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Potentiale und Vergleich der Speichertechnologien

Im Zuge der Energiewende werden Speichersysteme für Elektrizität immer wichtiger. Die massive Förderung erneuerbarer Energien wie Nutzung von Photovoltaik, Windkraft oder Wasserkraft hat zur Folge, dass wir uns hinsichtlich der Energieerzeugung immer mehr nach dem Wetter richten müssen. Wurde elektrische Energie bisher vorwiegend ganz nach Bedarf in geregelten Kraftwerken erzeugt, lassen sich regenerative Energiequellen nicht steuern oder beeinflussen. Die Folge ist eine zeitliche Diskrepanz zwischen Energieerzeugung und-nutzung. Während der Energiebedarf beispielsweise im Winter höher als im Sommer ist, liefern Photovoltaik-Anlagen im Sommer ein Vielfaches der im Winter erzeugten Energie.

Diese Entwicklung hat zur Folge, dass bei einer weiteren Förderung regenerativer Energien in Zukunft deutlich mehr Stromspeicher notwendig sind, um wetterbedingte Schwankungen der Energieerzeugung auszugleichen. Um eine zuverlässige Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien sicherzustellen, bedarf es eines deutlichen Ausbaus der bisherigen Stromspeicher. Experten gehen davon aus, dass das Problem nur durch eine Kombination aus verschiedenen Technologien gelöst werden kann. Die vielversprechendsten Technologien werden im Folgenden kurz vorgestellt, es wird zwischen mechanischen, chemischen und elektrischen Varianten unterschieden.

Speichertechnologien
Vergleichen hilft Sparen - javier brosch - Fotolia.com

Chemische Stromspeicher

Chemische Stromspeicher begleiten uns bereits seit vielen Jahren in Form von Batterien und Akkumulatoren im Alltag. Bei dieser Form des Speichers wird elektrische Energie in galvanischen Zellen in chemische Energie umgewandelt, die später fast verlustfrei wieder in Strom umgewandelt werden kann. Die Technologie ist ausgereift und weist hohe Wirkungsgrade auf. Demgegenüber stehen jedoch vergleichsweise hohe Investitionskosten. Auch das spezifische Gewicht der Batterien ist ein Schwachpunkt, der besonders bei Elektroautos für Probleme sorgt.

Die Speicherung elektrischer Energie in Form von Wasserstoff oder Methan ist ein vielversprechender Ansatz für die Zukunft. Dabei wird mithilfe von Elektrizität Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Wasserstoff hat eine hohe Energiedichte und kann bei Bedarf in einer Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt werden. Auch die chemische Verbindung von Wasserstoff mit Kohlenstoff zu Methan ist möglich. Beide Technologien befinden sich noch relativ am Anfang ihrer Entwicklung. Dementsprechend sind die Kosten noch sehr hoch, auch der Wirkungsgrad ist noch nicht zufriedenstellend.

Mechanische Stromspeicher

Bei mechanischen Stromspeichern wird Elektrizität in mechanische Energie umgewandelt, das heißt in Bewegungs-, Lage- oder Druckenergie. In einem Schwungradspeicher wird beispielsweise mithilfe von Strom ein sehr schweres Rad angetrieben, welches bei optimalem Betrieb während der Bewegung kaum Energieverluste aufweist. Die Bewegungsenergie kann mittels Drehstrommagneten ganz einfach wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Das Potenzial der Technologie ist trotz des hohen Wirkungsgrades begrenzt.

Eine weitere mechanische Speichermöglichkeit ist die Erzeugung von Druckluft mittels elektrisch angetriebener Kompressoren. Die Druckluft lässt sich in unterirdischen Kavernen speichern und später zusammen mit Gas in einem Kraftwerk verbrennen. Der geringe Wirkungsgrad ist ein Schwachpunkt der Technologie.

Wasserkraftwerke in Form von Stauseen existieren bereits seit vielen Jahren, ein weiterer Ausbau ist jedoch nur sehr begrenzt möglich, da entsprechende Höhenunterschiede zwingend erforderlich sind.

Elektrische Stromspeicher

Auch mithilfe elektrischer Komponenten lässt sich Strom speichern. Die Kapazitäten der Technologien sind jedoch aufgrund der hohen Kosten für elektrische Bauteile begrenzt. Ein klassisches Beispiel ist der Kondensator. Dieser besteht aus zwei gepolten, gegenüberliegenden Platten, die elektrisch auf- und entladen werden können. Neuerdings werden auch sogenannte supraleitende Spulen genutzt, die bei sehr tiefen Temperaturen fast keinen elektrischen Widerstand aufweisen. Ein Problem ist dabei die notwendige kontinuierliche Kühlung der Elemente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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