Batterien sind nicht nur hinsichtlich individueller Elektromobilität eine Sackgasse. Nach und nach wird klar, dass diese beim absehbaren Stand der Technik wenig beitragen können, die intermittenten erneuerbaren Energiequellen Sonne und Wind für das Netz auszubalançieren. Batterien haben eine für diese Aufgabe viel zu hohe Masse. Ein erläuternder Nachtrag zur jüngsten Batterie-Geschichte.

Dieser Blogger, der zugegebenermaßen weder zum Naturwissenschaftler noch zum Techniker ausgebildet wurde, hat sich schon vor Jahren aufgemacht, die physikalischen Grundlagen der Energieproduktion (neu) zu erkunden und damit zumindest ansatzweise Beurteilungsgrundlagen für neue Technologien zu gewinnen.

Das ist geradezu unverzichtbar, um sich gegen intellektuelle Zumutungen weltfremder Ideologen und finanzierungshungriger oder publicitygeiler Experten zu wehren, wie Zuschriften an den Blogbetreiber immer wieder nahe legen.

Leider neigt dieser inzwischen selbst dazu, ihm bekannte Phänomene und allgemein akzeptierte “schulphysikalische Sachverhalte” ohne weitere Erörterung vorauszusetzen.

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Wie hier im Hinblick auf PKw erläutert, ist die mangelhafte und sich nur schleppend verbessernde Energiedichte von Batterien das derzeit wohl größte technische Problem.

Selbiges gilt aber auch für das gesamte Stromnetz, wo intermittente Erneuerbare eine immer größere Rolle spielen und gemäß dem vorherrschenden, irgendwie wahnhaften politischen Willen schließlich zu alleinigen Energiequellen werden sollen.

Um die “Volatilität” von Sonne und Wind ohne Einsatz von Gas, Kohle und Kernenergie auszugleichen, glaubt man bis heute, große Akkumulatoren einsetzen zu können.

Was das bei den derzeit erzielbaren Energiedichten konkret bedeuten würde, wird beispielsweise im heuer erscheinenen Ach, so ist das? 50 Alltagsphänomene neugierig hinterfragt überschlagsmäßig kalkuliert:

Jedes Windrad würde rechnerisch einen Speicher für 72 MWh elektrische Energie benötigen, was 260 Tonnen Speichermaterial mit dem Startgewicht dreier Flugzeuge des Typs Airbus 320 entspräche (S. 135).

 In Dollar-Werte umrechnend, formuliuerte die MIT Technology Review vor zwei Monaten:

The $2.5 trillion reason we can’t rely on batteries to clean up the grid”

In kleinen Dosen, meint der Autor des Texts, könnten state of the art Lithium-Ionen Batterien sehr wohl verwendet werden, um beispielsweise Kraftwerke im sogenannten gas peaker business zu ersetzen – für eine systemische Lösung taugten sie aber nicht.

Aktuelle Versuche des Bundesstaats Kalifornien trotzdem eine solche Lösung zu erzwingen charakterisiert James Temple mit der Zwischenüberschrift California Dreaming, einem 50 Jahre alten Song von den Mamas & Papas.

Roger Andrews von Energy Matters, einem meiner Lieblings-Blogs, hat hier das immer deutlicher werdende kalifornische “Sonnen-Problem” – siehe dazu z.B. hier – beispielhaft nachmodelliert;

welches Verhältnis von Produktion und Nachfrage nämlich herauskäme, würde der künftige, zu 100 Prozent erneuerbare energy mix so aussehen, wie im (globalen) Szenario eines Renewable-Gurus angenommen. Nämlich so:

Die größte Schwierigkeit, sagt Andrews, sei aber nicht der kurzfristige elektrische Lastenausgleich, für den Batterie-Lösungen möglich seien (und der auch gesetzgeberisch bereits in die Wege geleitet wurde), sondern der langfristige, saisonale Ausgleich, der 99 Prozent des Problems ausmache;

dass nämlich in den Wintermonaten, in denen nur wenig Sonne scheint, die Nachfrage unverändert hoch ist.

