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Wärmespeicher-Technologien Power-to-Heat

Auf Grund der schwankenden Produktionsmengen bei den regenerativen Energiequellen kann es an Tagen mit starker Sonneneinstrahlung und starken Winden zu einem Überschuss an elektrischer Energie im Stromnetz kommen. Dies führt insbesondere in den norddeutschen Küstengebieten zu einer Abregelung der Windkraftanlagen durch den Energieversorger, um Netzüberlastungen zu vermeiden. Enorme Mengen wertvoller regenerativer Energie geht dadurch verloren und muss an Tagen mit weniger regenerativer Energieerzeugung eventuell durch konventionelle Kraftwerke ersetzt werden.

Einsatz von Batteriesystemen

Eine Lösung zur Speicherung elektrischer Energie wäre der Aufbau von Batteriespeichersystemen, die den Überschuss an regenerativer Energie zwischenspeichern. Bislang sind aber die Investitionskosten für eine Batteriespeicheranlage relativ hoch, so dass ein wirtschaftlicher Betrieb schwierig ist. Zudem werden für die Speicherung großer Mengen Energie auch große Batteriekapazitäten erforderlich, die einen entsprechend großen Platzbedarf haben.

Nutzung von Wasserstoff als Speichermedium

Alternative Ansätze gibt es daher durch die Verwendung von Wasserstoff als Speichermedium. Dieses lässt sich nach der Elektrolyse, d.h. der Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, in Tanks speichern. Außerdem ist ein relativ unkomplizierter Transport durch ein Gasleitungsnetz möglich. Nachteilig ist jedoch der geringe Gesamtwirkungsgrad des Systems, wenn später wieder über eine Brennstoffzelle Strom erzeugt werden soll.

Wärmespeicher als Alternative

Eine interessante Lösung stellt die Erzeugung von Wärme aus überschüssiger Energie dar. Dies ist das Konzept „Power-to-Heat“. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Grundprinzipien. Zum einen kann die elektrische Energie direkt über einen Heizstab Wärme erzeugen. Wasser wird dadurch erwärmt und in einem Pufferspeicher zwischengelagert. Das warme Wasser kann bei guter Isolierung des Speichers mehrere Tage und Wochen gespeichert werden und bei Bedarf angefordert werden. Dadurch kann auf die Verbrennung von Heizöl oder Erdgas zur Wärmeerzeugung verzichtet werden und das Abregeln von regenerativen Energiequellen wird vermieden. Eine sehr interessante Lösung wäre hierbei noch die Nutzung eines Fernwärmenetzes, um die Wärme direkt zu den Verbrauchern transportieren zu können.

Eine Alternative zu den Heizstäben ist der Einsatz von Wärmepumpen. Da für die Erzeugung der gleichen Wärmemenge wesentlich weniger elektrische Energie benötigt wird, ist der Wirkungsgrad höher. Allerdings erfordert das System eine Wärmequelle in Form eines Flusses, des Bodens, der Luft oder des Grundwassers. Der technische Aufwand ist im Vergleich zum Heizstab ebenfalls höher.

Wärmespeicher als wichtiger Baustein für eine autarke Energieversorgung

In der Energiebilanz eines Einfamilienhauses nimmt der Bereich Heizung und Wärmeerzeugung einen großen Anteil ein. Dies liegt daran, dass zum Beispiel bei einer Beheizung des Gebäudes mit Heizöl eine vergleichbar geringe Menge Heizöl von 1000l pro Jahr einem Energieäquivalent von 10000 kWh entspricht. Um daher ein Gebäude energieautark betreiben zu können, muss für den Bereich Wärme ein gutes Speicherkonzept in Form saisonaler Speicher verfügbar sein. Daneben spielt eine sehr gute Wärmeisolierung des Gebäudes und ein effizientes Luftaustauschsystem eine tragende Rolle bei der Realisierung eines energieautarken Hauses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Quelle: Wikipedia
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