TEIL C

ENERGIESPEICHERN

Druckgas-Speicher

Eine bisher noch wenig beachtete Möglichkeit der Energiespeicherung besteht in der Kompression von Gas. Die Nutzung von Druckgas ist in der Technik weit verbreitet, doch bedingt durch Kompressions- und Reibungsverluste beträgt der Gesamtwirkungsgrad für einen Druckgasspeicher bei Nutzung der vorhandenen Druckgastechnik nur etwa 9 %.

Als Druckgas werden alle Stoffe und teilweise auch Stoffgemische bezeichnet, deren kritische Temperatur unter 50°C liegt, deren Sättigungsdampfdruck bei 50°C über 300 kPa, oder deren Dampfdruck bei 15°C über 200 kPa beträgt (Bundesarbeitsblatt 03/1985).

Die 2002 gegründete Firma rosseta Technik GmbH in Roßlau (s.u. Schwungradspeicher) beginnt im Mai 2003 mit der Entwicklung einer einfachen Versuchsanlage, die aus einem 50 l Druckgas-Speicher, einer Motor-Pumpeneinheit und einem Ausgleichsbehälter für Flüssigkeiten besteht. Die speicherbare Energiemenge bei 250 bar Enddruck beträgt 150 Wh.

Aufgrund des Vorschlags von Ivan Cyphelly aus der Schweiz, in den Kompressionsprozeß eine Flüssigkeit als Wärmepuffer einzubeziehen, soll sich der Wirkungsgrad der Kompression von etwa 55 % auf 95 % erhöhen. Auf der VDI-Tagung Energiespeicher 2002 empfiehlt Cyphelly, als Druckbehälter die üblichen Stahldruckflaschen zu nutzen. Durch eine Hydraulikpumpe wird Öl aus einem Vorratsbehälter in die Flaschen gepumpt und der dort vorhandene Stickstoff komprimiert. Sofern die Energie wieder benötigt wird, kann der Stickstoffdruck die Hydraulikeinheit antreiben, die dann über einen Generator mit Hilfe einer Elektronik die Energie bereitstellt.

Auf ihre Leistungsfähigkeit in einem Druckgasspeicher werden daraufhin zwei verschiedene Stoffsysteme untersucht, und zwar Stickstoff/Öl und Druckluft/Wasser. Es zeigte sich, daß der Druckgasspeicher besonders für langsame Speichervorgänge geeignet ist, da die Verluste durch die Erwärmung des Gases bei der Kompression bzw. Abkühlung bei Entspannung in diesem Fall ziemlich gering sind. Die hier abgebildete Versuchsanlage stammt aus dem Jahr 2003.

Der Vorteil der Anlage gegenüber z.B. Bleibatterien besteht in der wesentlich größeren Lebensdauer unabhängig von der Anzahl und Tiefe der Entladungen. Da die Anlagen allerdings groß und schwer sind, kommt als Anwendung vor allem der stationäre Einsatz zur Strom-Speicherung alternativer Energiequellen wie Solarzellen in Frage, insbesondere in Fall von Inselnetzen. Der Speicher hat eine fast unbegrenzte Lebensdauer und kennt keine Selbstentladung. 

Auf der Hannover-Messe 2004 stellt das Unternehmen einen Druckgas-Speicher vor, der künftig mit einem Energieinhalt von 2 kWh und einer Leistung von bis zu 4 kW auf den Markt kommen soll.

2005 will das Unternehmen mit dem Aufbau einer ersten Prototypanlage beginnen. Bei der Auslegung und Fertigung der Komponenten für den Stickstoff/Öl-Speicher zeigt sich jedoch, daß dieses System eine zu geringe Leistungsfähigkeit hat und auch viel zu hohe Kosten verursacht. Ab 2007 konzentriert man sich daher auf den Druckluft/Wasser-Speicher. Von weiteren Entwicklungsschritten oder Umsetzungen ist bislang nichts bekannt geworden.

