Erste kommerzielle Sand-Batterie speichert Energie über Monate

In Finnland hat man eine überraschend einfache und billige Lö­sung gefunden, wie überschüssige Energie, die in den Som­mer­mo­na­ten mit Wind­kraft und Photovoltaik gewonnen wird, in die schwie­ri­gen Win­ter­mo­na­te mitgenommen werden kann. mehr... DesignPickle, Weltraum, Weltall, Energie, Satellit, Planet, Erde, Umwelt, Klima, Umweltschutz, ökostrom, Klimaschutz, Klimawandel, Welt, Globus, Erderwärmung, Klimaerwärmung, Klimapolitik, Erwärmung, Temperatur, Climate, Umweltfreundlich, Greenpeace, Ozean, Weltklimagipfel, Regenwald, Pflanze, Urwald Weltraum, Weltall, Energie, Satellit, Planet, Erde, Umwelt, Klima, Umweltschutz, ökostrom, Klimaschutz, Klimawandel, Welt, Globus, Erderwärmung, Klimaerwärmung, Klimapolitik, Erwärmung, Temperatur, Climate, Umweltfreundlich, Greenpeace, Ozean, Weltklimagipfel, Regenwald, Pflanze, Urwald

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Und was hat das jetzt mit einer Batterie zu tun ???
Hier wird Wärme und nicht Elektrizität gespeichert.
 
@Alphawin: Ich denke, im Artikel wird der Begriff "Batterie" allgemein für einen Energiespeicher verwendet. Und Wärme ist ja auch Energie.
 
@Alphawin: Batterie steht hier als Hinweis auf die Eigenschaft als Energiespeicher, damit man in der Überschrift schon eine Ahnung bekommt, um was es geht.
 
@ckahle:

Na, also wenn dann wohl eher ein Akku! ;)
 
@ckahle: wobei das auch wieder falsch ist, denn eine Batterie ist ein System aus mehreren Elementen. Das kann eine Volta´sche Säule sein, eine klassische Blei-Säure-Starterbatterie, Waffensysteme oder Feuerwerksbatterien. Es müsste sich demnach um mehrere zusammenwirkende Sandspeicher handeln.
Streng genommen wäre eine AA-Monozelle auch keine Batterie, wohl aber eine Energiequelle.
 
Das klingt cool. Wenn auf diese Art und Weise viel Wärme zur späteren Nutzung gespeichert werden kann, ist das doch optimal. Wärme haben wir schließlich mittlerweile genug (Stichwort: Klimawandel), allerdings zur falschen Jahreszeit. Wenn man mit dieser Methode Wärme aus dem Sommer für den Winter speichern kann - TOP!
 
@Torchwood: ist eher ein Kurzzeitpuffer, steht auch so im Text
 
@Firefly: Wo genau? Ich kann nur "speichert Energie über Monate" finden. Das mag je nach betrachtetem Zeitraum kurzzeitig sein, ist aber vollkommen ausreichend für die Energiewende.
 
@Zwerchnase: "Der Sand-Speicher birgt wenig Potenzial, um die Energie aus dem Sommer auch aufzubewahren, um im Winter Strom zu bekommen."
Aber du hast Recht: direkt von Kurzzeit steht da nichts.
 
@Firefly: "Wenn die Energie im Winter knapper wird, weil vor allem die Solaranlagen nur noch wenig Strom liefern, holt man die gespeicherte Wärme wieder aus dem Silo heraus."

In der Tat bezieht sich das auf die Wärme, die gespeichert ist. Das scheint also zu klappen. Was Du meinst ist, dass die Umwandlung der Wärme in Strom nicht effizient ist. Aber ich musste auch mehrmals drüberlesen, um diesen scheinbaren Widerspruch zu enträtseln.
 
@Torchwood: "Wenn man mit dieser Methode Wärme aus dem Sommer für den Winter speichern kann"
Nicht wirklich, es wird nicht die Wärme aus dem Sommer gespeichert, sondern der Sand wird mit überschüssigem Strom erhitzt.
 
@Link: Stimmt, Du hast Recht, beim erneuten Lesen sehe ich es auch. Aber wäre es nicht genial, wenn man direkt Strahlungswärme in Konvektionswärne umwandeln und dann in den Sand einblasen würde? Dann würde die verkustbehaftete Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie komplett entfallen und die Anlage wäre wesentlich einfacher aufgebaut.
 
@Torchwood: seien wir jetzt blos mal froh, dass die Sonne noch nicht so heiß ist - 500 Grad sind ne Hausnummer, die wir definitiv NICHT mehr aushalten ...
 
@Torchwood: Die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie ist von Transportverlusten mal abgesehen ziemlich verlustfrei, selbst eine einfache Glühlampe schafft da 95% (und der Rest wird etwas später auch zur Wärme, also eigentlich 100%).
Interessant wäre aber mit Wärmepumpen im Sommer die Luft zu kühlen und die Wärme für den Winter zu speichern, da bekommt man aber keine 500°C hin.
 
