Was sind die
verschiedenen Stromspeichertechnologien?
Mit welcher Technologie wird
elektrische Energie gespeichert?
Stromspeicher speichern selten direkt die elektrische Energie, sondern wandeln diese über einen Energiewandler in eine andere Energieform um. Lediglich Kondensatoren oder Magneten können elektrische Energie speichern. Die Autobatterie bei Verbrennungsmotoren hingegen besteht aus Bleisäure und speichert also das Energiepotential in Form von chemischer Energie. Da jede Umwandlung in eine andere Energieform selbst Energie benötigt, können bei diesem Prozess hohe Verluste entstehen.
Übersicht der konventionellen Stromspeichertechnologien:
- Kondensator und supraleitende Magneten für elektrische Energie
- Hydraulische Pumpspeicher für potentielle Energie
- Druckluftspeicher für pneumatische Energie
- Schwungradspeicher für kinetische Energie
- Batterie- und Wasserstoffspeicher für chemisch gebundene Energie
Stromspeicher für den selbst erzeugten Strom im Heimbedarf sind meist mit Photovoltaik-Anlagen verbunden. Ob es sich um ein AC oder DC geführtes Speichersystem handelt, hat allerdings keine Auswirkungen auf die Art des Stromspeichers. Es können sowohl Blei-Gel- oder Blei-Säure-Speicher als auch auf Lithium-Ionen basierte Solarspeicher eingesetzt werden. In der Technikzentrale wird alles zusammengeführt und gesteuert. In unserem Elektrokosten-Guide erfahren Sie alles, was Sie über eine Elektro-Neuinstallation wissen müssen.
Um die gespeicherte Energie als Elektrizität wieder verfügbar zu machen, gibt es unterschiedliche Typen von Batterien: Während in Blei-Akkus Schwefelsäure als Elektrolyt fungiert, ist das Elektrolyt in Blei-Gel-Akkus durch Zusatz von Kieselsäure gelförmig. So entsteht beim Be- und Entladen weniger Ladeverlust. In AGM-Batterien ist die stromleitende Flüssigkeit in Glasfasern oder einem Vliesmaterial gebunden und kann somit nicht auslaufen. Der Betrieb in der Seitenlage ist daher problemlos möglich.
Weg von Blei – hin zu Lithium.
Die Zukunft der Energiespeicher?
Je nach Nutzung der Energiespeicher wird zwischen den unterschiedlichen Speichertechnologien gewählt. In der Elektromobilität scheinen die Lithium-Batterien für Elektroautos einen festen Platz eingenommen zu haben. Grundsätzlich werden diese Speichertypen in mobilen Anwendungen wie in Laptops oder Smartphones eingesetzt. Für PV-Anlagen können lithiumbasierte Technologien auch als mittelfristige Speicher genutzt werden.
Ein AC oder DC geführtes System kann mit Lithium-Solarspeichern kombiniert werden, die gegenüber von Bleispeichern mit ihrer großen Lebensdauer überzeugen. Zudem verfügen sie über eine höhere Tiefenentladung bei gleichzeitig geringerer Selbstentladung. Lesen Sie hier mehr über den Heimspeicher flow von Hager, der ebenfalls auf der Lithium-Technologie beruht. Neben dem intelligenten Lademanagement des Speichers ermöglicht Hager Ihnen außerdem eine flexible Steuerung und Überwachung per Hausautomation für Ihr Smart Home.
Welches sind die Langzeitspeicher
unter den Stromspeichertechnologien?
Ein Heimspeicher ermöglicht Ihnen, auf Ihre selbst erzeugte Energie zeitunabhängig zuzugreifen – der Strom kann schnell und unkompliziert für längere Zeit bis zu mehreren Wochen gespeichert werden. Dennoch ist es kein geeigneter Langzeitspeicher. Die Schlüsseltechnologie für eine Speicherung über längere Zeiträume bilden nach wie vor die Pumpspeicherkraftwerke.
Ihre Funktionsweise ist einfach nachzuvollziehen: Es wird die potentielle Lageenergie des Wassers genutzt. Mit Hilfe von überschüssiger Energie wird Wasser in ein höher gelegenes Becken aufwärts gepumpt. Bei Energiebedarf fällt das Wasser über Fallrohre zurück und treibt dabei Turbinen an, die wiederum Strom erzeugen.
Nicht nur in Deutschland, sondern auch länderübergreifend gibt es Pumpspeicher im trilateralen Kontext mit Österreich und der Schweiz. Sie sollen dazu beitragen, die europäische Speicherkapazität deutlich zu erhöhen, um somit die zeitlich fluktuierenden Energiemengen aus Wind und Sonnenenergie aufnehmen zu können. Ein erster Bericht zur Zukunft der Pumpspeicher liegt bereits vor.
Moderne Langzeitspeicher
in der Forschung
Neben den Pumpspeichern erfreuen sich auch Power to Gas Anlagen wachsender Beliebtheit. Hier wird mit Hilfe von Wasser Energie erzeugt - über die Elektrolyse werden Wasser- und Sauerstoff aufgespaltet. Der gewonnene Wasserstoff wird anschließend in Methan umgewandelt und kann komplett ins Erdgasnetz eingespeist werden. Zur Zeit ist diese Technik noch teuer und die Wirkungsgrade sehr gering.
Auch Wärmespeicher können auf die ungleichmäßige Einspeisung von erneuerbaren Energien reagieren. In solarthermischen Kraftwerken werden sie bereits kommerziell eingesetzt – mit dem Unterschied, dass die Wärme zur Speicherbeladung durch die Sonnenstrahlung bereitgestellt wird. Bei thermischen Stromspeichern hingegen wird die Wärme mit einer elektrischen Heizung aus Strom erzeugt und verlustarm gespeichert. Bei Strombedarf kann die Wärme über einen Wasserdampf-Kreislauf erneut in elektrische Energie umgewandelt werden.
Fazit
In den letzten 130 Jahren wurde viel an Speichertechnologien geforscht – mit dem Resultat immer effizienterer Anlagen mit höherem Wirkungsgrad. Konventionelle Stromspeicher wie Pumpspeicherkraftwerke, Batterien, aber auch moderne Speichermöglichkeiten auf Basis von Wasserstoff sind allesamt notwendig, wenn wir das Energiepotential der erneuerbaren Energien sinnvoll ausschöpfen wollen. Die Stromspeicherung geht allerdings nicht ohne Verluste einher. Aus diesem Grund ist es umso wichtiger, den Strom vor allem bei Überproduktion in abnahmeschwachen Zeiten zwischenzulagern. Ein intelligentes Energiemanagement-System ist dabei Voraussetzung!
Quellen:
Speicher- und Flexibilisierungsoptionen, Energieagentur NRW
Speichertechnologien, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
ESYS Technologiesteckbrief Energiespeicher, Peter Elsner, Dirk Uwe Sauer