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Speicher für erneuerbare EnergienFinnland testet Sandbatterie

Ein finnisches Energieunternehmen will überschüssigen Strom als Wärme speichern. Das Prinzip scheint simpel: Ein Silo voll Sand und ein Wärmetauscher.

Sand: ein besonders effektives Speichermedium Foto: plainpicture

Stockholm taz | Sand kann verdammt heiß werden. Das weiß, wer sich schon einmal an einem Sandstrand die Fußsohlen verbrannt hat. Die Temperaturen von 80 Grad, auf die Sand in der Sahara sich bei dauernder Sonneneinstrahlung im Extremfall erhitzen kann, reichen allerdings noch lange nicht für die „Sandbatterie“ aus, mit der in Finnland derzeit experimentiert wird.

In der kleinen westfinnischen Stadt Kankanpää steht die Batterie, die dazu beitragen soll, die Überschussenergie von Windkraftwerken, Solarzellen oder anderen grünen Energiequellen zu lagern, bis sie gebraucht wird. Die ebenso einfache wie relativ billige Lösung: 100 Tonnen Sand in einem 7 Meter hohen Silo, der einen Durchmesser von 4 Metern hat und in dem mithilfe eines Wärmetauschers der Sand auf Temperaturen von 500 bis 600 Grad erhitzt wird.

Gekoppelt ist diese Sandbatterie an das lokale Fernwärmekraftwerk der Energiegesellschaft Vatajankoski. Sie soll beispielsweise im Winter, wenn Sonne und Wind sich rarmachen, mit der so gespeicherten Energie eine Ergänzung bei der konventionellen Fernwärmeproduktion sein. Voll „geladen“ soll die Anlage bei einer Nennleistung von 100 Kilowatt 8 Megawattstunden Energie speichern ­können.

Laut der Firma „Polar Night Energy“, die das Konzept entwickelt hat, speichert der Sand in dem Stahlsilo die Hitze bis zu drei Monate lang. Möglich sei auch, die Batterie so zu designen, dass man sie vergraben kann oder dass sie nur ein einzelnes oder mehrere Häuser versorgt. Man hat aber auch bereits Pläne für Installationen mit einer Speicherkapazität von bis zu 20 Gigawattstunden.

Nur minimale Wärmeverluste bei langer Lagerung

Mit dem System könne auch Überschusswärme aus Kraftwerken oder Datenzentren ausgenutzt werden. „Sand ist ein billiges und reichlich vorhandenes Material, das auf bis zu 1.000 Grad Celsius und noch höher erhitzt werden kann“, wirbt das Unternehmen. „Gute Isolierung zwischen dem Sandlager und der Umgebung gewährleistet eine Lagerungsdauer von mehreren Monaten bei minimalen Wärmeverlusten.“

Die Installationskosten für das in Kankanpää verwendete Konzept beziffert man umgerechnet auf weniger als zehn Euro pro Kilowattstunde. Die Bezeichnung „Sandbatterie“ sei für diese Anlage ein wenig irreführend, gesteht der Technikchef von „Polar Night Energy“, Markku Ylönen, denn man wandle ja die Wärme nicht wieder in Elektrizität um. Mit etwas komplexerer Technik sei auch das möglich, allerdings zu höheren Systemkosten und mit einem deutlich niedrigeren Wirkungsgrad.

Was die CO2-Bilanz angehe, sei „die aus unserem Speicher entnommene Wärme genauso grün wie die des in den Speicher eingespeisten Stroms“. Die CO2-Emissionen einer solchen Batterie seien lediglich die, die während der Bauphase und bei der Herstellung der verwendeten Baumaterialien freigesetzt worden seien.

Kaum laufende Kosten

Sand sei ein besonders effektives Speichermedium, und es könne ganz normaler Sand verwendet werden. Er müsse nur recht trocken sein, damit in der Startphase nicht zu viel Energie verloren geht, und er darf keine brennbaren Rückstände enthalten. Beim Betrieb entstünden so gut wie keine laufenden Kosten; eine solche Anlage habe auch eine lange Lebensdauer.

