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Neue Hightech-Strategie

Bürogebäude als Großbatterie

In einem ehemaligen Bürogebäude auf dem Gelände der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule in Aachen ist eine riesige Batterie in Betrieb gegangen. Das Projekt von Partnern aus Wirtschaft und Forschung ist der Zukunftsaufgabe "Nachhaltiges Wirtschaften und Energie" der neuen Hightech-Strategie zugeordnet.

M5BAT Batteriegroßspeicher, Südansicht

Großbatterie im Bürogebäude

Foto: Uniper

Das Projekt ist ein Beitrag für die Suche nach dringend benötigten Speichern für erneuerbare Energien. Diese sind eine besondere Herausforderung, seitdem ein wachsender Anteil von Strom aus Wind- und Sonnenkraftanlagen gewonnen wird. Sonne und Wind sind oftmals dann reichlich vorhanden, wenn wenig Strom verbraucht wird. Sie fehlen mitunter genau dann, wenn der Bedarf groß ist.

M5BAT Batteriegroßspeicher, Südansicht von oben

Das Bürogebäude bevor es Batterie wurde

Foto: Uniper

Noch recht teuer

Akkumulatoren – ungenau bezeichnet als Batterien – sind eine bislang recht teure und sehr begrenzte Möglichkeit, um Strom zu speichern. Durch einen elektro-chemischen Prozess wird Strom in chemische Energie umgewandelt, die dann bei Bedarf wieder zurückverwandelt werden kann.

Im Projekt „M5BAT“ (Modularer multi-Megawatt multi-Technologie Mittelspannungsbatteriespeicher) werden unterschiedliche Batterie-Technologien miteinander verknüpft. Die Projektleitung liegt bei der RWTH Aachen. Mitbeteiligt sind das E.ON Energy Research Center und das Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft.

Batterie 2

Lithium-Ionen-Akkus

Foto: BINE Informationsdienst/Franz Meyer

In dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt wurde die Aachener Anlage gebaut, die fünf Megawattstunden speichern können soll. Fünf Megawatt sind ausreichend für die Versorgung von 10.000 Haushalten. Sind alle Batterien geladen, können sie bei einem kompletten Stromausfall diese Haushalte eine Stunde lang mit Strom versorgen.

Die Anlage entstand in einem bereits vorhandenen Gebäude. Insgesamt sind die Batterien und alle anderen Komponenten des Stromspeichers über zwei Etagen und auf dem Dach auf einer Grundfläche von etwa 500 m² verteilt.

Erprobung verschiedener Technologien

Im Projekt M5BAT werden fünf verschiedene Batterie-Technologien eingesetzt, um deren Einsatz unter verschiedenen Anforderungen zu testen. Eine moderne Technologie sind Lithium-Ionen-Akkus, wie sie heute in Smartphones zu finden sind. Sie sind noch recht teuer, ihre Lebensdauer bei einem Einsatz in der Stromversorgung ist noch nicht bekannt. Auf sie setzen vor allem Hersteller von Elektrofahrzeugen, weshalb wegen weltweiter Entwicklungsarbeit mit deutlich sinkenden Preisen zu rechnen ist.

Batterie, Speicher

Bleibatterien

Foto: BINE Informationsdienst/Franz Meyer

Dieser Technik steht eine seit hundert Jahren bewährte Batterietechnik gegenüber: die Bleibatterie. Neue Modelle zeichnen sich durch Wartungsfreiheit und eine sehr lange Lebensdauer aus. Verschiedene Varianten werden in Aachen getestet.

Technische Probleme zu lösen

Ein weiteres zu lösendes Problem ist die Tatsache, dass Akkus nur mit Gleichstrom aufgeladen werden können. Deshalb wird ein großes Batterie-Wechselrichter-System benötigt, das den Wechselstrom aus dem Netz beim Ladevorgang in Gleichstrom umwandelt und dann zurück, wenn der Strom wieder abgegeben werden soll. Hinzu kommt modernste Steuerungstechnik, die einen automatischen Betrieb ermöglicht. Darüber hinaus wird getestet, wie der Handel der Kapazitäten in Echtzeit am Energiemarkt funktionieren könnte.

Solche Anlagen sind teuer. So fließen 6,7 Millionen Euro staatliche Fördermittel in das Projekt sowie noch einmal fast die gleiche Summe aus den beteiligten Industrieunternehmen. Zentrale Fragestellung wird sein, ob die chemische Stromspeicherung funktioniert, um kurzfristige Schwankungen im Stromnetz auszugleichen.

Frage der Wirtschaftlichkeit

Blick auf das Pumpspeicherkraftwerk Waldeck I am Edersee bei Edertal-Hemfurth. Die Anlage von 1933 wurde von Eon Wasserkraft für mehr als 50 Millionen Euro erneuert. Waldeck I erzeugt mit drei Turbinen 140 Megawatt Strom.

Pumpspeicherwerk Waldek I am Edersee

Foto: Jens Komossa

Entscheidend wird sein, ob dies wirtschaftlich vertretbar funktioniert. Auch wenn alles optimal funktioniert, wird die Anlage nicht „die“ Lösung des Speicherproblems sein. Es wird sinnvoll sein, die verschiedenen technischen Wege zu kombinieren. So sind Pumpspeicherkraftwerke eine lang erprobte und sehr effektive Möglichkeit, große Energiemengen zu speichern. Ein hoch gelegener Speichersee, in den bei Stromüberschuss Wasser gepumpt wird, kann bei Strombedarf große Energiemengen über eine längere Zeit liefern. Das Wasser läuft dann durch eine Turbine ins Tal.
So ein Kraftwerk kann allerdings anders als der Aachener Akku keine kurzfristigen Schwankungen ausgleichen. Viele weitere Ideen gibt es, so Druckluftspeicher, die Gewinnung von Wasserstoff oder die Nutzung dezentral verfügbarer Batterien. Nur mit einem Mix aller Ideen wird die Energiewende gelingen.