Verlassene Minen in Batterien verwandeln

Neuartiges Verfahren verwandelt stillgelegte Bergwerke in langfristige Energiespeicherlösungen und unterstützt so die nachhaltige Energiewende

16.01.2023 - Österreich

Erneuerbare Energiequellen sind von zentraler Bedeutung für die Energiewende hin zu einer nachhaltigeren Zukunft. Da Quellen wie Sonnenschein und Wind jedoch von Natur aus variabel und unbeständig sind, ist es von entscheidender Bedeutung, Wege zu finden, Energie auf zugängliche und effiziente Weise zu speichern. Es gibt zwar viele wirksame Lösungen für die tägliche Energiespeicherung, die häufigste sind Batterien, aber eine kosteneffiziente langfristige Lösung fehlt noch.

In einer neuen Studie unter der Leitung des IIASA entwickelte ein internationales Forscherteam eine neuartige Methode zur Energiespeicherung durch den Transport von Sand in stillgelegte unterirdische Minen. Die neue Technik mit der Bezeichnung Underground Gravity Energy Storage (UGES) bietet eine wirksame Lösung für die langfristige Energiespeicherung und nutzt gleichzeitig stillgelegte Bergbaustätten, von denen es weltweit wahrscheinlich mehrere Millionen gibt.

UGES erzeugt Strom, wenn der Preis hoch ist, indem Sand in ein unterirdisches Bergwerk abgesenkt und die potenzielle Energie des Sandes durch regeneratives Bremsen in Strom umgewandelt wird, und hebt dann den Sand mit Hilfe von Elektromotoren aus dem Bergwerk in ein oberirdisches Reservoir, um Energie zu speichern, wenn Strom billig ist. Die Hauptbestandteile von UGES sind der Schacht, der Motor/Generator, die oberen und unteren Lagerstätten und die Bergbauausrüstung. Je tiefer und breiter der Schacht ist, desto mehr Energie kann aus der Anlage entnommen werden, und je größer das Bergwerk ist, desto größer ist auch die Energiespeicherkapazität der Anlage.

"Wenn ein Bergwerk geschlossen wird, werden Tausende von Arbeitern entlassen. Dies hat verheerende Folgen für die Gemeinden, die für ihre Wirtschaftsleistung ausschließlich auf das Bergwerk angewiesen sind. UGES würde einige wenige Arbeitsplätze schaffen, da die Mine nach ihrer Schließung Energiespeicherdienste anbieten würde", sagt Julian Hunt, Forscher im IIASA-Programm für Energie, Klima und Umwelt und Hauptautor der Studie. "Bergwerke verfügen bereits über die grundlegende Infrastruktur und sind an das Stromnetz angeschlossen, was die Kosten erheblich senkt und die Implementierung von UGES-Anlagen erleichtert."

Andere Energiespeichermethoden, wie z. B. Batterien, verlieren über lange Zeiträume Energie durch Selbstentladung. Das Energiespeichermedium von UGES ist Sand, d. h. es geht keine Energie durch Selbstentladung verloren, was eine ultralange Energiespeicherung von Wochen bis zu mehreren Jahren ermöglicht.

Die Investitionskosten für UGES liegen bei etwa 1 bis 10 USD/kWh und die Kosten für die Stromkapazität bei 2.000 USD/kW. Das weltweite Potenzial dieser Technologie wird auf 7 bis 70 TWh geschätzt, wobei sich der größte Teil dieses Potenzials auf China, Indien, Russland und die USA konzentriert.

"Um die Wirtschaft zu dekarbonisieren, müssen wir das Energiesystem auf der Grundlage innovativer Lösungen und unter Nutzung vorhandener Ressourcen neu überdenken. Die Umwandlung stillgelegter Bergwerke in Energiespeicher ist ein Beispiel für viele Lösungen, die um uns herum existieren, und wir müssen nur die Art und Weise ändern, wie wir sie einsetzen", schließt Behnam Zakeri, Mitautor der Studie und Forscher im IIASA-Programm für Energie, Klima und Umwelt.

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Originalveröffentlichung

Hunt, J.D., Zakeri, B., Jurasz, J., Tong, W., Dabek, P.B., Brandão, R., Patro, E.R., Ðurin, B., Leal Filho, W., Wada, Y., van Ruijven, B., Riahi, K. (2023). Underground Gravity Energy Storage: A Solution for Long-Term Energy Storage. Energies. 16, 825.

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