Obwohl es ein schwieriges Ziel ist, kohlenstoffneutral zu werden, gibt es einige überraschende Orte, die Fortschritte gemacht haben. Eines dieser Länder ist Zypern, ein Land in Europa, das bis vor einigen Jahren das Schlusslicht bei den erneuerbaren Energien bildete. In letzter Zeit hat das Land an Schwung gewonnen. Zypern testet derzeit ein neuartiges Druckluftspeichersystem, das sich den Wasserdruck des Meeres zunutze macht, um Energie über längere Zeiträume hinweg zu speichern.
Langfristige Energiespeicherung zur Steigerung der erneuerbaren Energieerzeugung
Island war das erste Land in Europa, das 2015 das Ziel erreichte, ausschließlich erneuerbare Energien zu nutzen. Da Island nicht Mitglied der EU ist, gibt es noch viel Konkurrenz, um das erste Land in der EU zu sein, das fossile Brennstoffe vollständig aus dem Energiemix entfernt.
Eine Zeit lang sah es so aus, als stünde Zypern kurz vor dem Aus. Am 24. Februar berichtete der Guardian jedoch über die Fortschritte der EU im Bereich der erneuerbaren Energien und nannte Zypern als eines der Länder, die erhebliche Fortschritte verzeichnen.
Der Guardian stellt fest, dass es noch viel zu tun gibt. Nach einer Zusammenfassung der Daten aus dem Jahr 2022 verbraucht die EU im Durchschnitt etwa 41 % ihres Stroms aus erneuerbaren Quellen, wobei Schweden und Dänemark mit 83,3 % bzw. 77,2 % an der Spitze liegen. Malta (10,1 %), Ungarn (15,3 %), die Tschechische Republik (15,5 %) und Luxemburg (15,9 %) bilden die Schlusslichter, wobei Zypern (18 %) nur knapp vor den Schlusslichtern liegt.
Langfristige Energiespeicherung würde Ländern wie Zypern helfen, schneller auf erneuerbare Energien umzusteigen. Ein Langzeit-Energiespeichersystem kann saubere Kilowatt für längere Zeiträume bereitstellen, bis hin zu ganzen Tagen, Wochen oder sogar Jahreszeiten, im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batteriesystemen, die normalerweise eine Lebensdauer von vier bis sechs Stunden haben. Zu diesem Zeitpunkt könnten intermittierende Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie für einen kleinen Teil des Preises eines neuen Kernkraftwerks eine ähnliche Stabilität, Kontinuität und Zuverlässigkeit bieten wie Kernkraftwerke.
Ein Typ von Druckluftspeichergeräten
Investoren und Innovatoren waren im Bereich der Langzeit-Energiespeicherung sehr aktiv, wobei sich einige der jüngsten Aktivitäten auf neuartige Langzeit-Technologien konzentrierten, die sich die Gesetze der Wärmeübertragung zunutze machen.
Langfristige Innovatoren können auch in den natürlichen Systemen der Erde einen fruchtbaren Boden finden. In jüngster Zeit wurden beispielsweise Überlegungen zur Pumpspeicherkraft angestellt. Diese bewährte, jahrzehntealte Technologie funktioniert einwandfrei mit Sonnen- und Windenergie. Bei diesem Verfahren wird das Wasser mit Hilfe der Schwerkraft von einem oberen Stausee zu einem unteren Kraftwerk geleitet. Im Idealfall wird das obere Reservoir erst dann wieder aufgefüllt, wenn ein Überschuss an erneuerbarer Energie zum Antrieb der Pumpen zur Verfügung steht – siehe unser Langzeitarchiv hier.
Eine weitere Technologie mit langer Lebensdauer, die in den 2000er Jahren an Bedeutung gewonnen hat, ist Druckluft. Obwohl einige der früheren Versuche mit Druckluft gescheitert sind, werden immer wieder neue Varianten entwickelt.
Obwohl jede dieser Varianten ihre Grenzen hat, können Druckluftsysteme von Menschen geschaffene Strukturen oder unterirdische Felsformationen als Lagerplattformen nutzen. Bei der unterirdischen Lagerung von Gütern ist die Wahrscheinlichkeit eines Konflikts mit der Landnutzung an der Oberfläche geringer, da die Container robust und vorgefertigt sind. Die Geologie der Felsformationen ist jedoch unterschiedlich. Von Menschenhand geschaffene Plattformen sind zwar teurer und können mit konkurrierenden Flächennutzungen in Konflikt geraten, haben aber das Potenzial, eine weitaus größere Bandbreite an Standortoptionen abzudecken.
Druckluft-Energiespeicherung: einfach Wasser hinzufügen
Im Jahr 2022 berichteten wir erstmals über ein Energiespeichersystem auf Blasenbasis. Es funktioniert ähnlich wie ein Unterwasser-Pumpsystem, nutzt aber nicht die Schwerkraft, sondern den Wasserdruck.
Einen alternativen Ansatz zur Nutzung von Wasserdruck für die Energiespeicherung stellt das israelische Start-up-Unternehmen BaroMar vor, das ein Druckluftsystem auf der Grundlage eines einfachen Peiltanks entwickelt hat. Das System ist für den Einsatz auf Inseln und in Küstenregionen in der Nähe von tiefem Wasser vorgesehen. Die Tanks werden in einer Tiefe von etwa 500 Fuß aufgestellt, wo ein ausreichender Wasserdruck herrscht und die Wahrscheinlichkeit von Begegnungen mit Meereslebewesen geringer ist.