@Link: Ich denke da an so etwas wie ein Solarturmkraftwerk, das schafft schon mörderisch hohe Temperaturen. Zumindest dessen Prinzip, also mit fokussierten Spiegeln.

Das mit den Wärmepumpen ist auch ein prima Ansatz. Die Frage ist halt, ob es auch Temperaturen <500 °C tun.
 
Dies scheint ein sinnvolles Konzept zu sein. Die Frage ist nur, inwieweit sich diese Batterie so skalieren lässt, um z.B. die Wohnräume einer Großstadt über die Heizperiode warmzuhalten. Mir fehlen hier Informationen, wie lange diese Batterie bei X Haushalten überhaupt hält, um dies einschätzen zu können.
 
@Shavanna: Je größer umso besser, da die zu isolierende Oberfläche im Verhältnis zum Inhalt kleiner wird und damit die Verluste trotz Verteilung kleiner sind, als wenn man sowas für jedes Haus einzeln bauen würde.
 
Leider steht im Text nichts davon, wie groß der Sandspeicher ist und wieviel Energie er speichern kann. Es gibt ja zum Beispiel bereits kommerzielle Eisspeicher für Wohnsiedlungen. Ein Vergleich wäre interessant, denn Wasser ist noch besser verfügbar als Sand.
 
Sand ist ne dumme Idee, der wird/ist knapp weltweit:

https://www.nabu.de/natur-und-landschaft/meere/lebensraum-meer/gefahren/24983.html

https://www.zeit.de/zustimmung?url=https%3A%2F%2Fwww.zeit.de%2Fwirtschaft%2F2019-05%2Frohstoffmangel-sand-bauwirtschaft-umweltverschmutzung-unep

https://weather.com/de-DE/wissen/umwelt/video/der-erde-geht-der-sand-aus-ganze-inseln-verschwinden
 
@Petermüller: Im Gegensatz zu Beton funktioniert das System sicher auch mit Wüstensand
 
@Petermüller: Sand gibt es wie Sand am Meer. Der (knappe) Sand für die Bauindustrie darf nicht durch Erosion abgerundet sein. Für diese Anwendung hier ist auch der reichlich vorhandene Wüstensand oder Sand aus den Meeren tauglich.
 
@Kräuterwilli: Ich behaupte, dass es wahrscheinlich mit fast jedem anorganischen Schüttgut klappen würde. Möglicherweise auch mit Flüssigkeiten, die eine gute Wärmespeicherkapazität haben. Das Prinzip scheint mir sehr universell zu sein.
 
@Petermüller: Das hast du aber irgendwie komplett falsch verstanden...
 
@Petermüller: Aha, dann liegt in der Sahara ein gigantischer Schatz rum - Scherz beiseite, der Bruchsand geht aus, der Rundkornsand wird immer mehr, und genau diesen braucht man für diese Wärmespeicher.
Man könnte den auch direkt in der Sahara verladen und zu uns bringen - bei dementsprechend guter Isolierung hat man den hier dann mit max. -2 bis -5 Kelvin Verlust ...
 
@TierparkToni: Also eine Solaranlage, die in der Wüste steht und mir dem erzeugten Strom den Sand erhitzt, der dann heiß verladen wird und dahin kommt, wo man ihn braucht? Nicht übel. Allerdings ist der Transport wiederum nicht emissionsfrei. Klingt aber trotzdem irgendwie interessant.

Davon abgesehen sollte man generell mal überdenken, dass überall dort, wo Hitze nebenbei anfällt (Stahlherstellung z.B.), man diese über ein Wärmepumpenprinzip nutzen könnte. Denn momentan lässt man diese Prozesswärme in der Regel ja noch ungenutzt, was sehr schade ist
 
@Torchwood: Die Prozess-AB-Wärme bei Stahlwerken wollte man ja schon länger mit Dampfturbinen nutzen, jedoch war die Stabilität der Nutzungsdauer nicht gegeben. Man hat spontan 1400°C beim Hochkochen/Anstich, und dann wiederum stundenlang nur 1000°C. Eine Anlage, die sowohl beides kann, fährt somit immer eine nicht unerhebliche Zeit im nicht wirtschaftlichen Bereich.
Allerdings könnte man mit der Abwärme und einem mehrstufigen Wasserkreislauf damit bspw. Fernwärme oder Fernkälte nutzen.
Das alles bringt jetzt aber nichts mehr, da wir die dafür notwendigen Stahlwerke hier ja nicht mehr haben ... aber aus dem Verlust haben wir hier derzeit einen Anstieg in der Lernkurve zu verzeichnen, der aktuell jedoch relativ teuer ist : essentielle Technik und Produktion sollte das eigene Land nicht verlassen ...

Und das mit dem Sand aus der Sahara hast Du wiederum etwas "zu weit" gedacht :
Der Sand wird bei 85-90°C Oberflächentemperatur in einen Isolationscontainer verladen, komplett ohne zusätzliche Erwärmung durch Strom. Den auf einer elektrifizierten Schiene (gerne mit Solarstrom) hierher gebracht würde nach 6000-8000 km Fahrt mit 82-88°C hier ankommen und könnte seine Abwärme dann hier bspw. in einem Fernwärmenetz seine Wärme abgeben...

