Wie flüssige Luft das Energieproblem Großbritanniens lösen könnte

Highview Power ist davon überzeugt, die bahnbrechende Lösung für intermittierende erneuerbare Energien zu haben

Jedes Jahr fügt Großbritannien Tausende Megawatt erneuerbarer Energie zu seinem Energiemix hinzu, um sein Ziel zu erreichen, bis 2030 keine Netto-CO2-Emissionen zu verursachen.

Aber mit dem wachsenden Anteil von Wind-, Solar- und Gezeitenenergie wächst auch das anhaltende Problem der intermittierenden Energie.

Eine Lösung besteht darin, an windigen und sonnigen Tagen zu viel Strom zu produzieren und ihn bei einer Flaute bei erneuerbaren Energien wieder ins Netz einzuspeisen. Aber wie?

Highview Power mit Sitz in London glaubt, eine Lösung zu haben: kryogene flüssige Luft zu verwenden, um den Strom zu speichern, bis er benötigt wird.

Bei der bahnbrechenden Technologie wird Luft zu einer Flüssigkeit komprimiert und anschließend auf fast minus 200 °C abgekühlt.

Die flüssige Luft wird in einem isolierten Tank bei niedrigem Druck gespeichert, der als Energiespeicher fungiert. Wenn Strom benötigt wird, wird flüssige Luft aus dem Tank angesaugt und auf hohen Druck gepumpt.

Gespeicherte Wärme aus dem Luftverflüssiger wird über Wärmetauscher und eine zwischengeschaltete Wärmeträgerflüssigkeit auf die flüssige Luft übertragen. Dadurch entsteht ein unter hohem Druck stehendes Gas, das dann zum Antrieb einer Turbine und zur Stromerzeugung genutzt wird.

Geschäftsführer Rupert Pearce sagt, dass der Energieverlust während des Prozesses etwa 50 Prozent beträgt, aber ein Großteil des Abfalls entsteht durch Wärme, die zurückgewonnen werden kann, sodass sich das Potenzial auf etwa 70 Prozent erhöht.

„Es wird einen gewaltigen Unterschied bei den Energiekosten für die Verbraucher machen, denn natürlich sind unsere heimischen erneuerbaren Energien viel, viel billiger als jede andere Form der Energieerzeugung“, sagt er.

Das Unternehmen plant nun, 400 Millionen Pfund aufzubringen, um bis Ende 2024 in der Nähe von Manchester die weltweit erste Flüssigluft-Energiespeicheranlage im kommerziellen Maßstab zu bauen.

Die Komponenten der Anlage werden größtenteils aus Stahl bestehen, was einen geringeren Bedarf an gefährlichen oder seltenen Materialien bedeutet, wie sie beispielsweise in nuklearen oder batteriebetriebenen Lösungen verwendet werden. Wenn die Anlage undicht ist, entweicht Luft. Und trotz der großen Temperaturschwankungen sei der Wartungsaufwand gering, sagt Pearce.

Dennoch muss damit Geld verdient werden. Pearce schätzt, dass im Jahr 2022 3,5 Terawattstunden Energie verschwendet werden, genug, um die Stadt Liverpool mit Strom zu versorgen, weil das Netz den überschüssigen Windstrom nicht verarbeiten kann.

In diesem Fall werden Windparks dafür bezahlt, dass sie nicht betrieben werden. Mit der Technologie von Highview kann dieser überschüssige Strom gespeichert werden. Stattdessen wird Highview dafür bezahlt, seine Tanks zu füllen, da es billiger ist, dies zu tun, als die Windparks abzubezahlen.

Wenn dann die Nachfrage das Angebot übersteigt, kann es seine Turbinen anwerfen und das Netz mit Strom versorgen.

„Wir können ihnen eine flexible Nachfrage bieten, wir können ihnen Langzeitspeicher zur Verfügung stellen, sodass wir zu einer strategischen Reserve für Großbritannien werden können“, sagt er.

Das Kraftwerk von Highview in Carrington wird eine Kapazität von 30 Megawatt haben und 300 Megawattstunden Strom speichern.

Das Unternehmen verfüge über 200 Patente, um seine Technologie zu verteidigen, sagt Pearce, obwohl er hofft, diese nicht zu benötigen.

