Speichertechnologien für erneuerbare Energien

Erneuerbare Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie sind fluktuierend: Da der Wind nicht konstant stark weht und die Sonne an manchen Tagen stärker, an anderen weniger stark scheint (und in der Nacht gar nicht), sind beide Energiequellen nur dann kontinuierlich und verlässlich einsetzbar, wenn sie mit intelligenten Speicherlösungen gekoppelt werden. Dabei werden die punktuellen Stromüberschüsse für solche Phasen aufgespart, in denen kein Strom produziert wird. Als „Spitzenlast“ bezeichnet man die kurzzeitig auftretende hohe Leistungsnachfrage innerhalb eines Stromnetzes. Ausgeglichen werden solche unvorhergesehenen Spitzenlasten mit Speichertechnologien, die schnell – manchmal innerhalb von Sekunden – verfügbar sein müssen.  

Es gibt viele verschiedene Speichertechnologien: Zum einen den Wärmespeicher, der vor allem durch die Erhitzung von Wasser Wärme und damit Energie speichert. Diese Methode wird vor allem in Privathaushalten zur Kurzzeitspeicherung von photovoltaischer Energie angewendet. Im industriellen Maßstab gibt es weitere Ansätze mit unterschiedlichen Speichermaterialien wie zum Beispiel Beton oder Flüssigsalz. Neben dem Wärmespeicher gibt es außerdem elektrodynamische, elektrostatische und Schwungradspeicher für die Kurzzeitspeicherung in Kraftwerken. Als Langzeitspeicher verwendet man dagegen elektrochemische Speicher wie Akkumulatoren oder Batterien sowie Pumpspeichersysteme. Vor allem mit Lithium-Batterien wurde in den letzten Jahren sehr viel Forschung betrieben, um besonders leistungsfähige mobile Speicher für Hybridfahrzeuge oder Smartphones zu entwickeln. Aber auch im Bereich Stützung elektrischer Netze wird aktuell viel mit Batteriespeichersystemen geforscht. Denn vor allem große Stromversorgungsnetze unterliegen starken Schwankungen von Angebot und Nachfrage beim Strom.

Für eine Stützung der Stromnetze und für einen Ausgleich in Phasen von Spitzenlaststrom sorgen neben Batteriespeichertechnologien auch sogenannte Druckluftspeicherkraftwerke. Das erste Kraftwerk dieser Art wurde bereits 1978 in Deutschland errichtet. Dabei wird Strom durch Kompression von Luft in unterirdischen Kavernen gespeichert und bei Spitzenlastbedarf wieder entladen, indem die Luft erhitzt und in einer Gasturbine entspannt wird. In ihrer konventionellen Funktionsweise ist die Druckluftspeichertechnik eine Hybridtechnologie, da Erdgas benötigt wird. Die weiterentwickelte Technologie arbeitet dagegen mit einem zusätzlichen Wärmespeicher, um vollständig klimafreundlich zu funktionieren.

Quellen:

Dr. Rainer Tamme, “Speichertechnologien für erneuerbare Energien – Voraussetzung für eine nachhaltige Energieversorgung”, in: FVS Themen (2006):

https://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2006/th2006_03_03.pdf, aufgerufen am 12.03.2022 um 8.30 Uhr.

https://www.enbw.com/energie-entdecken/verteilung-und-transport/netzsteuerung/, aufgerufen am 12.03.2022 um 9.30 Uhr.