Kann die Schwungradspeicher-Technologie eine alternative Speicherform sein?
Wenn ich über Stromspeicher berichte, dann muss ich auch offen sein für neue Technologien sein. Welche Technologien sich durchsetzen, ist schließlich noch lange nicht entschieden und benötigt werden ja verschiedene Arten von Speicher. Neben Batteriespeicher und Power-to-Gas, die als aussichtsreichste Technologien gelten, hatte ich auch schon über den Lageenergiespeicher und einen Schwerkraftspeicher berichtet.
Gibt es noch weitere interessante Technologien? Über Druckluftspeicher habe ich lange nicht mehr berichtet, kommt vielleicht mal wieder. Nach meinem Bericht von der internationalen Speicherkonferenz von Eurosolar habe ich einen Hinweis erhalten auf einen rotations-kinetischen Speicher, den ich hier weitergeben möchte.
Der Speicher basiert auf der Schwungradtechnik, erreicht mit einer Kapazität von 1 MWh aber einen 40 mal höheren Energieinhalt als jedes heute kommerziell verfügbare Modell (25 kWh). Das wird erreicht über einen 25 t schweren Rotor, der in einem geschützten Fertigungsverfahren aus einem Verbund aus CFK-Fäden und hochfesten Stählen hergestellt wird. Die Einheit soll mehr als 1 Mio Ladezyklen überstehen, kann dabei in 6 Minuten geladen oder entladen werden (Leistung : 10 MW) und die anfänglichen Investkosten sollen unter 1.000,- € / kWh zu liegen kommen.
Klingt gar nicht so uninteressant, mehr dazu gibt es bei dem Unternehmen Rotokinetik.
Ob die Schwungradspeicherung eine alternative Speicherform sein kann und auf dem, noch nicht vorhandenen, Markt eine Rolle spielen kann, wird sich erst noch zeigen. Vermutlich wird das von der Ausbildung des Marktes abhängen.
Bitte erlauben Sie mir noch einen Nachtrag :
Ich werde ständig gefragt, warum wir den Speicher gleich so groß bauen wollen, mit einem 25 Tonnen schweren Rotor und mit 1 MWh Kapazität (bei 2, 5 oder 10 MW Leistung). Die Antwort darauf ist recht einfach :
Nur über Skalierung nach oben können Schwungradspeicher preislich konkurrenzfähig werden !
Hier nochmal die Formel, mit der die kinetische Energie eine rotierenden (Voll-) Zylinders beschrieben wird :
E kin = ½ x ( ½ x m r ² ) x ( 2π x n ) ²
(E kin = ½ x Trägheits-Moment J x Drehgeschwindigkeit ω ²)
Wie man aus der Formel ersehen kann, gibt es zwei Grössen die im Quadrat in die kinetische Energie eingehen:
Die Drehzahl ’n‘, aber auch der Radius des Rotors, also ‚r‘ ! Alle kürzlich vorgestellten Forschungsprojekte zu Schwungradspeichern konzentrierten sich aber immer nur auf die Erhöhung der Drehzahl, die Radien der Rotoren wurden immer recht klein gehalten. Dies lässt sich aus der Fertigung derselben aus CFK-Verbundmaterial erklären, welches bei größeren Radien an Spannungsbrüchen (De-Lamination) leidet. Zudem wäre die Fertigung eines 25 Tonnen schweren Rotors ganz aus CFK viel zu teuer !
Unser Konzept basiert daher auf der klugen Kombination von Stahl als (günstiges) Hauptmaterial, verfeinert mit CFK-Fasern und -Fäden in einem harzfreien Verfahren, um die Drehzahlgrenze der Rotoren deutlich nach oben verschieben zu können. Dennoch werden wir bei dem Projekt in beherrschbaren Drehzahlregionen von < 6.000 U/min bleiben, was den Einsatz von konventionellen Lagertypen erlauben wird (wieder : Kostenreduktion).
Weitere Maßnahmen zur Kostenreduktion sind der Einsatz von DFIG-Generatoren, was große Einsparungen bei den FUs erlauben wird, der Einsatz einer Helium-Atmosphäre statt Vakuum, etc. Die meisten dieser Maßnahmen machen nur bei einer sehr großen Einheit Sinn, daher haben wir auch nicht vor einen kleinen Prototypen zu bauen, das wäre nur ein weiterer, kleiner Schwungradspeicher.
Ich hoffe das erklärt einige Fragen zu unserem Konzept, sonst freuen wir uns auch gerne jederzeit über Anfragen über unsere website, gerne auch von einfach Interessierten.
Die Energiewende ist eine große Aufgabe, selbst für unser Land, das können wir nur gemeinsam schaffen !
Guten Abend Herr Kühl,
vielen herzlichen Dank für den Bericht über unser Projekt RK-Speicher, das freut uns sehr. Sie haben Recht dass er derzeit noch keinen Markt für große Stromspeicher gibt, bzw. man kann an dem kleinen bereits vorhandenen Markt nur teilnehmen wenn man mit den Leistungsdaten eines Pumpspeicherwerks aufwarten kann, also mit spezifischen Strom-Speicherkosten < 1,- € / MWh.
Für Batterien scheint dieser Wert derzeit in weiter Ferne, nur ein Speicher der eine sehr hohe Anzahl von Zyklen hält kann in diese Regionen vordringen. Selbst modernste Li-Ion-Akkus generieren immer noch Speicherkosten von ca. 60 – 100,- € / MWh, also ein Vielfaches dessen was profitabel eingesetzt werden könnte.
Es ist interessant dass der von allen Seiten vorhergesagte und viel beschworene Effekt einer höheren Volatilität des Strompreises, bedingt durch den Ausbau der erneuerbaren Energien, bisher anscheinend komplett ausgeblieben ist. Zwar gab es zu Anfang des Jahres Tage an denen die Strom-Produzenten Geld bezahlen mussten um den Strom loszuwerden – ein Fest für die potentiellen Betreiber von Stromspeichern ! – aber das hat sich dann nicht mehr wiederholt.
Dennoch gibt es Szenarien, die den profitablen Einsatz solcher Speicher heute schon erlauben, das konnten wir unseren potentiellen Investoren aufzeigen.
Nochmals vielen Dank für den Blog-Eintrag !
mfG aus Hamburg
C. Wiesner