Flüssiger Sauerstoff

Daß auch flüssiger Sauerstoff als Speichermedium zum Antrieb eines Fahrzeugs dienen kann, beweist als erster der Südtiroler Astronom, Schriftsteller und Pionier der Raketentechnik Max Valier (1895 – 1930). Nach dem ersten Weltkrieg arbeitet er als Wissenschafts- und Science-Fiction-Autor und veröffentlicht u.a. die Erzählung Spiridion Illuxt, in welcher er die Atombombe vorhersagt.

Im Jahr 1927 gewinnt er Fritz von Opel als finanzkräftigen Förderer und entwickelt zusammen mit diesem ab 1928 eine Reihe von Versuchsfahrzeugen, die mittels Pulverraketen angetrieben werden. Im Februar 1929 gelingt Valier auf dem zugefrorenen Starnberger See ein Geschwindigkeitsrekord von 378 km/h (andere Quellen: über 400 km/h) – mit dem unbemannten Raketen-Bobschlitten RAK BOB 2.

Parallel dazu entwickelt Valier auch Flüssigkeitstriebwerke. Als Vorstufe und zu Demonstrationszwecken läßt er bei der Firma Möllers aus Essen zunächst einen Rückstoß-Versuchs-Wagen RAK 4 bauen, dessen Kohlensäure-Dampfstrahlrückstoßmotor das leichte Fahrzeug auf bis zu 90 km/h beschleunigt, wie er ab September 1929 mehrfach vorführt.

Mit Hilfe der Ingenieure Walter Riedel und Arthur Rudolph und der Finanzierung durch den Industriellen Paul Heylandt beginnen Anfang 1930 Versuche mit einfachen Brennkammern, die mit flüssigem Sauerstoff und verdünntem Spiritus betrieben werden.

Schon im März 1930 erreicht das Triebwerk Modell 1 eine Schubkraft von 78,5 N – genug, um den Versuchswagen RAK 6 in Bewegung zu setzen. Bereits Mitte April 1930 liefert der Raketenmotor einen Schub von 274,7 N über eine Brenndauer von 10 Minuten, und aus dem RAK 6 wird mit dem neuen Triebwerk der Valier-Heylandt Rückstoß-Versuchswagen Rak 7 , der u.a. auf dem Flughafen Tempelhof mehrmals öffentlich vorgeführt wird und eine Geschwindigkeit von etwa 144 km/h erreicht.

Der Wagen hat zwei Tanks, einer wird mit extrem gekühltem, verflüssigtem Sauerstoff befüllt, der andere mit dem Kraftstoff Benzin, Benzol, Öl oder Spiritus. Aus der Brennkammer schießt nach der Zündung eine fast 2 m lange Flamme, deren Rückstoß den Wagen mit geschätzten mehr als 200 PS nach vorn katapultiert. Valier betrachtet das Raketentriebwerk aber nicht als neuartigen Fahrzeugantrieb, sondern als Anfang der Entwicklung eines Motors für ein Stratosphären-Schnellverkehrsflugzeug.

Auf einer Vortragsreise in die Schweiz lernt Valier im Februar 1930 Sir Henry Deterding kennen, Generaldirektor der finanzstarken Royal Dutch Shell Company. Deterding stellt Valier die Unterstützung für die Weiterentwicklung des Flüssigkeitsraketenmotors und den Bau eines Raketenflugzeugs in Aussicht, wenn dieser als Brennstoff Shell-Öl nutzt.

Ende April 1930 beginnt Valier, die Verwendung von Paraffin (o. Heizöl?) als Brennstoff zu untersuchen und einen Raketenofen für das neue Treibstoffgemisch zu konstruieren, doch Mitte Mai kommt es zu einem folgenschweren Unfall: Während eines Testlaufs im Labor explodiert eine Brennkammer und ein Splitter verletzt Valier tödlich. Er wurde nur 35 Jahre alt und gilt als das erste Todesopfer der Raumfahrttechnik.

