Energiespeicherung: Stabileres Stromnetz mit Schwung

Ein Hersteller von Uran-Zentrifugen hat angefangen, Schwungradspeicher zur Energiespeicherung anzubieten und in Containern auszuliefern. Die Technik nähert sich immer mehr der Praxistauglichkeit.

Artikel von Frank Wunderlich-Pfeiffer veröffentlicht am 18. Mai 2016, 12:03 Uhr

Künstlerische Darstellung von Stornetic (Bild: Stornetic)

Es gibt viele Wege, Energie zu speichern, und der Bedarf dafür wächst. Je variabler die Energiequellen und der Verbrauch sind, desto wichtiger ist die Speicherung. Einen universellen Speicher gibt es aber nicht, je nach Zweck werden unterschiedliche Eigenschaften benötigt. Eine hohe Kapazität ist dabei nicht das einzig Wichtige, denn bei kurzfristigen Schwankungen in der Stromerzeugung und im Verbrauch sind vor allem hohe Leistungen und schnelle Reaktionszeiten gefragt.

Schwungradspeicher können genau das. Auf der Hannover-Messe hat die Firma Stornetic solche Speicher vorgestellt. Sie können bis zu 92 Prozent von der gespeicherten Energie wieder abrufen. Allerdings gilt das nur für den Idealfall, nämlich dann, wenn die Energie sofort wieder abgerufen wird.

Ein altes Prinzip

Das Prinzip ist einfach: Eine Masse wird über einen Elektromotor mit möglichst wenig Reibung in Rotation versetzt. Derselbe Motor dient später als Generator, um die Rotationsenergie wieder in Strom umzuwandeln. Schwungräder haben als Energiespeicher bei der Stabilisierung der Leistung von Maschinen eine lange Geschichte.

Vor allem in der Anfangszeit der Dampfmaschinen wurden sie genutzt, um in den Totzeiten zwischen den langsamen Arbeitszyklen der Maschinen eine konstante Kraftabgabe zu gewährleisten.

In den 1950er Jahren dienten Schwungräder auch schon zum Antrieb von Bussen in der Schweiz. Im Motorsport hat Audi seinen Le-Mans-Protoyp R18 mit einem Schwungradspeicher ausgestattet. Entwickelt wurde das System von Williams für das KERS in der Formel 1. Wegen technischer Schwierigkeiten kam es dort jedoch nie zum Einsatz.

In Schwungrädern Energie über längere Zeit zu speichern und so Schwankungen in der Energieversorgung des Stromnetzes auszugleichen, ist aber wesentlich aufwendiger. Mit moderner Technik gehen weniger als drei Prozent der Energie pro Stunde verloren. Das ist nur noch ein Viertel vom Stand der Technik im Jahr 2006. Es gibt inzwischen Firmen, die komplette Speicheranlagen in Schiffscontainern ausliefern. Bei den Speichern von Stornetic drehen sich die Rotoren berührungslos auf Magnetlagern in einem Vakuum, dennoch verlieren sie etwa die Hälfte der Energie pro Tag.

Von der Uranzentrifuge zum Schwungrad

Einen Teil des Know-hows zum Bau der Schwungräder hat Stornetic von seiner Mutterfirma ETC (Enrichment Technology Company), einem Unternehmen für Uran-Anreicherungsanlagen, das aus einer Kooperation der französischen Areva mit der britischen Urenco entstanden ist. Die Zentrifugentechnik ist der ideale Ausgangspunkt für die Entwicklung solcher Speicher. Umgekehrt gilt das aber auch.

Die Rotoren der Schwungradspeicher bestehen fast vollständig aus leichten Kohlefaserverbundwerkstoffen. Das mag überraschen, aber die gespeicherte Energie ist nicht nur abhängig von der Masse des Rotors, sondern auch von der Umlaufgeschwindigkeit. Je größer die Umlaufgeschwindigkeit ist, desto größer wird aber auch die nach außen wirkende Fliehkraft. Sie darf nicht zu groß für das Material werden, sonst wird der Rotor zerstört.