Zu dieser Sachlage stellt Andrews fest (eigene Hervorhebung):

Now there’s no question that high levels of intermittent renewables generation will require fast-frequency-response capabilities to ensure grid stability during the day, but what is California doing about seasonal storage, which makes up 99% of its total storage problem? Absolutely nothing. It has yet to recognize its existence.”

Mutatis mutandis gilt die Diskrepanz von Erzeugung und Nachfrage auch für den Windstrom aus Mittelnord-Europa, speziell die aus der deutschen Energiewende stammenden neuen Kapazitäten.

Die EU-Politicos und ihre Ezzesgeber aus Verwaltung und Medien winden sich ob der anscheinend unüberwindlichen technischen Probleme jedenfalls wie die Würmer.

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Der jüngste PR-Stunt des polit-medialen Komplexes kreist wieder um den schon etwas angejahrten Hype von der Wasserstoff-Ökonomie, der auch Thema des jüngsten informellen EU-Ministerrats in Linz war.

Der neue Dreh am alten Hut ist die industrielle Prozesswärme, was durch ein Pilotprojekt am Gelände der voestalpine symbolisiert wird.

Fantasiebegabte Menschen dürfen jetzt über – natürlich grün erzeugten – Wasserstoff träumen, der zum Befeuern von Hochöfen verwendet wird (statt wie derzeit Gas).

Der vorige Dreh des alten Hypes war jedenfalls der Wasserstoffmotor (der noch heute seine Fans hat; Elon Musk ist übrigens keiner davon       ).

Das alles ist ein Thema für sich – hier nur so viel: Wasserstoff-Motoren und -Hochöfen würden H2 benötigen, das in der Natur nicht vorkommt.

Reiner Wasserstoff kann jedoch industriell erzeugt werden, zum Beispiel aus Erdgas (wie heute zu schätzungsweise gut 90 Prozent praktiziert).

Das ist freilich haram, trefe, etc.  

Man kann mit einem entsprechenden energetischen Aufwand aber auch die Molekülverbindung von H2O aufsprengen und über Elektrolyse “grünen Wasserstoff” gewinnen, eine Konversion, die bis jetzt unakzeptabel hohe Energieverluste mit sich bringt.

Erhofft wird nun ein technischer Weg, um den “nicht ins Netz passenden” überschüssigen Windstrom mit nur akzeptablen Verlusten in Wasserstoff zu verwandeln, das sich wiederum in der heutigen Gas-Infrastruktur speichern bzw. mit dieser transportieren lässt.

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Das würde, wenn es denn technisch gelänge, die Verwertung einer ohnedies anfallenden, für das Netz nicht unmittelbar benötigten Elektrizität ermöglichen, und zwar:

• durch die Produktion von fuel für Hochöfen und Motoren, aber auch
• durch die Herstellung eines lagerfähigen Brennstoffes, der – in Strom verwandelt – als “Ausgleichsenergie” ins Netz entsandt werden könnte.

So etwas hätte einen echten technologischen Durchbruch zur Voraussetzung – etwas, was sich nicht erzwingen lässt, schon gar nicht unter Zeitdruck.

Die Bereiche, wo sich nach Einschätzung dieses Bloggers gegenwärtig freilich am meisten tut, sind Energieeffizienz-Strom (“smart energy”) sowie eine AI-gesteuerte industrielle Erzeugung, die u.a. gegenüber Stromausfällen resistent ist (“energy flexible manufacturing”).

Auch im Low-Tech-Bereich lassen sich noch beachtliche Einsparpotenziale heben – beispielsweise bei der Raumwärme.

Auf einer solch verbesserten Basis wäre wenigstens in gemäßigten Klimazonen die Elektrifizierung der Raumheizung wohl kein unlösbares Problem – die aktuelle Stromverbrauchskurve in Frankreich weist darauf hin.

Aber auch das hat ein stabiles, ausreichend versorgtes Stromnetz zur Voraussetzung.