WORK IN PROGRESS

🌍 Pillar 2 – „Das Zeitalter der elektrischen Großbatterien“

💡 Vision:

Eine Welt, in der riesige Speicherfarmen aus Natrium-, Eisen- oder Redox-Flow-Batterien unsere Städte bei sonnenlosen Zeiten und Flauten mit Strom versorgen.

📦 Technologien:

• Natrium-Ionen-Batterien: günstig, nicht brennbar, gut verfügbar [Natrium-Eisen-Phosphat, Natrium Schwefel]
• Redox-Flow-Batterien: langlebig, skalierbar, für große Anlagen geeignet
• Eisen-Luft-Batterien (z. B. Form Energy): sehr günstig, hoher Rohstoffvorrat
• Wärmespeicher mit Phasenwechselmaterialien oder Salzen
• (Lithium nur am Rand) – eher teuer und ressourcenintensiv (aber gut für Mobilität)

🔍 Vorteile:

• Unabhängigkeit vom Wetter → Speichern über Stunden bis Tage
• Lokale Jobs: Produktion, Bau, Wartung großer Speicherparks
• Bestehende Technologie → schnell skalierbar
• Keine CO₂-Emissionen im Betrieb

⚠️ Herausforderungen:

• Hoher Platzbedarf
• Teilweise geringer Wirkungsgrad
• Rohstoffverfügbarkeit (je nach Technologie)
• Langfristige Umweltfragen (Recycling, Haltbarkeit)

🌍 Was wäre, wenn diese Welt Realität wäre?

• Entlang von Autobahnen, auf alten Industrieflächen oder in leerstehenden Hallen stehen riesige Speicherblöcke aus Eisen, Natrium oder Flüssigkeiten.
• Am Tag speichern sie Sonnenstrom, nachts speisen sie ganze Stadtviertel.
• Arbeiter:innen warten Batterietürme, Entwickler:innen bauen Speicherparks – ein neues Berufsbild ist entstanden: Energiemechaniker:in.
• Die Batterie ist kein Gerät mehr, sondern Teil der Landschaft geworden – leise, zuverlässig, überall.

🌬️ Pillar 3 – Die Wasserstoff- und Methanwelt – Gas für die Zukunft

💡 Vision:

Eine Welt, in der überschüssiger Wind- und Solarstrom in Wasserstoff umgewandelt wird – als universelle Energieform für Industrie, Schifffahrt, Speicher und vielleicht sogar für dein Zuhause.

🔧 Technologien:

• Elektrolyseure erzeugen Wasserstoff aus Wasser und Strom
• Speicherung in Drucktanks, Kavernen oder chemischen Trägern
• Brennstoffzellen & Gaskraftwerke wandeln ihn bei Bedarf zurück in Strom
• Verwendung direkt in Industrie (Stahl, Ammoniak, Chemie)
• Transport durch Pipelines, Schiffe oder per LOHC (flüssige Träger)

✅ Vorteile:

• Sehr langfristige Speicherung möglich (Monate, sogar saisonal)
• Transportierbar und handelbar wie fossile Energieträger
• Multifunktional: Speicher, Brennstoff, Rohstoff
• Bereits große politische und wirtschaftliche Förderung
• Erschließung neuer Export- und Importmärkte möglich

⚠️ Herausforderungen:

• Hoher Wirkungsverlust (nur 25–40 % Rückverstromungseffizienz)
• Teure Infrastruktur (Netze, Tanks, Elektrolyseure)
• Sicherheitsrisiken (leicht entzündlich)
• Gefahr der grünen Imagepflege für fossiles Wasserstoffgeschäft ("blau", "grau")

🌍 Was wäre, wenn diese Welt Realität wäre?

• An windreichen Küstenregionen laufen Elektrolyseure Tag und Nacht. Der Strom wird zu Wasserstoff, der durch Pipelines ins Land strömt.
• Alte Gasspeicher werden umgebaut, Züge und Schiffe fahren emissionsfrei.
• Neue Energiehubs entstehen – Wasserstoff wird wie Strom gehandelt.
• In der Ferne knistert kein Kraftwerk mehr – stattdessen zischt es leise an der Wasserstofftanke.

🪨 Pillar 4 – Die Speicher der Schwerkraft und Bewegung

💡 Vision:

Eine Welt, in der Türme, Schächte, Seilzüge und Schwungmassen Energie nicht chemisch, sondern physikalisch speichern – direkt in Form von Masse, Höhe, Druck oder Rotation.

🔧 Technologien:

• Schwerkraftspeicher (z. B. Energy Vault, Gravitricity): Gewichte werden angehoben, Energie wird so in Lageenergie umgewandelt
• Pumpspeicherkraftwerke: Wasser wird in höhere Becken gepumpt und bei Bedarf abgelassen
• Druckluftspeicher (z. B. in unterirdischen Kavernen)
• Schwungräder/Flywheels: Energie wird in rotierenden Massen gespeichert
• Wellen- oder Hebemechanismen in stillgelegten Bergwerken

✅ Vorteile:

• Sehr langlebig, oft wartungsarm (keine chemische Alterung)
• Keine seltenen Rohstoffe nötig
• Sehr hohe Zyklenfestigkeit (100.000+ Zyklen möglich)
• Sichtbar, erfahrbar → kann zur gesellschaftlichen Sichtbarkeit beitragen
• Teilweise reversibel – alte Infrastrukturen nutzbar (Bergbau, Speicherbecken)

⚠️ Herausforderungen:

• Hoher Platzbedarf (besonders bei großen Höhen oder Massen)
• Begrenzte Energiemenge pro Volumen → weniger kompakt als Batterien
• Teilweise hohe mechanische Komplexität
• Noch wenig großtechnische Erfahrung (außer Pumpspeicher)

🌍 Was wäre, wenn diese Welt Realität wäre?

