Energiespeicherung

Wie wird Energie gespeichert?

Sie dienen der Speicherung von überschüssiger Energie zur späteren Nutzung. Im Bedarfsfalle wird die Energie zurückgewandelt. Ein Beispiel ist die Wandlung chemischer Energie (Brennstoff) in thermische Energie (Wärme) und weiter zur Elektrizität. Sowohl bei der Speicherung als auch bei der Energieumwandlung treten immer Verluste auf.

Hier einige Möglichkeiten (Formen) der Energiespeicherung:

Batteriespeicher, Wasserspeicher, Wasserstoff/Gasspeicher, Redox-Flow Speicher, Pumpenwasserspeicher, usw.…

 

Hier eine kurze Erklärung zu den Speichervarianten, die für die Autarkie von Gebäuden sinnvoll sind:

 

Batteriespeicher

Batterie-Speicherkraftwerke wurden bereits gegen 1900 eingesetzt, um in vielen der damaligen dezentralen Gleichstromnetze die Lastspitzen zu decken. Während Schwachlastzeiten speicherten sie elektrische Energie ein, die sie später bei hoher Nachfrage wieder abgaben. Um 1905 stellten derartige Akkumulator Stationen mit rund 100 MW rund 15 % der installierten elektrischen Gesamtleistung in Deutschland. Ihr Nutzungsgrad betrug ca. 70 bis 80%. Somit war auch damals der Energiespeicher schon ein wichtiger Bestandteil des Energiesystem.

Heute liegt ihr wesentlicher Anwendungsbereich im Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch, insbesondere der Leistungsausgleich von Wind- und Solarstromkraftwerken. Speicherkraftwerke erlauben in diesem Anwendungsbereich die Einsetzung höherer Anteile erneuerbarer Energieträger. Neben Regelleistung können Batteriespeicher aufgrund der praktisch trägheitslosen Steuerung und schnellen Reaktionsfähigkeit auch zur Spannungsregulierung in Wechselspannungsnetzen eingesetzt werden. Außerdem sind Batterie-Speicherkraftwerke grundsätzlich auch für Insellösungen geeignet. Der Übergang von Batterie-Speicherkraftwerken zu den kleineren Batteriespeichern mit ähnlichem Anwendungsgebiet ist fließend.

Sogenannte Solarbatterien mit wenigen kWh Speicherkapazität werden zumeist im privaten Bereich im Zusammenspiel mit kleineren Photovoltaikanlagen betrieben, um Ertragsüberschüsse tagsüber in ertragsärmere bzw. ertragslose Zeiten am Abend bzw. in der Nacht mitzunehmen, den Eigenverbrauch zu erhöhen.  Außerdem können Sie auch für die Notstromversorgung verwendet werden.

Heute werden Batteriespeicher in flexibel in allen Kapazitätsgrößen (bis zu MWh) angeboten, die auch genauso flexibel in ihrer Lade- und Entladeleistung sind. Dabei sind mit den neuen Akkumulatoren ohne weiteres 8000 Ladezyklen möglich, womit sie auch eine entsprechende Lebensdauer haben. Dabei sind sie auch noch ungefährlich, da sie weder ausgasen noch durch innere Kurzschlüsse in Brand geraten oder explodieren.

 

Redox-Flow Speicher

Im Vergleich zu einem Akkumulator ohne Stoffaustausch liegt eine aufwändigere Konstruktion vor, die neben Tank und Rohrleitungen mindestens zwei Pumpen für die Umwälzung der Elektrolyte, samt den dafür nötigen Steuer- und Kontrolleinrichtungen, benötigt. Daher eignen sich Flussbatterien nicht so gut für kleine Verbraucher. Es gibt verschiedene Typen dieses Speichers, wie zum Beispiel Vanadium-Redox-Akkumulator, Natriumbromid-Redox-Akkumulator, Natriumchlorid-Redox-Akkumulator und Zink-Brom-Akkumulator, um nur einige zu nennen.

Da die in einem Lösungsmittel gelösten chemischen Verbindungen in von der Zelle getrennten und beliebig groß ausgeführten Tanks gespeichert werden, ist die gespeicherte Energiemenge nicht von der Zellengröße abhängig. Die Größe des Tanks und Tankinhalts ergeben die Speichergröße. Die Speichergröße kann jederzeit durch die das Volumen der Flüssigkeit vergrößert oder verkleinert werden. Die Speicherung des Stroms ist hier fast verlustfrei, nur bei der Umwandlung gibt es Verluste. Die Zellenspannung liegt bei praktisch realisierbaren Systemen bei 1 V bis 2,2 V.

 

Wärmepumpe

Auch die Wärmepumpe ist ein Energiespeicher, der die überschüssige Energie speichert. Sie wandelt dabei elektrische Energie in Wärmeenergie um. Durch die Wärmepumpentechnik macht Sie aus 1 KW Strom bis zu 4 KW Wärme für die Heizung und Brauchwasser. Somit kann Sie eine kostengünstige Speicherlösung sein.