Kalifornien: Mehr Feuer durch Erneuerbare

Nachdem die Waldbrände um Los Angeles abflauten, ging weiter im Norden ein Lithium-Batterie-Stromspeicher in Flammen auf. Es wurde niemand verletzt, aber ein Schaden von 400 Millionen Dollar entstand. Noch eine Nebenwirkung der Erneuerbaren.

Unter all den Schwächen, welche erneuerbare Energien mit sich bringen, ist die ungewisse Verfügbarkeit ihr gravierendster Nachteil. Ihr Strom fehlt, wenn er gebraucht wird – etwa im Winter – und muss vernichtet werden, wenn er im Übermaß fließt, etwa an windigen Sommertagen. Da liegt es nahe zu versuchen, den überfließenden Strom aus den fetten Tagen für die mageren Tage zu speichern. Das kann in Form von Lithium-Batterien geschehen, so wie sie in E-Autos ihren Dienst tun. Eine typische Tesla-Batterie etwa speichert dort 75 Kilowattstunden (kWh) und wiegt gut eine halbe Tonne. Das entspricht dem mechanischen Energiegehalt von 30 Litern oder 22 kg Benzin für einen „Verbrenner“.

Will man nun Batteriespeicher für die lückenlose Stromversorgung der Allgemeinheit einsetzen, dann muss man in anderen Größenordnungen rechnen. In der Gemeinde Moss Landing in Kalifornien, welche die Region Monterey mit Strom versorgt, wurde 2021 ein Batteriespeicher von 3.000 Megawattstunden (MWh) in Betrieb genommen. Der dient als Puffer für die volatilen, von den üppigen Wind- und Solargeneratoren aus der Gegend gelieferten Strommengen. Wie viele Menschen könnte so ein Speicher während einer Dunkelflaute für eine Woche mit Strom versorgen? Bei durchschnittlich 2 kW Verbrauch pro Haushalt – es ist Winter und in den USA wird elektrisch geheizt – sind das 336 kWh pro Woche pro Haushalt. Da würden die Reserven des voll geladenen Speichers von Moss Landing für gut 9.000 Haushalte reichen. Monterey hat rund 30.000 Einwohner, da braucht dann wohl niemand zu frieren.

Schon in China

Das hat sich leider geändert. Am 16. Januar ging die Anlage von Moss Landing, mit 3.000 MWh vermutlich die größte weltweit, in Flammen auf. Und es ist nicht das erste Mal, dass sich eine Anlage dieser Art selbst zerstört. Ein gewerbliches Gebäude mit 1,4 Megawatt Photovoltaik auf dem Dach und mit Lithium-Batterien von 25 MWh Kapazität im Keller wurde im Mai 2019 in Peking in Betrieb genommen. Im April 2021 gab es dann eine Selbstentzündung, einen „Thermal Runaway“ gigantischen Ausmaßes. Mehrere hundert Feuerwehrmänner und 50 Fahrzeuge waren zwölf Stunden im Einsatz, bis der Brand gelöscht war. Dabei kamen zwei Personen ums Leben, eine weitere wurde schwer verletzt.

Die kalifornische Anlage brennt inzwischen nicht mehr. Nach mehreren Tagen härtestem Einsatz der kalifornischen Fire Fighters durften die 1.500 evakuierten Personen wieder zurückkehren. Die Ruine raucht nicht mehr, und der Himmel ist wieder blau. Niemand war ums Leben gekommen, niemand verletzt. Der Sachschaden wird auf 400 Millionen Dollar geschätzt.

Kein Feuer, so wie wir es kennen

Woher kommen nun diese Selbstentzündungen, über die auch bei Autos berichtet wird? In Batterien will man ja möglichst viel Energie auf kleinem Raum speichern. Falls es aber einen „Thermal Runaway“ gibt, falls die Batterie durchbrennt, dann richtet sie umso mehr Schaden an, je mehr Energie sie gespeichert hatte. Benzin oder Kohle haben zwar eine wesentlich höhere Energiedichte als eine Lithium-Batterie, das heißt sie speichern mehr Kilowattstunden pro Kilogramm, die geben sie aber nur ab, wenn Sauerstoff dazu kommt. Ohne den gibt‘s kein Feuer. Und so kann jegliches konventionelle Feuer gelöscht werden, indem man Sauerstoff fernhält, etwa durch eine Feuerdecke, Pulver oder Wasser. Eine „brennende“ Batterie bleibt von diesen Maßnahmen unbeeindruckt, da sie keinen Sauerstoff braucht, um ihre Energie zu entfalten.

Die Batterie hat ja alle Ingredienzien in sich gespeichert, die sie braucht, um Energie zu liefern. Wenn es dann irgendwo zu heiß wird, dann setzen zwischen den Komponenten in ihrem Inneren exotherme chemische Reaktionen ein, also Vorgänge, bei denen Energie frei wird und die für weitere Erhitzung sorgen. Falls die Batterien dann aufplatzen und mit gut gemeintem Löschwasser in Berührung kommen, dann reagiert das heiße Lithium mit dem H2O, und es entsteht Wasserstoff, der dann auf herkömmliche Weise in der Luft verbrennt. Das macht die Sache noch schlimmer. Die Hersteller der Batterien sind sich dieser Risiken natürlich bewusst, und sie bringen sogenannte „Battery Management Systems“ ins Gespräch, also der Batterie inhärente künstliche Intelligenz, die jegliches Feuer vermeiden soll. Das ist Fortschritt.

Es gab einmal eine Zeit, da kam der Strom einfach aus der Steckdose, billig, und ohne Lithium-Brände. Irgendetwas konnte man damals, was inzwischen verlorengegangen ist. Was könnte das gewesen sein?

Hans Hofmann-Reinecke studierte Physik in München und arbeitete danach 15 Jahre in kernphysikalischer Forschung. In den 1980er Jahren war er für die Internationale Atomenergiebehörde (IAEA) in Wien als Safeguards Inspektor tätig und überprüfte die Einhaltung von Abkommen, welche die Betreiber nuklearer Anlagen mit der IAEA geschlossen hatten und welche der Nicht-weiterverbreitung von Atomwaffen dienten. Später war er als freier Berater für das Management industrieller technisch-wissenschaftlicher Projekte tätig, darunter auch bei Unternehmen aus der Nuklearbranche. Er lebt heute in Kapstadt. Dieser Artikel erscheint auch auf dem Blog des Autors Think-Again. Der Bestseller Grün und Dumm, und andere seiner Bücher, sind bei Amazon erhältlich.