Der Ausbau volatiler Energiequellen wie Photovoltaik und Windkraft macht neue Speicherformen notwendig. Sonst haben wir langfristig im Winter oder in der Nacht zu wenig Strom. Die vielleicht vielversprechendste Lösung haben heimische Forscher aber schon gefunden.
Am 8. Jänner dieses Jahres wäre unser Leben beinahe zum Stillstand gekommen. Das aber nicht etwa aufgrund des vorherrschenden Lockdowns. Sondern vielmehr, weil das europäische Stromnetz fast zusammengebrochen wäre. Blackout! Dieses Schlagwort geistert seither wie ein nicht wirklich greifbares Schreckgespenst durch die Medien. „Es ist davon auszugehen, dass wir in den kommenden fünf Jahren einen Blackout erleben“, bestätigte kürzlich Blackout-Experte Herbert Saurugg im Interview mit der „Wiener Zeitung“. Klar, so eine Aussage von einem Fachmann gießt Öl ins Feuer. Und das durchaus berechtigt.
Denn: Wir brauchen nicht nur ständig mehr Energie, wir leben zudem in einer Zeit in der zusätzliche Mitspieler die Bühne betreten. Stichwort: Erneuerbare Energien. Schließlich hat sich Österreich dazu bekannt, bis ins Jahr 2030 vollständig auf eine nachhaltige Form der Stromgewinnung umzustellen. Und da sind vor allem Photovoltaik und Windkraft in aller Munde. Das ist jedenfalls wichtig – man muss umdenken, sind sich Saurugg und Kollegen einig. Er sagt: „Bei den Erneuerbaren haben wir das Problem, dass wir ein kritisches Systemelement, nämlich die konventionellen Kraftwerke, durch nicht gleichwertige Kraftwerke ersetzen. Mit Kohle, Gas oder Atom und den Generatoren dahinter ist es relativ leicht, schwankende Verbräuche zu regeln. Man bräuchte sehr viele Energiespeicher, um die ungleiche Erzeugung mit erneuerbaren Systemen ausbalancieren zu können.“
Ohne Energiespeicher droht das Blackout
Stichwort „Energiespeicher“. Je tiefer man in die Materie moderner Energiequellen eintaucht, umso relevanter wird dieser Begriff. Der Grund dafür: Sonnen- und Windenergie wird an jedem Tag im Jahr und zu jeder Jahreszeit in einem anderen Ausmaß gewonnen. Die Energieausbeute lässt sich also schwer voraussagen. Und eben daher kommt es zu großen Schwankungen im Stromnetz, die in Echtzeit auf irgendeine Weise ausgeglichen werden müssen. Sonst – richtig – Blackout!
Aktuell sieht die Angelegenheit – vereinfacht dargestellt – so aus: Wenn mehr Strom gebraucht wird, fährt man die vorhandenen Kraftwerke einfach hoch. Problem gelöst. Das klappt mit erneuerbaren Energieformen nicht wirklich gut. Allein mittels Pumpspeicherkraftwerken, die Wasserkraft bündeln und spontan freisetzen können, ist das ansatzweise möglich. Aber: Die Sonne heller machen, den Wind stärker aufdrehen? Geht naturgemäß nicht.
Hat man bei RAG Austria AG die Lösung für Energiespeicher unter den Füßen?
Während aber die gesamte Energiebranche händeringend nach einer cleveren und auch realisierbaren Form der langfristigen Speicherung von Strom aus volatilen Energiequellen sucht, hat man in Österreich vielleicht sogar schon eine Lösung bei der Hand! Gemeinsam mit der Universität für Bodenkultur hat das heimische Gasspeicher- und Energiespeicherunternehmen RAG Austria AG einen überraschenden Weg gefunden, der nicht nur nachhaltig ist, sondern sogar CO2 recycelt! Name des Projekts: „Underground Sun Conversion – Flexible Storage“. Laut Eigendefinition „eine nachhaltige Speicherlösung für ein erneuerbares Energiesystem der Zukunft“. Und das ist keineswegs untertrieben!
Wir haben entdeckt, dass jene Mikroorganismen, die vor Millionen Jahren jenes Erdgas hergestellt haben, das wir bis heute fördern, nach wie vor aktiv sind.
Stefan Pestl, Leiter der Unternehmenskommunikation von RAG Austria
Erklärtes Ziel dieses Projekts ist es, bereits geleerte Gaslagerstätten als natürliche Energiespeicher zu nutzen. Das wird dadurch möglich, dass man durch die bereits vor mehr als zehn Jahren gestartete Forschung in eben diesem Bereich in gewisser Weise auf Öl gestoßen ist: „Wir haben entdeckt, dass jene Mikroorganismen, die vor Millionen Jahren jenes Erdgas hergestellt haben, das wir bis heute fördern, nach wie vor aktiv sind“, leitet Stefan Pestl, Leiter der Unternehmenskommunikation von RAG Austria seine Erklärung ein. Auf diese Entdeckung folgte alsbald die nächste Überraschung: Eben diese Mikroorganismen können innerhalb weniger Tage aus den beiden Komponenten Wasserstoff und CO2 auf natürlichem Weg wieder Erdgas herstellen! Man kann also sagen: Wenn man in die porösen Erdschichten, in denen einst Erdgas eingelagert war diese beiden Gase einleitet, entsteht auf völlig natürlichem Weg wieder neues, förderbares und tatsächlich „grünes“ Erdgas. Dieses könnte man dann wieder jederzeit zur Energiegewinnung verwenden.
