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Winterstromlücke: Forschende speichern in Zürich Strom in Form von Eisen

Menschen laufen vor dem Hauptgebaeude der Eidgenoessischen Technischen Hochschule (ETH) am 22. August 2024 in Zuerich. (KEYSTONE/Gaetan Bally)
Ein neuartige Verfahren soll künftig dabei helfen, die Winterstromlücke zu verringern. Bild: keystone

Forschende speichern in Zürich Strom in Form von Eisen

28.08.2024, 12:19
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In einer Pilotanlage in Zürich wird Strom in Form von Eisen gespeichert. Dieses neuartige Verfahren soll künftig dabei helfen, die Winterstromlücke zu verringern, wie Forschende der ETH Zürich bei einer Vorstellung der Anlage am Mittwoch sagten.

Für die Speichermethode wird mit Strom zuerst Wasserstoff hergestellt. Diesen lassen die Forschenden in der Pilotanlage mit Rost, sogenanntem Eisenoxid, reagieren. Bei dieser chemischen Reaktion entsteht Eisen. Dieses kann problemlos aufbewahrt werden. Mit Wasserdampf kann das Eisen wieder in Strom und Wärme umgewandelt werden.

Die Idee dahinter: Der Wasserstoff und dann das Eisen könnten im Sommer mit überschüssigem Solarstrom hergestellt und im Winter wieder in Strom oder Wärme umgewandelt werden.

Das könnte dazu beitragen, bisherige Probleme mit Strom zu lösen, gaben sich die Forschenden überzeugt. Denn im Sommer könne mit Solaranlagen mehr Strom produziert werden, als gebraucht werde. Im Winter fehle es aber an Strom. «Wir müssen also irgendwie riesige Mengen an Strom vom Sommer in den Winter bringen», erklärte Wendelin Stark, der die Pilotanlage entwickelt hat.

Günstiger und sicherer

Bisherige Speichermethoden wie Batterien seien dafür aber zu teuer oder könnten wie Stauseen nicht unendlich ausgebaut werden. Auch bisherige Speichermethoden von Wasserstoff sind teuer und ineffizient. Das hochentzündliche Gas wird dafür in spezielle Druckbehälter gefüllt, die gekühlt werden müssen. Dafür wird viel Energie benötigt. Ausserdem ist der Bau der Speicheranlagen teuer, da viele Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen.

Für die Anlage auf dem ETH-Campus Hönggerberg waren solche Sicherheitsvorkehrungen nicht möglich. Das Eisen ist ungefährlich. Damit sei auch die Anlage günstiger, so die Forschenden. Herkömmliche Speichermethoden von Wasserstoff seien etwa zehnmal teurer.

Grosse Verluste

«Die Pilotanlage funktioniert», sagte der Mitentwickler Samuel Heiniger. «Es ist eigentlich langweilig, jedes Experiment hat bisher auf Anhieb geklappt». Die Idee, Wasserstoff in Eisen umzuwandeln, hat selbst die Forschenden anfänglich erstaunt. «Am Anfang erschien uns diese Lösung wahnsinnig trivial», sagte Stark.

Ein Nachteil dieser Technologie ist, dass die Verluste sehr gross sind. Sowohl bei der Umwandlung von Strom zu Wasserstoff, als auch bei der Umwandlung von Wasserstoff zu Eisen und bei der Umwandlung von Eisen zurück zu Wasserstoff und bei der Umwandlung von Wasserstoff zu Strom und Wärme geht ein Teil des Stroms verloren. Insgesamt hat die Anlage so einen Wirkungsgrad von 30 Prozent, wie Heiniger erklärte. Bis zu 70 Prozent des Stroms gehen also verloren.

Wasserstoff ist daher als Speichermedium vor allem dann interessant, wenn genügend Wind- oder Solarstrom vorhanden ist und andere Optionen nicht in Frage kommen.

Drei Tanks

Die Anlage am Hönggerberg besteht aus drei Tanks aus Edelstahl. Diese sind laut den Forschenden klein genug, dass sie ein Treppenhaus hinuntergebracht werden könnten. Jeder der Tanks wurde mit zwei bis drei Tonnen Eisenerz befüllt. Damit können langfristig rund zehn Megawattstunden Wasserstoff gespeichert werden. Daraus können rund vier bis sechs Megawattstunden Strom produziert werden. Das entspricht etwa dem Verbrauch von drei bis fünf Einfamilienhäusern in den Wintermonaten.

Bei den bisherigen Tests wurde dafür Strom aus dem Netz und nicht Solarstrom verwendet. Bis 2026 wollen die Forschenden die Anlage ausbauen und ein Fünftel des Strombedarfs des ETH Campus Hönggerberg im Winter mit eigenem Solarstrom aus dem Sommer decken. Dafür wären Kessel mit einem Volumen von 2000 Kubikmeter nötig, die rund vier Gigawattstunden grünen Wasserstoff speichern können. Nach seiner Umwandlung in Strom würde der gespeicherte Wasserstoff rund zwei Gigawattstunden Strom liefern.

Künftig sollen solche Anlagen laut den Forschenden auch in Kellern von Einfamilienhäusern oder in Quartieren oder Gemeinden Solarstrom speichern. Wie lange es noch geht, bis es so weit ist, ist laut den Forschenden eine Frage von passenden Investoren und der Politik. (sda)

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26 Kommentare
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Die beliebtesten Kommentare
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maylander
28.08.2024 12:44registriert September 2018
@Watson

Es wird bestimmt kein Wassetstoff zu Eisen umgewandelt.

Rost wird mithilfe von Wasserstoff zu Eisen reduziert. Dabei entsteht Wasser.

Eisenpulver mit Wasser ergibt dann Rost und Wasserstoff.
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ChillDaHood
28.08.2024 12:48registriert Februar 2019
Sehr interessant. Der Verlust von 70% ist auf den ersten Blick sehr hoch, allerdings ist der Solarstrom im Sommer sonst unwiederbringlich verloren. Statt also die Produktion auszuschalten, ist es fast schon egal, zu welchem Prozentsatz der Strom in den Winter gerettet werden kann, eher schon zu welchem Preis. Plus, die Möglichkeit von dezentralen "Winterreserven" in Wohnblockgrösse ist super.
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gelasma
28.08.2024 15:58registriert Juni 2018
Wäre das heute auf dem Markt würde ich es sofort kaufen. Ich bräuchte einen Speicher genau etwa dieser Dimensionierung um das ganze Jahr über 100% Autark zu sein.

Es wäre interessant zu wissen wie weit von einer kommerziellen Nutzung das noch weg ist oder was die grössten Hindernisse sind und was es kostet . Investoren dürften Schlage stehen.

Bei solchen Projekten muss die Politik jetzt ultimativ Gas geben mit Sonderbewilligungen. Hier nicht lange runtrödeln sondern mit Vollgas durchstarten. Lanzeitspeicher wirklich das Einzige, was die Energiewende noch verzögert.
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