Drei Technologien für eine erfolgreiche Energiewende

Energiekonzepte | Innovationen | Nachhaltigkeit und Klimaschutz | Smart Energy | Um die Pariser Klimaziele zu erreichen, müssen wir den Anteil erneuerbarer Energien deutlich erhöhen. Bis 2030 sollen beispielsweise 65 Prozent unseres Bruttostromverbrauchs aus erneuerbaren Energien kommen - heute sind es nur 37,8 Prozent. Bis wir stolz auf eine gelungene Energiewende blicken können, gibt es also noch einige Herausforderungen zu meistern. Diese drei Technologien könnten uns helfen, die drohende Versorgungslücke zu schließen.

„Um im Jahr 2030 einen Anteil von 65 Prozent Erneuerbarer Energien zu erreichen, sind bessere Rahmenbedingungen erforderlich.“

Dr. Simone Peter, Präsidentin des Bundesverbands Erneuerbare Energien

Es muss noch einiges passieren, sagte Dr. Simone Peter als Präsidentin des Bundesverbands Erneuerbare Energien im Mai 2019. „Unter Beibehalt der derzeitigen rechtlichen Gegebenheiten, die keine klaren Perspektiven für Planung und Investitionen bieten, wird Deutschland seinen Bruttostromverbrauch nur zu 44 Prozent aus Erneuerbaren Energien abdecken – mit negativen Implikationen für den Klimaschutz (…).“

Energie aus Sonne und Wind: Wie können wir Dunkelflauten ausgleichen?

2017 kamen zwar bereits etwa 180 TWh aus der Sonnen- und Windenergie. Verglichen mit dem tatsächlichen Bedarf gibt es hier aber noch viel Luft nach oben. Dafür sollen Offshore Parks in der Nordsee und Photovoltaik- und Solaranlagen auf Dächern und Feldern sorgen. Eine wesentliche Herausforderung bleibt allerdings: Was passiert in den sogenannten Dunkelflauten, in denen wir uns weder auf die Sonne noch auf ausreichend Wind verlassen können? Energiespeicherung ist das Schlüsselwort!

Offshore, Stromnetz

Vermutlich werden diese Offshore-Parks eine Lücke im Stromnetz nicht ausgleichen können.

Der weltweite Bedarf an Speicherkapazitäten soll bis ins Jahr 2030 laut einer Studie der Unternehmensberatung Boston Consulting Group deutlich ansteigen. Um Tag und Nacht auf den Strom aus erneuerbaren Energien zugreifen zu können, werden daher Energiespeicher gebraucht, die das Netz im Gleichgewicht halten. Sogenannte Pumpspeicher helfen dabei. Sie können bis zu fünf Stunden Windflaute und kürzere Diskrepanzen zwischen Stromangebot und -nachfrage ausgleichen. Für längere Dunkelflauten eignen sie sich allerdings nicht. Dafür reicht ihre Kapazität nicht aus.

Neue Technologien speichern Energie, um Schwankungen auszugleichen

Bei der Energiespeicherung können auch unsere Redox-Flow-Batterien unterstützen. Sie speichern Strom als chemische Energie. Wie in jeder anderen Batterie auch, wird auf diese Weise elektrische in elektrochemische Energie umgewandelt.

Durch die besondere Technik können dabei bis zu 80 Prozent des eingespeisten Stroms wieder entnommen werden. Darüber hinaus sind Speichersysteme auf Basis von Redox-Flow bezüglich Leistung und Kapazität separat skalierbar, modular und nicht an geografische Gegebenheiten gebunden. Sie können praktisch überall zum Einsatz kommen.

Für die Energiewende: Wasser als Energie der Zukunft

„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischen Strom zerlegt worden ist. Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff, werden auf unabsehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern.“

Jules Vernes, „Die geheimnisvolle Insel“

Wasserelektrolyse, Anlage

Unsere Anlage für Wasserelektrolyse am Duisburger Standort.

