Energiespeicher der Zukunft

Der Klimawandel zeigt die dringende Erforderlichkeit des Wechsels von fossilen zu regenerativen Ressourcen für die Energiegewinnung. Doch Solarpaneele und Windräder gewährleisten derzeit noch keine flächendeckende und permanente Energieversorgung. Denn nicht immer scheint die Sonne, nicht immer weht Wind.

Die Lösung für das Problem ist bekannt: Sie heißt Energiespeicher. Diese speichern überschüssige Energie und geben sie bei hoher Nachfrage wieder ab. Doch noch steckt die Entwicklung in Kinderschuhen. Bei uns erfährst du, welche Schwierigkeiten den flächendeckenden Ausbau von Energiespeichern verzögern. Wir sagen dir, welche Energiespeicher es bereits gibt und welche neuen Arten für die Zukunft geplant sind.

Was ist ein Energiespeicher?

Der Ausbau erneuerbare Energien wird seit Jahren politisch und gesellschaftlich vorangetrieben. Du wirst zum Energiesparen aufgerufen. Du kennst die Energielabel, die neue Haushaltsgeräte in Klassen hinsichtlich ihrer Klimabilanz einteilen. Doch die größte Rolle spielt die Herkunft der genutzten Energie. Wofür hast du dich entschieden? Wird dein Strom aus Kohle produziert, setzt du auf einen Strommix oder komplett grünen Strom? Fest steht, dass die ausschließliche Nutzung regenerativer Energien am vorteilhaftesten für unser Klima ist. Doch sie kann nicht konstant gewährleistet werden. Und die Nachfrage nach Energie besteht nicht immer zeitgleich zu ihrer Produktion. Genau deshalb sind hochwertige Energiespeicher das A und O für einen kompletten Umstieg von endlichen zu unendlichen Ressourcen.

Schütze deine Energiespeicher der Zukunft: Sichere innovative Technologien, die den Weg zu einer nachhaltigen Energieversorgung ebnen, mit unserer umfassenden Gegenstandsversicherung ab.

Was sind Energiespeicher aber genau? Der Begriff verrät es dir zwar schon: Energiespeicher können Energie aufnehmen, zwischenlagern und wieder abgeben. Doch welche Speicherarten gibt es? Wie und für wie lange speichern sie die Energie und wie geben sie sie wieder ab?  Oft wird im Speicher die Energie auch in eine andere umgewandelt. Der Akku deines Smartphones beispielsweise wandelt elektrische in chemische Energie und diese bei der Abgabe wieder in elektrische. Du kennst sicher auch Photovoltaikanlagen mit Energiespeichern. Wer eine Solaranlage nutzt, wandelt Sonneneinstrahlung in Strom – den er direkt nutzen, ins öffentliche Stromnetz abgeben oder speichern kann.

Abhängig von ihrer maximalen Speicherdauer und Speicherkapazität werden Energiespeicher in zwei Gruppen aufgeteilt:

1. Kurzzeitspeicher nehmen mehrmals am Tag Energie auf und geben sie auch mehrmals am Tag wieder ab. Sie können schnell entladen werden und eignen sich für Verbrauchsspitzen.
2. Langzeitspeicher sind große Speicherwerke, die über Wochen Energie speichern können. Doch vor der Abgabe benötigen sie zeitlichen Vorlauf.

Werfen wir nun einen Blick auf bereits bestehende Energiespeicherarten.

Arten von Energiespeichern

Schon jetzt sind unterschiedliche Energiespeicher im Einsatz. Und sie alle bringen Vor- wie Nachteile mit sich.

Pumpspeicherkraftwerke

Diese werden aktuell am häufigsten eingesetzt. Bei ihnen handelt es sich um thermische Speicher mit über einer Gigawattstunde Speicherkapazität. Der überschüssige Strom pumpt Wasser in ein Becken. Bei Bedarf wird das Becken geleert und das abfließende Wasser in Turbinen zu Strom gewandelt.

• Vorteile: lange Speichermöglichkeit, flexibler Einsatz
• Schwierigkeiten: geringer Wirkungsgrad: Energieverlust von bis zu 25 Prozent

Batteriespeicher

Hierbei handelt es sich um elektrochemische Speicher. Sie werden als Lithium-Ionen-Batterien oder Akkus für Smartphones, Laptops oder auch E-Bikes verwendet.

