Langfristige Energiespeicherung aus dünner Luft: Fügen Sie einfach Wasser hinzu

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Das Ziel der CO2-Neutralität ist schwer zu erreichen, aber an einigen unerwarteten Stellen wurden Fortschritte gemeldet. Eines davon ist das europäische Land Zypern, das sich bei erneuerbaren Energien noch vor wenigen Jahren am Tiefpunkt befand. Jetzt nimmt das Land Fahrt auf. Bei der neuesten Entwicklung testet Zypern ein neues groß angelegtes, langlebiges Druckluft-Energiespeichersystem, das den Wasserdruck des Ozeans für maximale Effizienz nutzt.

Langfristige Energiespeicherung für mehr erneuerbare Energie

Unter den europäischen Nationen hat Island bereits im Jahr 2015 das Ziel erreicht, 100 % erneuerbare Energien zu nutzen. Da Island jedoch kein Mitglied der Europäischen Union ist, ist der Wettlauf um die erste EU-Nation, die fossile Brennstoffe aus der Stromerzeugungslandschaft verbannt, lang noch weit offen.

Eine Zeit lang sah es so aus, als wäre Zypern kurz davor, den Geist aufzugeben. Dennoch wurde am 24. Februar der Wächter zur Kenntnis genommen Fortschritte bei erneuerbaren Energien in der EU und zählt Zypern zu den Ländern, die große Zuwächse vermelden.

Es liegt noch ein langer Weg vor uns Wächter bringt es auf den Punkt. Ein Überblick über die Daten aus dem Jahr 2022 zeigt EU-Stromverbrauch Im Durchschnitt stammen etwa 41 % aus erneuerbaren Ressourcen, wobei Schweden und Dänemark mit 83,3 % bzw. 77,2 % die Spitzenreiter sind. Die Schlusslichter waren Malta (10,1 %), Ungarn (15,3 %), die Tschechische Republik (15,5 %) und Luxemburg (15,9 %), wobei Zypern mit 18 % vor den Schlusslichtern lag.

Eine gesunde Dosis langfristiger Energiespeicherung würde Ländern wie Zypern helfen, schneller auf der Leiter der erneuerbaren Energien aufzusteigen. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batteriesystemen, die normalerweise etwa 4 bis 6 Stunden halten, kann ein Langzeit-Energiespeichersystem über längere Zeiträume hinweg saubere Kilowatt produzieren, die bis zu ganzen Tagen, Wochen oder sogar Jahreszeiten dauern können. Auf dieser Ebene könnten intermittierende Quellen – nämlich Wind- und Sonnenenergie – für Stabilität, Kontinuität und Zuverlässigkeit im Nuklearstil sorgen, und das zu einem Bruchteil der Kosten eines neuen Kernkraftwerks.

Eine andere Art von Druckluft-Energiespeichersystem

Der Bereich der langfristigen Energiespeicherung hat seitens der Investoren und Innovatoren heftige Aktivitäten hervorgerufen, wobei sich einige der jüngsten Aktivitäten auf neue Langzeittechnologien konzentrieren, die die Physik der Wärmeübertragung nutzen.

Auch die natürlichen Systeme der Erde sind ein reichhaltiges Terrain für nachhaltige Innovatoren. Pumpwasserkraft zum Beispiel hat in den letzten Jahren einen zweiten Blick erhalten. Diese jahrzehntealte, ausgereifte Technologie eignet sich perfekt für Wind- und Solarenergie. Es beruht auf der Schwerkraft, um Wasser von einem oberen Reservoir zu einem unteren Kraftwerk zu befördern. Idealerweise wird das Oberbecken nur dann wieder aufgefüllt, wenn überschüssige erneuerbare Energie zum Betrieb der Pumpen zur Verfügung steht (siehe unser Langzeitarchiv hier).

