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Regenerative Energien : Der saubere Strom muss in den Tank

Solarturmkraftwerk PS10 und PS20 bei Sanlucar la Mayor in Südspanien. Bild: Foto DLR

Der Ausbau der Versorgung mit regenerativen Energieformen erfordert die Entwicklung neuer massentauglicher Energiespeicher und verlustarmer Leitungsnetze. Die Forschung steht da noch am Anfang.

          5 Min.

          Die aktuelle Energiediskussion hat sich nicht zuletzt durch die Ereignisse in Japan verschärft. Für viele ist der schnellst mögliche Ausstieg aus der Kernenergie in Deutschland bereits beschlossene Sache. Die Versorgungslücke, die durch den Wegfall der Kernenergie droht, soll - so die weit verbreitete Vorstellung - durch den möglichst schnellen Ausbau von erneuerbaren Energiequellen aufgefangen werden. Doch die technischen Möglichkeiten für die kurzfristige Umstellung der Energieversorgung allein auf Wind- und Solarenergie oder Biomasse sind noch nicht so weit entwickelt, wie es erforderlich wäre.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Vielen liegt das von der Bundesregierung im vergangenen Herbst anvisierte Ziel, bis zum Jahr 2050 rund achtzig Prozent des deutschen Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen zu decken, in zu weiter Ferne. Tatsache ist, dass die erneuerbaren Energiequellen nur etwa 17 Prozent des elektrischen Stroms erzeugen und damit nur einen kleinen Beitrag liefern. Windenergie trägt in Deutschland mit rund sechs Prozent den größten Anteil zur Stromversorgung bei. Dieser könnte nach den Ausbauszenarien des Bundesumweltministeriums bis zum Jahr 2020 auf etwa 15 Prozent und bis 2030 auf 26 Prozent steigen. Parallel dazu können Biomasse und Geothermie einen nennenswerten Beitrag zur Grundversorgung liefern.

          Ungünstiger sieht es dagegen für die Photovoltaik aus, die hierzulande derzeit nur knapp ein Prozent des Stroms erzeugt. Trotz eines massiven Ausbaus und technischen Verbesserungen von Solarmodulen scheint es vielen Experten aber sinnvoller, die Energie der Sonne in großem Maßstab dort anzuzapfen, wo günstigere Einstrahlungsbedingungen herrschen, etwa in Südspanien, wo große solarthermische Kraftwerke bereits im Bau oder in Planung sind. Ein ehrgeiziges Projekt sieht vor, elektrischen Strom in der Sahara mittels einer gewaltigen solarthermischen Anlage zu produzieren und ihn möglichst verlustfrei nach Europa zu transportieren. Wodurch allerdings unter realistischen Szenarien nur weniger als zehn Prozent des Strombedarfs in Deutschland gedeckt werden kann. Mehr elektrische Energie lässt sich über die 27 geplanten Leitungen nicht transportieren.

          Solarturm des solarthermischen Kraftwerks PS10 bei Sanlucar la Mayor in Südspanien.
          Solarturm des solarthermischen Kraftwerks PS10 bei Sanlucar la Mayor in Südspanien. : Bild: Foto DLR.

          Wasserstoff wird Schlüsselrolle zukommen

          Wenn die Energiepolitik hierzulande künftig verstärkt auf die erneuerbaren Energiequellen setzt, ist die Entwicklung verlustarmer Stromnetze und leistungsfähiger Energiespeicher unabdingbar, da sie es ermöglichen, auf tages- und jahreszeitliche und wetterbedingte Schwankungen bei der Energieerzeugung durch Sonne und Wind flexibel zu reagieren. Während der Aufbau eines leistungsfähigen intelligenten Stromnetzes (Smart Grid) vor allem viel Geld erfordert, aber aus Ingenieurssicht in wenigen Jahren zu verwirklichen ist, steht man bei der Entwicklung von leistungsstarken Speicherkonzepten noch ziemlich am Anfang. Man benötigt ein System, das es erlaubt, in Zeiten hoher oder niedriger Stromproduktion die Speicher aufzuladen oder anzuzapfen. Dabei gilt es Energiemengen vorzuhalten, die als strategische Reserve etwa die Nachfrageunterschieden zwischen Sommer und Winter ausgleichen können.

          Für Robert Schlögl, Direktor des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin, kommen für diese Aufgabe vor allem stoffliche Speicher in Frage, die die elektrische Energie in ihren chemischen Bindungen speichern. Stoffliche Speicher haben eine unübertroffene Energiedichte. So ist in einem Liter Benzin die hundertfache Menge an Energie deponiert wie in der besten Batterie. Dem Wasserstoff wird als Energieträger wohl eine Schlüsselrolle zukommen, hat er doch viele Vorteile. Er kann durch Elektrolyse von Wasser gewonnen und über die Reaktion mit Kohlendioxid zu Methanol, Ethanol, Methan oder höhere Kohlenwasserstoffe sowie mit Stickstoff zu Ammoniak weiterverarbeitet werden. Kommt der Strom für die Elektrolyse von erneuerbaren Energiequellen, ist die Wasserstofferzeugung klimaneutral. Die einfach zu transportierenden und zu lagernden Kohlenwasserstoff-Verbindungen sind vielfach verwendbar, etwa als Brennstoffe in Verbrennungsturbinen und Brennstoffzellen zur Erzeugung von sekundärer Elektrizität, als Energiespeicher oder als Basischemikalien in der chemischen Industrie.

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