Wolkenkratzer als Batterie für Solar- und WIndstrom nutzen

Erneuerbare Energien sind oft unzuverlässig und schwanken stark. Deshalb benötigen wir effektive Speicherlösungen, um überschüssige Energie aufzunehmen und bei Bedarf wieder abzugeben. Ein innovatives Unternehmen, das an solchen Lösungen arbeitet, ist das Schweizer Startup Energy Vault. Ihr Ansatz basiert darauf, Energie durch Schwerkraft zu speichern. Zusammen mit dem Architekturbüro des Burj Khalifa in Dubai soll diese Technologie nun in Wolkenkratzer integriert werden. In Österreich wird zudem die Idee verfolgt, Fahrstühle als Batterie zu nutzen.

Das erwartet Sie in diesem Beitrag

• Schwerkraftspeicher: Die Grundidee
• Erste Versuche mit Kränen
• Schwerkraftspeicher in Wolkenkratzern
  • So soll es funktionieren
• Auch Fahrstühle können als Energiespeicher genutzt werden
  • Wie soll das konkret funktionieren?

Schwerkraftspeicher: Die Grundidee

Das Schweizer Unternehmen Energy Vault hat eine innovative Batterie entwickelt, die massive Betonplatten nutzt, um Energie zu speichern. Diese Lösung ist nicht nur kostengünstiger, sondern auch umweltfreundlicher als andere große Batteriesysteme.

Die Technologie von Energy Vault basiert auf dem Prinzip der Lageenergie, ähnlich wie bei einem Wasserkraftwerk. Der Vorgang ist einfach: Zum Speichern von Energie werden Betonblöcke angehoben. Bei einer Flaute im Stromnetz sinken die Gewichte herab und treiben dabei Generatoren an, die Energie erzeugen.

Eine Schwerkraftbatterie bietet eine effiziente Möglichkeit, Energie zu speichern und bei Bedarf wieder freizusetzen. Die Verwendung von Betonplatten macht die Lösung besonders robust und langlebig, während die Umwelt durch den Einsatz von recyceltem Material geschont wird.

Erste Versuche mit Kränen

Energy Vault nutzte bei den ersten Prototypen Kräne. Jeder Kran war für 5.000 Betonblöcke mit einem Gesamtgewicht von 35 Tonnen ausgelegt. Diese Blöcke bestanden aus alternativen Zementen und Abfallstoffen, um die Umwelt zu schonen. Die Kräne sind etwa 100 Meter hoch und benötigen eine Fläche von der Größe eines Fußballfeldes.

Mit diesem System kann der Schwerkraftspeicher insgesamt bis zu 80 Megawattstunden Energie speichern. Die Speicherdauer liegt zwischen 8 und 16 Stunden. Daher kann die gespeicherte Energie nur kurze Phasen überbrücken und eignet sich nicht für die langfristige Speicherung, wie etwa die Nutzung von Sommerenergie im Winter.

Trotzdem kann die tagsüber gewonnene Energie nachts in das Stromnetz eingespeist werden. Laut Energy Vault bewegen Algorithmen die Kräne, um eine Energieeffizienz von mindestens 90% zu gewährleisten. Ein weiterer Vorteil ist die kurze Anlaufzeit von nur 2,9 Sekunden, um die volle Leistung abzurufen. Zudem ist der Standort des Schwerkraftspeichers unkritisch, solange genügend Platz vorhanden ist. Spezielle Umgebungen sind nicht erforderlich, um diese riesigen Speicher zu errichten und zu betreiben.

Schwerkraftspeicher in Wolkenkratzern

Energy Vault plant zusammen mit dem renommierten Architektur- und Ingenieurbüro Skidmore, Owings & Merrill (SOM) seine Technologie mit Kränen nun auf Wolkenkratzer zu übertragen. SOM hat bereits beeindruckende Gebäude wie den Burj Khalifa, das Tianjin CTF Finance Centre und das One World Trade Center entworfen.

Die Integration dieser Technologie in hohe Gebäude in städtischen Gebieten ist das Hauptziel der Zusammenarbeit. Dieses Vorhaben soll einen potenziell milliardenschweren Markt erschließen.

So soll es funktionieren

Energy Vault plant, schwere Gewichte in Wolkenkratzern zu integrieren, um mehrere Gigawattstunden Energie zu speichern. Wie das genau funktionieren kann und wie das in Sachen Statik und Platzbedarf aussieht, soll das Architekturbüro erarbeiten.

Zudem testet das Unternehmen ein System, bei dem Wasserrohre statt Steinblöcke verwendet werden. Das Wasser wird nach oben gepumpt und fließt dann wieder herab. Im Jahr 2023 bewies Energy Vault in China, dass das Konzept funktioniert. Dort nahm das Unternehmen ein Pumpspeichersystem in Betrieb. Die aktuellen und geplanten Projekte in China haben eine Gesamtkapazität von 3,7 Gigawattstunden.

Auch Fahrstühle können als Energiespeicher genutzt werden

Österreichische Forscher planen, Aufzüge in Hochhäusern als Energiespeicher zu nutzen. Die Aufzüge sollen Gewichte nach oben transportieren und bei der Fahrt nach unten Strom erzeugen. Das Prinzip ist dasselbe wie bei Betonblöcken. Das Lift Energy Storage System (LEST) basiert auf bestehenden Aufzugssystemen in Hochhäusern. Viele dieser Anlagen sind bereits mit regenerativen Bremsen ausgestattet, die während der Abwärtsfahrt Energie erzeugen können. Herkömmliche Aufzüge können mit geringem Aufwand zu Energieerzeugern umgebaut werden.

Die Nutzung von Aufzügen schwankt im Tagesverlauf stark. Während der Hauptverkehrszeiten sind sie voll ausgelastet, in den Randzeiten wird nur ein Teil der Kapazität genutzt. Das Internationale Institut für Angewandte Systemanalyse, das die Forschungsarbeiten durchführt, will diese Randzeiten nutzen, um die Effizienz der Aufzüge zu steigern. Statt Fahrgästen sollen Betonblöcke oder Behälter mit feuchtem Sand aus dem Untergeschoss nach oben transportiert werden.

Wie soll das konkret funktionieren?

Damit das System funktioniert, müssen autonome Roboter die Gewichte transportieren. Diese Lösung lässt sich leicht an verschiedene Gebäude anpassen. Selbst vorübergehend leerstehende Räume können als Speicher genutzt werden. Der Vorteil besteht darin, bestehende Technik und Strukturen zu verwenden, was kostengünstiger ist als der Bau neuer Gebäude.

Diese Speicherart muss nicht in ein übergreifendes Stromnetz integriert werden, sondern speichert Energie für den Eigenbedarf des Gebäudes. Solarmodule könnten die primäre Energiequelle sein. Natürlich gibt es auch Nachteile. Im Vergleich zu speziell errichteten Energietürmen ist die Kapazität eines Gebäudes geringer. Die Statik des Gebäudes muss berücksichtigt werden, und die Gewichte benötigen Platz im Untergeschoss und in den obersten Etagen.