Stickstoff-Speicher und -motoren

Ca. 78 % der Atemluft besteht aus gasförmigem Stickstoff, wobei 1 Kubikmeter ca. 1,25 kg wiegt. Bei minus 197°C wird gasförmiger Stickstoff flüssig und verkleinert dabei sein Volumen bis zum 800sten Teil. Flüssiger Stickstoff wird mit Hilfe von Verdichtern (Kompressoren) und Tieftemperatur-Rektifikationsanlagen (Gasabscheidern) hergestellt. Die aufgewendete Leistung zur Erzeugung von einem Liter flüssigen Stickstoff beträgt je nach Anlagentyp derzeit zwischen 250 und 380 W.  

Alleine in Deutschland gibt es über 1.400 Stickstoff Tankstellen, womit die Versorgung mit flüssigem Stickstoff daher für so gut wie jedermann zugänglich ist. Dies macht den Einsatz des Mediums als Zwischenspeicher für mobile Konzepte besonders sinnvoll – neben dem Argument seiner Umweltverträglichkeit (Stand 2007). 

Der 1988 verstorbene Harold L. Boese, der als Vater der Cyrogenik gilt, soll in den 1960er Jahren einen Stickstoffmotor als Reservesystem für den Lunar Rover der NASA entwickelt und gebaut haben. Später wird die Cryogenics Unlimited Corporation gegründet, um eine Vermarktung des Motors zu erreichen, was jedoch nicht klappt. Versuche werden mit einem umgebauten Ford Pinto Station durchgeführt, der später in der Garage eines Mitfinanziers verrottet. Weitere Informationen habe ich darüber bislang nicht gefunden.

Wissenschaftler der University of Washington in Seattle, Washington, entwickeln 1997 den Prototyp eines Smogmobils, dessen Motor mit flüssigem Stickstoff betrieben wird. Der eiskalte Stoff erwärmt sich, beginnt bei einer Temperatur von minus 196°C zu kochen und treibt als Gas den Motor wie eine Dampfmaschine. Dem Team um Prof. Abe Hertzberg gelingt es auch, das Problem der Vereisung von Antriebteilen zu umgehen.

Der auch LN2000 genannte Wagen, der äußerlich aus einem alten Grumman Kubvan Postfahrzeug besteht, kommt mit einem vollen 75 l Tank allerdings nur 4 km weit, und die Höchstgeschwindigkeit mittels seines 15 PS Luftmotors beträgt 35 km/h. Der durch Studenten erfolgte Umbau wird von Department of Energy (DOE) mit 360.000 $ gefördert, doch das Projekt wird wegen mangelnder Finanzierung nicht mehr weitergeführt. Eigentlich sollte ein weiterentwickeltes Fahrzeug bis zu 400 km weit fahren können. Hertzberg stirbt im Jahr 2003.

Ebenfalls 1997 wird an der University of North Texas und mit Unterstützung des Texas Advanced Technology Program ein mit Flüssig-Stickstoff betriebener Wagen namens CooLN2Car gebaut, der von einer Cryogenic Heat Engine (C-H) voranbewegt wird, die alternativ auch mit verflüssigter Druckluft arbeiten kann. Mit einem vollen 48 Gallonen Tank kommt das Gefährt etwa 25 km weit, bei einer Geschwindigkeit von rund 30 km/h. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt über 55 km/h.

Es ist geplant, das C-H-System auch zur Stromerzeugung weiterzuentwickeln und damit ein Elektrofahrzeug anzutreiben, das eine Reichweite von 200 km haben soll. Die Stickstoff-Verflüssigung soll mittels Solarenergie erfolgen. 2006 wird noch immer an dem Projekt gearbeitet, Details über die Fortschritte sind jedoch nicht zu finden.

Über ein drittes Stickstoff-Fahrzeug, das an der University of Washington entwickelt wird, habe ich bislang leider keine näheren Informationen finden können.

