Warum und wie
spei­chert man elek­tri­sche Energie?

Symbol einer blauen Windturbine auf weißem Hintergrund als Darstellung für erneuerbare Energie

Solar- oder Wind­kraft­an­lagen erzeugen elek­tri­sche Energie, die wir sofort nutzen können, sobald sie ins öffent­liche Strom­netz einge­speist wird. Nur selten können wir diese Ener­gie­form aller­dings direkt spei­chern, sondern müssen sie zunächst in ther­mi­sche oder chemi­sche Energie umwan­deln. So stehen die Erträge aus erneu­er­baren Ener­gien auch für später zur Verfü­gung.



Wozu eigent­lich Energie spei­chern?

Die Ener­gie­spei­che­rung entkop­pelt den Zeit­punkt der Ener­gie­er­zeu­gung vom Verbrauch. Mit anderen Worten können Strom oder Wärme unab­hängig vom Strom­netz erzeugt und verbraucht werden. Auto­bat­te­rien, Handy­akkus oder Nachtspei­cher­hei­zungen sind bekannte Ener­gie­spei­cher.

 

Mit dem zuneh­menden Ausbau der erneu­er­baren Ener­gien steigt der Anteil an vola­tiler Energie im Gesamt­strommix, da der Ener­gie­er­trag aus Wind und Sonne bekannt­lich wetter­ab­hängig ist. Das führt zu Schwan­kungen zwischen der Ener­gie­er­zeu­gung und ihrer Nach­frage: Bei starkem Wind oder bei gutem Wetter in den Mittags­stunden ist die Produk­tion von Solar- und Wind­kraft­an­lagen am höchsten, während sie bei Wind­stille oder in den Abend­stunden wieder nach­lässt. Der Strom­ver­brauch in den Mittags­stunden ist aller­dings relativ gering im Vergleich zum Abend.

 

Auf diese Weise entsteht ein Ungleich­ge­wicht zwischen Angebot und Nach­frage im Strom­netz. Mit Ener­gie­spei­chern können wir diese Ertrags­schwan­kungen nicht nur abfe­dern und somit das Strom­netz stabi­li­sieren, es ist außerdem möglich, den hohen Ertrag in leis­tungs­starken Momenten der Anlagen für später nutzbar zu machen. Setzt man darüber hinaus eine durch­dachte Haus­au­to­ma­tion ein, muss man weniger Strom aus dem öffent­li­chen Netz kaufen, was wiederum zu Kosten­ein­spa­rungen führt. So wird das Smart Home zu einem effi­zi­enten Ener­gie­netz­werk, das den Wohn­kom­fort deut­lich erhöht.

 

Für den Heim­be­reich sorgt flow mit seiner intel­li­genten Kombi­na­tion aus Strom­spei­cher, Ener­gie­ma­nager und Lade­sta­tion für mehr Autarkie. Dank der voraus­schau­enden Ener­gie­spei­che­rung fließt rund um die Uhr Strom aus nach­hal­tigen Ener­gie­quellen.

 

Die Spei­che­rung von Ener­gie­er­trägen aus erneu­er­baren Ener­gie­quellen sorgt außerdem für eine stei­gende Verdrän­gung der fossilen Brenn­stoffe. Nicht nur poli­tisch, sondern auch ethisch haben sich viele Länder zu einer Klima­neu­tra­lität ab 2045 verpflichtet, bei der Treib­haus­gase oder Atom­strom nicht mehr zum Tragen kommen sollen. Bedenken Sie bereits bei jeder Neuin­stal­la­tion die Möglich­keiten einer effi­zi­enten Ener­gie­nut­zung und konsul­tieren Sie dazu unseren Elek­tro­kosten-Guide.



Wie spei­chert man
elek­tri­sche Energie?

Je nach Nutzungs­dauer und Art der Anwen­dung kommen verschie­dene Spei­cher­tech­no­lo­gien zum Einsatz. Im Folgenden listen wir einige Spei­ch­er­formen nach ihrer übli­chen Nutzungs­dauer auf.


Schwung­rad­spei­cher

Als Sekun­den­re­serven für even­tu­elle Schwan­kungen im Strom­netz werden neben Konden­sa­toren und magne­ti­schen Spulen auch Schwung­rad­spei­cher einge­setzt. Sie spei­chern die elek­tri­sche Energie in Form von kine­ti­scher Energie über eine rotie­rende Masse und eignen sich bei hohen Leis­tungs­an­for­de­rungen.


