Energiespeicher: flexible Nutzung erneuerbarer Energiequellen
Effiziente Lösungen zur Energiespeicherung gehören zu den wichtigsten Faktoren der Energiewende.
Matthias HausmannZuletzt aktualisiert am: 4. November 2024Strom aus erneuerbaren Energien wie Solar- und Windkraft ist nachhaltig, umweltschonend und in vielen Haushalten bereits ein fester Bestandteil des Verbrauchs. Eine der größten Herausforderungen dieser Energiequellen ist der Zeitpunkt der Energieerzeugung und des Verbrauchs – denn dieser findet nicht immer zeitgleich statt. Damit die erzeugte Energie nicht verloren geht und auch in sonnen- oder windarmen Zeiten verfügbar ist, bedarf es Technologien zur Energiespeicherung. Wir erklären Ihnen, welche Lösungen es in diesem Bereich gibt und welche Vorteile sie mit sich bringen!
Im Sommer wird an langen Tagen mit vielen Sonnenstunden eine große Menge an Solarstrom erzeugt. Gleichzeitig wird in der hellen Jahreszeit weniger Strom benötigt. Die tagsüber erzeugte Solarenergie wird meist erst in den Abendstunden oder in den frühen Morgenstunden des nächsten Tages gebraucht. Ebenso schwankt der Ertrag aus Windkraft wetterbedingt. Durch die Speicherung kann Energiebedarf und -nachfrage aufeinander abgestimmt werden, sodass eine ganzjährige Nutzung erneuerbarer Energien realistisch wird. Nur durch die flächendeckende Etablierung effizienter Speichertechnologien ist es möglich, die europäischen Klimaziele zur überwiegenden Nutzung grüner Energie bis zum Jahr 2050 zu erreichen und die Energiewende zu meistern.
Funktionsweise von Energiespeichern
Das Grundprinzip von Energiespeichern basiert auf der Energieumwandlung, da die direkte Speicherung von Strom ohne Umwandlung nur bedingt möglich ist. Ähnlich wie Kohle im Kohlekraftwerk zu Wasserstoff umgewandelt und daraus Energie bezogen wird, verhält es sich auch mit der Umwandlung der Energie aus Sonnenlicht und Wind. Diese wird durch mechanische, thermische oder chemische Reaktionen in verschiedene Energieformen umgewandelt und kann auf diese Weise in großen Mengen zwischengespeichert werden. Aus dem überschüssigen Strom wird so beispielsweise Methan, Wärme oder Wasserstoff gewonnen, was zuverlässig und regelbar eingesetzt werden kann. Für geringere Bedarfsmengen, wie sie beispielsweise in Wohnhäusern anfallen, eignen sich auch kleine Speichersysteme, die direkt am Ort der Stromerzeugung stehen und die Solarenergie aus Photovoltaikanlagen in Batterien speichern.
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Energiespeicher im Überblick: verschiedene Speichersysteme und ihre Merkmale
Die verschiedenen Technologien und Konzepte zur Energiespeicherung unterscheiden sich vor allem in der Energieform, die sie speichern können und auf welche Weise die umgewandelte Energie wieder freigesetzt wird. Je nachdem, ob und wie viel solare, elektrische oder kinetische Energie gespeichert werden soll, kommen unterschiedliche Speicherformen zum Einsatz.
Zu den mechanischen Energiespeichern gehören Pumpspeicher, Druckluftspeicher und Schwungradspeicher, bei denen mittels der Kräfte von Wasser, Gasdruck oder der kinetischen Energie rotierender Masse Energie umgewandelt und gespeichert wird. Pumpspeicherkraftwerke sind die bekannteste Form der Stromspeicherung im großen Umfang. Sie werden beispielsweise in Wasserkraftwerken eingesetzt. Dabei wird Wasser von einem höher liegenden Becken in ein darunter liegendes Becken gepumpt und bei Bedarf mittels Turbinen und Generatoren in das untere Becken zurückgelassen. Die so entstehenden Kräfte erzeugen dann wiederum Strom.
Bei Druckluftspeichern wird die Energie durch Komprimierung von Luft gespeichert, wodurch Wärme freigesetzt wird. Schwungradspeichern nutzen die Rotationsenergie, die beim Beschleunigen eines Schwungrads bzw. Rotors entsteht. Die Energie wird durch die induktive Kopplung eines elektrischen Generators zurückgewonnen. Diese Art von mechanischem Energiespeicher wird zum Beispiel bei der Rekuperation in Elektrofahrzeugen eingesetzt.
Energiespeicher der Zukunft
Die Frage, welche die beste Art der Energiespeicherung ist, beschäftigt die Wissenschaft und Energiebranche schon lange. Fakt ist: Die bereits existierenden Technologien müssen weiterentwickelt werden, damit unser Energiebedarf langfristig und gänzlich von erneuerbaren Energiequellen abgedeckt werden kann. Bisher gibt es noch keine perfekte Lösung, Strom aus Kraftwerken oder aus dem Privatbereich in großen Mengen für lange Zeit zu speichern. Wir sind gespannt, inwiefern die Technologie im Bereich der Stromspeicher in den kommenden Jahren weiterentwickelt.
