Wie kann man Energie speichern?

Am 24. und 25. November findet in Berlin die 3. Internationale Konferenz zur Speicherung erneuerbarer Energien statt. Was man unter erneuerbaren Energien versteht und warum und wie man sie speichern kann, erfahrt ihr hier.

Öl zur Energiegewinnung einzusetzen hat verschiedene Nachteile. Etwa die Umweltverschmutzung beim Abbau und bei der Verbrennung, die Lagerstätten liegen in politisch instabilen Regionen der Erde und schließlich verschwenden wir durch die Verbrennung eine wertvolle Ressource. Denn aus Erdöl kann man viele nützliche Produkte herstellen, unter anderem Medikamente.

Darum haben seit einiger Zeit die so genannten regenerativen oder erneuerbaren Energien Aufwind. Zu den erneuerbaren Energien zählen unter anderem Photovoltaik und Windenergie. Photovoltaik bedeutet Stromgewinnung aus Sonnenlicht mittels Solarzellen. Windenergie wandelt die mechanische Kraft des Windes mit Hilfe von Windrädern in elektrische Energie um.

Starres Angebot - veränderliche Nachfrage

Herkömmliche Kraftwerke, die also Kohle, Gas oder nuklearen Brennstoff verwenden, liefern ziemlich konstant Strom. Das Angebot muss relativ gut auf die Nachfrage durch Verbraucher wie Haushalte oder die Industrie passen.

Moderne Windkraftanlagen und Solaranlagen liefern allerdings oft sehr unregelmäßig Strom und oft zu Zeiten, zu denen er von Verbrauchern nicht nachgefragt wird. Darum entwickelt man in den letzten Jahren verstärkt Speichermöglichkeiten für elektrische Energie aus regenerativen Kraftwerken. Um solche Technologien geht es auf dem Berliner Kongress.

Um Energie zu speichern gibt es verschiedene bekannte Ansätze: Akkus, Druckluftspeicher und Pumpspeicherkraftwerke, sowie Schwungscheiben. Akkus können keine hohe elektrische Leistung aufnehmen und können nur ein paar tausend Mal ge- und entladen werden.

Pump it up!

Pumpspeicherkraftwerke pumpen Wasser mit Hilfe elektrischer Pumpen in einen hochgelegenen Stausee. Wenn Strom benötigt wird, fließt das Wasser durch Fallrohre und treibt Turbinen an. So wird die zum Hochpumpen aufgewendete Energie fast vollständig wieder zurückgewonnen.

Allerdings ist der Platzbedarf groß. Das Problem ist: In Norddeutschland, wo viel Windenergie gewonnen wird, und man ein Speichersystem bräuchte, gibt es kein geeignetes Gelände das Land ist zu flach für ein Pumpspeicherkraftwerk.

Bei Druckluftspeichern wird statt Wasser Luft in großen Tanks gespeichert und komprimiert. Bislang gibt es zwei solcher Anlagen, eine in den USA und eine in Oldenburg. Für 2011 ist eine dritte Anlage in Deutschland geplant. Bei der zukünftigen Anlage sollen knapp drei Viertel des eingespeicherten Stroms wieder zurückverwandelt werden können ein sehr guter Wert.

Schwungräder verwendet man schon seit Jahrzehnten. Hier seht ihr das Schwungrad eines Walzwerkes.

Schwungscheiben sind große schwere Räder, entweder aus Stahl oder aus belastbarem Kohlefaserkunststoff. Dieses Rad wird durch einen Elektromotor in Schwung versetzt. Herrscht Strombedarf, dann wird ein Getriebe samt Generator an das Schwungrad gekoppelt und ähnlich wie beim Fahrrad und Dynamo wird aus der Drehung des Rades elektrische Energie zurück gewonnen.

Neue Ideen

Für die Zukunft denken Ingenieure aber noch über ganz andere Stromspeicher nach. So könnten Akkus durch verbesserten chemischen Aufbau deutlich leistungsfähiger werden, als heutige. Nachgedacht wird auch über so genannte Redox-Flow-Batterien. Das sind gewissermaßen flüssige Batterien, deren Kapazität durch einfaches nachfüllen erweitert werden kann.

Eine andere Idee ist, in weiterer Zukunft, wenn Elektroautos weiter verbreitet sind, diese als Zwischenspeicher für überschüssigen Strom zu verwenden. Bei all diesen neuen Ideen kommt es auf ein ausgeklügeltes Management an. Das heißt, dass durch Computer geschickt gesteuert werden muss, wann in welchem Gebiet Speicher befüllt werden und wann Leistung aus diesen abgerufen wird.

Auch extrem gekühlte Metalle, so genannte Supraleiter, werden als Stromspeicher eingesetzt. Bislang sind allerdings nur Versuchsanlagen in Betrieb. In solchen Metallen, die mindestens auf -150 Grad Celsius gekühlt werden müssen, kann der Strom widerstandslos für lange Zeit und damit verlustlos fließen.

Übrigens:

Wozu eigentlich Strom- und Energiespeicher? Kann man die Kraftwerke nicht einfach nach Bedarf an- und abschalten? Nein, leider nicht. Atomkraftwerke brauchen mehrere Tage, bis sie an- oder abgeschaltet sind. Auch Kohlekraftwerke brauchen Stunden, um ans Netz zu gehen oder davon getrennt zu werden. Einzig Gaskraftwerke können relativ schnell auf veränderten Strombedarf reagieren.

Diese lange Regelzeit der Kraftwerke war auch der Grund für die Einführung der ökologisch unsinnigen Nachtspeicherheizungen in den 60er und 70er Jahren. Diese werden nachts zu günstigen Tarifen mit Strom aufgeheizt. Die Kraftwerksbetreiber brauchten auch Nachts eine Last für das Stromnetz, um es konstant auszunutzen.

Text: -jj- 24.11.2008 // Bilder: Pumpspeicherwerk Marina Szengel/GFDL; Schwungrad Markus Schweiss GFDL; Windrad Christian Wagner cc-by-sa 2.5;

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