Wie sollen so Strom und Wasserstoff gespeichert werden?
Kurz Stopp. Was hat das nun mit der Speicherung von Energie zu tun? Hier müssen wir tatsächlich einmal kurz um die Ecke denken. Nehmen wir für unser Beispiel die aktuell gewünschte Form der Stromerzeugung her – jene durch Sonnenenergie.
Die Photovoltaikanlage unseres Szenarios hat gerade einen besonders guten Tag und erzeugt weit mehr Strom, als aktuell gebraucht wird. Nun wird dieser dafür verwendet, um mittels Elektrolyse Wasserstoff (H2) herzustellen. Dabei wird jetzt einfach das H2 von H2O (Wasser) durch die Zugabe von Energie abgespaltet. Der verbleibende Sauerstoff (O) ist ungefährlich und entweicht in die Atmosphäre. Der Wasserstoff (H2) kann nun saisonal gelagert werden. Das heißt, der Sonnenstrom wird hiermit in Form von Wasserstoff gespeichert. Daher sprechen die ExpertInnen der RAG gern von sich selbst als, Energiebauern. Sie ernten im Sommer, um für den Winter zu lagern. Diese Variante wird seitens der RAG als besonders zukunftsträchtig eingestuft.
Ein weiterer Schritt wäre durch besagte Mikroorganismen und dem lästigen CO2, die Umwandlung zu grünem Erdgas herbeizuführen. Sie vereinen also jeweils zwei H2-Moleküle mit einem Kohlenstoff-Molekül (C) zur chemischen Verbindung CH4. Und das ist die Formel für – Methan, also für Erdgas! Wenn man dieses nun wieder zur Energiegewinnung verwendet, fällt zwar wieder CO2 als Abfallprodukt an, doch dieses grüne Gas ist klimaneutral, da es vorher bereits CO2 in sich gebunden und so recyclt hat. So die logische Überlegung.
Auseinandersetzung mit der Technologie
„Damit hätten wir einen in sich geschlossenen Kreislauf und den idealen Energieträger, ob Wasserstoff oder grünes Gas, um Strom aus volatilen Energiequellen zu speichern und jederzeit abrufbar zu machen“, schlussfolgert Pestl. Gar noch einen Schritt weiter geht Markus Mitteregger, CEO der RAG Austria AG. Er sagt: „Wir müssen lernen, dass nicht die Technologie der Energieerzeugung durch gasförmige Energieträger schlecht ist. Vielmehr geht es um die Art und Weise, wie wir uns dieser Technologie bedienen. Die Erkenntnisse aus unseren Forschungen machen deutlich, dass Gas langfristig zur Sicherung unserer Energieversorgung nicht nur heute schon seinen Beitrag leistet, sondern ein wesentlicher Bestandteil der Versorgungssicherheit durch Energie bleiben wird!“
Sogar CO2 könnte man so final recyceln
Laut Pestl und Mitteregger stecken noch viel mehr Chancen in den gasförmiger Energieträger. Wenn wir den oben kurz beschriebenen, chemischen Prozess wieder aufgreifen und noch einmal weiterdenken, lässt sich mit der gleichen Methode etwa CO2 nicht nur in einem geschlossenen Kreislauf halten, sondern sogar final binden.
Wir müssen lernen, dass nicht die Technologie der Energieerzeugung durch gasförmige Energieträger schlecht ist. Vielmehr geht es um die Art und Weise, wie wir uns dieser Technologie bedienen.
Markus Mitteregger, CEO der RAG Austria AG
Und das würde so funktionieren: Wir nehmen als Basis zur Wasserstoff-Erzeugung nun nicht Wasser, sondern das soeben erzeugte grünes Methan. Sprich: Wir führen den durch Sonnenenergie erzeugten Strom nicht Wasser, H2O, zu, sondern CH4. Nun wird dieses Molekül in seine drei Bestanteile H2+ H2+ C aufgespaltet. Also in zwei Wasserstoffmoleküle und ein Kohlenstoffmolekül. Das heißt: Nicht nur ist der Energieeinsatz für den CO2-freien Zerlegungsprozess 4 mal geringer, es bleibt auch vom CO2 nur noch das C übrig und das zudem in fester Form. Pestl dazu: „Aus diesem Kohlenstoff könnte man nun alles mögliche herstellen. Von Photovoltaik-Paneelen bis hin zu hochstabilen Formel-1-Cockpits!“ Vor allem aber würde damit CO2 plötzlich zu zum wertvollen Rohstoff Carbon weiterverarbeitet!
Großes internationales Interesse
Und auch wenn diese beschriebenen Prozesse noch im Entwicklungsstadium sind, kann man jedenfalls festhalten: Sie funktionieren genau so, das wurde bereits bewiesen. Und sie funktionieren bereits so gut, dass internationale Partnerunternehmen wie etwa die Schweizer Energiedienstleisterin Energie 360° genauso in das Vorantreiben dieser Technologie involviert haben, wie eine Vielzahl europäischer Universitäten und anderer Forschungseinrichtungen. Offenbar ist ihnen allen klar, dass diese Herangehensweise vielleicht tatsächlich der Heilige Gral ist, nach dem die gesamte Branche derzeit so fieberhaft sucht – der ultimative nachhaltige Energiespeicher.
