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Stromspeicher Arten: Aktuelle und zukünftige Technik

Mit dem vermehrten Umstieg auf erneuerbare Energien wird es immer wichtiger, auch passende Energiespeicher zur Verfügung zu haben, um zum Beispiel das volle Potential von Windkraft und Solarenergie nutzen zu können. Wir geben einen kurzen Überblick zu aktuellen Speichertechnologien und zeigen erfolgversprechende alternative Stromspeicher der Zukunft.

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Warum Energie und Strom speichern?

Um wirklich unabhängig von Atom- oder Kohlekraftwerken werden zu können, muss insbesondere die Stromversorgung mit erneuerbaren Energien besser modulierbar sein. Das bedeutet, dass Strom nicht immer nur dann fließen sollte, wenn die Sonne scheint oder der Wind bläst. Gleichzeitig müssen einige Reserven vorhanden sein, um dem jeweiligen Bedarf im Stromnetz in Echtzeit nachkommen zu können – und das zu jeder Tageszeit!

Diesen Spagat schafft man nur mit passenden Energiespeichern, von denen heute jedoch viele noch zu ineffizient oder zu teuer in der Herstellung sind. Für eine erfolgreiche Energiewende müssen wir also noch weiter optimieren und nach alternativen Speichern Ausschau halten. Wärme lässt sich schon heute recht gut mit Wasser speichern, weshalb sich viele Unternehmen eher mit der Weiterentwicklung von Stromspeichern beschäftigen.

Für Laien wichtig zu wissen: In der Regel wird Strom gar nicht direkt gespeichert, sondern nur ein Energiepotential, das bei Bedarf über eine chemische oder mechanische Reaktion als Strom abgerufen werden kann. Eine normale Autobatterie ist daher zum Beispiel auch in erster Linie mit Säure gefüllt und nicht mit Strom per se.

Erprobte Energie- und Stromspeicher

Im Alltag nutzen wir erneuerbare Energien besonders in Form von Solaranlagen für Strom (Photovoltaik) oder für Wärme (Solarthermie). Bei letzterem wird die Wärme tagsüber in sogenannten Pufferspeichern gesammelt, die relativ verlustarm sind und hinsichtlich ihrer Größe meist nur vom Platzangebot im Haus begrenzt werden. Wer genügend  Platz übrig hat, kann also mit riesigen Energiespeichern die Sonnenwärme über lange Zeit bevorraten.

Anders verhält sich die Sache mit Strom aus Photovoltaik-Anlagen. Hier haben sich Lithium-Ionen-Speicher mittlerweile gegenüber den Blei-Stromspeichern durchgesetzt, aber auch hier bestehen bei den Kosten und der Haltbarkeit noch ungenutztes Potential.

Bewährte Energiespeicher

Speicherform

Vorteile

Nachteile

Pufferspeicher

Erwärmtes Wasser wird in isolierten Tanks gespeichert

Relativ günstig und verlustarm

Nicht immer ausreichend Platz vorhanden

Blei-Akkus

Indirekter Stromspeicher mit Säure

Günstig und robust

Speicherleistung, Gewicht und Lebensdauer

Lithium-Ionen-Akkus

Indirekter Stromspeicher durch Verschiebung von Ionen

Energiedichte, Sicherheit, Gewicht

Höhere Kosten, anfälliger als Blei-Akkus

DZ4 nutzt Lithium-Ionen-Speicher

Bei DZ4 bieten wir unseren Kund:innen Lithium-Ionen-Akkus für ihre Solaranlagen an, weil diese Technologie aktuell das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis bietet. Im kleineren Stil nutzen wir alle diese täglich in unseren Laptops, Smartphones, Akkuschraubern etc.. Die Lithium-Ionen-Technologie hat sich hier bewährt und ist aktuell der Staus quo in der Speicherwelt. Nichtsdestotrotz lohnt sich ein Blick über den Tellerrand und auf mögliche Entwicklungen in der Zukunft.

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Praxisnahe alternative Stromspeicher

Es gibt einige Stromspeicher, die noch nicht so etabliert sind wie Lithium-Ionen-Akkus, welche zukünftig aber konkurrenzfähig werden könnten. Zu nennen sind hier besonders die Salzwasserspeicher und die Vanadium-Redox-Flow-Speicher (VRF). Beide sind selbst bei Beschädigungen ungefährlich für Mensch und Umwelt. Die Redox-Flow-Speicher bieten darüber hinaus eine deutlich längere Lebensdauer als andere Technologien.

Alternative Stromspeicher

Vorteile

Nachteile

Salzwasserspeicher

Ressourcen sind nachhaltig und ungefährlich

Nischenprodukt mit höheren Kosten

Redox-Flow-Speicher

Ungefährliche Bestandteile und lange Haltbarkeit

Nischenprodukt mit höheren Kosten

Sonstige Prototypen und Großanlagen

Dass es viele Stromspeicher-Technologien nicht in private Haushalte schaffen, liegt häufig eher an den Kosten als am praktischen Nutzen. In Großanlagen werden verschiedenste Speicher genutzt, um zum Beispiel große Mengen an Energie aus der Windkraft zu speichern. Hätten Sie gewusst, dass man auch Druckluft oder ganze Stauseen als indirekte Stromspeicher nutzen kann? Man muss die gespeicherte Energie nur wieder effizient in Strom umwandeln können.

Stromspeicher Großanlagen

Standort

Erläuterung

Kraftwerk Huntorf

Niedersachsen

Druckluftspeicher-/ Gasturbinenkraftwerk mit 1.200 MWh Speicherkapazität

Pumpspeicherwerk Goldisthal

Thüringen

Pumpspeicherkraftwerk mit 8.500 MWh Speicherkapazität

Windpark Hornsdale

Australien

Größtes Lithium-Ionen-Speicherkraftwerk der Welt mit einer Speicherkapazität von ca. 130 MWh

Minami Hayakita

Japan

Größter Vanadium-Redox-Akkumulator mit einer Speicherkapazität von 60 MWh

Alternativen Stromspeicher selbst bauen?

Nun mag es verführerisch klingen, einen eigenen Stromspeicher auszutüfteln. Mit einem Grundwissen in Physik fallen einem dazu auch schnell viele Möglichkeiten ein, um zum Beispiel Lageenergie in Strom umzuwandeln. In der Praxis scheitern diese Bauten jedoch immer entweder an ihrem Wirkungsgrad, an den Baukosten oder schlichtweg an den Gefahren bei der Herstellung. Daher ist hiervon in jedem Fall abzuraten.

Unser Fazit zum Thema Energiespeicher

Lithium-Ionen-Akkus sind aus gutem Grund aktuell die am meisten genutzten Stromspeicher. Sie sind nicht perfekt und hinsichtlich der verwendeten Ressourcen auch nicht uneingeschränkt nachhaltig, aber sie helfen an anderer Stelle, viel Energie aus Atom- oder Kohlekraftwerken einzusparen. Gleichzeitig werden die Recyclingverfahren immer besser, sodass die Lithium-Ionen-Technologie sicherlich auch mittelfristig mit noch besserer Ökobilanz wichtig bleiben wird, bis sich andere Formen von Energiespeichern am Markt durchsetzen.

Autorin

Halina Schmidt schreibt bei DZ4 seit 2021 über Photovoltaik-Anlagen, grünen Strom und die Energiewende.