Die Hochschule für Technik Rapperswil (HSR) entwickelt einen chemischen Energiespeicherzyklus auf der Basis von Aluminium. Dieser soll es möglich machen, im Sommer produzierten Solarstrom in Form von Aluminium zu speichern, um im Winter daraus sowohl Wärme als auch wieder Strom zu erzeugen.
Die Erzeugereinheit, die die in Aluminium gespeicherte Energie in Wärme und Strom umwandelt, liegt als Funktionsmuster vor. Bis der vollständige Speicherzyklus steht, müssen die HSR-Forscher weitere Herausforderungen technischer und konzeptioneller Art meistern. Im Erfolgsfall entsteht ein Energiesystem, das in Kombination mit einer Photovoltaikanlage und einer Wärmepumpe ganzjährig die Strom- und Wärmeversorgung eines Einfamilienhauses ohne Strombezug aus dem Netz gewährleisten kann.
Beim Konzept des Aluminiumspeicherzyklus’ arbeiten die Einfamilienhausbesitzer, die Energie produzieren und konsumieren, mit den Netzbetreibern und den Energieversorgungsunternehmen (EVU) zusammen. Die Netzbetreiber leiten vor allem im Sommer die lokale Überproduktion von Solarstrom an die Industrie weiter, welche damit Aluminium herstellt und so die Energie speichert. Die EVU betreiben die industriellen Anlagen zur Alu-Herstellung und organisieren den Transport des Aluminiums zu den Haushalten sowie den Rücktransport von Aluminiumhydroxid.
So funktioniert der Aluminiumkreislauf.
Aus heutiger Sicht dürfte es der Alu-Speicherzyklus möglich machen, Solarstrom mit einem Wirkungsgrad von rund 50% vom Sommer in den Winter zu übertragen: Zur Herstellung von 1 kg Aluminium braucht es ca. 15 kWh Solarstrom. Aus diesem entstehen bei der Oxidation im Reaktionsgefäss 4 kWh Wärme und 4 kWh Wasserstoff. Letzterer wird von der Brennstoffzelle zu 50% in Strom umgesetzt, während die anderen 2 kWh als Wärme verfügbar sind. Somit bleiben von den 15 kWh Solarstrom im Winter 8 kWh nutzbare Energie in Form von Wärme und Strom. Durch Einsatz von Inert-Elektroden, so die Hoffnung der HSR-Forscher, könnte der Wirkungsgrad auf 60 bis 65% gesteigert werden. „Das wäre dann gleich viel wie bei der Power-to-Gas-Technologie, bei der Solarstom mit einem Elektrolyseur zur Herstellung des Energieträgers Wasserstoff genutzt wird, und in der Folge aus dem Wasserstoff eine speicherfähige Verbindung wie Flüssigmethan oder Methanol hergestellt wird“, sagt Dr. Mihaela Dudita, die als Chemikerin am HSR-Projekt mitarbeitet.
Einen ausführlichen Fachartikel über das Forschungsprojekt der HSR zu einem saisonalen Speichersystem für Solarenergie finden Sie auf der Webseite des Bundesamts für Energie.