Energiespeicher

Energiespeicher spielen eine Schlüsselrolle, wenn es um die Entkopplung von Energieangebot und Energiebedarf geht. Nachdem die Energieerzeugung in Deutschland zunehmend von regenerativen und damit volatilen Energien getragen wird, sich Mobilität, Wohnen, Arbeiten oder Produktionsprozesse aber nicht an solchen Erzeugersituationen orientieren können, sind wirtschaftliche Lösungen zur Versorgungssicherheit und zur Umsetzung der Energiewende gefragt.

Die gängigsten Speicherprinzipien und die damit verbundenen Technologien sind in der folgenden Übersicht gezeigt:

Die gängigsten Speicherprinzipien.

Dabei sind im Sprachgebrauch viele Speicher auch lediglich mit dem Behälter oder Tank verbunden, in dem die Energie aufbewahrt wird, wie z.B. bei einem Kraftstofftank oder einem Porenspeicher. Darüber hinaus wird unterschieden in Langzeitspeicher, wo sich Energie z.B. in Form von Brennstoffen fast beliebig lange speichern lässt, und Kurzzeitspeicher, die die Energie über wenige Tage oder einige Stunden oder sogar lediglich für einen kurzzeitigen Boost-Betrieb bereithalten.

Die Wirtschaftlichkeit von Speichern steht und fällt mit der Speicherbe- und -entladung. Bei der Energieübertragung findet immer eine Entwertung der Energie statt, die entsprechend bewertet werden muss und vergleichbar mit den Verlusten bei Energiewandlungsprozessen ist. Ein Speicher muss somit ebenfalls im Zusammenhang mit der gesamten Prozesskette betrachtet und analysiert werden.

Am INEM stehen derzeit im Zusammenhang mit den Entwicklungsarbeiten vor allem thermische, chemische und elektrochemische Speicher im Mittelpunkt der Untersuchungen. Batterien und Akkus stellen die zentrale Komponente bei Elektrofahrzeugen dar. Das Batteriemanagement, das Zusammenspiel mit verschiedenen Fahrzyklen oder auch die Belastbarkeit spielen dabei eine wesentliche Rolle. Bei der Hybridisierung von Fahrzeugen mittels Brennstoffzelle als Range-Extender ist die Speicherung des Wasserstoffs in Metallhydriden und neuartigen Metallalanaten ein wichtiges Thema.

 

Bei den stationären Anwendungen wurde beispielsweise an der Hochschule Esslingen ein Red-Ox-Speicher entwickelt, welcher zur Netzstabilisierung und zur Speicherung von Wind- und Solarstrom genutzt werden kann. Weitere Entwicklungen zielen darauf ab, regenerativen überschüssigen Strom mittels Elektrolyse in Wasserstoff umzuwandeln und in das Erdgasnetz als großen Energiespeicher einzuspeisen (der dann zusammen mit reformiertem Erdgas wieder in Brennstoffzellen genutzt werden kann). Darüber hinaus wird derzeit ein saisonal dynamisch betriebener Warm-/Kaltwasserspeicher zur Bereitstellung von Wärme im Winter und Kühlenergie im Sommer für das künftige GEU - Laborgebäude konzipiert, für den erste Simulationsergebnisse viel versprechende Energieeinsparungen liefern.