Druckluft ist eine weitere Langzeittechnologie, die in den 2000er Jahren auf dem Vormarsch war. Einige der früheren Druckluftversuche sind auf der Strecke geblieben, aber es tauchen immer wieder neue Iterationen auf.

Druckluftsysteme können unterirdische Felsformationen oder von Menschenhand geschaffene Strukturen als Speicherplattformen nutzen, haben jedoch jeweils Nachteile. Bei der unterirdischen Lagerung ist die Containerisierung dauerhaft und gebrauchsfertig, und es besteht weniger potenzieller Konflikt mit der Landnutzung an der Oberfläche. Allerdings sind Felsformationen geospezifisch. Von Menschen geschaffene Plattformen können möglicherweise ein viel größeres Spektrum an Standortoptionen abdecken, sind jedoch teuer und können auf Hindernisse durch konkurrierende Landnutzungen stoßen.

Druckluft-Energiespeicher: Fügen Sie einfach Wasser hinzu

Eine Lösung, die das gekreuzt hat CleanTechnica Radar ist eine Unterwasserspeicherung. Im Jahr 2022 sind wir auf ein blasenbasiertes Energiespeichersystem aufmerksam geworden, das eine Art Unterwasserversion von Pumpwasserkraft ist und den Wasserdruck statt der Schwerkraft nutzt.

Ein weiterer Ansatz zum Einsatz von Wasserdruck zur Energiespeicherung stammt von dem israelischen Startup BaroMar, das ein einfach klingendes, tankbasiertes Druckluftsystem entwickelt hat. Das System ist für den Einsatz in Küstengebieten und Inseln neben tiefem Wasser konzipiert. Geplant ist, die Tanks in Tiefen von etwa 500 Fuß zu platzieren, wo der Wasserdruck ausreichend ist und Konflikte mit Meereslebewesen weniger auftreten.

„Der hydrostatische Druck des umgebenden Wassers ermöglicht den Bau langlebiger großer Tanks zu sehr geringen Kosten“, erklärt BaroMar. Zur Kostensenkung trägt auch eine Designstrategie bei, die sich auf die Eliminierung unter Wasser beweglicher Teile und Subsysteme konzentriert. Die Tanks werden an Land aus seewassererprobtem Beton und Stahl gebaut und dann an ihren Platz geschleppt.

Das hört sich recht einfach an, doch der Teufel steckt im Detail. Anfang dieser Woche ließ das Ingenieurbüro Jacobs verlauten, dass es von BaroMar ausgewählt wurde, um den vorläufigen Entwurf für das Zypern-Projekt zu erstellen, das als „Das erste seiner Art unter Wasser im großen Maßstab und mit langer Dauer Pilotprojekt zur Energiespeicherung.“

Jacobs stellt fest, dass die Energiespeicherlösung von BaroMar ausgereifte Technologien in den Bereichen Energie, Energie und Meerestechnik einsetzt. Ihre Kombination mit dem hydrostatischen Druck des Meerwassers ist jedoch eine heikle Angelegenheit.

„Dieses Projekt erfordert umfangreiche geophysikalische, geotechnische undbathymetrische Vermessungen, Untersuchungen, Machbarkeitsstudien und Genehmigungen für die Tankinstallation in großen Tiefen für den Bedarf an mechanischer und elektrischer Ausrüstung an Land“, erklärte Jacobs-Vizepräsident Fiachra Ó Cléirigh.

Wie funktioniert es?

Wie von Jacobs beschrieben, wird das Zypern-Projekt aus großen, starren Tanks bestehen, die auf dem Meeresboden ballastiert sind und eine Gesamtkapazität von 4 Megawattstunden haben.

„Die Tanks sind so konzipiert, dass sie den Belastungen durch die Meeresumwelt sowie den Druckluft- und hydrostatischen Wasserdruck sowohl während der Installation als auch unter Betriebsbedingungen standhalten“, fügt Jacobs hinzu.

