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Geniale Idee: Die größte Batterie der Welt

Das stellt die Funktionsweise der Mega-Batterie dar, die den Windstrom speichern soll: Eine Kaverne ist der Pluspol, die andere der Minuspol Grafik: EWE
 
Die Grafik zeigt die EWE-Kavernen, die sich ein Kilometer unter der Erde im Salzstock (weiße Schicht) befinden. Sie könnten künftig als Stromspeicher dienen Grafik: EWE

Kavernen der Dow in Ohrensen könnten künftig als gigantische Stromspeicher genutzt werden

jd. Ohrensen. Die Idee ist faszinierend, das Prinzip genial und das Projekt richtungsweisend: Im Dörfchen Ohrensen bei Bargstedt könnte in nicht allzu ferner Zukunft die größte Batterie der Welt betrieben werden. Dieser Superlativ ist nicht übertrieben, denn diese Batterie hätte riesige Dimensionen. Der Plan ist, stillgelegte unterirdische Salz-Kavernen der Dow künftig als gigantische Akkus zu nutzen, um darin Windstrom zu speichern. Mit einer Speicherladung könnte der gesamte Landkreis Stade mindestens einen Tag lang mit Strom versorgt werden. Die Idee mit den Mega-Batterien stammt allerdings nicht von der Dow: Initiator ist der regionale Energieversorger EWE, der in Kooperation mit der Uni Jena an dem Projekt arbeitet.

"Wir blicken mit größtem Interesse auf das Vorhaben der EWE, Kavernen als Stromspeicher zu verwenden", sagt Günther von Riegen, Betriebsleiter der Dow-Kavernen in Ohrensen. Damit würde ein großes Problem bei der Windkraft gelöst werden: die fehlenden Speicherkapazitäten. Das derzeitige Dilemma: Hier oben im Norden pustet der Wind oftmals stark. Doch die Windräder müssen dann aus dem Wind genommen werden, weil der Strom gar nicht benötigt wird. Alle bisher angedachten Methoden, den aus Windkraft erzeugten Strom zu speichern - von Druckluft über Wasserstoff bis hin zu Pumpspeicherbecken -, haben sich bisher nicht als sonderlich praktikabel erwiesen.
Anders das EWE-Verfahren: Das sieht vor, den überschüssigen Windstrom in firmeneigenen Kavernen im ostfriesischen Jemgum zu speichern. Diese Kavernen sind mit einer Salzlösung, der sogenannten Sole, gefüllt. Das funktioniert allerdings nur unter Einsatz eines Stoffes, der die elektrisch aufgeladenen Teilchen, sie heißen Elektronen, an sich bindet und bei Bedarf wieder abgibt, damit Strom fließt (zur Funktionsweise siehe Kasten). Bisher wurden dafür in Schwefelsäure gelöste Schwermetalle wie Vanadium, ein umweltgefährdender Stoff, verwendet.

Den Forschern der Uni Jena ist es nun gelungen, für das Projekt der EWE recycelbare organische Kunststoffe, sogenannte Polymere, zu entwickeln. "Es ist ein großer Vorteil dieses Stoffes im Vergleich zu herkömmlichen Batterien, dass er sich nicht entlädt und auch nicht brennbar ist", sagt EWE-Projektleiter Ralf Riekenberg.

Die EWE hat bereits erste Versuche mit in Original-Sole gelösten Polymeren unternommen. Mit den Ergebnissen ist das Unternehmen hoch zufrieden. Die EWE spricht von einem "wichtigen Meilenstein". Bis zum Betrieb in einer normalen Kaverne ist es aber noch ein weiter Weg: Einen regulären Einsatz der Super-Sole-Akkus hat die EWE für 2025 angepeilt. Bis dahin muss sich auch die Dow gedulden. "Wir haben mit der Dow aber bereits ein Gespräch zu einer möglichen Nutzung geführt", erklärt Riekenberg.

