Aluminium als Speicher für elektrische Energie aus Wind, Wasser und Sonne

Die Herstellung von Aluminium braucht viel Energie. Im Umkehrschluss heißt das, dass sie im Material gespeichert ist. Ein EU-weites Forschungsprojekt will das nun nutzen.

Neun Partner aus sieben europäischen Ländern arbeiten im Forschungsprojekt REVEAL (Revolutionary energy storage cycle with carbon free aluminium) zusammen, das im Juli 2022 anlief. Es basiert auf Vorprojekten des SPF Institut für Solartechnik an der OST – Ostschweizer Fachhochschule und der Projektpartner IceTec und Arctic aus Island.

Wasserstoff aus Aluminium in Brennstoffzelle nutzen

Die isländischen Partner haben ein Verfahren entwickelt, um Aluminium CO₂-neutral aus Aluminiumoxid zu gewinnen. Sie setzen dabei auf einen elektrolytischen Prozess, angetrieben durch erneuerbare Energien. Zu dieser Technologie gab es bereits eine Reihe von Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Das Team des SPF hat hingegen ein Verfahren demonstriert, um aus dem Aluminium mit hoher Effizienz wieder Wärme und Strom zu generieren. Dabei reagiert das Aluminium bei Temperaturen zwischen 60 und 100 °C mit Wasser zu Aluminiumhydroxid Al(OH₎₃ und Wasserstoff. Dabei wird Wärme frei. Der Wasserstoff lässt sich in einer Brennstoffzelle in Strom und Wärme umwandeln. Das Aluminiumhydroxid soll erneut mit Energie beladen werden, sodass wieder Aluminium entsteht.

Hohe Energiedichte und geringe Kosten für Aluminium als Energiespeicher

Aluminium als chemischer Energiespeicher könnte die Energie über Monate oder gar Jahre halten. Mit einer Energiedichte von 15 MWh pro Kubikmeter enthält es bezogen auf das Volumen gut 70 Prozent mehr Energie als Heizöl. Erste Modellrechnungen legen zudem nahe, dass diese Energiespeicherung deutlich günstiger sein kann als Power-to-Gas oder synthetischen Brennstoffen. Ein Blogbeitrag auf der Projektwebseite beziffert die Speicherkosten mit 7 Cent pro kWh. Zudem sei die Technologie gut skalierbar von wenigen Kilowatt bis zu mehreren Megawatt Leistung.

Das EU-Forschungsprogramm Horizon und das Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) bezuschussen das Projekt REVEAL mit insgesamt 3,6 Millionen Euro. In dem Projekt soll es vor allem um das Schließen des Stoff- und Energiekreislaufes gehen. Das Aluminium soll möglichst oft be- und entladen werden können. Das Beladen mit Energie wird dem ersten Konzept zufolge ein zentraler Prozess sein. Wer die gespeicherte Energie nutzen will, bekäme also das Aluminium geliefert und würde Aluminiumhydroxid wieder abgeben. Neben diesen technischen Aspekten sollen auch Kosten und die Umweltauswirkungen in dem Projekt untersucht werden. Das Forschungsprojekt läuft bis 2026.