Überschüssiger Strom aus Wind- und Solarenergie wird per Unterseekabel zu den Tanks geleitet, wo er Kompressoren speist. Wenn mehr Strom benötigt wird, wird die komprimierte Luft zurück an Land geleitet, wo sie entspannt und in einen Generator eingespeist wird.

Im vergangenen September interviewte die gemeinnützige Organisation ISRAEL21c BaroMar-Gründer Yonadav Buber, der erklärte, dass der Bau von Unterwassertanks kostengünstiger sei, da der Druck des Meerwassers als Stabilisator fungiere. Obwohl die Standortauswahl auf Küsten und Inseln beschränkt ist, sind diese Orte notorisch überfüllt. Möglichkeiten für eine groß angelegte landgestützte Energiespeicherung sind schwer zu finden.

„Das ist eine wirklich geniale Lösung, denn sie umgeht das Problem auf sehr elegante Weise. Es schafft auch die Möglichkeit, mehr oder weniger endlose Energiespeicherweil wir über den Meeresboden sprechen, der nicht gerade ein heißer Boden ist“, sagte Buber gegenüber der ISRAEL21c-Autorin Naama Barak.

Buber betonte, dass die Technologiekomponenten ausgereift sind und im Gegensatz zu einigen anderen neuen Langzeit-Energiespeichertechnologien, die heute auf den Markt kommen, keiner umfassenden Entwicklung bedürfen. Er wies darauf hin, dass meeresbezogene regulatorische und technische Anforderungen die größten Herausforderungen seien, die zwischen dem Pilotprojekt und der kommerziellen Umsetzung liegen.

100 % erneuerbare Energie für Zypern bis 2030, mit Energiespeicherunterstützung

Als Buber letzten Herbst mit ISRAEL21c sprach, wies er darauf hin, dass Zypern die drei Hauptkundenkategorien erfüllt, auf die BaroMar abzielt. Die eine besteht aus Erzeugern erneuerbarer Energien mit vorhandenen Überschüssen, die zweite besteht aus großen Energieverbrauchern, darunter Hafenanlagen und andere große Industriekomplexe.

„Und unser dritter Kundentyp sind Regierungen“, fügte Buber hinzu. „Wir sind zum Beispiel in Gesprächen mit der Regierung Zyperns, um sie zum ersten Mitgliedsstaat der Europäischen Union zu machen, der bis 2030 zu 100 Prozent erneuerbare Energien nutzt.“

Ob dieses ehrgeizige Ziel realisierbar ist, bleibt abzuwarten. Doch im Februar kamen unsere Freunde vorbei PV-Magazin berichtet, dass Zypern bereits damit rechnet, eine gute Kürzung vorzunehmen 28 % seiner erneuerbaren Energieproduktion im Jahr 2024, sodass eindeutig ein kräftiger Überschuss vorliegt.

PV-Magazin Als Hauptgründe für die Überproduktion erneuerbarer Energien in Zypern wurden der Mangel an Energiespeicheranlagen und das Fehlen ausreichender Verbindungen mit anderen Ländern genannt.

Wenn Sie glauben, dass grüner Wasserstoff dazu beitragen könnte, einige dieser überschüssigen sauberen Kilowatt aufzusaugen, ist Zypern Ihnen einen Schritt voraus. Im Jahr 2022 erhielt Zypern in einer Übersicht den Titel „Nachzügler“. Nationale Wasserstoffstrategien der EUDoch schon im nächsten Jahr organisierte sich ein Konsortium aus 27 Nationen, um Zypern als Standort für das erste „Wasserstofftal“ der EU auf Zypern zu gewinnen. Wir werden die nächsten Schritte im Auge behalten, aber bisher liegt der Fokus auf grünem Wasserstoff aus Wasser, der Strom aus erneuerbaren Ressourcen nutzt.

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Bild (Screenshot, über YouTube): Neu lange Lebensdauer, Druckluft Energiespeichersystem nutzt Wasserdruck, um Kosten zu senken (mit freundlicher Genehmigung von BaroMar).