Im August 2000 berichtet die Presse in den USA über die Erfindung des aus New York stammenden, pensionierten Ingenieurs George Schmidt (inzwischen in Las Vegas), dessen futuristischer und mit Stickstoff betriebener Wagen den ersten Preis des Automobiles for the New Millennium (2050) Designwettbewerbs des Motor Trend Magazine gewinnt und auch auf der California International Auto Show in Anaheim präsentiert wird.

Es scheint jedoch bei den reinen Designs geblieben zu sein, denn es wird weder von einer Umsetzung noch von weiteren Entwicklungsschritten berichtet.

Der Erfinder Heinrich Schmid aus dem bayerischen Deggendorf stellt 2003 den nach seinen Angaben ersten kommerziellen Stickstoff-Motor der Welt vor, an dem er seit 1999 arbeitet. Im März 2003 gründet der frühere Fachlehrer, der einen Fundus von 71 Einzelpatenten besitzt, eine Firma mit 14 Mitarbeitern. Eingetragener Sitz der N-GINE Corp. ist in Westlake Village, Kalifornien, da Schmid dort an die Börse gehen will. Eine Anschubfinanzierung über 0,5 Mio. € stellen Privatanleger über einen Investmentfonds sicher. Schmid beschäftigt sich außerdem mit unterirdischen Druckluftspeichern, Wellenkraftwerken, dem Brown’s Gas Generator u.a.m.

Der Motor, der in Amerika produziert werden soll, arbeitet mit in einem Hochvakuumbehälter gespeicherten und auf minus 197°C heruntergekühlten Flüssig-Stickstoff, der bei Umgebungstemperatur wieder verdampft und die gespeicherte Energie – ähnlich wie bei einen Duckluft-Motor – als mechanische Energie abgibt.

Der Motor wird in einem Boot auf der Donau getestet, außerdem liegt Schmid bereits ein Auftrag vor, für das Michael-Schumacher-Kart-Center in dessen Heimatstadt Kerpen zunächst fünf Kart-Modelle auf Stickstoff-Antrieb umzubauen.

Im Februar 2004 erhält N-GINE auf der SEATEC-Messe in Carrara, Italien, den Qualitec Award, und im September wird der Prototyp eines mit Stickstoff betrieben Golf-Wagens präsentiert. Außerdem wird ein Motor von der Größe einer Schuhschachtel vorgestellt, der rund 60 kW Leistung haben soll, pneumatisch kontrolliert wird und nicht mehr als drei bewegliche Teile besitzt. Er hat keine Ventile und startet selbständig. Ende des Jahres soll es bereits 17 voll verkaufsfähige Prototypen geben.

Weitere Neuigkeiten gibt es erst im Rahmen eines Interviews von 2007, nachdem der Erfinder durch dubiose Spekulanten aus dem Umfeld von Halliburton/Bush Senior (wie Schmid vermutet) in den Ruin getrieben worden ist, und Insolvenz anmelden mußte, obwohl sein Unternehmen bereits Aufträge für rund 7 Mio. € vorweisen konnte. Neben Schmids Eigenkapitaleinsatz von 0,9 Mio. € geht dabei auch ein Fremdkapitaleinsatz von Aktionären in Höhe von 2,9 Mio. verloren.

Heinrich Schmid meldet sich nach der Veröffentlichung des Buches der Synergie Anfang 2009 bei mir und stellt einige Informationen richtig, die ich gerne wiedergebe. Sein Stickstoffmotor benötigt für eine Laufleistung von 100 km bei einem Wagengewicht von 1.000 kg und 80 Km/h Durchschnittsgeschwindigkeit nur 27 Liter Stickstoff zum Preis 1,22 €/l.

Schmid schreibt weiter: „Ich habe (auch) mehrere Monate (1998/1999) mit Guy Negrè zusammengearbeitet und mußte mit Entsetzen feststellen, daß das gesamte Konzept auf Betrug basiert und der ‚Druckluftmotor’ hier nach 500 km komplett zerstört ist (statische Entladungen im Motordruckraum von bis zu 60.000 V).“ Von der Firma APT behauptet er, illegal Aktien verkauft und einen ebenfalls gestohlenen Motor eines Erfinders namens Gail (?) genutzt zu haben.

