Überblick zum CCWPS-Verfahren
Das Giga-Wattstunden Strom-Großspeicher-System CCWPS (Circulated Carbondioxide & Water for Power Storage) basiert auf dem Power-to-Methan-Prinzip. Die zu speichernde Strom Energie wird stofflich als Methan ins vorhandene Erdgasnetz eingespeichert. Für die Rückverstromung wird ein schnellstartfähiges Methan-Motorkraftwerk mit hoher Effizienz eingesetzt, der dazu Methan aus dem Erdgasnetz wieder Das dabei entstehende CO2 wird mit dem aus Strom gewonnen Wasserstoff für die Synthese des Methans genutzt. Genauso, wie das Wasser von der Methansynthese und aus dem Motorabgas wieder in der Elektrolyse eingesetzt wird.
Grafisch lässt sich das Verfahren wie folgt in einem Flussdiagramm abbilden:
Anstelle der fossilen Verbrennungskraftwerke werden zukünftig nur noch aus erneuerbaren Quellen (Photovoltaik, Wind, Wasser) erzeugter, von Übertragungsnetzbetreibern zu den urbanen Zentren gelieferter volatiler Grünstrom mit dem volatilen Stromverbrauch synchronisiert und damit die erforderliche Versorgungsicherheit für die Stromversorgung geschaffen.
Beachtenswert ist, dass der Wiederverstromungszweig direkt auch als „Ersatzkraftwerk“ gefahren werden kann. „Ersatzkraftwerke“, die stand alone im Zuge der Ausschreibung des Bundeswirtschaftsministeriums extra errichtet werden sollen, aber übers Jahr einen Dornröschenschlaf führen und hohe Kosten verursachen und in der Regel die anfallende Abwärme nicht nutzen.
Systemkomponenten
Das CCWPS-System ist ein Speicherkraftwerk, bestehend aus den gekoppelten Anlagenkomponenten Elektrolyse, Methansynthese, Erdgasnetz, Erdgasmotor, Wärmeübertrager sowie aus Pufferspeichern, also aus bekannter bewährter sicherer Verfahrenstechnik, mit Lebensdauern von mindestens 50 Jahren und hinsichtlich Funktionalität und Sicherheit dem fortgeschrittensten Stand der Technik. Sie haben keine engen Lebensdauer-Beschränkungen und es bestehen keine verfahrenstechnisch sowie fertigungstechnisch ungeklärten Fragen.
Besonders bemerkenswert ist, dass für den CCWPS-Speicher kein Lithium erforderlich ist:
Für einen Batteriespeicher mit einer Gigawattstunde Kapazität würden etwa 10.000 Tonnen Lithium gebraucht bei einer Lebensdauer von maximal etwa 15 Jahren.
Besondere Betrachtung: Hochtemperatur-Abwärme als grüne Heizwärme
Bei der exothermen Methansynthese fällt grüne Hochtemperatur-Abwärme von rund 200 Grad Celsius an. Damit wird es einfach möglich, bestehende Hochtemperatur-Fernwärme-Heizsysteme von bestehenden Wohngebieten weiter betreiben zu können. Damit ist es hinfällig, auf technisch problematische, unausgereifte Hochtemperatur-Wärmepumpen setzen zu müssen.
Investkosten
Die Investkosten für ein CCWPS-System für eine Lebensdauer von mindestens 50 Jahren liegen bei maximal 40 Prozent der von Batteriespeichern. Das ergibt sich aus der sicheren Funktionalität sowie dem genutzten fortgeschrittenen Stand der Technik und dem Fehlen technische Lebensdauer-Beschränkungen und es bestehen keine verfahrenstechnisch sowie fertigungstechnisch ungeklärten Fragen.
Energetischer Wirkungsgrad – Netzdienlichkeit
Der elektrische Wirkungsgrad des CCWPS-Systems liegt nur bei bis zu 55 Prozent anstelle
von bis zu 70 Prozent (AC/DC-DC/AC Wandlung beachten!).
Das wird einmal ausgeglichen durch die realisierbare Netzdienlichkeit bei CCWPS, womit die Unmenge von billigen Stromüberschüssen aus der volatilen Erzeugung grundsätzlich immer übernommen werden kann., da der Energiespeicher Erdgasnetz real nicht voll beladen werden kann, im Unterschied zu Batterien.
Mit der bei CCWPS entstehenden wertvollen grünen Hochtemperaturwärme – nutzbar für Heizwärme und industrielle Prozesse – ergibt sich ein energetischer Wirkungsgrad von mindestens 80 Prozent.
Wirtschaftlichkeit des CCWPS
Schon der höhere energetische Wirkungsgrad und die geringeren Investitionskosten zeigen die Richtung an. Simulationsrechnungen ergeben bei 360 Zyklen im Jahr einen ROI von maximal 20 Jahren und führen zu hohen Gewinnen in den 50 Jahren Laufzeit.
— Der Autor Peter Volkmer ist promovierter Physiker. Er hat als Industriephysiker an der Verfahrensentwicklung, Prozesssimulation und industrielle Messungen in den Branchen Energietechnik, Metallurgie sowie Kraftwerkstechnik gearbeitet. 1990 ergriff er die Initiative zur Gründung der Firma IGUS Ingenieurgemeinschaft Umweltschutz Meß- und Verfahrenstechnik GmbH, Dresden. https://igus-energietechnik.de/ —