Der französische Schriftsteller Jules Vernes wusste schon 1874, welche Rolle Wasserkraft für unsere Energieversorgung spielen würde. Mit unserer „Wasserelektrolyse“ können wir heute ebenfalls dafür sorgen, dass mehr Energie für Dunkelflauten gespeichert wird.

Dabei wird das Wasser mit elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff geteilt. Der Wasserstoff kann als Energiequelle gespeichert und bei Bedarf wieder in Elektrizität umgewandelt werden. Wenn zusätzliche Energie gebraucht wird, kann der Wasserstoff wieder in Strom verwandelt werden. Mit unserer Technologie wollen wir die Investitionskosten um den Faktor 3,5 bis 5 senken. So wird das Verfahren deutlich wirtschaftlicher.

Der Antrieb der Zukunft: Mit Biomasse zur Energiewende

Zur Energiewende gehören auch verschiedene Antriebsarten: Dass wir Alternativen zu konventionellem Benzin und Diesel und zum Verbrennungsmotor brauchen, ist eindeutig. Der hohe menschengemachte CO2-Ausstoß ist die Ursache für die Erderwärmung. Seit Jahrzehnten wird daher weltweit versucht, ihn zu senken. Unter anderem mit Biosprit versetzte Kraftstoffe sollen bei der CO2-Reduzierung helfen, allerdings sparen diese noch nicht genug CO2 ein. Das ändert die nächste Generation von Biokraftstoff – mit Technologien von thyssenkrupp.

Eine besondere Rolle kommt dabei dem BioTfuel-Projekt zu: Aus Biomasse, also natürlichem Abfall wie Grünschnitt, Stroh und Holzresten, wird hochwertiger Flugtreibstoff und Diesel. Angesichts des Nahrungsmangels ein großer Vorteil gegenüber anderem Biobenzin, das aus essbaren Ressourcen wie Raps oder Mais hergestellt wird.

Biomasse, Biomasserohstoff, Biokraftstoff

In unserer Demoanlage in Frankreich wird der benötigte Biomasserohstoff vorbehandelt. Daraus entsteht dann der flüssige Biokraftstoff.

Ab 2023 steigt der Handlungsbedarf

Laut einem halbjährlichen Energieindex der Unternehmensberatung McKinsey werden alternative Lösungen bald noch deutlich dringlicher. 2023 soll das letzte Atomkraftwerk in Deutschland abgeschaltet werden, die erste Phase des Kohleausstiegs beginnt – um Versorgungsengpässe zu vermeiden, müssen die erneuerbaren Energien bis dahin weiter ausgebaut sein.

Autor

Dominik Lenné
  • geschrieben von Dominik Lenné
  • 5. Juni 2020

Redox-flow ist sehr gut. Wasserstoff als Elektrizität Speicher ist wegen des niedrigen Wirkungsgrades problematisch. Er ist nur sinnvoll für chemische Prozesse wie Stahlproduktion oder Treibstoffproduktion zusammen mit Carbon Capture.
Treibstoff aus Biomasse ist gut, aber die erzielbare Menge dürfte kaum ausreichen.

Autor

Uwe Joestel
  • geschrieben von Uwe Joestel
  • 5. Juni 2020

Es ist ein großer Fehler, die Kernenergie im nationalen Alleingang abzuschaffen. Qualitativ hochwertige Energie, nämlich Elektroenergie, wird mit Kernenergie zuverlässig erzeugt. Eine kontinuierlich verfügbare Stromerzeugung mit hoher Energiedichte soll paradoxerweise durch flatterhafte Umweltenergie mit niedrigster Energiedichte ersetzt werden. Was für ein Irrsinn! Allein der Flächenverbrauch für Wind- und Solarnutzung ist immens und trägt zur nachhaltigen Naturzerstörung bei.

    Autor

    Jens Lange
    • geschrieben von Jens Lange
    • 3. September 2020

    Herr Joestel,
    da kann ich nur zustimmen
    Die deutsche Energiewende führt ins nichts

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