Besonders übel ist, daß Mike Brady (der übrigens im März 2010 wegen eines fingierten Magnetsmotors und mehrfachen Betruges verhaftet und bald darauf rechtskräftig verurteilt wird), alle Entwicklungsdaten, Entwürfe und Vorarbeiten des Stickstoffmotors von Schmids Rechner klaut und anschließend behauptet, diesen selbst erfunden zu haben.

Auf seiner Homepage behauptet Brady 2007 tatsächlich: „The team at Perendev has developed a recyclable nitrogen engine. This motor, measuring 175 x 150 mm is capable of producing 60 kW of power. We estimate that 25 liters of nitrogen is enough for 1.600 km without refuelling.” Dieser Motor arbeitet mit einem Druck von nur 3 bar, erreicht eine Umdrehungszahl von 2.900 U/m und soll in einem Laboratorium der European Aeronautic Defence and Space Co. (EADS) getestet worden sein, was sich bislang jedoch nicht bestätigen ließ. Bei 30 bar könnte der Motor sogar 10.000 U/m erreichen.

Wesentlich seriöser ist dagegen eine Entwicklung der Firma Sumitomo Electric, die Mitte 2008 einen supraleitenden Elektromotor vorstellt, der mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird und für den Einsatz in Elektrofahrzeugen geplant ist. Daher soll er hier auch kurz erwähnt werden. Mehr darüber gibt es in einem speziellen Kapitel über neue Motorentwicklungen u.ä. (in Arbeit).

Bemerkenswert ist auch der Anfang 2010 gemachte Vorschlag des früheren Ölingenieurs Dave McConnell aus Alberta. Dessen Firma Lancaster Wind Systems in Edmonton erhält eine Förderung seitens der Organisation Sustainable Development Technology Canada, um ein Windstrom-Speichersystem zu demonstrieren, bei dem Stickstoff in einem Hochdruck Pipeline-Netz (Nitrogen Grid) gespeichert und verteilt wird. Überall entlang der Pipeline, wo Strom benötigt wird, kann dieser mittels spezieller Generatoren produziert werden, wobei nichts als Stickstoff freigesetzt wird. McConnell arbeitet seit 2003 an seiner Innovation. Laut eigenen Angaben habe er inzwischen mehrere Million Dollar an Investitionsmitteln zur Verfügung, um sein System umzusetzen.

Im August 2010 berichten die Blogs über ein neues System um die überschüssige Energie von Kraftwerken zu nutzen. Dabei wird durch Abkühlung und Verflüssigung ein Kryogen genanntes Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch erzeugt. Der Vorschlag stammt von Forschern der University of Leeds und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften um Prof. Yulong Ding. In erster Linie soll er eine Alternative zu den ineffizienten und teuren Erdgas-Anlagen bilden, die gegenwärtig schnell hochgefahren werden, sobald Nachfragespitzen entstehen.

Wird statt dessen Kryogen zur Stromerzeugung genutzt, kann es einen Teil des Erdgases ersetzen und die Verbrennung des Rests optimieren, da dies mit dem reinen Sauerstoff aus dem Gemisch erfolgt und so weniger Stickoxid erzeugt. Das Kohlendioxid fällt sogar in fester Form an – als Trockeneis. Damit ist das System nicht nur umweltfreundlicher sondern auch billiger.

Hydraulische Energiespeicher

Die Firma Valentin Technologies Inc. aus Elm Grove, Wisconsin, stellt im August 2007 ihren Hydraulic Hybrid INGOCAR vor, an dem das Unternehmen schon seit 1986 arbeitet.