„Ich schlafe nicht wegen der Konkurrenz, einfach weil die Marktchancen so groß sind. Wir wollten allein im Vereinigten Königreich Geräte im Wert von 10 Milliarden Pfund auf den Markt bringen, und wir decken weniger als 50 Prozent des Energiespeicherbedarfs des Vereinigten Königreichs.“ ."

Pearce kam nach 16 Jahren beim Satellitenunternehmen Inmarsat zu Highview Power und verließ das Unternehmen, als das Unternehmen gekauft wurde. Zuvor war er Partner der Anwaltskanzlei Linklaters.

„Als ich dieses Unternehmen sah, war ich von seinem Versprechen äußerst begeistert“, sagt er.

Die Technologie konkurriert mit Pumpspeicherkraftwerken, die überschüssige Energie nutzen, um Wasser bergauf zu pumpen und es durch Turbinen zur Stromerzeugung freizusetzen.

Die Herausforderung besteht darin, dass man zwei Seen und einige Berge braucht, damit Pumpspeicherkraftwerke funktionieren, was sie für weite Teile der Welt ungeeignet macht, sagt Professor Yulong Ding von der Universität Birmingham, der die Flüssigluft-Energiespeichertechnologie erfunden hat, die von Highview kommerzialisiert wird.

„Verglichen mit Pumpwasserkraft kann man innerhalb eines gegebenen Volumens oder Gewichts viel mehr Energie speichern“, sagt Prof. Ding. Es gebe auch nur sehr geringe Leckagen, vielleicht weniger als 0,1 Prozent pro Tag, sagt er. Ähnlich wie Pumpspeicherkraftwerke ist eine Vorlaufzeit von wenigen Minuten erforderlich, um mit der Produktion zu beginnen, während das Netz innerhalb von Millisekunden gespeist werden muss.

Diese Lücke könnte durch Batteriepacks geschlossen werden, obwohl Highview hofft, in der Zwischenzeit Superkondensatoren und Schwungradspeicher zur Energieversorgung nutzen zu können.

Wasserstoff ist ein weiterer Kandidat, aber eine kostengünstige Speicherung ist noch in weiter Ferne, sagt Pearce.

Bisher hat das Unternehmen 10 Millionen Pfund von der Regierung für den Bau seines Werks in Carrington erhalten, basierend auf dem Erfolg eines Prototyps in Pilsworth.

Aber den Rest des Geldes aufzubringen, sei eine Herausforderung, sagt Pearce.

„Es ist aus zwei Gründen sehr schwierig. Erstens handelt es sich um eine neue Technologie“, die tendenziell den Kapitalpreis in die Höhe treibt.

Der andere Grund sei, dass Infrastrukturinvestoren verlässliche langfristige Abnahmeverträge mit vorhersehbaren Einnahmen bevorzugen, sagt er, obwohl er glaubt, dass es möglich sein wird, Investoren zu gewinnen, sobald die nächste Anlage gebaut ist.

„Wenn unser Produkt ausgereift ist, wird das erste gebaut, und wir werden zeigen, dass es funktionieren wird. Das erste wird gebaut, um die Einnahmen zu liefern, und wir zeigen, dass das Marktmodell funktioniert“, sagt er.

Sobald dies geschieht, hofft Pearce, 10 Milliarden Pfund für den Bau weiterer Anlagen in Großbritannien als Teil eines breiteren Energiespeichermarktes aufzubringen, der einen Wert von 4 Billionen Dollar haben könnte.

Zu den Zielgebieten im Vereinigten Königreich gehören Humberside, in der Nähe der Landung der Stromkabel von Offshore-Windturbinen, und Australien, das unter hohen Gaspreisen und ausgefallenen Kohlekraftwerken leidet.

Der Bedarf wächst. Stromnetze auf der ganzen Welt seien für etwa ein Drittel der weltweiten Emissionen verantwortlich, sagt er, weshalb die Umstellung unserer Stromnetze „absolut entscheidend sei, um die Auswirkungen des Klimawandels angemessen zu reduzieren“.

„Obwohl die Implementierung der Speicherung natürlich mit Kosten verbunden ist, werden die Mischkosten immer noch deutlich unter dem liegen, was Verbraucher und Unternehmen heute für Energie bezahlen. Hier besteht also eine echte Chance“, sagte Pearce.