Druckluftspeicher: Geniale Gebläse für die Windwende

Mit vorgeschalteten Urbanisatoren ®© könnten diese Windkraftanlagen bei Flaute aus vervorrateten Druckluftbeständen angeblasen werden, so dass sie durchgehend Strom ins Netz einspeichern können.

Der Wind und die Sonne, sie sind die Hoffnung. Erneuerbare sollen den deutschen Energieausstiegsplänen zufolge in wenigen Jahren schon nicht nur den kompletten Strombedarf des Landes liefern, sondern nebenher noch soweit ausgebaut werden, dass sie auch die bisher von Öl, Benzin, Gas, Kohle und Kernenergie befriedigte Nachfrage ersetzen können. Reservekraftwerke mit Kohle und Gas, die bei Bedarf hochgefahren werden, wird es dann nicht mehr geben, was an ihre Stelle tritt, ist bislang unklar. Im Gespräch sind Energiespeicher, die allerdings noch erfunden, entwickelt und alltagstauglich gemacht werden müssen.

Zu kleine Großspeicher

Ein Urbanisatorgebläse im Einsatz.

Im Augenblick sind die modernsten Großspeicher mit der Aufgabe noch überfordert. So wartet der derzeit modernste Großspeicher, der in China mit sogenannter Redox-Flow-Technologie arbeitet, mit einer Kapazität von 800 Megawattstunden (MWh) auf. Das ist deutlich mehr als Europas größtes Batteriespeicherkraftwerk in Jardelund in Schleswig-Holstein leistet, das gerade mal 50 MWh elektrische Energie speichern kann. Würde aber bedeuten, dass allein Deutschland etwa 2000 Redox-Flow-Anlagen wie im chinesischen Dalian benötigen würde - eine Anschaffung, die, wäre sie technisch noch denkbar, womöglich an den Kosten von etwa 2,8 Billionen Euro scheitern könnte.

Deutschland aber wäre nicht das Land der Erfinder, Tüftler und Innovatoren, gäbe es nicht einen Hoffnungsschimmer, der aus einer Garage in Mitteldeutschland kommt. Hier hat der bekannte Erfinder, Entwickler und Bastler Jens Urban in den zurückliegenden Monaten und Jahren eine pfiffige Idee ausbaldowert, mit der sich das globale Speicherproblem vor allem im Bereich der Windenergie kostengünstig und ohne die Verursachung weiterer Klima- und Naturschäden lösen lässt. 

Pumpspeichern mit Luft

Urbans Vorschlag setzt bei der seit Jahrzehnten bewährten Technologie Pumpspeicherkraftwerke an, die im Moment immerhin schon Gigawattstunden (GWh) an Kapazität und Gigawatt (GW) an Leistung für Bedarfsfälle aufbewahren können. Das größte Pumpspeicherwerk in Deutschland, im thüringischen Goldisthal, hat eine Leistung von etwas mehr als ein GW und eine Kapazität von etwa 8,5 GWh - im weltweiten Vergleich klein, für den Speicherzwerg Deutschland aber ein Gigant.

Um auf den von der Lobbyorganisation "Agora Energiewende" prognostizierten Bedarf von über 170 Gigawatt Speicher sicherzustellen, hat Urban das den Begriff Pumpspeicherwerk wörtlich genommen: Bei seinem Verfahren werden allerdings nicht Wassermassen in hochgelegene Speicherbecken gepumpt, sondern Luft unter Druck gesetzt und in Druckbehältern bevorratet. "Nicht irgendwo" betont Urban, "sondern direkt dort, wo es manchmal an Erzeugung fehlt, zu anderen Zeiten aber zu viel Erneuerbare produziert werden." Der bereits als Erfinder eines Atommüll-Ofens und eines verbesserten Perpetuum-Mobile für die NSA hochgeehrte Wissenschaftler setzt dort an, wo das Problem liegt: Die Urbanisatoren ®©, wie er seine großen Druckluftspeicher nennt, sollen dezentral errichtet werden, direkt neben den großen Windkraftanlagen.

