Viele verschiedene Technologien
Der kontinuierliche Ausbau der erneuerbaren Energieträger schreitet voran. Gefragt sind vor allem technische Fortschritte bei Energiespeichern, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden. Die Krux bei Windkraft, Solarenergie und Co. ist die Abhängigkeit vom Wetter, und die erzeugte Energie lässt sich nur schwer speichern. Ein Überblick über die Funktionsweise, die Vor- und Nachteile sowie mögliche Anwendungsfelder der wichtigsten verfügbaren Technologien:
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Kondensatoren und Spulen: In Kondensatoren und Spulen wird elektrische Energie ohne weitere Umwandlung gespeichert. Das ermöglicht hohe Wirkungsgrade, das heißt, es geht nur wenig Energie bei der Speicherung verloren. Zudem kann die Energie in weniger als einer Sekunde abgerufen werden. Allerdings sind Kondensatoren und Spulen mit mehren 10.000 Euro pro gespeicherter Kilowattstunde teuer. Sie eignen sich daher nur für Anwendungen, bei denen Energie für kurze Zeit sehr effizient gespeichert werden soll und dieser Speicherprozess möglichst mehrere hundertmal am Tag erfolgt.
Schwungmassenspeicher: Bei Schwungmassenspeichern wird Energie in der Drehung eines schweren Rades gespeichert. Die Systeme zeichnen sich durch eine hohe Effizienz aus, können Energie aber nur für wenige Stunden speichern. Schwungmassenspeicher eignen sich besonders gut für die Stabilisierung von Stromnetzen im Bereich von einigen zehn Sekunden.
Batterien: Batterien ermöglichen das Speichern von relativ viel Energie auf kleinem Raum. Sie kommen bereits heute in vielen Anwendungen vor, beispielsweise in der unterbrechungsfreien Stromversorgung von Krankenhäusern oder in der Telekommunikation. In einer Batterie wird elektrische in chemische Energie umgewandelt. Batterien haben Wirkungsgrade von bis zu 95 Prozent, es geht also nur sehr wenig Energie verloren. Zudem kann diese in sehr kurzer Zeit abgerufen werden. Nachteil von Batterien sind die relativ hohen Kosten von 100 bis 1.000 Euro pro installierter Kilowattstunde. Batterien kommen vor allem für den Ausgleich von Schwankungen im Bereich von Stunden infrage. Aber auch für die Selbstversorgung von Häusern mit eigener Solaranlage sind Batterien interessant.
Druckluftspeicher: In Druckluftspeichern wird Energie gespeichert, indem Luft sehr stark zusammengedrückt wird. Dafür eignen sich vor allem alte unterirdische Salzstöcke, wie es sie in Norddeutschland gibt. Bei der Speicherung geht etwa ein Drittel der Energie verloren. Druckluftspeicher liegen damit bei der Effizienz im Mittelfeld aller Speichertechnologien. Druckluftspeicher können gut genutzt werden, um Energie über mehrere Stunden abzugeben und damit Schwankungen im Tagesverlauf auszugleichen.
Pumpspeicher: In einem Pumpspeicher wird Wasser einen Berg hinauf in einen Speichersee gepumpt. Bei Bedarf lässt man es durch Rohre wieder hinunterfließen und erzeugt dabei Strom. Dabei geht etwa ein Fünftel bis ein Viertel der Energie verloren. Pumpspeicherkraftwerke werden seit Jahrzehnten verwendet und schlagen mit etwa 20 Euro pro installierter Kilowattstunde zu Buche. In Deutschland gibt es einige technisch gut geeignete zusätzliche Standorte für neue Pumpspeicherkraftwerke, die aber politisch umstritten sind. Diskutiert wird auch die Möglichkeit, alte Bergwerke beispielsweise im Ruhrgebiet zu nutzen.
Wasserstoff- und Methanspeicher: Gasspeicher sind derzeit die einzig verfügbare Technologie, um große Mengen Energie über mehrere Monate zu speichern. Dabei wird im Verfahren „Power-to-Gas“ elektrischer Strom genutzt, um aus Wasser Wasserstoffgas zu erzeugen. Das kann in einem zweiten Schritt in Methan, also synthetisches Erdgas, umgewandelt werden. Charmanter Nebeneffekt: Methan kann über das bestehende Erdgasnetz transportiert werden und könnte so Engpässe im Stromnetz ausgleichen. Gasspeicher sind mit etwa 50 Cent bis zwei Euro pro installierter Kilowattstunde günstig. Größter Nachteil ist, dass bis zu zwei Drittel der Energie bei der Speicherung verloren geht.
Philipp Seibt, dpa
