Verblüffend einfach 30.05.2016, 10:24 Uhr

Zugwaggons speichern Strom

Das kalifornische Start-up Ares hat eine verblüffend einfache Idee für einen Energiespeicher: Man schicke schwere Zugwaggons, angetrieben durch überschüssige Wind- oder Solarenergie, einen Berg hinauf. Wird der Strom benötigt, fahren die Züge den Berg hinunter und erzeugen Strom. In Kalifornien wird jetzt eine Testanlage gebaut.

Künstlerische Darstellung des geplanten Projektes in der Nähe von Pahrump, einer Kleinstadt in Nevada: Auf rund 43 Hektar Land an einem 600 m hohen Hügel soll eine rund 55 Mio. US-Dollar teure Anlage entstehen, die ab 2019 fertig sein soll. Diese nutzt sozusagen die Ressource der Schwerkraft, um die Energie zu speichern und freizugeben. 

Künstlerische Darstellung des geplanten Projektes in der Nähe von Pahrump, einer Kleinstadt in Nevada: Auf rund 43 Hektar Land an einem 600 m hohen Hügel soll eine rund 55 Mio. US-Dollar teure Anlage entstehen, die ab 2019 fertig sein soll. Diese nutzt sozusagen die Ressource der Schwerkraft, um die Energie zu speichern und freizugeben. 

Foto: Ares

Bei der Suche nach effizienten Speichermöglichkeiten für erneuerbare Energien ist das kalifornische Start-up Ares auf eine verblüffend einfach wirkende Idee gekommen: Schwer beladene Zugwaggons werden einen Berg hinaufgeschickt und bei Bedarf wieder heruntergeholt, wobei sie Strom erzeugen. Neue Technologien mussten für das Speichersystem nicht entwickelt werden. Die erste Testanlage entsteht jetzt an einem Berghang in Nevada.

Gleisstrecke hat ein Gefälle von knapp acht Prozent

Der US-Bundesstaat Kalifornien will bis 2030 die Hälfte seines Energiebedarfes aus erneuerbaren Energien decken. Dabei ist gar nicht so sehr die Erzeugung von Wind- und Sonnenenergie selbst das Problem, sondern deren zuverlässige Einspeisung ins Netz. Um das zu gewährleisten, muss die an manchen Tagen zu viel erzeugte Energie effizient gespeichert werden. Neben den bisher entwickelten Möglichkeiten – wie Pumpspeicherkraftwerke oder die riesigen Batterien von Elon Musk – gibt es nun das Debüt einer neuen Idee – den Advanced Rail Energy Storage (Ares).

Eine Ares-Testanlage in Tehachapi, Kalifornien: Tonnenschwere Zugwaggons werden als Stromspeicher für erneuerbare Energien genutzt. 

Eine Ares-Testanlage in Tehachapi, Kalifornien: Tonnenschwere Zugwaggons werden als Stromspeicher für erneuerbare Energien genutzt. 

Foto: Ares

Die Idee: Ein Zug fährt mit Strom, der gerade nicht benötigt wird, einen Berg hinauf. Wird Strom benötigt, so kann der Zug den Berg wieder hinunter fahren und dabei Strom erzeugen. Damit nutzt der Zug die Ressource Schwerkraft als Energiespeicher. Eine erste kleine Strecke für Demonstrationszwecke, auf der ein 5,7 t schwerer Prototyp unterwegs ist, hat Ares bereits gebaut.

Nun ist eine Großanlage im Bau, die bis 2019 fertig wird und rund 55 Millionen US-Dollar kostet. Gebaut wird die Strecke in der Nähe von Pahrump, einer Kleinstadt in Nevada an der Grenze zu Kalifornien auf rund 43 Hektar Land an einem 600 m hohen Hügel. Auf einer acht Kilometer langen Gleisstrecke mit einem Gefälle von knapp acht Prozent werden die Waggonformationen aus Elektro-Lokomotiven immer dann den Berg hinauf geschickt, wenn die örtlichen Solar- und Windanlagen überschüssige Energie produzieren. Die Waggons sind mit gegossenen Betonformen beschwert und wiegen jeweils 272 t.

Beim Bremsen verwandeln Elektromotoren kinetische in elektrische Energie

Wenn Energie akut benötigt wird, rollt die Eisenbahn den Berg hinunter. Durch das so genannte regenerative Bremsen wird die kinetische Energie durch die Elektromotoren wieder zurück in elektrische Energie verwandelt, die dann ins Netz gespeist wird. Dieser rollende Stromspeicher wird bei der Talfahrt eine Leistung von 48 MW erreichen. Zum Vergleich: Ein mittleres Pumpspeicherkraftwerk, das mit seinem Wasserspeicher große Flächen in der Landschaft belegt, kommt auf eine Leistung zwischen 150 und 300 MW. 

Der Wirkungsgrad des Eisenbahnspeichers soll bei 80 Prozent liegen. Fährt der Stromzug mit 1 MWh den Berg hoch, wird bei der Talfahrt 0,8 MWh erzeugt.

Allerdings räumt Ares-Chef James Kelly in einem Interview mit Utility Dive ein, dass auch die neue Anlage noch nicht groß genug ist, um wirtschaftlich arbeiten zu können. „50 Megawatt reichen dafür nicht aus. Wir werden immer effizienter, je größer wir werden.“ Als Plus kann Ares allerdings verbuchen, dass keine Energie während der Speicherzeit verloren geht. Anders als Batterien hat das System außerdem eine hohe Lebenserwartung von mehreren Jahrzehnten. 

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