Welche Lösungen
für Energiespeicherung gibt es?
Wenn mehr Energie produziert wird, als wir benötigen, wird sie eingespeichert. Das hat zum Vorteil, dass sie unabhängig vom Erzeugungszeitpunkt verfügbar ist. Zur Energiespeicherung gibt es zahlreiche Lösungen – Viele nutzen wir im Alltag, andere werden noch erforscht. Welche Lösungen sich durchgesetzt haben und welche vielversprechend klingen, stellen wir hier vor.
Übersicht der verschiedenen
Technologien
Zur Energiespeicherung müssen zunächst geeignete Energieträger gefunden werden. Die derzeit gängigsten mit den besten Voraussetzungen sind:
Brenn- oder Treibstoffe
gehobene, bewegte oder verformte Körper
sowie Batterien und Akkumulatoren.
Anschließend wird entschieden, welche Energieform in welcher Speicherart aufbewahrt werden kann. Da es verschiedene Speicherformen gibt, muss die Energie vor der Einspeicherung erst umgewandelt werden – und dieser Prozess ist stets mit Verlusten verbunden. Der Wirkungsgrad gibt Auskunft über die Höhe des Umwandlungsverlustes und ist ein entscheidender Faktor für die Nutzung einer Speicherform.
Energieform |
Beispiele Speicherform |
Wirkungsgrad in Prozent |
elektrische Energie |
Kondensatoren, supraleitende Magneten, Super Caps |
80-90 |
potentielle Energie |
hydraulische Pumpspeicher, Druckluftspeicher |
70-80, 65-70 |
kinetische Energie |
Schwungradspeicher |
70 |
chemische Energie |
Batterien, Akkumulatoren, |
65-80 30-50 |
thermische Energie |
Wärme-, Kältespeicher |
45-98 |
Je nach Funktionsweise der verschiedenen Speicher unterscheidet man in mechanische, kinetische, chemische, elektrische oder elektrochemische Speicher. Welche Energieform für das Be- und Entladen verwendet wird, ist nicht wesentlich. Doch mit dem wachsenden Ausbau von Photovoltaik und Windenergie steigt der Anteil an elektrischer Energie.
Die Technologien für erneuerbare Energiequellen (Photovoltaikanlagen, Windräder) stellen Energie in Form von Elektrizität zur Verfügung. Um den Umwandlungsverlust möglichst gering zu halten, ist daher die Weiterverwendung ebenfalls in Form Elektrizität derzeit die energetisch günstigste Variante. Das erklärt ebenso das wachsende Interesse an elektrischen Energiespeichern. Besonders bei Neubauten oder Sanierungen beliebt sind Photovoltaikanlagen in Kombination mit einem Stromspeicher von Hager. Mit einer intelligenten Steuerung über die Technikzentrale kann so der Strom sinnvoll und effizient für alle Prozesse bei der Haussteuerung, auch Hausautomation genannt, eingesetzt werden und ihr Smart Home zu einem sicheren Wohlfühl-Ort werden lassen.
Welche Lösungen der Energiespeicherung
setzen sich durch?
Pumpspeicher
Der größte Energiespeicher der Welt befindet sich in den USA und hat eine Leistung von rund 3000 MW (Megawatt) – es ist ein Pumpspeicher. Diese Speicher sind die aktuell leistungsstärksten Systeme, die überschüssigen Strom verwenden, um Wasser in ein höher gelegenes Becken bergauf zu pumpen. Bei Energiebedarf fließt das Wasser über Fallrohre zurück und treibt dabei Turbinen an, die wiederum Elektrizität erzeugen.
Dieser Mechanismus wird dann eingesetzt, wenn es im öffentlichen Stromnetz zu Schwankungen von Stromerzeugung und -nachfrage kommt. Die seit den 1920er Jahren eingesetzte Technologie reagiert schnell und flexibel und sichert die Energieversorgung, sobald die Nachfrage die Produktion übersteigt. Der Wirkungsgrad der wiedergewonnen Energie ist hoch: Bis zu 85 Prozent der potentiellen Energie können in Elektrizität umgewandelt werden.