„Der Sand ist nun schon recht heiß“, berichtete Technikchef Ylönen in der vergangenen Woche vor der Presse: „Und wir glauben, dass unser System sogar noch mehr Potenzial hat, als wir erwartet haben.“ Vatajankoski-CEO Pekka Passi ergänzt: „Uns gefiel die Idee sofort, weil es so eine einfache Lösung ist. Warum nicht mal etwas ausprobieren und damit vielleicht weltweit die Ersten sein? Und natürlich glauben wir an den Erfolg.“

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7 Kommentare

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  • Das Problem ist, das sich niemand in Deutschland für das Thema Wärmewende interessiert.



    Dabei macht der Wärmebedarf einen Großteil des gesamten Energiebedarfs aus.



    In Dänemark hat man seit Jahrzehnten (!!!) sehr gute Erfahrungen mit Erdwärmespeichern gemacht, in denen Wasser mit Solarenergie erwärmt wird. Eine sehr einfache Technik, die den Wirkungsgrad von Flächensolarthermie im Wärmenetzen auf über 40% steigert.

    Für Deutschland sind solche Lösungen auch deshalb uninteressant, weil sie zu einfach sind.



    Wir brauchen immer unbezahlbare HiTech, oder lieber garnichts.



    Wir lernen natürlich auch niemals von anderen.

    War bei der Windkraft übrigens auch so: Wir haben GroWiAn gebaut, eine damals sensationelle WKA.



    Die Dänen haben mit VestAS einfachere Konzepte marktreif gemacht und sind inzwischen Weltmarktführer.

  • Aus den Angaben lässt sich eine Energiedichte von 0,08 KWh/kg errechnen. Sie liegt damit leicht über der eines Wasser-Wärmespeichers (0,06 KWh/kg). Bei einer Schüttdichte von ca. 1,6 kg/l kommt da ein etwas kleineres Volumen als bei Wasser raus, das aber durch die für 600 °C erforderliche stärkere Wärmedämmung wieder aufgefressen werden dürfte.



    Happig wird's beim Aufheizen. Dazu wird beim Sandspeicher Strom benötigt; mit thermischen Kollektoren lassen sich die 600 °C nicht erreichen. Wasserspeicher arbeiten bei max. ca. 95°C, diese lassen sich deutlich billiger und mit geringerem Flächenbedarf mit thermischen Kollektoren machen (PV-Module haben Wirkungsgrade von ca.20 %, thermische Kollektoren von ca. 50 % bis 80 %).



    Ergebnis: Vorteile gegenüber etablierten Lösungen sind, vorsichtig ausgedrückt, nicht erkennbar.



    BTW: So eine solarthermische Heizung mit Wasserspeicher habe ich, und meine Frau und ich haben damit mehr als 25 Winter überlebt. Wir sehen dem kommenden Winter gelassen entgegen :-)



    Wieder einmal eine neue Sau, die durch's Dorf getrieben wird, und eine "innovative" Firma, die wahrscheinlich vom Abgreifen von Fördermitteln lebt.

  • Ein Sandspeicher mit 87 m³ Größe schafft natürlich nur 8.000 kWh. Weshalb die Solarbranche in der südlicheren Hemisphäre wie z.B. der Schweiz schon seit Ende der 1980-er Jahre auf Großspeicher aus dem Hause Jenni mit Wasserinhalt schwört. Ein gleichgroßer Wasserspeicher würde gespeicherte Sonnenenergie für nicht nur 3 Monate, sondern Vollversorgung ermöglichen. Jenni bewies dies bereits am 31.01.90 auf einer Pressekonferenz mit 25 m³ Swimmingpool (37°C) zum Baden und weiterhin ausreichend Heizenergie für den Rest der Heizperiode. Die Speicher sind natürlich unter dem Haus, damit die Sonne die Kollektoren erreicht.



