Energiespeicher : Aluminium statt Heizöl: Schweizer forschen an neuem Energiespeicher
Erneuerbare Energien sind neben einer Steigerung der Energieeffizienz der Schlüssel für das Erreichen der Klimaziele und die Beschränkung der Erderwärmung. Ein Problem das dabei gelöst werden muss, ist der zeitliche Ausgleich zwischen dem Angebot an erneuerbaren Energiequellen und dem Bedarf an Energie. Weil Energie-Angebot und Energie-Nachfrage stark auseinander klaffen, brauchen wir effiziente und bezahlbare Energiespeicher, da ansonsten die Versorgungssicherheit unter den Erneuerbaren leiden könnte.
Etwa die Hälfte des gesamten Energiebedarfs der Schweiz wird für Wärme benötigt – in Privathaushalten und in der Industrie. Etwa 30 Prozent wird für die Mobilität verwendet und nur gerade 20 bis 25 Prozent des Bedarfs fällt in Form von elektrischer Energie an. Demgegenüber steht die Verfügbarkeit von Erneuerbaren Energien, wie am Beispiel der Solarenergie. In den Sommermonaten gibt es im Vergleich zum Bedarf hohe Überschüsse, während in den Wintermonaten zu wenig Energie produziert wird.
Um zu realisieren, dass zu 100 Prozent auf erneuerbaren Energien umgestellt wird, muss die im Sommer im Überfluss vorhandene Energie bis in den Winter gespeichert werden können. Bisher verfügbare Technologien für diesen Zweck sind kostenintensiv und benötigten sehr grosse Speichervolumen. Forscher des Schweizer Instituts für Solartechnik SPF an der Hochschule für Technik Rapperswil HSR arbeitet deshalb momentan an einem Aluminiumspeicher, der Schwankungen in der Energieversorgung ausgleichen soll. Aluminium hat, bezogen auf das Volumen, eine doppelt so hohe Speicherdichte wie Erdöl.
Enorme Speicherkapazität für Energie
Der hohe Energiebedarf für die Produktion von Aluminium wird meist als Nachteil betrachtet. Wenn man jedoch, wie die Forscher des SPF, Aluminium als Speichermedium für Solarenergie betrachtet, wird dieser vermeintliche Nachteil zu einem Vorteil: Kann die zur Herstellung von Aluminium benötigte Energie danach auch wieder frei gesetzt werden, so entspricht dies einem Energiespeicher. Tatsächlich kann die im Aluminium gebundene chemische Energie mithilfe einer Hydrolyse-Reaktion mit einem hohen Wirkungsgrad wieder entzogen werden. Dabei entstehen grosse Mengen an Wärme sowie Wasserstoff. Die Wärme kann direkt genutzt werden, während der frei werdende Wasserstoff mittels einer Brennstoffzelle für die Produktion von Strom eingesetzt werden kann. Diese elektrische Energie deckt dann im Winter den Haushaltsstrombedarf, und kann über eine Wärmepumpe auch wieder zur Erzeugung von Wärme genutzt werden.
Die Forschenden der HSR haben berechnet, dass ein Aluminiumspeicher mit deutlich weniger als einem halben Kubikmeter Raumvolumen – also etwa so gross wie eine Waschmaschine - reichen würde, um ein Einfamilienhaus nach heutigem Baustandard und Energiebedarf über einen Winter hindurch sowohl mit Strom als auch mit Wärme zu versorgen. Das Abfallprodukt, das beim Entziehen der Energie aus dem Aluminium übrig bleibt, ist Aluminiumhydroxid. Dieses kann gesammelt und anschliessend in Zusammenarbeit mit regionalen Energieversorgern für die Speicherung von neuer Energie mittels Schmelzflusselektrolyse wieder in Aluminium umgewandelt werden. Statt also jedes Jahr tausende Liter Heizöl in den Keller zu pumpen, würde künftig eine Waschmaschinen-Ladung voll Aluminium als Brennstoff ausreichen.