Wissenschaft, Deutschland 2021
In der Klimakrise ruht alle Hoffnung auf alternativen Energien. Doch Sonne und Wind sind nicht immer und überall verfügbar. Was können Energiespeicher leisten - und wo steht die Forschung? Auch wenn Windkraft und Fotovoltaik ausgebaut werden, ein Problem bleibt: Die Energiegewinnung schwankt. Gesellschaft, Industrie und Verkehr brauchen aber zu jeder Zeit genug Strom, Wärme und Brennstoffe. Möglich nur, wenn grüner Strom intelligent gespeichert wird. Harald Lesch geht diesmal der Frage nach, wie die Energiewende gelingen kann - trotz schwankender Energieerträge aus Windkraft- und Fotovoltaikanlagen. Im Kleinen funktioniert das schon ganz gut, mit Plusenergiehäusern zum Beispiel. Doch sollen alle Menschen in Deutschland und Europa, die Industrie und sämtlicher Verkehr mit der Energie aus Sonne und Wind versorgt werden, braucht es dazu vor allem eines: neue Speichertechniken mit ausreichender Kapazität. Teilweise kommen diese schon in der fossilen Energiewirtschaft zum Einsatz. Pumpspeicherkraftwerke sind "Gravitationsbatterien". Sie speichern Strom, wenn er im Überfluss vorhanden ist, und speisen ihn bei Bedarf wieder ins Netz. Aber in Deutschland gibt es aufgrund der Topografie wenig geeigneten Raum für neue Pumpspeicher. Norwegen mit seinen über 1200 Speicherkraftwerken könnte hier helfen - als eine Art Superbatterie für Europa. Leitungsverluste lassen sich jedoch nur mit dezentralen Speichern minimieren - zum Beispiel mit Batterien. Die Lithium-Ionen-Technik ist dafür zu teuer, und die Rohstoffe sind knapp. Deshalb entstehen bereits neue Batteriesysteme. Natrium- oder Magnesium-Ionen-Batterien sollen die Welt der stationären Batteriespeicher revolutionieren. Sonnenenergie lässt sich aber auch direkt speichern - als Wärme. Solarkraftwerke wie in der israelischen Wüste Negev nutzen die Strahlungswärme der Sonne. Tausende Spiegel lenken dort die Sonnenstrahlen auf die Spitze des höchsten Solarturms der Welt und erhitzen Wasser. Mit dem entstehenden Wasserdampf erzeugt das Kraftwerk Strom. Speichert man einen Teil der Hitze zum Beispiel in flüssigem Salz, kann ein solches Kraftwerk auch noch in der Nacht Strom erzeugen. Das Prinzip solcher Hochtemperatur-Wärmespeicher könnte sogar Kohlekraftwerken neues Leben einhauchen. Die Industrie braucht potente Brenn- und Treibstoffe etwa für Flugzeuge und Schiffe. Dafür will man grünen Strom künftig mithilfe der Elektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff nutzen. Stahl- und Chemische Industrie erproben bereits seinen Einsatz. Mit grünem Wasserstoff lässt sich auch Methan herstellen. Beides könnte im bereits bestehenden Erdgasnetz gespeichert und verteilt werden. Wasserstoff hat also das Potenzial, all die Bereiche mit grüner Energie zu versorgen, die mit grünem Strom allein nicht funktionieren. Doch es gibt auch Hürden. Die Energiewende ist zu schaffen, das belegen viele Studien. Doch der notwendige Wandel erfordert Anstrengung und neue Ideen. Harald Lesch geht auf die Suche nach Lösungen für ein CO2-neutrales Energiesystem der Zukunft.