Batteriespeicher
Ein weiteres Speichersystem, auf das wir täglich zurückgreifen sind die Batteriespeicher. Ob in Smartphones, Laptops, Fahrzeugen oder Wanduhren – Bleisäure-Batterien oder Akkumulatoren auf Basis von Lithium ermöglichen uns eine luxuriöse Elektro-Mobilität überall dort, wo kein Anschluss ans Stromnetz möglich ist.
Heimspeicher wie flow von Hager mit einem passenden Energiemanagement-System ermöglichen den Zugriff auf den selbsterzeugten Strom, wann immer er gebraucht wird. Profitieren Sie ganz zeitunabhängig von der Energie aus Wind und Sonne. Bedenken Sie die richtige Platzierung gleich bei der Elektro-Neuinstallation – In unserem Elektrokosten-Guide finden Sie mehr Informationen.
Weitere häufig genutzte
Speicherformen
Druckluftspeicher gehören zu den mechanischen Speicherformen, da sie über einen Verdichter die Luft unter hohem Druck in Drucklufttanks oder stoffdichten Hohlräumen einspeichern. Bei Bedarf wird die Druckluft über Turbinen abgelassen, wobei die mechanische Energie in elektrische umgewandelt wird.
Thermische Energiespeicher können ebenso mit überschüssigem Strom verlustarm geladen werden. Bei Strombedarf kann die Wärme über einen Wasserdampf-Kreislauf erneut in elektrische Energie umgewandelt werden.
Gibt es zukünftig neue, erfolgversprechende
Speichertechnologien?
Power-to-X-Verfahren
Auf der Suche nach ökologischen und effizienten Speichertechnologien rücken die sogenannten Power-to-X-Verfahren in den Vordergrund. Eine neue chemische Möglichkeit zur Energiespeicherung besteht in der Verwendung von Wasserstoff: Überschüssige Energie wird für die Wasserelektrolyse genutzt – also die Spaltung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff. Der gewonnene „grüne“ Wasserstoff – insofern grüne Energie genutzt wurde – wird in synthetisches Methan umgewandelt (Power-to-Gas). Dieses Gas wird ins Erdgasnetz eingespeist und dort gespeichert.
Der Wasserstoff kann ebenso in Methanol gebunden werden (Power-to-Liquid) und stünde so über die bereits existierende Infrastruktur von Benzin und Diesel zur Verfügung. Bisher sind allerdings die Wirkungsgrade noch nicht überzeugend.
RedOx Flow-Batterien
Neben den Batteriespeichern sollen zukünftig sogenannte RedOx flow-Batterien für eine zuverlässigere, stationäre Speicherung zum Einsatz kommen. Derzeit ist die Technologie dieser Flussbatterien (engl. flow) noch etwas teuer für den Heimgebrauch. Ihre hohe Lebensdauer sowie die geringe Selbstentladung sprechen für eine stärkere Nutzung als Energiespeicher.
Fazit
Die Energiespeicherung ist die Schlüsseltechnologie der Energiewende, damit vor allem das Potential der erneuerbaren Energien wirtschaftlich ausgeschöpft wird und rund um die Uhr verfügbar ist. Bisherige Langzeitspeicher wie Pump- oder Druckluftspeicher sind dabei ebenso im Einsatz wie modernere Speichersysteme wie Batterien oder Wärmespeicher. Die chemischen Energiespeicher –Power-to-Gas-Verfahren oder RedOx Flow-Batterien – gewinnen bei der Entwicklung von neuen Speichertechnologien immer mehr an Bedeutung.
Quellen:
Vor- und Nachteile verschiedener Energiespeichersysteme, Bundestag
Die wichtigsten Energiespeicher-Technologien im Überblick, Energie-Experten.org
Statusbericht Latentwärmespeicher, Technische Universität Darmstadt