Der Winter ist hart für die Betreiber von Fotovoltaik- oder Windkraftanlagen. Fehlen Wind und Licht, weil die Tage kürzer werden, können nur geringere Mengen an Energie produziert werden. Dunkelflaute nennen das die Experten. Um die Stromversorgung auch dann zu sichern, muss Energie gespeichert werden und bei Bedarf schnell zur Verfügung stehen. Doch für Windparks fehlen solche großen Speichermöglichkeiten – bis jetzt. In Boxberg in der Oberlausitz ist jetzt erstmals ein neuartiger Rotationskinetischer Speicher (RKS) in Betrieb gegangen. Die Entwicklung der Stiftungsprofessur für Baumaschinen der TU Dresden ist ein Gigant unter seinesgleichen.

Weil Windenergieanlagen und somit auch die Mengen des erzeugten Stroms immer größer werden, braucht es Speicher mit einer hohen Speicherkapazität. Bislang gibt es in Windparks allerdings keine Möglichkeit, die anfallenden Energiemengen zu speichern. Die am Markt verfügbaren, kleineren RKS werden dort aus wirtschaftlichen Gründen nicht genutzt, weil sie in großer Anzahl miteinander kombiniert werden müssten. Auch die TU-Wissenschaftler nutzen die Methode, die im Maschinenbau schon seit Jahrhunderten bekannt ist: die kinetische Rotationsmassenspeicherung.

Fünfmal größer als normal

Bei dieser Speicherform wird ein Schwungrad beschleunigt und die dabei eingebrachte Energie gespeichert. Solche RKS haben gleich mehrere Vorzüge. Sie besitzen im Vergleich zu vielen chemischen Speichern eine höhere Energiedichte, einen höheren Wirkungsgrad und sie erlauben mehr Lade- und Entladezyklen. Außerdem sind kurze Reaktionszeiten möglich und die Speicher können nahezu standortunabhängig und umweltverträglich eingesetzt werden.

Das Team der TU Dresden hat nun einen RKS entwickelt, der eine fünfmal höhere Kapazität als das bislang größte RKS-System in Verbindung mit erneuerbarer Energiegewinnung aus Windkraft besitzt. „Ziel war es, einen langlebigen, dynamischen und hocheffizienten Energiespeicher zu entwickeln, der direkt neben einem Windrad, also dort wo der Strom erzeugt und mit geringen Verlusten übertragen wird, errichtet werden kann“, erklärt Thomas Breitenbach von der projektleitenden Stiftungsprofessur für Baumaschinen das Ziel des Projekts. Dafür sei es notwendig gewesen, völlig neue Anforderungen an das Speichersystem zu stellen und Grenzen der Technologie zu erweitern.

Nach Tests Netzbetrieb geplant

Mit der erreichten Speicherkapazität von 500 Kilowattstunden und einer elektrischen Lade- und Entladeleistung von 500 Kilowatt haben die Forscher erfolgreich Neuland auf dem Gebiet einrotoriger RKS-Systeme betreten. Derzeit ist kein Kurzzeitspeicher dieser Art bekannt, der eine vergleichbare Speicherkapazität besitzt und sich für den Einsatz in zukünftigen erneuerbaren Energiesystemen eignet. Mit diesem Demonstrator, erklären die TU-Forscher, erfolge ein bedeutender Schritt dieser Technologie in Richtung Marktreife.

Umgesetzt wurde das Projekt mit Unterstützung durch das Bundeswirtschaftsministerium und mit sächsischen Projektpartnern aus den Bereichen Maschinenbau, Anlagenbau, Hydraulik, Vakuumtechnologie, Elektrotechnik und Sensorik. In einem Anschlussvorhaben wollen die Forscher nun die Messdaten der errichteten Anlage langfristig erfassen und untersuchen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen soll sie so weiterentwickelt werden, dass sie in den Netzbetrieb gehen kann. Darüber hinaus planen die Experten, das erlangte Wissen in Form eines Leitfadens zur RKS-Technologie aufzubereiten. Das Handbuch soll anderen Anwendern und Entwicklern künftig helfen. (jam)