Die größten, seltsamsten 'Batterien'

- Jun 05, 2017-

Diese Frage haben sich die Erfinder seit Jahrzehnten gestellt. Niemand will, dass der Kühlschrank oder das Krankenhaus blinzeln, wenn die Nachfrage steigt oder das Kraftwerk repariert werden muss.

Es stellt sich heraus, eine überraschend heikle Frage zu beantworten. Heute, mit dem Aufkommen von grünen Energiequellen wie Sonne und Wind, wird der Bedarf an Energiespeicherung in industriellem Maßstab immer wichtiger, um sicherzustellen, dass es auch nach Sonnenuntergang oder Windstille Strom gibt.

Es ist in der Regel (aber nicht immer) immer noch zu unpraktisch, genügend traditionelle Batterien - die durch chemische Reaktionen angetrieben werden, wie die in Rauchmelder und Tesla - aneinander zu reihen. Stattdessen haben sich Techniker mit bemerkenswertem Einfallsreichtum auf eine Vielzahl physikalischer Kräfte und Zustände wie Temperatur, Reibung, Schwerkraft und Trägheit verlassen, um die Energie für eine spätere Freisetzung gesperrt zu halten.

Aus diesem Grund hat ein Energieunternehmen in Wales einen besonderen See auf einem Berggipfel gebaut. Und in Deutschland pumpt ein Versorger unterirdische Kavernen mit Druckluft. So funktionieren diese und andere Systeme, die heute alle verwendet werden.

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Druckluft in einer Höhle

In den 1970er Jahren wollte ein deutsches Energieversorgungsunternehmen eine flexible Speicheranlage bauen, die auf plötzliche Spitzen bei der Stromnachfrage reagieren könnte, da seine konventionellen Anlagen - hauptsächlich Kohle - nicht so konzipiert waren, dass sie schnell hoch- oder heruntergefahren werden konnten.

Es gab nicht das hügelige Terrain, das für ein Wasserkraftwerk benötigt wird, das viel schneller in Betrieb gehen kann, wenn die Nachfrage steigt. Aber hier ist was es hatte: alte, unterirdische Salzablagerungen.

Er borgte eine Technik, die für die tiefe Speicherung von Erdgas und Öl typisch ist, und leitete Wasser in die Salzschichten ein, um das Salz aufzulösen und zwei Höhlen ungefähr eine halbe Meile unter den grasbewachsenen Feldern in Huntorf zu errichten. Die Anlage, die 1978 eröffnet wurde, nutzt Strom aus dem Netz, wenn es wegen der geringen Nachfrage billig ist, Luft in den Salzhöhlen zu komprimieren und zu speichern.

Dann, wenn der Strombedarf steigt, drückt ein Motor die Luft an die Oberfläche und in ein Verbrennungssystem, wo sie Erdgas verbrennt, das eine Turbine zur Stromerzeugung dreht. Die Kompression der Luft ermöglicht es, den Turbinen mehr Sauerstoff zuzuführen, wodurch sie effizienter werden.

Eine ähnliche Anlage wurde 1991 in McIntosh, Ala, eröffnet. Mehrere Energieunternehmen, hauptsächlich in den USA und Europa, erforschen den Abbau ihrer Salzlagerstätten ebenfalls.


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Geschmolzenes Salz zum Lagern der Sonnenstrahlen

In der Wüste von Tonopah, Nevada, etwa 200 Meilen nordwestlich von Las Vegas, umgibt eine riesige Spirale von Spiegeln einen etwa 55 Stockwerke hohen Betonturm. Gekrönt mit einem 100-Fuß-Wärmetauscher aus Rohren, ist es kein Relikt eines mystischen heidnischen Ritus, sondern der Crescent Dunes Solar Energy Facility.

Es ist das weltweit erste Konzentrations- Solarkraftwerk , das extrem heißes Salz verwendet, um die Nutzung von Solarenergie weit nach Sonnenuntergang zu verlängern.

Anstatt Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung zu verwenden, verfügt die Anlage über mehr als 10.300 große Spiegel, die die Wärme der Sonne auf den Wärmetauscher fokussieren und das Salz in Millionen von Litern Flüssigkeit von 1.050 Grad schmelzen, die gespeichert wird, bis Strom benötigt wird. Das Salz, das bei höheren Temperaturen flüssig bleibt als andere Flüssigkeiten wie Wasser, strömt dann durch ein Dampferzeugungssystem, das eine Turbine antreibt und genug Strom für 75.000 Haushalte bis zu zehn Stunden nach Sonnenuntergang erzeugt. Sonne scheint in der Nacht.


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Spinnräder, die einen Kran antreiben

Auf der Insel Kodiak in Alaska bekam die örtliche Elektrokooperative eine ungewöhnliche Anfrage von der Reederei, die den Hafen betreibt: Könnte sie einen Elektrokran installieren?

Das Unternehmen wollte seinen alten dieselbetriebenen Kran durch einen neuen und schnelleren, elektrischen ersetzen. Es wäre in der Lage, größere Schiffe und höhere Containerstapel zu bedienen, was die Versandvorgänge effizienter macht.

Zuerst scheut das Dienstprogramm. Der leistungsstarke Kran müsste in kurzen Stößen enorme Mengen an Elektrizität aufsaugen. Das lokale Grid war nicht wirklich dafür eingerichtet.

Aber nach dem Studium des Vorschlags und möglichen Lösungen entschied sich das Unternehmen für das Schwungrad, bei dem ein im Vakuum drehender Rotor sowohl als Motor als auch als Generator fungiert. Das System arbeitet seit 2015 und nutzt Netzstrom, um die Schwungräder zu beschleunigen, die ihre Geschwindigkeit durch Trägheit beibehalten. Wenn der Kran sich hebt, wandelt das System den Impuls der Rotoren in Elektrizität um. Und wenn der Kran sich senkt, lädt er die Schwungräder wieder auf und speist sie zurück, um sie wieder zu beschleunigen.

Die Anlage hilft dem Elektrizitätsunternehmen außerdem dabei, die Energiefluktuationen im Netz von seinen Windturbinen auszugleichen, die etwa ein Viertel des Stroms der Insel ausmachen.