Wie speichert man
überschüssige Energie?
Besitzer von Photovoltaik-Anlagen kennen folgende Situation: Die Solaranlage produziert Strom, der direkt verbraucht werden kann. Wird mehr Energie als nötig erzeugt, lagern sie diesen im hauseigenen Stromspeicher zwischen. Doch wohin mit überschüssigem Strom, wenn auch der Energiespeicher voll ist? Von ausgefeilten Speichersystemen bis hin zu virtuellem Speichern in der Cloud gibt es zahlreiche Möglichkeiten.
Welche Speichersysteme
gibt es für überschüssigen Strom?
Die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien schwankt ebenso wie die Stromnachfrage. Bei starkem nächtlichen Wind oder in der Mittagszeit, in der Solaranlagen die meiste Energie erzeugen, verzeichnen die Haushalte einen geringeren Strombedarf. Speisen wir diese Energie nicht ins öffentliche Netz, dann ist es umso wichtiger, den in Hochzeiten überschüssigen Strom zu speichern. Am besten gelingt dies mit einem intelligenten Energiemanagementsystem.
Damit saubere Energie aus Wasser, Wind und Sonne rund um die Uhr verfügbar ist und flexibel genutzt werden kann, gibt es auch für den Heimbereich Speichersysteme. Mit den passenden Software-Lösungen und einer intelligenten Hausautomation lassen sich diese Anlagen in Echtzeit steuern und überwachen.
Für Speichersysteme, die über den Hausgebrauch hinaus gehen und deutschlandweit die Elektrizitätsversorgung unterstützen, gibt es mechanische Pumpspeicherkraftwerke. Hier wird die überschüssige Energie genutzt, um Wasser in ein höher gelegenes Becken zu pumpen. Bei Strombedarf wird dieses über Fallrohre zu Turbinen herabgelassen und Generatoren wandeln die Lageenergie des Wassers in elektrische Energie um.
Diese mittlerweile perfekt ausgereifte Technologie gibt es seit den 1920er Jahren und ermöglicht die Stromversorgung, wenn die Nachfrage die Produktion übersteigt. Innerhalb von zwei Minuten können die Kraftwerke von Stillstand auf Volllast gefahren werden. Neben der kurzen Reaktionszeit ist auch der Wirkungsgrad der wiedergewonnen Energie hoch: Bis zu 85 Prozent der potentiellen Energie können in Elektrizität umgewandelt werden.
Welche modernen Energiespeicher
gibt es für überschüssigen Strom?
Zu den relativ modernen chemischen Speichern gehören die Batteriespeicher, die auf Bleisäure oder auf Lithium-Ionen basieren. Ihr Nachteil: Sie entladen sich selbst und haben nur eine bestimmte Lebensdauer. Für eine zuverlässige, stationäre Speicherung sollen nunmehr sogenannte Redox flow – Batterien zum Einsatz kommen. Derzeit ist die Technologie noch etwas teuer für den Heimgebrauch.
Im Unterschied zu herkömmlichen Batteriespeichern wird bei den „Flussbatterien“ das ursprüngliche Speichermedium außerhalb der Umwandlungseinheit gespeichert. Vereinfacht gesagt durchfließen (englisch „flow“) zwei verschiedenartige Flüssigelektrolyte den Energiewandler der Batterie im Red-Ox-Prinzip: Sie geben dabei Elektronen ab (Reduktion) und nehmen auch Elektronen auf (Oxidation). Diese Reaktion ist quasi unendlich umkehrbar und ermöglicht unbegrenztes Auf- und Entladen. Die höhere Lebensdauer sowie die sehr geringe Selbstentladung sprechen außerdem für eine Nutzung als stationäre Stromspeicher.
Ein weiteres Nischenprodukt um überschüssige, erneuerbare Energie zu speichern, ist die Cloud. Es ist ein virtuelles Speichersystem, das besonders für Betreiber von Solaranlagen interessant ist. Wie bei Datenspeichern im Internet wird hier der überschüssig erzeugte Strom der Solaranlage direkt in einer Solarcloud gespeichert – also als Guthaben verzeichnet. Bei Bedarf wird er wieder ausgezahlt. Die verschiedenen Abläufe werden über die Technikzentrale gesteuert. Diese Cloud-Lösung kann sich allerdings als teuer erweisen, da eine monatliche Grundgebühr für die virtuellen Speicher anfallen.
Erfahren Sie in unserem Elektrokosten-Guide mehr über die Elektro-Installation unter Berücksichtigung von Stromspeichern.
Power-to-X –
was sagt die Forschung zur Stromspeicherung überschüssiger Energie?
Um noch größere Mengen an Energie aufzubewahren, arbeiten und bauen die Forscher in ganz Europa kontinuierlich an weiteren Lösungsansätzen. Die wohl innovativste Technologie für die Speicherung bei Stromüberschuss stellen die Power-to-X – Verfahren dar. Über chemische Reaktionen erzeugt der überschüssige (möglichst grüne) Strom Gas oder Wärme, die beide als geeignete Energieträger gelten.
Insbesondere das Power-to-Gas – Prinzip scheint vielversprechend: Die überschüssige Energie wird für die Wasserelektrolyse genutzt – also die Spaltung von Wasser in Sauer- und Wasserstoff. Der gewonnene „grüne“ Wasserstoff (insofern grüne Energie genutzt wurde) wird in synthetisches Methan umgewandelt. Dieses Gas wird einfach ins Erdgasnetz eingespeist und so über einen längeren Zeitraum zwischengespeichert. Der Wasserstoff kann ebenso in Methanol gebunden werden und stünde über die bereits existierende Infrastruktur von Benzin und Diesel zur Verfügung.
Fazit
Eine effiziente Speicherung von überschüssigen, erneuerbaren Energien erfordert unterschiedliche Technologien. Für die eigenen vier Wände bietet sich eine Kombination aus Solaranlage mit elektrischen Stromspeichern an, die eine kontinuierliche Versorgung mit sauberem Strom absichern. Doch auch virtuelle Solarclouds kommen für Gemeinschaften immer mehr zum Einsatz, da sie sich gegenseitig beliefern können.
Pumpspeicherkraftwerke hingegen können eine größere Menge an überschüssiger Energie aufnehmen und dienen dank ihrer hohen Leistungskapazitäten der Netzstabilisierung. Zukunftsweisend bauen die Forscher allerdings auf neue Speichermethoden wie die Power-to-X-Technologien oder die Redox-Flow-Batterien. Alle Speichersysteme haben das gleiche Ziel: die Versorgungssicherheit durch überschüssig erzeugte Energie erhöhen.
Quellen:
Speicherkapazitäten für Erneuerbare, Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg
Was ist eigentlich grüner Wasserstoff?, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Grüner Wasserstoff auf See: Windenergieanlagen mit integriertem Elektrolyseur, Fraunhofer IMWS
Überblick zu Förderinstrumenten zur Gründungs- und Wachstumsfinanzierung, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie