Energiespeicher

Korallenriff, Vanua Levu, Nord-Fidschi

Innovatioin

Energiespeicher

In Diskussionen geht es schnell um Energiespeicher. Und jeder redet mit. Oft frei von Wissen. Aber welche Speicher gibt es? Wie geht das und wie viel Energie und wie lange? Wie weit ist man da?

Erst wenn man näher hinschaut, entdeckt man eine bunte Vielfalt. Mit einem Überblick über diese bunte Vielfalt weiß man erst, wovon man spricht. In jeder Diskussion. Nicht mehr frei von Wissen. Diesen Überblick finden Sie hier.

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In Diskussionen geht es schnell um Energiespeicher. Und jeder redet mit. Oft frei von Wissen. Aber welche Speicher gibt es? Wie geht das und wie viel Energie und wie lange? Wie weit ist man da?

Erst wenn man näher hinschaut, entdeckt man eine bunte Vielfalt. Mit einem Überblick über diese bunte Vielfalt weiß man erst, wovon man spricht. In jeder Diskussion. Nicht mehr frei von Wissen. Diesen Überblick finden Sie hier.

weiter Grundlagen

Haben Sie eine Thermoskanne? Dann bleibt Ihr Tee warm. Energiespeicher koordinieren Verbrauch und Erzeugung der Energie. Oder: Ihren Tee haben Sie schon vorher gemacht, trinken möchten Sie ihn später. Daher die Thermoskanne.

Je höher der Wärmeverlust, desto geringer ist der Wirkungsgrad Ihrer Thermoskanne. Der Wirkungsgrad beschreibt die Güte des Speichers. Also 50°C heißer Tee rein, 30°C heißer Tee raus, ergibt 30/50*100= 60% Wirkungsgrad.

Jetzt wird es bunt. Manche „Speicher“ wandeln die Energie. Es kommt nicht das gleiche raus, was reinkommt. Beim Wasserstoff kommt Strom rein. Raus kommt Gas. Das Gas kann man wieder verstromen. Dann liegt der Wirkungsgrad nur bei 20-25%. Wasserstoff ist dann mehr ein Stromfresser als ein Speicher.

Anders ist es, wenn man den Wasserstoff direkt als Gas, z.B. in Fahrzeugen, nutzen kann. Dann speichert man Strom ein, heraus kommt mechanische Energie, nämlich die Bewegung des Fahrzeugs. Das gilt übrigens auch für Batterien in Elektroautos. Strom rein, mechanische Bewegungsenergie raus.

Es kommt also darauf an, was man einspeichert (Wärme, Strom, mechanische Energie) und was dann rauskommt (Wärme, Strom, mechanische Energie). Und ob die gleiche Energieform rauskommt oder eine gewandelte Energieform.

weiter Überblick

Es gibt eine bunte Vielzahl an Speichern. Um ein kunterbuntes Durcheinander zu vermeiden, sollte man 3 Fragen beantworten. Speichert man Strom oder Wärme? Wie viel möchte man speichern? Wie lange soll gespeichert werden?

Als Beispiel ein Klassiker: die Befürchtung einer langen „Dunkelflaute“, also dass Wind und Sonne lange keinen Strom liefern könnten. Daher könne es keine sichere Energieversorgung ohne fossile Kraftwerke geben. Nun wird es uns aber zu bunt!

Welcher Energiespeicher ist in diesem Fall gefragt? Wärmespeicher scheiden aus. Batterien speichern zu wenig Energie. Pumpspeicher sind zu schnell entleert, da man die gespeicherte Energie hier über längere Zeit abrufen können muss. Jetzt braucht man Kavernenspeicher, in die man Biomethan und Wasserstoff eingelagert.

Der Gasspeicher in Rehden, Niedersachsen, hat ein Speichervolumen, das die Stromversorgung in Deutschland über 14 Tage sicherstellt. Rund 30 weitere Kavernen sind als Gasspeicher nutzbar. Reicht das aus?

Eine zweiwöchige Dunkelflaute tritt in Deutschland im Schnitt alle zwei Jahre einmal auf.Laut dem Deutschen Wetterdienst gibt es in Deutschland im Schnitt zweimal im Jahr Situationen, in denen großräumige Flauten und sonnenarme Zeiten über 48 Stunden gemeinsam auftreten. Betrachtet man Europa insgesamt reduziert sich die Auftretenshäufigkeit auf 0,2 Situationen pro Jahr.

Ja, es reicht aus. Und zwar „dicke“.

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Eine andere Perspektive ist der laufende Betrieb des Stromnetzes. Schwankende Erzeugung aus Sonne und Wind im Laufe eines Tages verlangen Speicher, die diese kurzfristigen Schwankungen auffangen. In jeder Sekunde!

Zudem muss der Tag-Nacht-Zyklus im Stromverbrauch und ebenso in der Erzeugung von Solarstrom abgepuffert werden, um die Frequenzhaltung im Netz jederzeit sicherzustellen.

Dazu braucht es vor allem moderne Windenergieanlagen, die alle netzdienlichen Eigenschaften von Großkraftwerken mitbringen. Wichtig sind flexible, steuerbare Wasserkraft- und Biomasseanlagen, die ihre Einspeiseleistung bedarfsgerecht rauf- und runterfahren können. Für den Rest braucht man Speicher. Aber welche?

Batterien, Schwungmassenspeicher, Elektrodenkessel mit Wärmespeichern, Pump- und Druckluftspeicher kommen hier ins Spiel. Sie stellen die Frequenzhaltung im Stromnetz sicher und sind die Basis dafür, dass Energienachfrage und -bedarf jederzeit im Stromnetz flexibel aufeinander abgestimmt werden können.

Neben modernen Stromnetzen braucht es auch intelligente, digitale Datennetze. Nur so lassen sich in Zukunft die Energieerzeuger untereinander mit dem Verbrauch in Haushalten, Gewerbebetrieben und in der Industrie jederzeit koordinieren und steuern. Die Digitalisierung ist daher die Voraussetzung für eine funktionierende, klimafreundliche und dezentrale Energieversorgung.

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Die Animation „Energiespeicher und ihre Bedeutung für die Sektorenkopplung“ zeigt, welche Speicher es gibt und wie die Sektoren Strom, Wärme, Verkehr, Industrie durch verschiedene Speichertechnologien verknüpft werden können, um Erneuerbare Energien jederzeit versorgungssicher nutzbar zu machen.

Link Animationsfilm AEE

Energiespeicher und ihre Bedeutung

für die Sektorenkoppelung