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Beste Aussichten für das Stromsystem von morgen.
© EON Energie
Leuchtturmprojekte der Speicherinitiative
12.07.2012

Stromüberschuss speichern und flexibel einsetzen

Bis 2050 sollen rund 80 Prozent des Strombedarfs aus Erneuerbaren kommen. Die gemeinsame Förderinitiative „Energiespeicher“ der Bundesregierung unterstützt dabei technologische Durchbrüche, die die Kosten senken und zur schnellen Markteinführung beitragen. Die drei Bundesministerien für Wirtschaft, Umwelt und Forschung haben jetzt den Startschuss für 60 Forschungsprojekte auf dem Gebiet der Energiespeicher gegeben. Das Programm steht für zwei Schwerpunkte: Wind und Wasserstoff sowie Batterien.

Der erste Leuchtturm „Wind-Wasserstoff-Kopplung“ bündelt Projekte, in denen an der  Erzeugung von Wasserstoff oder Methan aus überschüssigem Windstrom geforscht wird. Hauptansatzpunkt ist das Optimieren der Elektrolyse, um einen höheren Wirkungsgrad bei der Zerlegung von Wasser zu speicherbarem Wasserstoff und Sauerstoff zu erzielen.

Leuchtturm „Wind-Wasserstoff-Kopplung“ – Beispiele

  • Der Verbund „ekolyser“ nutzt die Expertise von Forschungseinrichtungen (unter anderem das Forschungszentrum Jülich) und Industrie zur Entwicklung verbesserter Komponenten für flexible Polymerelektrolytmembran-Elektrolyseure (PEM-Elektrolyseure). Die Standzeit von Membranen soll verbessert, metallische Bipolarplatten für den anspruchsvollen Betrieb in Elektrolyseuren sollen entwickelt und die Beladung mit teuren Katalysatoren reduziert werden.
  • Einen weiteren Ansatz verfolgt das Projekt „LastElSys“. In diesem entwickelt unter anderem das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die PEM-Elektrolyseure weiter und passt diese an die wechselnden Lasten an, die bei der Verwendung von Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energien auftreten. Ziel sind lastwechselresistente Membran-Elektrolyse-Einheiten für PEM-Elektrolysesysteme. In einem neu aufgebauten System testen lassen sich dann verschiedene Kombinationen von Membranen und Katalysatoren erforschen und testen.
  • Ein Projekt der Technischen Universität Berlin arbeitet an der Entwicklung neuer, hochaktiver und preisgünstiger Elektrolysekatalysatoren für beide Teilreaktionen der Wasserstoffelektrolyse. Das Vorhaben trägt zur mittel- bis langfristigen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Energiespeicherung in Form von Wasserstoff bei.

Leuchtturm „Batterien in Verteilnetzen“

Ziel des zweiten Schwerpunkts „Batterien in Verteilnetzen“ ist die Kopplung von Batteriespeichern mit dezentralen Erneuerbaren-Energie-Anlagen, insbesondere Photovoltaik: Um das Stromnetz zu entlasten, soll Strom – insbesondere aus Solaranlagen – vor Ort genutzt, gespeichert oder bedarfsgerecht einspeist werden. Darüber hinaus können Batterien auch direkt im Verteilnetz zu einem verbesserten Netzbetrieb beitragen, was die Kosten des Netzausbaus senken könnte.

Projektbeispiele:

  • Im Projekt „Smart Region Pellworm“ in der Nordsee wird die bewährte Infrastruktur an erneuerbaren Energietechniken dafür genutzt, eine stabile, kosteneffiziente und marktorientierte Elektrizitätsversorgung auf Basis erneuerbarer Energien mit Hilfe eines hybriden Speichersystems zu entwickeln.
  • In einem Verbundprojekt an der Technischen Universität Clausthal untersuchen Forscher neuartige Bipolarplatten und Dichtungswerkstoffe für Redox-Flow-Batterien. Durch die Optimierung der Herstellprozesse lässt sich ein wichtiger Beitrag zur Effizienzsteigerung und zur kostengünstigen Herstellung der Komponenten von Redox-Flow-Batterien erreichen.
  • Batterien müssen künftig aufwändig vernetzt und zum Teil zu größeren Einheiten hochskaliert werden. Da beides neue Herausforderungen sind, erforscht und verbessert das Karlsruher Institut für Technologie in einem Verbundprojekt die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien und entwickelt neue Teststände zum Erproben dieser Materialien.


Neben den Leuchttürmen „Wind-Wasserstoff-Kopplung“ und „Batterien in Verteilnetzen“ fördern die Ministerien Forschungsvorhaben unter anderem zu den Themen Energiesystemanalyse und thermische Speicher. Es handelt sich dabei um Grundlagenforschung an der Ruhr-Universität Bochum, der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, am Leibniz Institut für Neue Materialien in Saarbrücken, an der Universität Ulm und am Zentrum für Sonnen- und Wasserstoff-Forschung am Standort Ulm. Um langfristig Kompetenzen für den Umbau des Energiesystems zu sichern, arbeiten dabei Nachwuchsforscher an fünf deutschen Universitäten interdisziplinär zu den verschiedenen Speichertechnologien.

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