Welche Lösungen
für Ener­gie­spei­che­rung gibt es?

Außenansicht des flow Energiespeichers von Hager.

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, 

Wasser­stoff, synthe­ti­sches Methan, Power-to-X-Tech­no­lo­gien

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.

Abbildung des täglichen Energiebedarfs und der Energieproduktion einer Photovoltaikanlage.

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