Doppelwindnutzung

Windenergie sei mit auf die Lebenszeit gerechneten zwei bis sieben Cent je Kilowattstunde die günstigste Energiequelle, sagt Jens Urban. "Nur liefert sie eben nicht immer dann, wenn sie soll."  Damit diese niedrigen Kosten erreicht werden können, darf der Strom aus dem Speicher inklusive der Verluste nicht mehr kosten als fossile Notkraftwerke. "Das wird mit den Urbanisatoren erreicht." Denn die folgen einem simplem Bauplan und erfüllen eine überschaubar komplexe Aufgabe: "Weht zu viel Wind, so dass Anlagen abgeschaltet werden müssten, weil der Strom nicht mehr ins Netz passt, drehen sie sich stattdessen weiter und versorgen einen Druckluftgenerator mit Strom". Der presst Luft mit bis zu 100 bar in den Urbanisator, einen speziell gehärteten Druckluftbehälter, dessen Abmaße frei wählbar sind. "Je größer, desto mehr Speicherkapazität", sagt Urban. 

Soweit, so wenig spektakulär. Jens Urban großer Trick bei der Vollendung der Energiewende ist die Rückverwandlung der bevorrateten Druckluft in elektrischen Strom. Dazu nutzt der Erfinder nämlich ressourcensparend genau dieselben Windkraftanlagen, mit deren Hilfe die Druckluft zuvor hergestellt wurde. "Flaut der Wind ab, blasen wir die Rotoren über große Auslassdüsen aus den dezentralen Speichern an". Abgesehen von einem Generator, einem Druckbehälter und einer Frischluftleitung zum Rotor benötige diese Erfindung keine weitere Technik. "Das ist alles sehr simpel, mit ganz wenig Umwandlungsverlusten verglichen mit der aufwendigen Wasserstofftechnologie, die einen aggressiven Stoff nutzt und hohe Umwandlungsverluste aufweist."

Die Urbanisation der Windwirtschaft

Die Urbanisation der gesamten deutschen Windwirtschaft wäre weitaus kostengünstiger als jeder andere Weg, die Speichereffizienz der Urbanisatoren liegt beim Doppelten modernster elektrischer Batterien, wenn Material- und Herstellungsaufwand eingerechnet werden. "Das ist keine Raketentechnik, jeder Baubetrieb wird das beherrschen." Es sei absehbar, dass solche Anlagen sofort wirtschaftlich betrieben werden können, denn immerhin verdoppeln sie die durchschnittliche Laufzeit von Windkraftanlagen schlagartig. "Das ist Kombination aus Erneuerbaren und Speichern, die an vielen Orten sehr viel günstiger sein als andere Energieerzeugertechnologien", versichert Jens Urban. 

Wenn lokal wegen besserer Wetterbedingungen ein Energieüberschuss entstehe, der nicht ins Netz gespeist werden könne, werde einfach Luft verdichtet. Fehlt es an Wind, bläst diese Luft aus dem Speicher stattdessen das Windrad an. Da machen dezentrale Speicher Sinn." Denn jede Transformation von Energie führt zu Verlusten. 

Lösung auch ohne Leitungsverluste

"Wenn der Strom lokal direkt verbraucht wird, ist dies von Vorteil", sagt Urban, denn es entfielen Leitungsverluste. Es sei sicher keine Technologie, die eine Universallösung darstelle. "Aber verglichen mit der Technologie, mit der die Batteriespeicher arbeiten, benötigen wir kein Blei, kein Lithium, keine Ionen und keine  Flüssigkeiten, in denen die Energie gespeichert wird." Die Kapazität eines Urbanisators, im Grunde genommen eine Batterie, die Energie in einem leerem Raum speichert, bestimme sich allein durch die Wandungsstärke und das Volumen. "Während die Mengen an Lithium, die die Energiewende braucht,  angesichts massiv steigenden Bedarfs an ein Limit kommen werden, kann ein Urbanisator aus ganz einfachen Stahl gebaut werden."