Von Batterien bis zum Riesenwärmekissen – Chemische Technik für Energiespeicher

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...verschiedene Elektrodenmaterialien, Membranen und Elektrolyte flexibel getestet werden können. Das Fernziel der Experten ist der Bau einer Batterieanlage mit 20 MWh Kapazität, die etwa 2000 Haushalte mit Strom versorgt, wenn erneuerbare Energien nicht zur Verfügung stehen.

Neben den beschriebenen Batteriesystemen gibt es noch zahlreiche weitere Batterietechniken die zum Teil bereits realisiert sind (z. B. Natriumsulfid-Batterien), größtenteils aber noch erforscht werden. Ein wichtiges Kriterium bei der Einschätzung des Zukunftspotenzials ist die Energiedichte. Während Bleibatterien eine Energiedichte von 70 kWh/m3 besitzen, liegen NaS-Batterien bei 150 kWh/m3. Noch höher ist die Energiedichte von Li-Ionen-Batterien (350 kWh/m3).

Wasserstoffspeicher - hohe Energiedichte und hohe Herausforderungen

Eine noch höhere Energiedichte als Batterien haben Wasserstoffspeicher. Die Idee dahinter: Überschüssiger Strom wird zur elektrolytischen Zerlegung von Wasser genutzt. Der daraus gewonnene Energieträger Wasserstoff wird in unterirdischen Salzkavernen gespeichert. Bei einem Druck bis 350 bar könnten so bis zu 350 kWh pro Kubikmeter gespeichert werden - mehr als das 100fache als bei Druckluftspeichern. Die Herausforderungen dabei bestehen einerseits in der Verbesserung der Elektrolyseverfahren (Wirkungsgrad ca. 75 Prozent), andererseits ist auch die für die spätere Verstromung des Wasserstoffs notwendige Kraftwerkstechnik (Wirkungsgrad mit Dampfturbine rund 60 Prozent) alles andere als trivial.

Doch die Technik hat Potenzial. Denn Wasserstoff ist nicht nur ein gefragter Energiespeicher sondern bildet die Grundlage zur Synthese zahlreicher Chemikalien - angefangen beim Methan über Methanol bis hin zu Grund- und Spezialchemikalien - sowie dem Einsatz in Brennstoffzellen und Wasserstofffahrzeugen. Bislang wird Wasserstoff in der Chemie vorwiegend aus Erdgas gewonnen. Wasserstoff aus Öko-Strom könnte hier eine CO₂-freie Alternative sein. An der Optimierung der kommerziellen Wasserstoffelektrolyse forschen unter anderem Experten von Siemens in Erlangen. Neue Membranmaterialien sowie Stromkollektoren aus porösem Sintermetall an den Elektroden sorgen dafür, dass ...

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