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.

Außenansicht des flow Energiespeichers von Hager.

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