Die zusätzliche Aufladung mit Strom kann man machen, ist aber ineffizient - ebenso wie die Rückverstromung der Abwärme. Eine WP könnte man damit füttern (thermische Komprimierung des Gases), um bspw. zu kühlen, aber auch da dürfte die Arbeitszahl <=1 liegen ...
 
Was für ein Unsinn, mit der Energie kann man bestimmt etwas besseres anfangen.

Man könnte statt dessen Solar-Kollektoren nutzen, die fangen 100% der Energie ein (nicht nur 15% - 20%) und damit kann man dann Wasser erwärmen welches man in einem gut gedämmten Edelstahlbehälter speichert.

Mit 10.000 Litern kann man bei einer Temperaturdifferenz von 83°C etwa 1000kWh speichern.
Hier reicht ein einfacher Wasserinstallateur aus um das Zeug im Privathaushalt zu installieren.

Bei etwa 1000 Sonnenstunden pro Jahr in Deutschland und 1kW/m² braucht man somit theoretisch nur 1m² Sonnenkollektorfläche um den Wärmespeicher über das Jahr hinweg zu füllen. Besser wären wohl eher 4m².

2000kWh Heizwärme reichen für mich aus um sehr komfortabel über den gesamten Winter zu kommen, jedenfalls für mein gut gedämmtes Haus ist das möglich.
 
Ich dachte erst, ich hätte einen Fehler in der Rechnung gefunden. Scheint aber korrekt, auch wenn ein paar sehr optimistische Annahmen dabei sind.
Warum macht das dann keiner?
 
@jgbrunner:
So etwas gibt es schon.
Es gab da einen Bericht über ein Bürogebäude hier in Deutschland, welches innen einen recht hohen zylindrischen 50.000 Liter Wasser-Tank hatte und drumrum ordentlich Isolierung. Das Gebäude war außen auch mit 50cm Styropor gedämmt.

Du hast natürlich Recht, man kann mit 17°C "warmen" Wasser kein Zimmer mehr aufwärmen, also sollte der Tank größer sein. Es war nur eine Rechnung damit ich einen Ansatzpunkt habe um die Realisierbarkeit etwas besser sichtbar zu machen.

Ideal wäre es auch wenn man den Tank genau in die Mitte eines Gebäudes packt, das ist für bestehende Gebäude aber ein Problem, weil einfach nicht der Platz eingeplant wurde und man auch 10-50 Tonnen Gewicht nicht einfach irgend wo verbauen kann.

Die Technologie dahinter ist aber eben sehr simpel, man braucht nur etwas Platz um das warme Wasser für 3-6 Monate dort vorhalten zu können.

Ich hatte auch mit dem Gedanken gespielt die Energie mit PV und Akkus zu speichern, aber die Kosten dafür sind einfach extrem hoch. Man braucht 5 bis 10 mal so viel Dachfläche, die Akkus um 1000kWh speichern zu können, die kosten ein Vermögen und sie halten eben nicht besonders lange. Nach 5 Jahren kann man mit Sicherheit die selbe Summe noch mal investierten und den alten Akku "entsorgen".

10kWh Solarspeicher kosten bei uns hier 10k€
1000kWh würden demzufolge etwa 1 Millionen Euro kosten.

Aus der PV-Energie Wasserstoff und dann mit CO2 Methanol / Methan zu machen, das ist sehr aufwändig und der Wirkungsgrad ist mies. Da bräuchte man die 10-20 fache Fläche auf dem Dach im Vergleich zu den Solarkollektoren. Von den Kosten muss man gar nicht erst reden.

Hier auf dem Dorf habe ich genügend Platz um einen entsprechenden Raum anzubauen um dort dann z.B. 18m² Wasser speichern zu können. In der Stadt wird das entsprechend schwerer. Es ist aber ein Ansatzpunkt um das Heizöl/Gas/Kohle los zu werden und uns auf doch recht günstige Weise von der Abhängigkeit zu befreien.

Eine gute Gebäudedämmung ist hier aber Pflicht. Am besten noch Gegenstrom Wärmetauscher und ein entsprechendes Lüftungssystem.

-

Ich habe selbst auch eine Luft-Luft Wärmepumpe, nur ist deren Wirkungsgrad im Winter eben relativ schlecht. Je größer die Temperaturdifferenz, desto schlechter kann sie Wärme von draußen rein pumpen. Im Endeffekt nähert sich der Wirkungsgrad dann 100% und man könnte auch gleich rein elektrisch heizen.
Sie pumpt aber wenn es nicht so sehr kalt ist bis zu 400% Wärme ins Haus. Für diese Anlage braucht man natürlich auch einen Energiespeicher, aber wenn man diese Anlage nur im Herbst und Frühjahr einsetzen muss, dann ist der Wirkungsgrad sehr gut und die PV-Module bringen da eben auch noch einiges an Leistung.
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