• Vorteile: direkte Nutzungsmöglichkeit, Speicherung vor Ort
• Schwierigkeiten: sehr teuer, kleine Strommengen, Kapazitätseinbußen durch ständiges Laden und Entladen

Druckluftspeicher

Druckluftspeicher werden direkt ans Stromnetz angeschlossen und entziehen ihm in Überhangzeiten Strom. Sie komprimieren Luft und speichern sie in unterirdischen Großlagern. Bei Strombedarf wird die Druckluft mit Erdgas in einer Kammer verbrannt und treibt eine Turbine an, deren Bewegungsenergie ein Generator zu Strom umwandelt.

• Vorteile: geringe Verluste, schnelle Stromlieferung
• Schwierigkeiten: kurze Speicherdauer

Energiespeicher der Zukunft: innovative Ansätze

Du siehst: Die aktuellen Speichermöglichkeiten alleine können keine ausschließlich grüne Energieerzeugung garantieren. Doch es werden bereits neue Ideen getestet.

Wasserstoffzellen

Diese sind für viele die Zukunft. Denn Wasserstoff kann auf dreifache Weise als Energiespeicher in Windkraft- oder Solaranlagen eingesetzt werden. Durch Elektrolyse speichert er überschüssigen Strom. In der „Power-to-Gas“-Variante nutzt er Strom dazu, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Der Wasserstoff wird zusammengedrückt in Tanks eingelagert und in einer Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt. Zugleich wird Wärme erzeugt („Power-to-Heat“), die beispielsweise in Blockheizkraftwerken verwendet werden kann. Möglich ist auch in der „Power-to-Liquid“- Variante die Erzeugung flüssigen Kraftstoffes

• Vorteile: langfristig große Speichermengen, Wärme als Nebenprodukt, kei­ne CO₂-Emissionen
• Schwierigkeiten: keine ausgereifte Technologie, teuer, Wirkungsgrad von 40 Prozent, Element in natürlicher Form nur gebunden

Pumpspeicherkraftwerke auf dem Meeresgrund

So ähnlich kannst du dir die 30 Meter langen und hohen Betonkugeln vorstellen, in die unter hohem Druck Wasser geleitet wird. Dieses wiederum erzeugt Bewegung in einer Turbine, ein angeschlossener Generator produziert Strom.

• Vorteile: genug Platz, Wasser und Druckgefälle. Prognostizierte Speicherkapazität von über 800 Terawattstunden
• Nachteile: Bislang nur Prototyp

Mechanischer Stromspeicher mit künstlicher Intelligenz

Klingt erst einmal nach einer ungewöhnlich futuristischen Idee. Ein 120 Meter hoher Kran in Solar- oder Windparks stapelt Betonklötze, Ziegel aus Erdreich, Sand oder Abfällen, die beim Anheben Energieüberschüsse speichern und durch Herablassen wieder freisetzen.

• Vorteile: Langzeitspeicher mit großer Speicherkapazität, wetterunabhängig
• Schwierigkeiten: teuer, noch nicht ausreichend erprobt

Info: Eine weitere Möglichkeit, bislang aber nur als Idee: Kalkspeicher können im Sommer überschüssige Solarenergie aufnehmen und m Winter zum Heizen bereitstellen.

Zukunftsausblick und Herausforderungen

Du fragst dich, weshalb die Entwicklung bei der Speicherung erneuerbarer Energien so langsam vorangeht? Die Antwort liegt im Gebilde der heutigen Energiewirtschaft, die zu den folgenden Problemen führt:

• Keine Definition der Rolle von Energiespeichern im Stromnetz
• Fehlende regulatorische Rahmenbedingungen für alle EU-Mitgliedsstaaten
• Fehlender Bewertungsstandard von durch Energiespeicher erbrachten Systemdienstleistungen
• Starke Differenzen hinsichtlich allgemeinen Speicherbedarfs
• Mangelndes Bewusstsein für Vorteile von Energiespeichern
• Zurückhaltung bei Investitionen aufgrund unsicherer Anlagenrendite
• Langwierige, komplizierte Genehmigungsverfahren
• Preisschwankungen auf weltweitem Elektrizitätsmarkt
• Unklare Besitzverhältnisse
• Keine effiziente Netzplanung

Obgleich Expert:innen immer wieder die überwiegenden Vorteile von Energiespeichern für unsere Energieversorgung betonen, wird ein Ausbau noch dauern. Unternehmen aber können dennoch umweltgerecht agieren. Du musst aber nicht warten. Wie wäre es, wenn du dir auf dem Balkon ein Solarpaneel installierst? Oder eine eigene Biogasanlage in deinem Garten anlegst? Es gibt genug Möglichkeiten. Nutze sie, bis eine permanente Speicherung erneuerbarer Energien für die Allgemeinheit garantiert werden kann

Bildnachweis: ©Header AdobeStock_459298103; Negro Elkha, Bild 1 ©AdobeStock_816613860; inthasone