- Das von Italiens Energy Dome entwickelte CO₂-basierte Langzeit-Energiespeichersystem ermöglicht die Speicherung erneuerbarer Energien im Netzmaßstab
- Die erste kommerzielle Anlage auf Sardinien erzeugt 200 MWh Strom, indem sie 2.000 Tonnen CO₂ in einem geschlossenen System komprimiert und expandiert
- Google, Indiens NTPC und das US-Unternehmen Alliant Energy planen ab 2026 Installationen in mehreren Ländern, um Rechenzentren und Haushalte mit Strom zu versorgen
- CO₂-Batterien sind nicht an Geländeformen gebunden und benötigen keine seltenen Mineralien; ihre Lebensdauer ist etwa dreimal so lang wie die von Lithium-Ionen-Batterien, bei 30 % niedrigeren Kosten
- Sie beschleunigen die Kommerzialisierung von Langzeit-Energiespeichern (LDES) und entwickeln sich zu einer Schlüsseltechnologie, um die Instabilität erneuerbarer Energien auszugleichen
Aufbau und Funktionsweise der CO₂-Batterie
- Die Anlage in Ottana auf Sardinien besteht aus einem Kreislaufsystem, das CO₂ in einer geschlossenen Kuppel komprimiert, verflüssigt und expandiert
- Beim Komprimieren wird das CO₂ auf etwa 55 bar verdichtet und nach dem Kühlen in flüssigem Zustand gespeichert
- Beim Entladen wird das flüssige CO₂ erhitzt und verdampft, um eine Gasturbine durch Expansion anzutreiben und Strom zu erzeugen
- Der gesamte Lade- und Entladevorgang dauert etwa 10 Stunden und kann täglich wiederholt werden
- Das verwendete CO₂ ist reines Industriegas; da es keine Verunreinigungen oder Feuchtigkeit enthält, ist es vorteilhaft zur Vermeidung von Gerätekorrosion
Pläne zur weltweiten Verbreitung
- NTPC Limited aus Indien will 2026 die erste Auslandsanlage im Kraftwerk Kudgi im Bundesstaat Karnataka fertigstellen
- Das US-Unternehmen Alliant Energy will 2026 in Wisconsin mit dem Bau beginnen und 18.000 Haushalte mit Strom versorgen
- Google will Anlagen in der Nähe wichtiger Rechenzentren in Europa, den USA und dem asiatisch-pazifischen Raum installieren, um eine 24-Stunden-Versorgung mit sauberer Energie voranzutreiben
- Dank einer standardisierten modularen Struktur ist eine „plug and play“-Installation möglich
- Google plant, die Technologie damit in die Phase der großflächigen Kommerzialisierung zu überführen
Notwendigkeit von Langzeit-Energiespeichern (LDES) und konkurrierende Technologien
- Es werden Systeme benötigt, die überschüssigen Strom aus Solar- und Windkraft über lange Zeit speichern und mehr als 8 Stunden Strom liefern können
- Bestehende Lithium-Ionen-Batterien stoßen bei 4 bis 8 Stunden Speicherdauer sowie wirtschaftlich an Grenzen
- Als Alternativen werden Natrium-, Eisen-Luft- und Vanadium-Redox-Flow-Batterien, Speicherung mit Druckluft, Wasserstoff und Methanol sowie Gravitationsspeicher erforscht, ihre Kommerzialisierung ist jedoch eingeschränkt
- Pumpspeicherkraftwerke ermöglichen zwar Langzeitspeicherung, haben aber Probleme durch topografische Einschränkungen und lange Bauzeiten
- CO₂-Batterien bieten Vorteile wie Unabhängigkeit vom Gelände, gesicherte Lieferketten und hohe Wirtschaftlichkeit
- Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien sind sie 30 % günstiger, bei einer etwa dreifach längeren Lebensdauer
Beteiligung Chinas und technologischer Wettbewerb
- China Huadian Corp. und Dongfang Electric Corp. bauen in Xinjiang CO₂-Speicheranlagen
- Berichten zufolge wird die Größe auf 100 MW bis 1.000 MW geschätzt, konkrete Zahlen sind jedoch unklar
- Energy-Dome-CEO Claudio Spadacini sagte, chinesische Unternehmen entwickelten „sehr ähnliche, aber deutlich größere Systeme“
Sicherheit und Umweltaspekte
- Die CO₂-Kuppel ist etwa so hoch wie ein Sportstadion und benötigt bei gleicher Kapazität etwa die doppelte Fläche einer Lithium-Ionen-Anlage
- Sie hält Windgeschwindigkeiten bis 160 km/h stand; bei Sturmwarnungen kann das CO₂ komprimiert gespeichert und die Kuppel innerhalb eines halben Tages eingefahren werden
- Im Fall einer Beschädigung würden 2.000 Tonnen CO₂ freigesetzt, was den Emissionen von 15 Hin- und Rückflügen zwischen New York und London entspricht
- Personen in der Nähe müssen mindestens 70 m Abstand halten
- Der CEO erklärte, diese Emissionsmenge sei im Vergleich zu den Emissionen eines Kohlekraftwerks geringfügig
Technische Merkmale und Effizienz
- Zu den Kerntechnologien gehören Abdichtung von Turbomaschinen, thermische Energiespeicherung und Wärmerückgewinnung nach der Kondensation, wodurch Kosten gesenkt und die Effizienz verbessert werden
- Alle Komponenten können über bestehende industrielle Lieferketten beschafft werden
- Die Kuppel kann innerhalb eines halben Tages installiert werden, die gesamte Anlage kann in weniger als 2 Jahren fertiggestellt werden
- Für die Installation genügen 5 Hektar Flachland, wodurch die regionalen Einschränkungen gering sind
Industrielle Bedeutung
- Die CO₂-Batterie ist eine neue Netzlösung, die Langzeitspeicherung, niedrige Kosten und Unabhängigkeit vom Gelände kombiniert
- Sie löst das Intermittenzproblem erneuerbarer Energien und trägt zur Stabilisierung von Rechenzentren und nationalen Stromnetzen bei
- Mit der Beteiligung von Google und großen Energieversorgern dürfte sich die globale Kommerzialisierung beschleunigen
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