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Letzte Änderung / Last update: 2022-Mai-24

Solarenergie II: Speicherung und Transport

Themenfeld Energieversorgung
Die hier formulierten Gedanken sind nichts neues, lediglich in der Folgerung, welche der Alternativen ich für zielführender halte, mag es Differenzen zu bisher üblichen Herangehensweisen geben.

Erste Frage: Wo auf der Erde findet man große Flächen zur Gewinnung von Energie durch Solarzellen? Da gibt es grob zwei Alternativen:

  • Vor der eigenen Haustür mit kurzen Verbindungswegen. Dazu ein paar Gedanken im anderen Artikel Solarenergie I.
  • Oder weiter weg, wo richtig viel Platz ist, in einer Wüste. Aus Gründen, die ich weiter unten erläutere, denke ich dabei vor allem an Mauretanien. Und dort an die Gegend, die durch den ewig langen Eisenerzzug bekannt ist, der das Erz vom Gebirge zum Hafen bringt, durch eine praktisch menschenleere Wüste ohne jede Vegetation.
Zweite Frage: Da die Sonne nicht immer scheint (schon mal nicht in jeder Nacht und bei uns halt auch bedingt durch Wetterlage und Jahreszeit), muss man die gewonnene Energie zwischenspeichern. Das ist bisher eine kaum gelöste Aufgabe.

Dritte Frage: Wenn wir die Alternative mit Solarfarmen in der Wüste wählen, muss man sich Gedanken über den Transport der Energie zu uns machen.


Solarfarmen in der Wüste

Mauretanien wähle ich als naheliegendes Beispiel (es gibt jede Menge weitere Kandidaten) wegen der Nähe zum Meer für Salzwasser und wegen der Leere dort. Bekannt durch diverse TV-Reportagen ist die [WP Bahnstrecke Nouadhibou–M’Haoudat], wo man die Leere der Wüste auf der Strecke zum Meer erkennen kann.

Das Salzwasser kann eventuell wichtig werden, wenn man Prozesse wie [WP Power-to-Gas] oder auch [WP Power-to-Chemicals] umsetzen will.

In dieser Wüste kann man riesige Flächen mit Solarmodulen bedecken, ohne dass das eine denkbare negative Auswirkung haben dürfte.

Solarzellen können die Wüste sogar teilweise beschatten und womöglich die Hitze so weit dämpfen, dass unter den Solarzellen vielleicht sogar wieder Landwirtschaft möglich wird, Ackerbau und/oder Viehzucht. Das wäre dann ein doppelter Nutzen für das Land vor Ort.

Dort ist so viel Platz, dass man auch überlegen könnte, dort in der Nähe der Küste auch eine Fabrik für Solarzellen und/oder Paneele zu bauen, so dass man die riesigen Mengen an benötigten Zellen nicht um die halbe Welt herantransportieren muss.

Wenn man schon eine Solarzellenfabrik baut, könnte man diesen Ansatz weiterspinnen. Man hat es hier mit riesigen Mengen Eisenerz zu tun, und für Solarpaneele und ihr Grundgerüst braucht man Metall. Wie wäre es mit einer kleinen Eisenhütte, die das Erz mit dem per Solarenergie gewonnenen Wasserstoff (s. u.) zu Eisen (oder auch Stahl) verhüttet. Nach neuesten Entwicklungen braucht man dann kaum noch Kohle. Und wenn doch Kohle benötigt wird, greifen die unten aufgeführten Verfahren auf das Kohlendioxid der Luft zurück. Aus dem Eisen (oder Stahl) kann man dann nebenbei auch Drähte für die kilometerlangen Verbindungskabel ziehen. Eisen ist zwar kein so guter Leiter wie Kupfer, das man dazu normalerweise verwendet, aber wenn man über solche Mengen wie hier verfügt, kann man die Drähte entsprechend dicker ausführen und so auf den gleichen Widerstand je Kilometer kommen.

