Die EWE Gasspeicher GmbH – hundertprozentige Tochter des Oldenburger Energieunternehmens EWE – plant mit dem Projekt brine4power, die größte Batterie der Welt zu bauen. Dabei soll das bekannte Prinzip der Redox-Flow-Batterie – bei dem elektrische Energie in einer Flüssigkeit gespeichert wird – mit neuen, nachhaltigen Komponenten in unterirdischen Salzkavernen angewendet werden. Derzeit betreibt das Unternehmen in Deutschland 38 solcher Kavernen für die Speicherung von Erdgas.
Eine zentrale Komponente der neuen Redox-Flow-Anwendung sind organische Polymere (Kunststoffe), erläuterte Prof. Dr. Ulrich S. Schubert vom Center for Energy and Environmental Chemistry Jena (CEEC Jena) der Universität Jena. Sie werden in gesättigtem Salzwasser, sogenannter Sole, (englisch: brine) aufgelöst. So entsteht ein Elektrolyt, eine Flüssigkeit, die Elektronen binden beziehungsweise abgeben kann. „Die zu entwickelnden Polymere mussten ganz bestimmte chemische Anforderungen erfüllen: Sie sollten unter anderem in voll mit Salz gesättigter Sole gut löslich sein, eine bestimmte Fließeigenschaft des Sole-Polymer-Gemisches gewährleisten und im gelösten Zustand chemisch und elektrochemisch stabil sein, um Elektronen langfristig binden und abgeben zu können. Diese speziellen Anforderungen haben die von der Friedrich-Schiller-Universität weiterentwickelten Polymere in den nun durchgeführten grundlegenden Vorversuchen mit Original-Sole von EWE erfüllt“, erklärte Schubert.
Ende 2023 könnte eine Kavernenbatterie in Betrieb sein
„Damit sind wir unserem Ziel, die größte Batterie der Welt zu bauen, einen entscheidenden Schritt näher gekommen“, sagte Ralf Riekenberg, Leiter des Projektes brine4power, bei EWE Gasspeicher. Trotz dieses Erfolges seien aber noch viele Fragen zu klären, bis das aufgezeigte Speicherprinzip gemäß der Uni Jena in unterirdischen Kavernen zur Anwendung kommen kann. „Ich gehe aber weiterhin davon aus, dass wir etwa Ende des Jahres 2023 eine Kavernenbatterie in Betrieb haben können“, so der EWE-Experte.
„Auch die Politik ist gefordert“
Eine funktionierende Technik sei aber nur eine Voraussetzung für den Erfolg des Projekts. „Auch die Politik ist hier gefordert“, so Riekenberg und erläutert: „Energierechtlich sind Speicher bislang nur als Erdgasspeicher definiert. Eine Definition und damit ein seiner Rolle entsprechender gesetzlicher Rahmen für Energie- beziehungsweise Stromspeicher fehlt bis dato. Diese fehlende energiewirtschaftliche Einordnung von Energiespeichern hat zur Folge, dass sie als Letztverbraucher von Energie eingestuft werden. Die Betreiber sind deshalb grundsätzlich zur Zahlung aller Letztverbraucherabgaben wie Netzentgelt, EEG-Umlage und Stromsteuer verpflichtet.“
Ein Stromspeicher, wie ihn EWE Gasspeicher plant, würde allerdings überschüssigen Strom aufnehmen, der ohne ihn gar nicht produziert würde, weil insbesondere Windenergieanlagen wegen überlasteter Netze abgeregelt werden müssen. Dennoch ist der Speicherbetreiber, neben der Zahlung des eigentlichen Stromhandelspreises, momentan generell zur Zahlung der oben genannten Letztverbraucherabgaben gesetzlich verpflichtet. Aktuell bekommen die Betreiber abgeregelter Anlagen sogar eine Entschädigung, die ebenfalls von den Letztverbrauchern bezahlt werden muss.
Neben einem stabilen und rechtssicheren Rahmen für Speicherbetreiber fordert EWE Gasspeicher auch eine Unterstützung bei der weiteren Erforschung und Entwicklung der Polymer-Redox-Flow-Batterie-Technik, auch um wieder eine komplette Batterieproduktion in Deutschland zu etablieren.
Das Grundprinzip der RedoxFlow-Batterie…
…reicht bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts zurück. Dabei wird elektrische Energie in einer Flüssigkeit gespeichert, in der bestimmte Stoffe gelöst sind (Elektrolyt). Bei einer RedoxFlow-Batterie kommen zwei unterschiedliche Elektrolyte zum Einsatz. Diese verteilen sich auf zwei getrennte Behälter. Die beiden Elektrolyte können Elektronen (negativ geladene Teilchen) unterschiedlich fest an sich binden. Der Elektrolyt mit stärkerer Bindung zu Elektronen wird Katolyt der Elektrolyt mit schwächerer Bindung Anolyt genannt.
Durch Stromzufuhr von außen (zum Beispiel durch Strom aus Windkraft- oder Photovoltaik-Anlagen) werden dem Katolyt die Elektronen quasi entrissen (Oxidation) und dem Anolyt zugeführt, der sie an sich bindet (Reduktion). So wird die Batterie geladen. Beim Entladen entreißt der „stärkere Elektronen-Binder“, der Katolyt, dem schwächeren, dem Anolyt, die Elektronen wieder. Dadurch fließt elektrischer Strom, der genutzt werden kann. Soweit das Prinzip.
Bislang verwendete man als Elektrolyt beispielsweise in Schwefelsäure gelöste umweltgefährdende Schwermetallsalze wie Vanadium. Die Friedrich-Schiller-Universität Jena hat nun eine Redox-Flow-Batterie entwickelt, die als Elektrolyt in Salzwasser gelöste organische Polymere (Kunststoffe) nutzt. Die bislang verwendeten Behältergrößen dafür haben etwa die Größe von Warmwasserspeichern in Haushalten.
Diese Entwicklung der Uni Jena brachte Experten von EWE Gasspeicher auf die Idee – sie liegt bereits dem Patentamt zur Prüfung vor – als Behälter unterirdische Salzkavernen zu verwenden. Im ersten Step wird man allerdings noch nicht echte Kavernen nutzen, sondern großdimensionierte Kunststoffbehälter, die auf dem Gasspeichergelände im ostfriesischen Jemgum errichtet werden sollen. Derzeit betreibt EWE unter anderem in Jemgum in einem unterirdischen Salzstock acht Kavernen, und nutzt diese, um darin Erdgas zu speichern. ■