Der mittelgroße PKW (430 x 175 x 142 cm) mit 5 Sitzen und Automatikgetriebe wird durch einen neuen hydrostatischen Antriebsstrang mit entsprechendem Energiespeicher bewegt. Das System ist ein Hybrid, da der Wagen den Druck in seiner Hydraulik mittels eines kleinen Frei-Kolben-Verbrennungsmotors selbst herstellt. Dieser soll pro 100 km nur 1,8 Liter Diesel verbrauchen. Interessant sind die Nutzung von hydraulischen Radmotoren in allen vier Rädern des Gefährts, die Bremsenergie-Rückgewinnung und das auf dem Dach vorgesehene Solarpanel. Die beiden zur Speichereinheit zusammengefaßten Behälter für die Druckflüssigkeit bilden das steife und selbsttragende Rückgrat des Fahrzeuges. Die Plattform selbst wiegt 350 kg.

Eine weitere Besonderheit bilden die aktiven Stoßfänger, die während einer harten Bremsung oder beim Wahrnehmen eines sich schnell nähernden Gegenstandes automatisch um ca. 40 cm ausgefahren werden. Die hydraulischen Zylinder der Stoßfänger nehmen die beim Aufprall entstehende Energie auf und leiten diese in Form von Druckflüssigkeit an den Akkumulator weiter.

1989 fördern das Department of Energy und der Bundesstaat Wisconsin die Entwicklung eines Prototyps des hydraulischen Motors mit 240.000 $, knapp der Hälfte der Gesamtkosten. Das System ist in den USA (Nr. 6.406.271 Radmotor,  6.293.231 Brennkraftmaschine, und 6.484.674 Einspritzvorrichtung) sowie in Deutschland bereits patentiert, Anträge für internationale Patente sind ebenfalls eingereicht und erste Tests werden in Bulle, Schweiz, und in Madison, Wisconsin, durchgeführt.

Durch konsequente Überarbeitung des Designs, eine Gewichtsreduktion von 1.000 kg auf 725 kg sowie ein um 20 % besserer Wirkungsgrad des hydraulischen Motors wird eine um 30 % verbesserte Laufleistung erreicht. Auf 100 km/h beschleunigt der Wagen in weniger als 5 Sekunden, die Spitzengeschwindigkeit beträgt 150 km/h. Das erste Design wird Anfang 2010 veröffentlicht, außerdem informiert das Unternehmen darüber, daß es an einer elektrischen Version E mit 80 km Reichweite sowie an einer Hybrid-Version CE arbeitet, die eine Reichweite von 1.680 km haben soll.

Supraleitende Magnetspeicher

Die supraleitenden magnetischen Energiespeicher (Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES) werden insbesondere als extreme Kurzzeitspeicher genutzt, denn eine Entladung kann hier innerhalb von nur wenigen Millisekunden stattfinden. Die Speicherung der elektrischen Energie findet dabei in einem Magnetfeld statt, das von supraleitenden Magnetspulen innerhalb von 10 Sekunden aufgebaut wird und ähnlich wie ein Fusions-Magnetfeld-Torus beschaffen ist. Solange der supraleitende Zustand erhalten bleibt, kann auch die Ladung beliebig lange erhalten werden. Die Spule selbst wird mittels Kyrotechnik mit flüssigem Helium auf eine Temperatur von 4,3 Kelvin (~ -269°C) gekühlt.

Für bestimmte Experimente wird in den USA, wo man sich seit etwa 1973 mit der Technologie beschäftigt, ein Magnetspeicher mit der Kapazität von 200 MW/s (= 56 kW/h) entwickelt.

Ein noch gewaltigerer unterirdischer Stromspeicher als Energielieferant für Strahlenwaffen wird 1987 von US-Wissenschaftlern vorgeschlagen. Aus supraleitenden Materialien soll ein Magnetspeicher mit 100 m Durchmesser tief in den Fels gebettet werden, damit sich die ringförmige Riesenspule nicht mit ihren eigenen Kraftfeldern zersprengt. Ein Kampflaser könnte diesem Speicher 1.000 Millionen Watt starke Stromstöße von 100 Sekunden Dauer entziehen. Die hierfür veranschlagten Kosten betragen 800 Mio. $.