Ein ganz ähnliches Projekt ist jetzt laut FR in Namibia in Vorbereitung: Windkraft plus Photovoltaik, Anlagen zur Produktion von Wasserstoff und/oder flüssigen Stoffen mit dieser Energie und Transport dieser Produkte per Schiff nach Europa.

An anderer Stelle habe ich auch über ein vergleichbares Projekt in Algerien gelesen. Einerseits sollte man dort auch in die freie Wüste ohne Bewohner gehen, andererseits gibt es dort ja kein Wasser, das man elektrolysieren könnte. Da sehe ich also ein Hindernis.


Energietransport und Speicherung

Wie bringt man nun die gewonnene elektrische Energie zu uns?

Eine lange Kabelverbindung oder Hochspannungsleitung wäre wohl zu aufwändig, kommt also eher nicht in Frage.

Eine relativ einfache Aufbereitung ist die [WP Elektrolyse], um molekularen Wasserstoff H2 zu gewinnen. Den kann man dann mit herkömmlicher Pipeline-Technik nach Europa und Deutschland transportieren. Das ist hinreichend effizient und kostengünstig. Und die Energie in Form von Wasserstoff kann man auch schon wesentlich einfacher speichern als reine Elektrizität in Akkus o. ä. Das nennt sich neudeutsch [WP Power-to-Gas]. Und es würde sogenannter "grüner Wasserstoff" sein, da er direkt aus regenerativer Energie gewonnen wird.

Übrigens läuft so eine Elektrolyse erst richtig gut, wenn man statt Wasser Meerwasser, also Salzwasser, verwendet. Deshalb die Bevorzugung dieser Region wegen ihrer Nähe zum Meer.

Eine nochmal aufwändigere Aufarbeitung der reinen Elektroenergie ist [WP Power-to-Chemicals], wo man am Ende Methanol (oder ähnliche flüssige Substanzen) erhält. Grundlegend dafür ist die [WP Fischer-Tropsch-Synthese]. Dazu wird neben dem Meerwasser auch der Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid der Atmosphäre herangezogen. Aktuell gibt es weltweit Entwicklungsanstrengungen, die Effizienz dieses Prozesses durch neuartige Katalysatoren deutlich zu steigern. Beispiele: Fraunhofer, Max-Planck-Gesellschaft und [WP Methanolherstellung]. Der Wirkungsgrad ist dabei bisher nicht besonders gut, aber das würde ich in Kauf nehmen angesichts der verfügbaren Ausgangsmengen und der weiteren Vorteile. Methanol kann man nämlich erstens wie Wasserstoff einfach und kostengünstig per Pipeline oder mit herkömmlichen Tankschiffen (was bei einfachem Wasserstoff weniger gut geht) über große Distanzen transportieren und zweitens extrem einfach und kostengünstig in herkömmlichen Tanks oder unterirdischen [WP Kaverne]n speichern. Vor allem der letztere Punkt macht diese Variante in meinen Augen unschlagbar attraktiv. Und man kann solche Stoffe auch mit nur geringem Anpassungsaufwand in herkömmlichen Verbrenner-Autos bzw. -Motoren verwenden. Und nicht zuletzt würde man auf diese Weise eine Menge CO2 aus unserer Atmosphäre herausholen.

Flüssigkeiten lassen sich viel leichter speichern als Gase!


Projekt von Obrist

Die österreichische Firma Obrist will ein neuartiges Elektro-Auto bauen, das keine riesige, teure Batterie braucht und so den Preis des Fahrzeugs praktisch halbiert. Statt der großen Batterie gibt es wie bei einem herkömmlichen Hybrid-Fahrzeug eine kleinere Batterie. Wenn die erschöpft ist, springt ein Verbrenner-Motor an, der aber nicht direkt das Fahrzeug antreibt, sondern einen Generator, der den Fahrmotor versorgt und zusätzlich die Batterie auflädt. Dieser Verbrenner soll umweltschonend mit "grünem Methanol" betrieben werden, das exakt nach dem oben beschriebenen Prinzip in Solarfarmen in der Wüste erzeugt werden soll!






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