Die Vorteile für das Stader Chemieunternehmen liegen auf der Hand: "Wir sind nach der Bahn der größte Stromverbraucher in Deutschland", sagt von Riegen. In den Kavernen kostengünstig saubere Energie zu speichern, sei ein faszinierender Gedanke. Der Dow-Betriebsleiter in Ohrensen schwärmt von dem extrem hohen Wirkungsgrad des Sole-Polymer-Gemisches: Der wird bei rund 70 bis 80 Prozent liegen. Das heißt, nur 20 bis 30 Prozent des Stroms gehen durch die Umwandlung der Energie verloren. Andere Verfahren sind längst nicht so effizient. Dort liegen die Verluste deutlich über 60 Prozent.

Der Betrieb der Batterie-Giganten in Ohrensen wäre für die EWE noch mal eine Nummer größer als das geplante Projekt in den eigenen Kavernen. Ein Zahlenvergleich macht den Unterschied deutlich: Während die EWE-Kavernen eine Größe von rund 100.000 Kubikmetern haben, umfassen die stillgelegten Ohrenser Kavernen, die quasi als Riesenbatterie recycelt werden sollen, eine Kapazität von mindestens drei Millionen Kubikmetern. "Das sind natürlich ganz andere Dimensionen", sagt von Riegen: "Für die Ingenieure eine große Herausforderung."

• Mehr über die derzeitige Nutzung der Kavernen in Ohrensen lesen Sie in einer der nächsten WOCHENBLATT-Ausgaben. (jd). Für den Betrieb der Riesen-Batterie hat sich die EWE einen Zeitplan gesteckt. Der Name des Projekts lautet "brine4power". Brine ist die englische Bezeichnung für Sole. Laut Projektleiter Ralf Riekenberg soll das Verfahren ab 2021 zunächst oberirdisch in einer speziellen Pilot-Anlage in Ostfriesland unter simulierten Bedingungen erprobt und weiter verfeinert werden.

Je eine Kaverne als Plus- und Minuspol

Die EWE und die Uni Jena nutzen in ihrem Projekt ein Verfahren, das es seit mehr als 50 Jahren gibt: Elektrische Energie wird in einer Flüssigkeit gespeichert, in der bestimmte Stoffe gelöst sind. Diese Lösungen heißen Elektrolyte. Für die Mega-Batterie werden zwei Kavernen mit Tausenden Tonnen von Kunststoffmolekülen (Polymere) benötigt: In der einen befindet sich ein Elektrolyt, der Elektronen stark an sich bindet. Er wird Katolyte genannt. Die Elektrolyt in der zweiten Kaverne hat eine schwächere Bindung und heißen Anolyt.

Durch die Einspeisung des Stroms - meist aus einem Windpark - werden die Elek-tronen dem Anolyt zugeführt (der Fachausdruck dafür heißt Reduktion) und dem Katolyt die Elektronen sozusagen entrissen (Oxidation). Auf diese Weise lädt sich die Batterie. Beim Entladen funktioniert das Prinzip andersherum. Es fließt dann elektrischer Strom, der wieder ins Netz gespeist werden kann. Die eine Kaverne dient also als Pluspol, die andere als Minuspol, getrennt durch eine spezielle Membran.
Die Batterien, die nach diesem Prinzip funktionieren und die es im kleineren Maßstab längst gibt, werden Redox-Flow-Batterien genannt.

Zeitplan für die Erprobung

"Ab 2023 werden wir dann unter Tage gehen", sagt Riekenberg. Geplant sei, in einem Salzbergwerk kleine Testkavernen von einer Größe bis zu 30 Kubikmetern anzulegen. Das sei dann schon eine realistische Situation im Kleinformat, so der Experte. Nach dem Probelauf im Bergwerk erfolge eine ausführliche Begutachtung: "Wir werden über einen Stollen nach unten gehen und die Testkavernen genau untersuchen." Für 2025 ist der reguläre Betrieb in großen Kavernen vorgesehen.