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Schlagwort: Batterie

  • AirBattery und CAES als Schlüssel zur Energiewende

    AirBattery und CAES als Schlüssel zur Energiewende

    Wenn Wind und Sonne ausfallen, braucht es verlässliche Reserven. Klassische Batteriesysteme stossen bei grossen Energiemengen und langen Speicherzeiten an Grenzen. Genau hier setzen Druckluftspeicher an. Sie wandeln überschüssige Energie in komprimierte Luft um und speichern sie in unterirdischen Kavernen, über Tage, Wochen oder sogar Monate hinweg. Bei Bedarf wird die Luft wieder entspannt und Strom erzeugt. Die AirBattery und modernisierte CAES-Systeme repräsentieren einen Wendepunkt in der Speichertechnologie.

    Innovative Kombination aus Druckluft und Wasser
    Die AirBattery  nutzt Salzkavernen, um Druckluft bei bis zu 200 bar zu speichern. Die Entspannung der Luft verdrängt Wasser, das eine Turbine antreibt. Ein geschlossener Wasserkreislauf sorgt für hohe Effizienz bei geringem Ressourceneinsatz. Erste Pilotprojekte zeigen Wirkungsgrade von 47 %, in Deutschland soll 2027/2028 die erste industrielle Anlage entstehen.

    CAES mit über 70 % Wirkungsgrad
    Während ältere CAES-Anlagen bei 40–55 % lagen, zeigen neue Entwicklungen wie an der North China Electric Power University, dass mit thermischer Rückgewinnung und Hybridisierung nun bis zu 70 % erreicht werden. Diese Innovation macht CAES erstmals wirtschaftlich attraktiv, mit Stromgestehungskosten zwischen 55 und 120 €/MWh. Gleichzeitig reduziert sich der Rohstoffverbrauch drastisch, da keine seltenen Metalle benötigt werden.

    Das Potenzial ist riesig
    Allein in Europa gibt es sehr viele geeignete Salzkavernen mit einem Speicherpotenzial von zwei Drittel des Jahresstromverbrauchs. In der Schweiz bieten Granitformationen, alte Festungen oder strategische Hohlräume vergleichbare Chancen. Die Nutzung vorhandener Infrastruktur macht CAES besonders nachhaltig und kosteneffizient.

    Wirtschaftlichkeit und Marktpotenzial
    CAES punktet mit Skaleneffekten und langer Lebensdauer. Investitionen rechnen sich besonders bei grossen Anlagen mit Speicherzeiten über 8 Stunden. Die Amortisationszeit liegt bei 6 bis 11 Jahren, der ROI kann bis zu 12 % betragen. Bis 2030 könnten weltweit 10–20 % des Speicherbedarfs durch CAES gedeckt werden, das entspricht einem Markt von über 100 GW Leistung.

    China macht vor, was Europa lernen kann
    China zeigt, wie gezielte politische Steuerung Speichertechnologien voranbringt. Klare Regulierungen, staatliche Zuschüsse und grüne Kreditlinien treiben dort den Ausbau massiv voran. In Europa fehlt bisher ein vergleichbarer Rahmen. Um das Potenzial zu heben, braucht es technologieoffene Förderinstrumente, schnellere Genehmigungen und Anreize für Netzdienstleistungen.

    Klimabilanz und Nachhaltigkeit
    CAES erreicht Lebenszyklus-Emissionen von nur 20–50 g CO₂/kWh, weit unter Gaskraftwerken und oft besser als Batteriesysteme. Dank langlebiger Komponenten, geringer Flächenbeanspruchung und ressourcenschonender Bauweise wird CAES zum Baustein für eine klimaneutrale Energiezukunft. Die Kombination mit Power-to-Gas oder Batteriesystemen bietet zusätzliche Flexibilität.

    Druckluftspeicher werden strategischer Erfolgsfaktor
    AirBattery und moderne CAES-Systeme könnten zum Rückgrat der Energieversorgung von morgen werden. Ihre Fähigkeit, erneuerbare Energie über lange Zeiträume effizient zu speichern, macht sie zu einer echten Alternative, auch wirtschaftlich und ökologisch. Für Versorger, Stadtwerke und Investoren ist jetzt der Zeitpunkt, Pilotprojekte zu realisieren und regulatorische Voraussetzungen zu schaffen. Die nächsten Jahre entscheiden, ob CAES vom Nischenprodukt zum Systembaustein der Energiewende wird.

  • Sonnenstrom könnte Schweizer Energieproblem lösen

    Sonnenstrom könnte Schweizer Energieproblem lösen

    Nur die Photovoltaik kann der Schweiz den Weg in eine CO2-freie Zukunft weisen, schreibt der stellvertretende Direktor der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), Peter Richner, in einem Beitrag für Avenir Suisse. Er orientiert sich dabei an der sogenannten Kaya-Identität, mit der der japanische Wissenschaftler Yoichi Kaya 1993 die die gesamte Menge der anthropogenen CO2-Emissionen in Abhängigkeit von vier Faktoren beschrieb. Allein der vierte, eine Verringerung des CO2-Fussabdrucks, hat laut Richner genügend Potenzial, um die Klimaziele der Schweiz zu erreichen – durch einen massiven Ausbau der Photovoltaik.

    Würden nur 50 Prozent aller Schweizer Dächer mit Solarmodulen ausgerüstet, wäre die Stromproduktion aus Atomkraftwerken überflüssig. Richner weist das exemplarisch an Stromangebot und -nachfrage für das Jahr 2015 nach. Würden jedoch alle Dächer und zunehmend auch Gebäudefassaden mit Sonnenpaneelen ausgestattet, könnte auch die Produktionslücke im Winter aufgefangen werden. Gleichzeitig müssten jedoch Lösungen gefunden werden, um einen möglichst grossen Anteil des Stromüberschusses im Sommer sowohl auf Tagesbasis als auch zu anderen Jahreszeiten verwerten zu können.

    Für eine erhöhte Nutzungsflexibilität könnten Tagesspeicher Lasten verschieben, etwa durch Batterien oder Wasserstoff. Die Digitalisierung biete Chancen bei der notwendigen Schaffung von Flexibilitäten in Verbrauch und Produktion. Überschüssiger Strom könnte im Sommer in Wasserstoff und eventuell zusammen mit CO2 aus der Luft in Methan oder flüssige synthetische Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Diese chemischen Energieträger liessen sich gut lagern und vielfältig verwenden. Und schliesslich könnten saisonale Wärmespeicher mit Überschussstrom aufgeladen werden, um so den Energiebedarf im Winter zu reduzieren.

    Das Potenzial der Energieeffizienz, einem weiteren beeinflussbaren Faktor der Kaya-Identität, sei bei weitem noch nicht ausgeschöpft, so Richner. Doch würden Errungenschaften in diesem Bereich etwa durch eine höhere Stromnachfrage, fossile Stromimporte aus dem Ausland im Winter oder erhöhten Stromkonsum kompensiert.

    Um eine klimaneutrale Schweiz zu erreichen, müsse einer der vier Faktoren in der Kaya-Identität null werden oder das verbleibende Produkt wird mit CO2-negativen Technologien wie der Abspaltung von CO2 aus der Luft und dessen Speicherung ausgeglichen. Dafür müsse die Politik einen entschiedenen Rahmen vorgeben, solange die Kernkraftwerke noch laufen.