BaroMar sagt: „Der hydrostatische Druck des umgebenden Wassers ermöglicht den Bau großer, langlebiger Tanks zu sehr niedrigen Kosten.“ Ein Konstruktionsansatz, der sich darauf konzentriert, bewegliche Teile und Untersysteme unter Wasser zu vermeiden, trägt ebenfalls zur Kostenreduzierung bei. Unter Verwendung von Stahl und Beton, die sich auf dem Meer bewährt haben, werden die Tanks an Land gebaut und dann in Position geschleppt.
Auch wenn der Teufel im Detail steckt, scheint das ziemlich einfach zu sein. Das Ingenieurbüro Jacobs gab Anfang dieser Woche bekannt, dass es von BaroMar mit der Erstellung des vorläufigen Entwurfs für das zypriotische Projekt beauftragt wurde, das als „erstes Unterwasser-Pilotprojekt zur Energiespeicherung in großem Maßstab und mit langer Lebensdauer“ vermarktet wird.
Kraftwerks-, Energie- und Schiffstechnik sind Bereiche, in denen sich BaroMars Energiespeicherlösung gut auskennt, wie Jacobs anmerkt. Es ist jedoch eine heikle Aufgabe, diese mit dem hydrostatischen Druck des Meerwassers zu kombinieren.
Laut Fiachra Ó Cléirigh, Vizepräsident von Jacobs, „erfordert dieses Projekt umfangreiche geophysikalische, geotechnische und bathymetrische Vermessungen, Untersuchungen, Machbarkeitsstudien und Genehmigungen für die Installation der Tanks in großer Tiefe für die an Land benötigten mechanischen und elektrischen Anlagen.“
Wie funktioniert es?
Nach Angaben von Jacobs wird die 4-Megawattstunden-Kapazität des zypriotischen Projekts durch große, starre Tanks erreicht, die mit Ballast auf dem Meeresboden befestigt sind.
Laut Jacobs sind die Tanks so konstruiert, dass sie den Belastungen durch die Meeresumwelt, die Druckluft und den hydrostatischen Wasserdruck sowohl unter Installations- als auch unter Betriebsbedingungen standhalten.
Über ein Unterwasserkabel wird überschüssiger, durch Solar- und Windenergie erzeugter Strom zu den Tanks geleitet, wo er in Kompressoren eingespeist wird. Die komprimierte Luft wird zurück an Land geleitet, entspannt und in einen Generator eingespeist, wenn mehr Strom benötigt wird.
Yonadav Buber, der Gründer von BaroMar, wurde im vergangenen September von der gemeinnützigen Organisation ISRAEL21c interviewt. Er erklärte, dass der Bau von Unterwassertanks weniger kostspielig ist, weil der Druck des Meerwassers als Stabilisator wirkt. Inseln und Küsten sind zwar die einzigen Orte, an denen man einen Standort wählen kann, aber diese Gebiete sind auch berüchtigt für ihre Überlastung. Möglichkeiten zur Energiespeicherung in großem Maßstab an Land sind schwer zu finden.
Dies ist eine wirklich brillante Lösung, denn sie umgeht das Problem auf elegante Weise. Da es sich um den Meeresboden handelt, der nicht gerade ein erstklassiges Grundstück ist, eröffnet sie auch die Möglichkeit einer praktisch unbegrenzten Energiespeicherung, so Buber gegenüber der ISRAEL21c-Autorin Naama Barak.
Im Gegensatz zu einigen anderen neuen Technologien zur Langzeitspeicherung von Energie, die derzeit entwickelt werden, betonte Buber, dass die technologischen Komponenten etabliert sind und keine wesentliche Weiterentwicklung erfordern. Er wies darauf hin, dass die Haupthindernisse, die einer kommerziellen Nutzung des Pilotprojekts im Wege stehen, mit der Meerestechnik und den rechtlichen Anforderungen zusammenhängen.
Zypern wird bis 2030 mit Hilfe von Energiespeichern nur noch erneuerbare Energie nutzen
Buber erklärte im vergangenen Herbst gegenüber ISRAEL21c, dass Zypern zu den drei Hauptkundengruppen gehört, auf die BaroMar abzielt. Hafenanlagen und andere große Industriekomplexe gehören zu den großen Energieverbrauchern der zweiten Gruppe, während Erzeuger erneuerbarer Energie mit Energieüberschuss zur ersten Gruppe gehören.
„Und Regierungen bilden unsere dritte Kundenkategorie“, so Buber. Wir führen beispielsweise Gespräche mit der zypriotischen Regierung, damit sie bis 2030 der erste EU-Mitgliedstaat wird, der sich vollständig mit erneuerbaren Energien versorgt.
Es bleibt abzuwarten, ob dieses hochgesteckte Ziel erreicht werden kann oder nicht. Wie unsere Freunde vom PV Magazine im Februar feststellten, plant Zypern jedoch bereits, seine Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bis 2024 um beachtliche 28 % zu reduzieren, was darauf hindeutet, dass das Land über einen beträchtlichen Überschuss verfügt.
Das PV Magazine nannte als Hauptgründe für die Überproduktion erneuerbarer Energien in Zypern das Fehlen einer angemessenen Infrastruktur zur Energiespeicherung und internationaler Verbindungen.
Zypern ist Ihnen voraus, wenn Sie denken, dass grüner Wasserstoff helfen könnte, einige dieser zusätzlichen sauberen Kilowatt zu absorbieren. Im Jahr 2022 wurde Zypern in den nationalen Wasserstoffstrategien der EU als „Nachzügler“ eingestuft. Im darauffolgenden Jahr schlug eine Gruppe von 27 Ländern vor, Zypern als Standort für das erste „Hydrogen Valley“ der EU zu nutzen. Wir werden die weitere Entwicklung beobachten, aber derzeit liegt der Schwerpunkt auf der Herstellung von grünem Wasserstoff mit Wasser als Quelle und der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen.
