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erneuerbare Energien: viele Speichersysteme schon marktreif

19.03.12  06:10 | Artikel: 954325 | Proteus Fach-Artikel

erneuerbare Energien: viele Speichersysteme schon marktreifEnergiespeicher sind die Zukunft für die erneuerbaren Energien und die Entwicklung neuer Konzepte und Lösungen macht große Fortschritte. Rund 300 Experten aus insgesamt 28 Ländern diskutierten am 13. und 14.03.2012 auf der Konferenz "Energy Storage - International Summit for the Storage of Renewable Energies" praxisnahe Lösungen zur Energiespeicherung. Veranstalter waren die Solarpraxis AG aus Berlin und die Messe Düsseldorf.

Auf der zweitätigen Veranstaltung hielten rund 30 Experten aus den Bereichen Forschung und Industrie Kurzvorträge zum Thema. Prof. Dr. Eicke R. Weber, Institutsleiter des Fraunhofer ISE, gab zum Auftakt der Veranstaltung eine kurze Einführung in die Problematik. Wir geben Ihnen eine kurzen, nicht fachspezifischen Überblick.

Wind- und Photovoltaik-Anlagen gehören zu den sog. volatilen (veränderlich, flüchtig) Erzeugungsanlagen innerhalb der erneuerbaren Energien. Sowohl Windkraftanlagen, wie auch Solaranlagen sind stark vom Wetter abhängig. Eine gleichmäßige Stromerzeugung ist hier nicht möglich. Gerade bei den Solaranlagen treten kurzzeitige Leistungseinbrüche sehr häufig auf.

Bei beiden Kraftwerken ergibt sich immer das Problem, dass die Erzeugung kaum im vorraus geplant werden kann. Dabei kann es auch vorkommen, dass die Einspeiseleitung in öffentliche Netz dann seitens der Netzbetreiber reduziert werden muss, da es im Sommer beispielsweise zu extrem hohen Überschüssen in der Produktion kommen kann. Bei einer Reduzierung der Leistung wird de facto Energie verschwendet.

Genau hier greifen die verschiedenen Speichertechnologien. Mit einem großen Batteriespeicher, der an einer PV-Anlage stationiert ist, lassen sich sowohl kurzfristige Leistungsabfälle ausgleichen, als auch überschüssige Energiemengen speichern. Damit können diese dann zur Verfügung gestellt werden, wenn sie gebraucht werden.

Speichertechnologien umfassen derzeit ein extrem weites Anwendungsspektrum. Grundsätzlich können diese in zwei verschiedene Technologien getrennt werden: zum einen in die elektrochemischen Speicher, also Batteriesysteme und zum anderen in thermische Speicher.
Durch sinnvollen Einsatz verschiedener Technologien ist es praktisch heute schon möglich erzeugte Energie in verschiedenen Formen zur Verfügung zu stellen, sei es Strom, Wärme oder z.B. auch als Gas.

Batteriesysteme gibt es in den unterschiedlichsten Ausprägungen, von der kleinen Privathausvariante bis hin zum Ausgleichssystem für Stadtwerke oder Energieversorger. So setzt z.B. die BEWAG eine Batteriebank in der Größenordnung 17 MW (14 MWh) ein, um Schwankungen im Netz auszugleichen. In diesem Bereich sind auch die Batteriesysteme der Elektroautos mit enthalten. Hier werden noch mal völlig andere Anforderungen an die Batterietechnik gestellt, die eigentlich den ersten kommerziellen Einsatz bereits 1881 hatte.

Bei den thermischen Speichern gibt es diese Bandbreite natürlich auch. Grundsätzlich lassen sich hier die Einzelbereiche der sensiblen, der latenten und der thermochemischen Speicher definieren. Im einfachsten Fall ist eine thermischer (sensibler) Speicher ein gewöhnlicher Wassertank. Das enthaltene Wasser wird beispielsweise durch Solarthermie-Kollektoren erhitzt und steht somit auch dann zur Verfügung, wenn keine Sonneneinstrahlung mehr verfügbar ist. Dabei ist das Prinzip von der Natur abgeschaut: Morgendlicher Nebel an einem großen See entsteht wegen der höheren Wassertemperatur im Vergleich zu Außentemperatur. Große Wassermengen lassen sich nicht sehr schnelle in der Temperatur ändern.

Genau aus dieses Prinzip nutzen die thermischen Speicher. So kann beispielsweise über einen sog. Saison-Speicher über die Sommermonate das enthaltene Wasser erwärmt werden uns steht damit im Winter zum Heizen zur Verfügung. Derzeit werden schon kleine Dörfer mit diesem Prinzip mit Wärme autark versorgt.

Eines der interessantesten Aspekte der Energiespeicherung ist die Erzeugung von Wasserstoff mittels Elektrolyse durch den von Photovoltaik- oder Windkraft-Anlagen erzeugten Strom. Zwar sind hier die Wirkungsgrade noch nicht optimal, doch die Lösung hat sehr viele Vorteile.

Zum einen steht mit Wasserstoff eine gebundene Energieform zur Verfügung, die praktisch zeitlich unbegrenzt speicherbar ist und bei Bedarf abgerufen werden kann. Zum anderen kann bereits heute ein Anteil im einstelligen Prozentbereich in das bestehende Gasnetz eingespeist werden. Experten gehen davon aus, das hier in Zukunft auch wesentlich höhere Anteile möglich sind.

Alternativ kann der erzeugte Wasserstoff auch für eFahrzeuge oder Wärmegewinnung genutzt oder eben erneut zur Verstromung eingesetzt werden.

Noch effektiver ist die künstliche Erzeugung von Methan, die allerdings bislang die rentable Marktreife noch nicht erreicht hat. Methan ist deshalb so interessant, weil die Energiedichte, also die Speicherfähigkeit der Energiemenge pro Volumen, um den Faktor sieben höher ist, als bei Wasserstoff. Entsprechende Speichertanks könnten so die siebenfache Leistung bei gleichem Volumen zur Verfügung stellen.

Methan enthält natürlich CO2. Da dieses jedoch künstlich hergestellt wird, wird bereits vorhandenes CO2 in die Verbindung eingebracht, das erst nach einer Verbrennung wieder freigesetzt wird. In der Bilanz ist das künstliche Methan somit klimaneutral.

Industrieunternehmen, staatliche Stellen und verschiedene Kooperationen forschen derzeit an der Weiterentwicklung solcher Speichersysteme. Hier werden insbesondere Effizienz und Rentabilität kontinuierlich verbessert.

Wenn wir in Deutschland die Energiewende nachhaltig umsetzen wollen, so werden Speichertechnologien auf Dauer zwingend notwendig sein. Die Sonne allein in Verbindung mit PV-Kraftwerken ist in der Lage den gesamten Energiebedarf unseres Landes zu decken. Speichertechnologien lassen uns dann im Winter auch im Warmen sitzen.

Aber auch naheliegende Gründe sprechen für Energiespeicher: Unabhängigkeit von politisch instabilen Staaten oder Lieferanten, die Stabilität unserer europäischen Stromnetz und die Vermeidung von CO2 und damit die postulierte Klimakatastrophe.

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Autor: Björn-Lars Kuhn

Journalist bdfjBjörn-Lars Kuhn ist einer der Inhaber der Proteus Solutions GbR, Buchautor, Datenschutzbeauftragter (IHK), Fachjournalist (bdfj) in den Bereichen Datenschutz, Netzpolitik und Erneuerbare Energien und Redakteur dieser Nachrichtenseite.



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