Aufbau saisonaler Wärmespeicher

• statt Photovoltaik-Zelle Strom aus Solarkollektoren (funktionieren auch mit nur 60% Sonneneinstrahlung)
• Solarkollektoren erwärmen sich direkt, darunter strömt eine Flüssigkeit durch Rohre und erwärmt so einen Wasserspeicher – Projekt in Jütland (203.000 m³ Wasser werden auf 80 bis 90 Grad Celsius erhitzt, Abgabe der Wärme in gesamten Winter möglich – sehr effizient max. 10% Energie geht verloren)

Unter diesen Gesichtspunkten ist es möglich, dass Wind- und Solarenergie grundsätzlich den Strom mit direkt erzeugten Strom + Kurzzeitspeichern decken kann.

Was passiert wenn die Kurzzeitspeicher mal leerlaufen?

Durch Wissenschaft ist das möglich, dass Strom in Gas umgewandelt werden kann.

Funktionsweise Methanherstellung

4 Wasserstoff Molekühle (4H₂) plus 1 Kohlendioxid Molekühl (CO₂) ergeben bei 300 Grad 1 Methan-Molekül (CH₄) und 2 Wasser-Moleküle (2H₂O). das 1 CO₂ Molekühl wird aus der Atmosphäre „entnommen“

Verbrennen von Methan

1 Methan-Molekül (CH₄) + 1 Sauerstoff Molekühl (O₂) wird zu 4 Wasserstoffmoleküheln (4H) und 1 Kohlendioxid Molekühl (CO₂)  das vorher entnommene CO₂ Molekühl wird wieder in die Atmosphäre abgegeben

Das Gas (Methan aus Strom) kann im bereits bestehenden Erdgasnetz längerfristig aufbewahrt werden. Das komplette Netz ist 511.000 Kilometer lang und fasst bereits 25 Milliarden Kubikmeter Erdgas.

Mit vollem Netzspeicher aus Methan (“Power to Gas”) könnte Deutschland ganze 4 Monate komplett mit Strom (157 Terawattstunden) versorgt werden. Dabei ist eine 4 monatige Windflaute äußerst unwahrscheinlich.

Der Deutsche Wetterdienst hat dazu Berechnungen angestellt:

über 48 zusammenhängende Stunden kein erneuerbarer Strom = 1 Ereignis

1. nur Windstrom an Land = 23 Ereignisse pro Jahr
2. Windstrom an Land und im Meer = 13 Ereignisse pro Jahr
3. Wind- und Solarstrom = 2 Ereignisse pro Jahr

Nachteil von Power to Gas

Die Umwandlung von Strom zu Methan und wieder zurück ist sehr verlustbehaftet. Rund die Hälfte der Energie geht verloren. Selbes Problem besteht bei Wasserstoff und E-Fuels in PKWs. Methan sollte also nur in seltensten Fällen als Strompuffer genutzt werden.

Im Januar 2017 herrschte vom 16.01. bis zum 25.01. in weiten Teilen des Landes Nebel und Windstille. Ohne flexible Gaskraftwerke hätte es ein Versorgungsproblem gegeben. EE ist viel zu unsicher.

Klarstellung: Bei einem optimalen Ausbau und Verbrauch von 1.500 Twh Energie wäre ein Versorgunsproblem in Deutschland unrealistisch. Selbst 2017 gab es ab 27.01.2017 wieder Überschüsse.

Ein europäisches Verbundnetz aus Wind- und Solarkraftwerken, führt doch zur Abhängigkeit mit Energielieferungen aus anderen Ländern.

Klarstellung: Sogenannte Dunkelflauten können von anderen Ländern abgefangen werden, mit dem Unterschied dass die Energie dann nicht von Russland, China oder anderen undemokratischen Ländern bereit gestellt wird.

Neben der Verwendung von Methan als Puffer können auch Biogasanlagen eingesetzt werden, statt sie wie momentan eher nutzlos nebenher zu betreiben. Als vollständige Backup-Lösung können deutsche Gaskraftwerke aber erst durch einen Ausbau fungieren.

Vorteil von klimaneutralen Methan

• Stahlwerke benötigen Wasserstoff (Wasserstoff entsteht bei Methanherstellung)
• Schiffe kommen mit den derzeitigen Batterien nicht aus
• ungedämmte Altbauten benötigen mehr als nur 1 Wärmepumpe

Alle Teile der Energiewende müssen Schritt für Schritt umgesetzt werden, sodass mögliche Engpässe beseitig werden können:

• Gebäude mit Wärmepumpen oder mit aufgeheiztem Wasser durch den Sommer heizen?
• Welche Aufteilung von Wind- und Solarenergie ist am sinnvollsten? (50:50?)
• Welche Speichersysteme funktionieren langfristig am besten? (Luftbatterie, Lithium-Ionen-Batterie, etc.)
• Können zukünftige Batterien vielleicht bald Dunkelflauten komplett abfangen, sodass der Fokus vermehrt auf Schiff- und Luftfahrt gelegt werden kann?