HOT Tests laufen auf Hochtouren: 110 Jahre alter Speicher könnte Akku-Problem lösen

Die TU Dresden erprobt seit 2021 einen Schwungradspeicher mit einer Kapazität von 500 kWh.

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Von großen Bauwerken bis hin zu kleinen Smartphones braucht mittlerweile fast alles in unserem Alltag Energie.
Damit Strom aus regenerativen Quellen jederzeit zur Verfügung steht, sind Energiespeicher erforderlich.
Doch Lithium-Akkus sind vergleichsweise teuer.
Zudem hält sich die Anzahl der Ladezyklen Grenzen.
Anders sieht das dagegen bei einem "alten" Energiespeicher aus, dem Schwungradspeicher.
Die Technologie kam Anfang des 20. Jahrhunderts auf.
Doch wie funktioniert das System?

Der Schwungradspeicher speichert Strom in Form von Rotationsenergie.
Um ihn aufzuladen, treibt ein Elektromotor eine Scheibe an, die sich im Kreis dreht.
Wenn die Verbrauchsstellen und Geräte den Strom brauchen, wird die Drehbewegung der Scheibe zurück in Strom gewandelt.
Der Vorteil: Die Umwandlung von Strom in die mechanische Drehbewegung der Scheibe, und wieder zurück, passiert nahezu ohne Umwandlungsverluste.
Es sind demnach Wirkungsgrade von über 95 Prozent möglich.

Je schwerer das Schwungrad, desto mehr Energie speichert es.
Allerdings spielt die Umdrehungszahl die größte Rolle.
Sie ist quadratisch zur gespeicherten Energiemenge.
Das bedeutet, dass ein dreimal schnelleres Schwungrad das Neunfache an Energie speichern kann.
Die Drehzahl ist aber durch das Material begrenzt.
Faserverstärkte Kunststoffe halten bis zu 60.000 Umdrehungen in der Minute aus.

Ein Vorteil von Schwungradspeichern ist, dass sie keine seltenen oder kostspieligen Rohstoffe benötigen.
Der Aufbau ist simpel und die Massenproduktion dadurch möglich.
Auch die Haltbarkeit des Akkus ist hervorragend.
Während die haltbaren LFP-Akkus bis zu 10.000 Zyklen schaffen, erreichen Schwungradspeicher laut Herstellern bis zu einer Million Ladezyklen.
Das wirkt sich auf den Preis pro eingespeicherter Kilowattstunde Strom aus.
Je nach Produkt liegt der Wert laut Norio bei 1 bis 5 Cent pro Kilowattstunde.
Bei Lithium-Akkus sind die Kosten zur Speicherung um ein Vielfaches höher.

Grenzen der Technologie.​

Ein Nachteil der drehenden Akkus ist die Energiedichte.
Sie liegt bei gerade einmal 10 Wattstunden pro Kilogramm.
Aktuell arbeiten Hersteller von Lithium-Batterien an Akkus mit dem 50-fachen an Energiedichte.

Um eine Kilowattstunde speichern zu können, braucht ein Schwungradspeicher rund 100 Kilogramm Masse.
Ein weiterer Nachteil sind die Energieverluste des Systems.
Reibungsverluste am Lager und mit der Umgebungsluft sorgen dafür, dass eine längerfristige Speicherung von Energie nicht sinnvoll ist.
Je länger das Rad sich dreht, desto mehr Energie geht als Reibung verloren.

Vielversprechend für bestimmte Anwendungen.​

Aufgrund der Größe eines solchen Systems eignen sich Schwungradspeicher nicht für mobile Anwendungen wie E-Autos und Smartphones.
Dennoch kann man sie über einen langen Zeitraum laden und schließlich in kürzester Zeit entladen.
Das macht sie für den Einsatz in Schnellladesäulen extrem interessant.

Auch zur Unterstützung des Stromnetzes bieten sich die Speicher an.
Die Schwungräder können Lastspitzen kurzfristig aufnehmen und in Sekundenschnelle wieder abgeben.
Zumal der Platzbedarf und das Gewicht bei solchen stationären Anwendungen eher zweitrangig ist.
Entscheidend sind die Kosten und die Haltbarkeit.
Deswegen baute die TU Dresden einen eigenen Schwungradspeicher mit 500 Kilowatt Leistung und 500 Kilowattstunden Kapazität als Forschungsprojekt.


Quelle: EFAHRER.com