Energiespeicher im Überblick

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Nur mithilfe leistungsstarker Speicher kann die Energiewende gelingen. Je nach Einsatzbereich stehen verschiedenste Technologien zur Verfügung. Doch wie funktionieren sie, wo kommen sie zum Einsatz, und welche Vor- und Nachteile haben sie? Ein Überblick über die wichtigsten Verfahren.

TEXTLUCAS RIEMER

ILLUSTRATIONMAXIMILIAN NERTINGER

Übliche Nutzungsdauer

1 SMES Supraleitender Magnetischer Energiespeicher 2 NiCd-BATTERIE Nickel-Cadmium-Batterie 3 LIB Lithium-Ionen-Batterie 4 NaS-BATTERIE Natrium-Schwefel-Batterie

ELEKTRISCHE SPEICHER

Kondensatoren speichern Strom mithilfe eines elektrischen Felds, moderne Doppelschichtkondensatoren sind dank ihrer porösen Oberfläche besonders effektiv. Bei Spulen wird die Energie in elektromagnetischen Feldern gespeichert. Nach diesem Prinzip arbeiten auch supraleitende Magnetspeicher (SMES).

Anwendungsbereiche kurzfristige Stabilisierung des Stromnetzes bei Spitzenlasten, Ergänzung zu Batterien bei Hybrid- und Elektro-fahrzeugen, Fahrradstandlichter (Doppelschichtkondensatoren)
Vorteile sehr hoher Wirkungsgrad, sehr oft aufladbar, Energie schnell verfügbar
Nachteile hohe Selbstentladung, Kühlung auf unter –200 Grad Celsius nötig (SMES)

ELEKTROCHEMISCHE SPEICHER

In Batterien und Akkus sind Elektroden per Elektrolyt verbunden. Beim Entladen wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Bei Akkus ist diese Reaktion umkehrbar. Während Blei-Säure- und Lithium-(Li)-Ionen-Akkus bei moderaten Außentemperaturen funktionieren, werden Natrium-Schwefel-Akkus erst bei über 200 Grad Celsius aktiviert. Redox-Flow-Batterien nutzen Tanks als Speicher.

Anwendungsbereiche Elektrofahrzeuge und -kleingeräte (vor allem Li-Ionen-Akkus), Ausgleich von Netzschwankungen
Vorteile hoher Wirkungsgrad, schnelle Reaktionszeit, niedrige Selbstentladung
Nachteile Brandgefahr (Li-Ionen-Akkus), kosten- und wartungsintensiv (Redox-Flow-Batterien)

MECHANISCHE SPEICHER

Durch Umwandlung in andere Energieformen lässt sich Strom langfristig speichern. Beispiele hierfür sind Druckluftspeicher oder Schwungradmassenspeicher. Pumpspeicherkraftwerke machen weltweit den größten Teil aller Speicherkapazitäten aus.

Anwendungsbereiche Ausgleich von Spitzenlasten im Stromnetz, Sicherung der Stromversorgung zum Beispiel in Krankenhäusern (Schwungradspeicher)
Vorteile relativ günstig, große Energiemengen können lange gespeichert werden (Pumpspeicher), kurze Zugriffszeiten (Schwungradspeicher)
Nachteile Eingriffe in die Landschaft (außer Schwungradspeicher), hohe Selbstentladung (Schwungradspeicher)

THERMISCHE SPEICHER

Wärme wird meist in Flüssigkeiten oder Feststoffen gespeichert. Die mögliche Speicherdauer erstreckt sich von wenigen Stunden (Nachtspeicheröfen) bis hin zu Monaten (Wärmebatterien). Sensible Wärmespeicher verändern bei Be- und Entladung ihre Temperatur. Bei Latent-Wärmespeichern bleibt diese konstant, dafür ändert das Speichermedium den Aggregatzustand. Thermochemische Speicher halten Wärme mithilfe endo- und exothermer Reaktionen verfügbar.

Anwendungsbereiche Brauchwassererwärmung, Gebäudebeheizung, solarthermische Kraftwerke
Vorteile robuste Technik, geringe Kosten
Nachteile teils hohe Energieverluste durch Abwärme

CHEMISCHE SPEICHER

Chemische Energiespeicherung funktioniert durch die Umwandlung von energiearmen in energie-reiche Stoffe. So kann Wasser mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt werden. Beim Power-to-Gas-Verfahren macht man sich dieses Prinzip zunutze, um aus überschüssigem Strom Wasserstoff zu produzieren.

Anwendungsbereiche Speicherung von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Quellen
Vorteile zeitlich unbegrenzte Speicherung, gut transportierbar
Nachteile Da Wasserstoff nur selten direkt genutzt werden kann, müssen weitere Um-wandlungen (zum Beispiel in synthetisches Benzin) erfolgen, die den Wirkungsgrad verschlechtern.

Quellen: Energieagentur NRW, eigene Recherchen

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