 Der Abschied von den fossilen Energieträgern ist nur noch eine Frage der Zeit. Aber erneuerbare Energien allein sind noch keine Lösung. Die gewonnene Energie muss auch gespeichert werden. Derzeit werden verschiedene Möglichkeiten erforscht und getestet. Sowohl das Stromnetz selber als auch Batterien könnten Abhilfe leisten. Doch auch Wasserstoff kommt wieder ins Spiel.
Die erneuerbaren Energien haben den Wind in den Segeln. Auch wenn die Krise derzeit den Aufschwung von Wind- und Sonnenkraft abbremst, dürfte er beim Abflauen der Krise umso schneller wieder an Fahrt gewinnen. Die EU will bis 2020 den Anteil der Erneuerbaren an der Stromgewinnung auf 20 Prozent steigern. In den USA pumpt die Obama-Administration Milliarden Dollar in die Förderung alternativer Energien. Erneuerbare sind stets im FlussDie erneuerbaren Energien haben allerdings im Vergleich zur Energie aus fossilen Quellen einen entscheidenden Nachteil: Der Wind bläst nicht immer. Die Sonne scheint nur tagsüber, und auch das nicht immer. Nur die Erde ist in grosser Tiefe gleichbleibend warm, allerdings lässt sich die Erdwärme nicht ohne weiteres transportieren. Oder wie es Andreas Züttel von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf bei Zürich formuliert: „Alle Arten von erneuerbaren Energien kommen als Energieflüsse vor. Solche Flüsse lassen sich nur schwer handhaben, und sie tauchen nicht dort auf, wo man sie braucht.“ Bei den fossilen Energieträgern ist das anders: Benzin, Diesel und Kerosin enthalten viel Energie im Verhältnis zu ihrer Masse und zu ihrem Volumen. Sie lassen sich leicht lagern, transportieren und tanken. „Das Dumme ist nur, dass die flüssigen Kohlenwasserstoffe in Benzin und Diesel mehrere hundert Millionen Jahre gebraucht haben, um zu entstehen“, sagt Martin Winter, Professor für Angewandte Materialwissenschaften zur Energiespeicherung und Energieumwandlung an der Universität Münster. „Wir haben nur 150 Jahre gebraucht, um sie zu verpulvern.“ Und: Sie heizen den Klimawandel an. Stromnetz schafft den AusgleichImmerhin: Die Industrie hat Erfahrung in der Speicherung von Energie. Auch Strom aus fossilen Energieträgern und aus der Atomkraft wird selten dann und dort hergestellt, wo er gebraucht wird. Einen Ausgleich bilden Pumpspeicherwerke. Das Gebirgsland Schweiz profitiert davon. Allerdings geht dabei auch bei modernen Anlagen etwa ein Drittel der Energie verloren. Super-Netz bis aufs Meer Nach einem Bericht der „Süddeutschen Zeitung“ wollen Deutschland, Grossbritannien, Frankreich, aber auch Dänemark, Norwegen, Irland und die Benelux-Länder ein Super-Stromnetz aufbauen. Damit könnten Windparks auf hoher See ebenso an das europäische Stromnetz angebunden werden wie künftige Gezeitenwerke an den Küsten und Wind- und Solaranlagen auf dem Land. Bereits im Januar sollen sich Arbeitsgruppen der beteiligten Länder treffen. Das Stromnetz soll bereits in den nächsten zehn Jahren errichtet werden. Die Kosten werden auf 30 Milliarden Euro (45 Milliarden Franken) geschätzt. Sie sollen zum grössten Teil von der Wirtschaft getragen werden. Einen anderen Ausgleich schafft das Stromnetz: Was an dem einen Ort nicht gebraucht wird, kann am andern Ort angezapft werden. Genau dieser Ausgleich kommt nun der Windkraft zugute, der bisher wichtigsten erneuerbaren Energie. Denn irgendwo bläst immer Wind. Es kommt nur darauf an, Windstrom von dem Ort, an dem er gerade erzeugt wird, dorthin zu transportieren, wo er gebraucht wird. „Das eigentliche Thema ist also nicht die Speicherung von Strom, sondern deren Übertragung und Verteilung“, sagt Steve Sawyer, Generalsekretär des Weltwindenergierates. In Gebieten wie Kontinentaleuropa könne das Stromnetz mit den Schwankungen gut umgehen – die richtigen Investitionen vorausgesetzt. Auch Pierre-Yves Bolinger, Analyst für erneuerbare Energien der Credit Suisse, sieht für grosse Gebiete das Netz als einen guten Ausgleich für die wechselnde Stärke des Windes. „Wichtig ist, dass durch das Netz die verschiedenen regionalen Quellen der Windkraft gemischt werden.“ Autos als KraftwerkeNicht alle Energie wird in Form von Strom gebraucht, der an der Steckdose angezapft werden kann. Fahrzeuge aller Art brauchen Energie, die sie mit sich transportieren können. Das Stromauto könnte eine Lösung sein. Aber die Forschung und Entwicklung geeigneter Batterien stehe erst am Anfang, sagt Martin Winter in Münster.
