Hybride Energiespeicher: Forschende haben spektakuläre Vision
In wenigen Wochen nimmt das europaweite Forschungskonsortium StoRIES seine Arbeit auf. Es soll die Entwicklung hybrider Energiespeichersysteme erheblich vorantreiben. Eine weitere Aufgabe: Forschende, Ingenieurinnen und Ingenieure sowie Fachkräfte ausbilden und fit machen für die Herausforderungen der Energiewende.
Wie werden die Energiespeicher von morgen aussehen? Viele Experten suchen gemeinsam eine Antwort auf diese Frage.
Foto: panthermedia.net/petovarga
Mit dem „European Green Deal“, den die Europäische Kommission im Dezember 2019 vorgestellt hat, liegt die Messlatte in der Europäischen Union (EU) hoch: Bis zum Jahr 2050 wollen die Mitgliedsstaaten klimaneutral sein. Neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien steht vor allem die Entwicklung geeigneter Energiespeicher im Fokus. Dafür werden jetzt die Kräfte gebündelt: Am 1. November startet das neue europäische Forschungskonsortium StoRIES. Die Abkürzung steht für Storage Research Infrastructure Eco-System. Koordiniert wird die Arbeit vom Helmholtz-Institut Ulm (HIU), das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Ulm gegründet wurde.
So könnte das europäische Energiesystem im Jahr 2050 aussehen
17 Länder arbeiten für hybride Energiespeicher zusammen
Innovative Energiespeichersysteme können nur schnell genug entstehen, wenn es gelingt, die entsprechende Forschungs- und Entwicklungsarbeit in Europa zu koordinieren. Das ist der Anlass für StoRIES. Auf kurzem Weg sollen verschiedene Forschungsansätze vereint, abgeglichen und verbreitet werden. Denn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die an dem Projekt beteiligt sind, arbeiten mit sehr unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten. Hinzu kommt eine enge Kooperation mit der Industrie. „Wir wollen die Entwicklung von neuen, innovativen und marktfertigen Speicherlösungen beschleunigen und haben dafür ein gemeinsames Ökosystem geschaffen“, fasst Stefano Passerini den Anspruch zusammen. Als Direktor des HIU koordiniert er das Projekt. „Die Zusammenführung von Know-how eröffnet Synergien, die oft unterschätzt werden. Die Politik gibt uns mit dem ‚European Green Deal‘ eine immense Hausaufgabe, die wir nur gemeinsam bewältigen können.“
Technologieinstitute, Universitäten und Partner aus der Industrie sind in dem neuen Forschungskonsortium vereint. Insgesamt kommen 17 Partnerinstitutionen und 31 assoziierten Beteiligten aus 17 Ländern zusammen. Mit dabei sind unter anderem die Mitglieder der Europäischen Energieforschungsallianz (EERA) und der Europäischen Vereinigung für Energiespeicherung (EASE). Inhaltlich sind alle relevanten Energiespeichertechnologien vertreten: elektrochemische, chemische, thermische, mechanische und supraleitende Magnetspeicher.
Supercomputer und KI kommen für innovative Energiespeicher zum Einsatz
Grundsätzlich werden sich die Forschenden im Rahmen von StoRIES mit der Entwicklung unterschiedlicher Energiespeichersysteme beschäftigen. Der Fokus liegt aber auf hybriden Anlagen, und das aus gutem Grund: „Wir benötigen leistungsfähige, ausdauernde, nachhaltige und kostengünstige Lösungen“, sagt Myriam Gil Bardají, die als Wissenschaftsmanagerin am KIT die Aktivitäten der Europäischen Energieforschungsallianz (EERA) betreut und an der Gründung von StoRIES mitgewirkt hat. „Allerdings ist keine einzige Energiespeichertechnologie momentan flexibel genug, um alle diese Kriterien zu erfüllen. Deshalb ist eine Kombination verschiedener Technologien erforderlich. So können wir Vorteile nutzen und Nachteile ausgleichen.“ Zudem möchte das Forschungskonsortium Materialeigenschaften der Energiespeicher verbessern, beziehungsweise innovative Materialien entwickeln.
Die Zusammenarbeit wird dabei nicht nur – über den Wissenstransfer – auf einer theoretischen Basis stattfinden. Eine weitere Maßnahme ist der gemeinsame Zugang zu wichtigen Forschungsinfrastrukturen und -diensten. Das soll unter anderem dazu führen, die Entwicklungszeiträume für neue Energiespeichersysteme erheblich zu verkürzen. Anders gesagt: Innovationen sollen möglichst schnell auf den Markt kommen. Die Infrastruktur ist dabei natürlich ein wichtiger Faktor: StoRIES wird auf Supercomputer und diverse Automatisierungstechnologien zurückgreifen sowie unter anderem künstliche Intelligenz (KI) nutzen. Besonders bei der Materialentwicklung für neue Energiespeicher wird KI eine wichtige Rolle spielen.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben zudem den Anspruch, nicht allein auf die Kapazität der Energiespeicher zu schauen, sondern von vornherein Umweltfaktoren für den späteren Einsatz mitzudenken. Dazu gehören der schonende Einsatz von Rohstoffen sowie das Thema Recycling.
Ausbildung und Weiterbildung für die Experten von morgen
Für Ingenieurinnen und Ingenieure besonders interessant: Das Forschungskonsortium kündigt an, die Verantwortung für die Ausbildung der nächsten Experten-Generation übernehmen zu wollen. „Für einen Erfolg der Energiewende brauchen wir nicht nur die richtigen Technologien, sondern auch ein Verständnis der nichttechnischen Aspekte – etwa zu Fragen der öffentlichen Zustimmung, der rechtlichen Rahmenbedingungen und der Wirtschaftlichkeit“, sagt Olga Suminńska-Ebersoldt, Wissenschaftsmanagerin am HIU. Geplant sind daher unter anderem Schulungen für Unternehmen und Hochschulen sowie diverse Kurse für den Nachwuchs in der Wissenschaft.
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