    Wir müssen also nicht auf Innovationen warten - Die Technik zur bis 100% Vollversorgung ist bereits seit Jahrzehnten verfügbar. Natürlich kostet eine vergleichbare Anlage mehr als eine technisch komplexe Gaskesselanlage.



    Energetische Unabhängigkeit und Energiekosten-Freiheit von Despoten ist seinen Preis aber wert.



    Das zeigt sich augenblicklich besonders gut; oder?



    Solche Konzepte sind bekannt unter dem Namen "Sonnenhaus-Konzept", falls jemand Bedarf hat zur Umstellung.

  • „Sand ist ein billiges und reichlich vorhandenes Material, das auf bis zu 1.000 Grad Celsius und noch höher erhitzt werden kann“

    So interessant ich den Ansatz auch finde: Sand gibt es nicht mehr wie "Sand am Meer"

    www.wwf.de/themen-...rter-rohstoff-sand

    Nun gut, der runde Sahara-Sand ist nicht der Bausand.

    Insgesamt denke ich eh, es wird nicht DIE eine Lösung geben, sondern immer eine Mischung (mit einer ökologischen Risikostreuung)

  • 6G
    658349 (Profil gelöscht)

    Interessant.



    8 Megawattstunden, dem Normalverbraucher besser geläufig als 8000 kWh. Damit kann man ein kleines Haus tatsächlich die 3 Monate lang beheizen, die der Speicher halten soll. Aber die Speicherzeit beginnt ja schon im Frühjahr, wenn man die Wärme einlagert. Sei's drum, ignorieren wir das vorerst.



    Das 7x4m Silo steht also im Garten jedes Hauses der Reihenhaussiedlung. Cool. Hat man wenigstens Schatten auf der Terrasse! Schade, daß die 7m Höhe schon Schatten auf das Dach, also die Solaranlage werfen. Naja, man könnte das Silo vielleicht hinlegen? ;-)



    Setzen wir die Milchmädchenrechnung fort: 8000 kWh einlagern über den Sommer, das schafft man mit einer 10kW Solaranlage knapp. Eine Klimaanlage oder Poolheizung oder sonstige elektrische Verbraucher sollte man dann aber nicht haben. Besser 15kW, das wäre gut dimensioniert.



    15kW... Bei 200W/qm bei den besten Modulen sind das 75 qm Süddach. Wird schon knackig. Dachfenster oder Satanlage passen nicht mehr hin. Besser ein Pultdach, sonst schafft man 75qm kaum.



    => Ja, ist nicht unmöglich... Aber eher etwas für das Niedrigenergiehaus auf dem Lande, mit viel Platz drumrum.

    • 6G
      657022 (Profil gelöscht)
      @658349 (Profil gelöscht):

      Eine Solaranlage auf jedem hausdach wäre ja prinzipiell wünschenswert. Wozu all die verfügbare Fläche ungenutzt lassen... Aber sie ist natürlich nicht die einzige Energiequelle für solche Speicher. Wären noch Windräder zu nennen.

  • Sand ist billig, hat aber auch eine relativ geringe Wärmekapazität von 0,84 kJ-kg K (Wasser hat 4.2). In einem anderen Artikel steht dass der Silo 8 MWh thermische Energie speichern kann. Ich hatte etwas mehr errechnet, aber vielleicht aben die ja die Verluste mit einbezogen. Wenn man mal annimmt dass ein Haus 10 kW Wärmenergie im Winter benötigt, dann reicht der Silo für 33 Tage. Kosten des Silos: 8000 kWh x 10 Euro sind 80.000 Euro. Dazu kommen natürlich noch die Kosten für die Wärme selbst.

    Hiier ist der Artikel: www.renewableenerg...nergy%20transition