Druck­luft­spei­cher

Die direkte Einspei­che­rung elek­tri­scher Energie gelingt über ein Druck­luft­spei­cher­kraft­werk. Diese mecha­ni­sche Spei­ch­er­form funk­tio­niert mit einem Verdichter, der Luft unter hohem Druck in einen Tank oder einen stoff­dichten Hohl­raum (oft Salz­ka­vernen) beför­dert. Bei Strom­be­darf strömt die einge­spei­cherte Druck­luft über Turbinen ab, wobei wiederum Energie in Form von Elek­tri­zität abge­geben wird. Druck­luft­spei­cher werden für die Ener­gie­über­brü­ckung von mehreren Stunden einge­setzt.



Wie spei­chert man Energie
über mehrere Tage?

Wärme­spei­cher

Wärme­spei­cher spei­chern die Wärme in Flüs­sig­keiten oder Fest­stoffen und eignen sich für die Brauch­was­se­rer­wär­mung oder zur Behei­zung. Die Wärme ist für mehrere Stunden bis mehrere Tage verfügbar.


Batte­rie­spei­cher

Die bekannten Batte­rie­spei­cher auf Blei-, Lithium- oder Natrium-Schwefel-Basis werden eben­falls zur Über­brü­ckung von mehreren Stunden bis Tagen einge­setzt. Ihre Anwen­dungs­be­reiche sind viel­fältig, da sie einen hohen Wirkungs­grad, eine schnelle Reak­ti­ons­zeit sowie eine geringe Selbst­ent­la­dung aufweisen. Dennoch besteht bei manchen Typen eine erhöhte Brand­ge­fahr (Lithium-Batte­rien). Die Inte­gra­tion von Heim­spei­chern erfolgt über eine intel­li­gente Tech­nik­zen­trale, die die Ener­gie­ver­sor­gung dezen­tral steuert.



Wie spei­chert man Energie
über mehrere Wochen?

Pump­spei­cher

Durch Umwand­lung in andere Ener­gie­formen lässt sich der Strom länger­fristig einspei­chern. Wasser ist für verschie­dene Spei­ch­er­formen ein geeig­netes Medium – so auch für das Pump­spei­cher­kraft­werk. Hier nutzt man die poten­ti­elle Lage­energie des Wassers, in dem es in ein höher gele­genes Becken gepumpt wird. Bei Strom­be­darf kann es zurück über Turbinen zur Strom­er­zeu­gung fließen. Nicht nur die Spei­cher­ka­pa­zität, sondern auch der Wirkungs­grad dieser Spei­cher­kraft­werke ist groß: Bis zu 80 Prozent der verbrauchten Energie können wieder­ge­wonnen werden. Sie spei­chern Vorräte für mehrere Wochen.


Redox flow Batterie

Elek­tro­che­mi­sche Spei­cher­sys­teme können Energie über mehrere Wochen aufbe­wahren. Wie in einer klas­si­schen Batterie sind auch in einer Redox flow Batterie die nega­tiven und posi­tiven Elek­troden über einen leitenden Elek­trolyt verbunden. Aller­dings nutzen Redox flow Batte­rien Tanks zur Spei­che­rung und können gespei­cherte Energie bis zu mehreren Wochen aufbe­wahren.



Wie spei­chert man Energie
über mehrere Monate?

Die Einspei­che­rung über­schüs­siger Energie über mehrere Monate erfolgt über die Umwand­lung von ener­gie­armen in ener­gie­reiche Stoffe. Das soge­nannte Power-to-Gas-Verfahren, bei dem Wasser über Elek­tro­lyse in Sauer- und Wasser­stoff gespaltet wird, nutzt den gewonnen Wasser­stoff zur Ener­gie­spei­che­rung. Die zeit­liche Spei­che­rung ist unbe­grenzt, da der Wasser­stoff in Methan gebunden als Gas, oder in Methanol gebunden als Brenn­stoff zur Verfü­gung stehen kann.



Fazit

Erneu­er­bare Energie zu spei­chern ermög­licht die Nutzung von sauberer Energie für Strom oder Wärme – ganz unab­hängig von Produk­ti­ons­zeit­punkt oder Wetter­ein­flüssen. Verschie­dene Spei­cher­sys­temen für kurze oder lange Über­brü­ckungs­phasen leisten einen erheb­li­chen Beitrag zur Ener­gie­wende und unter­stützen die Strom­kos­ten­ein­spa­rungen sowie die Strom­netz­sta­bi­li­sie­rung.

 

Quellen:

Spei­cher­tech­no­lo­gien, Bundes­mi­nis­te­rium für Wirt­schaft und Energie

Batte­rien und Schwung­rad­spei­cher und deren Verwen­dung in USV-Anlagen, future thin­king