• Am Rand von Städten wachsen Türme aus Beton – keine Wohnhäuser, sondern Energiespeicher. Sie heben Blöcke aus Schrottbeton mit Solarstrom, senken sie nachts ab und erzeugen Strom.
• Stillgelegte Bergwerke bekommen neue Leben: Seile heben riesige Gewichte in tiefe Schächte.
• Industrieareale hören sich anders an – leises Surren statt Verbrennung.
• Kinder fahren mit Aufzügen in ein Museum der Energie – und sehen, wie Gewicht zu Strom wird.

🧠 Pillar 5 – Der smarte Speicher-Mix – Flexibilität als Schlüssel

💡 Vision:

Eine Welt, in der nicht nur eine Speichertechnologie, sondern das Zusammenspiel aus vielen Lösungen – intelligent gesteuert – das Netz stabil hält. Ein dynamisches System, das lernt, sich anpasst und selbstständig entscheidet, wo gerade Energie gebraucht, gespeichert oder verschoben wird.

🔧 Technologien & Prinzipien:

• Kombination aus Batteriespeichern, Wärmespeichern, Wasserstoff, Pumpspeicher usw.
• Lastverschiebung und Flexibilitätsmärkte
  → z. B. Kühlhäuser kühlen stärker, wenn Strom im Überschuss ist
• Smart Grids – intelligente Stromnetze mit Echtzeitdaten
• Virtuelle Kraftwerke – dezentrale Speicher werden zentral koordiniert
• Sektorenkopplung – Strom ↔ Wärme ↔ Mobilität ↔ Industrie

✅ Vorteile:

• Höhere Resilienz durch Vielfalt statt Abhängigkeit von einer Technologie
• Nutzung bestehender Infrastruktur (z. B. Wärmenetze, Industrieprozesse)
• Kostenoptimiert: Jede Technologie wird da eingesetzt, wo sie am effizientesten ist
• Lernfähig und skalierbar
• Fördert lokale und globale Zusammenarbeit

⚠️ Herausforderungen:

• Sehr hohe technische Komplexität
• Bedarf an Echtzeitdaten, Steuerung und Kommunikation
• Markt- und Regulierungsrahmen müssen angepasst werden
• Vertrauen in automatisierte Systeme nötig
• Digitalisierung = neue Angriffsflächen (Cyber-Security)

🌍 Was wäre, wenn diese Welt Realität wäre?

• Dein Kühlschrank, deine Wärmepumpe und dein E-Auto sprechen miteinander – und mit dem Netz. Sie wissen, wann Strom günstig, grün und sinnvoll ist.
• In ganz Europa fließen Daten und Energie gleichzeitig. Ein Windpark in Spanien hilft einem Krankenhaus in Finnland – automatisch.
• Es gibt kaum noch Netzengpässe – weil das System sich selbst ausgleicht.
• Die Energiespeicherung ist überall, aber du musst nichts davon merken. Du kannst einfach leben – und das System arbeitet für dich.

🌍 The Future of Energy Storage – Overview, Evaluation & Decision-Making Tools

1. How much Energy-Storage do we actually need, when we need it, which opportunities does nature grant, in the existing and possibly continually developing world?

If there were future technologies, like a globally stretching energy-net with trust in other decision-makers, efficient and purpose-fitting organisation, people executing their personally fulfilling lives and not giving in to permanent short-term thinking... etc... how well could we all be off/doing?

And how much if that's not (yet) the case? For example from the point we are currently at.

• Intermittent nature of renewables (e.g. solar and wind)
• Ensuring supply security: electricity, heating, mobility, industry
• Matching energy demand and supply
• Key to climate neutrality and grid stability

2. What Types of Energy Storage Technologies Exist?

A) Electrical Storage

• Lithium-ion batteries
• Sodium-ion batteries
• Redox flow batteries
• Supercapacitors

B) Thermal Storage

• Sensible heat storage (e.g. water tanks)
• Latent heat storage (e.g. phase change materials)
• Thermochemical storage

C) Mechanical Storage

• Pumped hydro storage
• Compressed air energy storage (CAES)
• Flywheels

D) Chemical Storage

• Hydrogen (via electrolysis, reconversion)
• Methanation / Power-to-Gas
• Ammonia as energy carrier
• Synthetic fuels

3. Key Evaluation Criteria for Storage Technologies

• Storage duration (short-, medium-, long-term)
• Round-trip efficiency
• Scalability / location dependency
• Cost per kWh / investment cost
• Material demand & environmental impact
• Grid integration potential
• Suitability for different energy sectors (electricity, heat, industry, transport)

4. Where Does Each Technology Make the Most Sense?

• Residential homes
• Urban districts & cities
• Industrial applications
• Grid-level storage & backup
• District heating
• Hydrogen economy

5. Future Questions & Open Topics

• Which technologies should we prioritize?
• Where is more research needed?
• How can we align technological development with societal benefit?
• What is the role of regulation and market design?