Der Know-how-Austausch im Rahmen der Programme der Internationalen Energieagentur ist ein wichtiger Treiber der Technologieentwicklung im Bereich der Energiespeicherung. Sie vertreten Österreich im IEA TCP „Energy Storage“. Was sind die Ziele und die wichtigsten Forschungsfragen, die hier bearbeitet werden?
Energiespeicher bilden die zentrale Schlüsseltechnologie in der Transformation unseres Energiesystems. Obwohl in den letzten Jahren international eine Dynamik im Bereich der Technologieentwicklung bei Energiespeichern festzustellen ist, braucht es eine massive Verstärkung der Forschungsaktivitäten, und das nicht nur für eine Speichertechnologie in einem Energiesektor, sondern technologie- und sektorenübergreifend. Im Energy Storage TCP wollen wir gemeinsam mit unseren 21 Mitgliedsländern die für die Transformation notwendigen Speicherentwicklungen (elektrische, thermische und chemische Energiespeicherung; Systemintegration) anstoßen, durch Wissenstransfer die Markteinführung beschleunigen sowie intensiv mit anderen TCPs kooperieren. Da gerade bei einer Querschnittstechnologie wie der Energiespeicherung der Austausch mit anderen Technologieprogrammen besonders wichtig ist, leitet unser TCP auch die „Coordination Group on Energy System Flexibility“, an der aktuell 14 TCPs beteiligt sind.
Welche Wärmespeichertechnologien und -anwendungen gelten als besonders vielversprechend?
Die meisten thermischen Speicheranwendungen basieren aktuell auf Wasser als Speichermedium im Temperaturbereich zwischen 0 und 100 °C und in Verbindung mit standardisierten Behälterspeichern. In zahlreichen Anwendungsgebieten reicht diese etablierte Speichertechnologie jedoch nicht aus und es ist notwendig, Neuentwicklungen vorzunehmen. Im Nah- und Fernwärmesektor wird z. B. aktuell an Wärmespeichertechnologien geforscht, die hunderttausende Kubikmeter an Wasservolumen aufnehmen können, wie z. B. unterirdische Tankspeicher, Aquifere oder Kavernen. In vielen industriellen Prozessen besteht der Bedarf an Wärmespeicherung auf höherem Temperaturniveau (bis 1.000 °C), was aktuell einen wichtigen Forschungsschwerpunkt darstellt. Die hier verfolgten Speichertechnologien sind auch hochrelevant für sogenannte „Carnot-Batterien“ in „Power-to-Heat-to-Power“-Prozessen, in welchen die Speicherung aufgrund von Kostenvorteilen über Wärme erfolgen soll. Kompakte Wärmespeicher (Thermochemische Materialien TCM, Phasenwechselmaterialien PCM) besitzen höhere volumenbezogene Energiedichten oder ein geringeres Gewicht als z. B. Wasser und werden für Anwendungen in Gebäuden, der Industrie oder in Fahrzeugen benötigt. Speicher mit hohem Multiplikationspotenzial bilden darüber hinaus auch thermisch aktivierte Bauteile sowie Kältespeicher.
Wo hat Österreich spezielles Know-how und könnte international zum Vorreiter werden?
Zwei Themengebiete, in denen österreichische Forschungseinrichtungen und Unternehmen in den letzten Jahren ausgezeichnetes Wissen aufgebaut und auch international Leadership übernommen haben, sind:
> die Entwicklung von Großwärmespeichern zur Anwendung in Nah- und Fernwärmenetzen (sowohl Materialforschung als auch Entwicklung von Komponenten und Speicherkonstruktionen);
> die Entwicklung von Hochtemperaturspeichern sowie von kompakten Wärmespeichern (Materialforschung, Entwicklung von Reaktortechnologien und Systemintegration).
Unterstützend wirkt in beiden Fällen, dass österreichische Unternehmen traditionell große Expertise im Bereich Anlagenbau und in der Errichtung komplexer sowie großtechnischer Bauwerke besitzen.
Wie profitieren österreichische Akteur:innen vom internationalen Austausch?
Für ein vergleichsweise kleines Land wie Österreich sind internationale Forschungskooperationen besonders wichtig. Einerseits bieten sie die Möglichkeit, österreichische Kompetenzen weltweit bekannt zu machen, andererseits werden österreichische Akteur:innen so rasch über internationale Entwicklungen informiert und können ein Netzwerk aus internationalen Forschungs- und Unternehmenspartner:innen pflegen. Komplexe Forschungsfragestellungen lassen sich gemeinsam wesentlich rascher bearbeiten und führen in der Regel zu deutlich besseren Ergebnissen, was neben volkswirtschaftlichen Vorteilen vor allem für österreichische Unternehmen von großem Interesse ist.