Wenn aber eines Tages massenhaft strombetriebene Autos zur Verfügung stehen, dann können sie auch als eine Art mobiler Pumpspeicherwerke genutzt werden. Wenn die Autos stehen – und das tun die meisten Autos die meiste Zeit -, dann sollen ihre Batterien für die Speicherung von Netzstrom genutzt werden. Braucht das Netz mehr Strom, als es hat, zapft es die Autobatterien auf. Hat es mehr Strom, werden die Autobatterien geladen. Das kalifornische Energieunternehmen Pacific Gas & Electricity hat bereits 2007 einen Versuch mit Tesla Motors unternommen, den Hersteller des Stromflitzers Tesla. An der Universität von Delaware forscht eine Gruppe von Wissenschaftlern an dem Verfahren. Die Stadtwerke von Newark beteiligen sich an diesem Feldversuch. Der Nachteil der Autobatterien als Kraftwerke: Jeder Lade- und Entladevorgang belastet die Batterie. „Wenn Sie die Batterie als Kraftwerk gebrauchen, dann haben Sie für die Nutzung im Auto eine kürzere Lebensdauer“, sagt Winter. Andreas Züttel arbeitet an einer Lösung für die Speicherung von Energie, die nicht direkt an Strom gebunden ist. Der Zürcher Forscher will die Eigenschaft der fossilen Quellen kopieren, Energieträger zu sein. Er hat dabei die alte Idee aufgegriffen, Wasserstoff auf dem Weg der Elektrolyse herzustellen –am besten mit Strom aus erneuerbarer Energie - und dann wieder zur Energiegewinnung zu verbrennen. Da bei der Verbrennung nur Wasser entsteht, wäre dies klimaneutral. Diese Idee hat einen Haken: Wasserstoff hat zwar eine grosse Energiedichte pro Masse, aber eine kleine pro Volumen. Züttels Antwort: Wasserstoff soll in andere Materialien eingelagert werden, etwa in bestimmten Metallen. Werden diese erwärmt, geben sie den Wasserstoff wieder frei. Im Tank würde sich nicht mehr Benzin oder Diesel befinden, sondern Metallbrocken. Seit einem Jahr geht Züttel noch einen Schritt weiter: Er versucht Wasserstoff mit Kohlendioxid aus der Luft zu verbinden, um flüssige Kohlenwasserstoffe herzustellen. Diese könnten ähnlich eingesetzt werden wie heute Benzin und Diesel. Das wäre nicht nur klimaneutral, sondern würde den Kohlendioxidgehalt in der Luft sogar noch senken. Pierre-Yves Bolinger sieht die Einsatzmöglichkeit von Wasserstoff vor allem bei Fahrzeugen mit grossem Verbrauch, etwa Lastwagen. Für kleinere Autos genügten wohl Batterien. Noch ist die Speicherung erneuerbarer Energien zum Ausgleich ihrer ungleichen Verfügbarkeit kein echtes Problem – es gibt zu wenig davon. Wenn aber eines Tages der grössere Teil der Energie aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird, dann dürften einige der neuen Speichermöglichkeiten bereits zur Verfügung stehen. Die Forscher arbeiten auf Hochtouren. Dieser Artikel ist zuerst in InFocus, dem Online-Magazin der Credit Suisse, erschienen. Bild: Stromnetze dienen nicht nur dem Transport von Strom, sondern auch dem Ausgleich des lokal unterschiedlichen Stromangebots (Axpo).
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