War mein letzter Text (Klimaszenarien) sehr abstrakt oder technisch? Heute wird es wieder konkret mit Lösungen zum Anfassen. Wobei, bei 600° ist anfassen vielleicht keine gute Idee. Doch ich greife vor.
Im Sommer scheint die Sonne und im Winter ist es kalt, das weiß jedes Kind und erst recht alle Ingenieurinnen. Dennoch tun Klimaleugner immer wieder so, als wäre das eine Überraschung, unerwartet und neu. „Was soll mir PV Strom denn nützen, wenn ich doch im Winter heizen will?“, so die immer wiederkehrende Polemik. Nun, zunächst einmal nutze ich auch im Sommer gerne Strom, sei es für heißen Kaffee, für kaltes Bier und auch für das Elektroauto, die Klimaanlage oder zum Schauen der Fußball-WM. Überall da hilft mir die PV-Anlage enorm. Warum also nörgeln wir über drei dunklere Monate, wenn wir uns über 9 helle Monate freuen könnten? Spargel und Erdbeeren ernten wir auch im Sommer und noch nie hat jemand behauptet, Spargelanbau sei blöd, weil doch im Januar nichts wächst.
Zugegeben, auch im Winter wollen wir Strom und ein warmes Haus. Der PV Ertrag von November bis Januar ist gering, ausgerechnet dann, wenn die Wärmepumpe den meisten Strom braucht.
Zwar gibt es Batteriespeicher heute zu Schnäppchenpreisen, doch die eignen sich für den Tag-Nacht-Ausgleich oder mal eine Wolkendecke am Nachmittag. Eine Batterie, die ich im Sommer nur einmal auflade, um damit den Winter zu überbrücken, wäre sehr teuer und eine Verschwendung von Ressourcen. Das wäre ja fast so, als würde ich mir Skier kaufen, um damit nur einmal im Jahr in Urlaub zu fahren. Das lohnt sich schon allein deshalb nicht, weil in unseren Gebirgen der Schnee jedes Jahr knapper wird.
Zurück zum Speicher. Welches Material gibt es in großen Mengen für wenig Geld und kann gleichzeitig viel Energie speichern? Die Antwort findet ihr am Strand ebenso wie auf jedem Spielplatz: Sand eignet sich für sehr große Energiespeicher, wir bauen eine Sandbatterie. Dafür braucht es einem großen Tank / Container / Silo, am besten gut isoliert. Dieses wird mit Sand gefüllt, sehr viel Sand. Dazwischen verläuft ein Rohrsystem ähnlich einer Fußbodenheizung. Mit überschüssigem Strom aus Wind und Sonne wird dann Luft erhitzt und durch das Rohrsystem geblasen. Der Sand erhitzt sich dabei auf bis zu 600°. Das ist etwas mehr als bei einer Fußbodenheizung und selbst der Pizzaofen wirkt dagegen frostig. Ist der Sandspeicher hinreichend groß und gut isoliert, hält diese Temperatur über Tage, Wochen und Monate. Braucht man Wärme, wird die Energie auf gleichem Weg wieder abgerufen.
(3D-Visualisierung von Polar Night Energy)
Das Verfahren ist erstaunlich effizient und schafft einen Wirkungsgrad von 85%. Dabei braucht die Sandbatterie nicht viel mehr als einen Heizstab, ein paar Rohre, Isolierung und eben Sand. Das lässt die Technik nahezu beliebig skalieren bei gleichzeitig geringen Kosten. Aktuelle Anlagen liefern heute 1MW Leistung bei knapp 100 MWh Kapazität bei Investitionskosten von 10 bis 40 €/kWh.
Einschub
Sand ist nicht gleich Sand. Für den Bausektor (auch im Sandkasten) braucht es Sand mit größeren, kantigen Körnern. Nur so lassen sich gute Sandkuchen und stabile Wolkenkratzer bauen. Bausand ist heute ein knappes Gut und ist weltweit nur begrenzt verfügbar. Die Sandbatterie ist jedoch nicht so wählerisch und nutzt Sand mit kleinen, runden Körnern, die im Bausektor ungenutzt bleiben. Dieser ist nahezu unbegrenzt verfügbar. Die Anlage in Pornainen nutzt zerkleinerten Speckstein, der in einer benachbarten Fabrik als Reststoff anfällt.
Riesige Speicher für wenig Geld klingt zu schön, um wahr zu sein. Wo ist der Haken? Die Sandbatterie wird zwar mit Strom aufgeladen, als Ergebnis liefert sie jedoch Wärme. Eine Rückverstromung ist nicht vorgesehen und wäre sehr ineffizient. Anders als die Bezeichnung erwarten lässt, speichert die Sandbatterie also keinen Strom sondern lediglich Wärme. Auch passt der Aufbau nicht nicht ans Einfamilienhaus. Nicht jeder hat gerne ein Silo von 13 Meter Höhe im Vorgarten – oder auch nur einen Vorgarten.
Das Einsatzgebiet für Sandbatterien sind daher Wärmenetze. Durch die hohen Temperaturen eignen sie sich auch für Industrieprozesse. Die Wärme wird vorproduziert, wenn Strom billig ist und steht dann jederzeit zur Verfügung. In der Praxis werden auch Sandbatterien im Jahresverlauf häufig aufladen. Auch im Winter gibt es oft Stromüberschuss. Dieser kommt dann nicht von PV, sondern aus Windkraft.
(Quelle energy-charts.info)
Die erfolgreiche Energiewende besteht aus vielen Bausteinen. Strom aus Wind und PV ergänzen sich über die Jahreszeiten hinweg sehr gut und liefern eine sehr gute Grundversorgung. Für wetterbedingte Schwankungen gibt es heute Speicher für kleines Geld. Teilweise sind diese aus Sand gebaut, doch gerade das macht sie so interessant – wie eine heiße Tasse Kaffee.