Sobald es gelingt neuartige Materialien einzusetzen, die nicht erst in der Nähe des absoluten Nullpunktes supraleitend werden, wird das Prinzip auch wirtschaftlich interessant: Eine 800-m-Spule kann so z.B. über fünf Stunden lang einen Spitzenbedarf von 1.000 MW decken. Die elektromagnetischen Felder einer derartigen Anlage würden allerdings im Umkreis von 4 km jedes elektronische Gerät zerstören, sofern sie nicht abgeschirmt werden.

1990 erfolgt im Rahmen eines Werkstattgesprächs des BMFT zwischen Fachleuten aus Industrie und Wissenschaft eine Neubewertung der Supraleitung als Speichertechnologie. Man spricht über Spulen, die in Bergwerken tiefer als 400 m installiert als rentable Stromlager für wenigstens 24 Stunden dienen sollen, um Verbrauchsspitzen und Lasttäler auszugleichen. Auch tagsüber gespeicherter Sonnenstrom oder nächtlich gewonnener Windstrom können so verlustfrei gespeichert werden.

Im Anschluß an eine Vorstudie, der zufolge eine SMES-Technologie mit einer Leistung von 100 MW und einem Energieinhalt von 2 MWh einer sinnvollen Baugröße entspricht, stellt das BMFT 1994 einen Betrag von 1,68 Mio. DM für eine zweijährige Projektentwicklung zur Verfügung, bei der es darum geht, SMES als sogenannte Sekundenreserve im europäischen Verbundnetz zu nutzen.

Der erste SMES in Europa wird um 1997 herum vom Forschungszentrum Karlsruhe und der Universität Karlsruhe gemeinsam entwickelt und in einem Sägewerk in Fischweier/Albtal am Niederspannungsnetz des Badenwerks eingesetzt. Es hat eine Speicherkapazität von maximal 250 Kilojoule (kJ) und eine Leistung von 80 kVA. Der SMES besteht aus 6 Magnetmodulen die als Solenoid zusammengesetzt sind. Jedes Magnetmodul enthält 1.000 Windungen des 1,3 mm dicken NbTi-Supraleiters und hat einen Durchmesser von 36 cm. Damit erreicht der Gesamtaufbau eine Induktivität von 4,37 H und kommt mit einem Strom von 300 A aus, um die geforderte Energie zu speichern. Die Energiedichte beträgt etwa 150 kJ/m³.

Das Forschungsvorhaben ‚Schneller Kompensator mit Supraleitendem Magnetischem Energiespeicher (SMES) am Niederspannungsnetz’, an dem auch das Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft der RWTH Aachen mit Simulationsrechnungen beteiligt ist, wird von der Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg gefördert.

Nach dem Stand von 2003 liegt die Energiedichte bei SMES-Systemen inzwischen über 5 kWs/kg Speichermasse, die Leistung beträgt etwa 7 MW, die Lebensdauer-Zyklenzahl ca. 1 Million und die Energieeffizienz etwa 90 %. Stand-by-Verluste entstehen durch die benötigte Kühlleistung, die Kosten belaufen sich auf 30.000 bis 200.000 € pro kWh Speicherkapazität.

Für den Verkehr und zu ähnlichen Zwecken kann das Prinzip wegen seiner überaus komplizierten Beschaffenheit bislang allerdings noch nicht angewandt werden.

2008 arbeiten in Japan die Firmen Chubu Electric Power und Furukawa Electric an der SMES-Technologie für den Einsatz bei Stromlastspitzen, während in den USA die Firma Bruker Energy & Supercon Technologies als technisch führend gilt.

Photochemische Energiespeicher

 
(Siehe im Kapitel ‚Sonnenenergie’ sowie unter ‚Synthetische Kraftstoffe’) 

Pumpspeicherkraftwerke

 
(Siehe im Kapitel ‚Wasserenergie’)

 

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