Erneuerbare Energie in Steinen speichern: Hamburger Pilotprojekt

Ein Hamburger Pilotprojekt zeigt, wie Energiespeicherung in Steinen funktioniert. In Altenwerder im Hafen testet Siemens Gamesa den ersten Elektrisch-Thermischen-Energie-Speicher (ETES) der Welt – mit etwa tausend Tonnen vulkanischem Schotter. Solche Anlagen können die Speicherung von erneuerbaren Energien deutlich günstiger machen.

Die Steine speichern Energie in Form von Wärme

Die Pilotanlage betreibt das deutsch-spanische Windkraftunternehmen Siemens Gamesa gemeinsam mit der der Technischen Universität Hamburg und dem städtischen Versorger Hamburg Energie. 130 Megawattstunden Energie können hier zwischengespeichert werden, und zwar in Form von Wärme.

Die Steine, etwa so groß wie Kieselsteine, können sich bis auf 750 Grad Celsius erhitzen. Die Energie stammt aus Prozesswärme oder aus überschüssigem Ökostrom, etwa von den Gamesa-Windrädern in der Nähe. Der Ökostrom wird dabei über eine Widerstandsheizung und ein Gebläse in heiße Luft verwandelt und bei Netzengpässen rückverstromt. Dazu wird kalte Luft in den Speicher geleitet, die die Wärme aufnimmt und über einen Dampfkessel und eine Turbine Strom erzeugt.

Vulkangestein gibt es in Deutschland reichlich. Bei Siemens Gamesa hat man jahrelang nach der besten Gesteinsart für die Anlage gesucht: In Versuchsanlagen testete die Forschungs- und Entwicklungsabteilung, wie viel Wärme eine solche Menge Stein aufnimmt oder wie die Steine geschichtet werden müssen.

Nur größere Anlagen wirtschaftlich

Nach Angaben von Siemens Gamesa lässt sich so erneuerbare Energie kostengünstig zwischenspeichern. Bei einem Speicher dieser Größe zwar noch nicht, aber das Unternehmen strebt an, die Kosten über größere Anlagen auf unter zehn Cent je Kilowattstunde zu bringen – viel weniger, als die Speicherung in Großbatterien kostet. Auf kritische und begrenzte Rohstoffe wie Kobalt oder Lithium kann außerdem verzichtet werden. Zudem basiert die Anlage zum Teil auf bekannten Komponenten.

In den nächsten Jahren will Siemens Gamesa noch viel größere elektrisch-thermische Speicher bauen, die Energie im Bereich von Gigawattstunden speichern können. Diese Speicher können Netzschwankungen auffangen, was momentan noch konventionelle Kraftwerke erledigen. Die alten Kraftwerke könnten nach ihrer Stilllegung dennoch weiter betrieben werden: Statt aus der Hitze, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, Dampf für Turbinen zu gewinnen, könnten die Kraftwerke dies künftig mithilfe der Energie aus den Steinen tun. Ein großer Teil ihrer Komponenten lässt sich so weiter nutzen.

Einbindung in virtuelles Kraftwerk

Derzeit testen Siemens Gamesa, die TU Hamburg und Hamburg Energie den Steinspeicher unter Realbedingungen. Es zeigt sich bereits, dass die Konzepte funktionieren und skalierbar sind. Der aktuelle Wirkungsgrad der Pilotanlage liegt bei 22 Prozent, bei einer geplanten Anlage im Gigawattbereich soll er bei 45 Prozent liegen. Das Be- und Entladen dauert je 24 Stunden. Pro Tag verlieren die Steine nur ein Grad Temperatur.

Die Projektpartner geben an, dass sich die Stromerzeugung innerhalb weniger Minuten hochfahren lässt und der Speicher deshalb als Sekundärreserve geeignet ist. Er ist in das „virtuelle Kraftwerk“ von Hamburg Energie integriert, eine digitale Plattform, die Stromerzeuger und Verbraucher miteinander verbindet. Anhand von Daten über den aktuellen Auslastungszustand und die Stromproduktion reguliert die Plattform Einspeisung und Verbrauch vollautomatisiert.

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