EnergieBlog
 
 

Energie-Frage der Woche: Warum sind Speicher für die Energieversorgung so wichtig?

11. Oktober 2010, 10.20, Jan Oliver Löfken, 4 Kommentar/e
Ob wir Auto fahren, zuhause das Licht anschalten oder die Heizung aufdrehen - wir verlassen uns darauf, dass just in diesen Momenten genug Energie zur Verfügung steht. Das klappt aber nur, wenn zwei wesentliche Grundlagen erfüllt sind. Zum einen muss die Energie in der gewünschten Form schnell und zuverlässig zum Verbraucher transportiert werden, zum anderen gewährleisten Energiespeicher den einfachen Zugriff und einen "Energiepuffer", um Lücken bei der Verteilung zu stopfen. Auf welche Speicher greifen wir überhaupt tagtäglich zurück?

Fossile und regenerative Brennstoffe - Kohle, Gas, Erdöl, Biosprit oder Wasserstoff – enthalten chemisch gespeicherte Energie und setzen diese bei der Verbrennung wieder frei. Fast jede Art der Mobilität und ein Großteil der Strom- und Wärmeversorgung basieren auf diesen chemischen Energiespeichern. Selbst beim Laufen und Radfahren wandelt unser Körper energiehaltige Moleküle, die er aus der Nahrung gebildet hat, über biochemische Prozesse in Muskelbewegungen um. Der Vorteil all dieser Substanzen: Sie speichern Energie in hoher Dichte, lassen sich hervorragend transportieren und mit geeigneten "Maschinen" vom Motor bis zum Muskel schnell und effizient in Bewegungs- oder Wärmeenergie umwandeln.

Das Stromnetz braucht mehr Speicher

Strom dagegen ist die Energieform, die sich am einfachsten in Wärme, Bewegung oder Licht umwandeln und mit wenigen Verlusten über Stromnetze verteilen lässt. Doch direkt speichern lässt sich Strom, also elektrische Energie, kaum. Die eng vernetzten Leitungen können keine einzige Kilowattstunde Strom speichern. Aus diesem Grund halten die Netzbetreiber Erzeugung und Verbrauch so gut wie möglich in der Waage. Mit immer mehr Windparks und Solaranlagen, deren Stromausbeute mit dem Wetter schwankt, wird dies zunehmend schwieriger. Zusätzlich zu einem intelligenten Stromnetz der Zukunft und neuen Leitungen kann dieses Problem mit größeren Speicherkapazitäten gelöst werden.

Zehn-Kilowatt-Versuchanlage für die Untersuchung unterschiedlicher Wärmespeicher bis 400 Grad Celsius. Im Vordergrund (rechts) ist der Thermoölkreislauf zu erkennen, der für die Wärmezufuhr beziehungsweise -abfuhr beim Laden und Entladen des Speichers benötigt wird. Der Speicherbehälter (im Hintergrund links) ist ein 100 Liter-Zylinder mit externer Isolierung und kann mit unterschiedlichen Speichermedien betrieben werden. Bild: DLR.

Zehn-Kilowatt-Versuchanlage für die Untersuchung unterschiedlicher Wärmespeicher bis 400 Grad Celsius. Bild: DLR.

Das Potenzial der potenziellen Energie

Genau an diesem Punkt kommt die Variante der Speicherung in Form von potenzieller Energie ins Spiel. Sie wird gewonnen, indem Wassermassen beispielsweise in den Pumpspeicherkraftwerken der Alpen von einem tiefer gelegenen Becken in ein höheres gepumpt werden. Rauscht das Wasser wieder bergab, treibt es die Schaufelräder von Turbinen an. Potenzielle Energie wird in Drehbewegung und mit Generatoren wieder in elektrischen Strom umgewandelt. "Diese Pumpspeicherkraftwerke arbeiten mit einem guten Wirkungsgrad, allerdings lässt sich diese Technik kaum weiter ausbauen", sagt Stefan Zunft vom DLR-Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart. Dies ist nur ein Grund, warum die Entwicklung neuer Speichertechnologien einen Schwerpunkt der DLR-Energieforschung bildet. Im nächsten Beitrag dieses Blogs werden Sie mehr über viel versprechende und auch ungewöhnliche Ideen für Energiespeicher lesen.

Die DLR-Energiefrage der Woche im Wissenschaftsjahr "Die Zukunft der Energie"

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Wissenschaftsjahr 2010 unter das Motto "Die Zukunft der Energie" gestellt. Aus diesem Anlass beantwortet der Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken in diesem Jahr jede Woche eine Frage zum Thema Energie in diesem Blog. Haben Sie Fragen, wie unsere Energieversorgung in Zukunft aussehen könnte? Oder wollen Sie wissen, wie beispielsweise ein Wellenkraftwerk funktioniert und wie effizient damit Strom erzeugt werden kann? Dann schicken Sie uns Ihre Fragen. Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken recherchiert die Antworten und veröffentlicht sie jede Woche in diesem Blog. 

Bild oben: Keramikkugeln als Feststoffspeicher im Text. Bild: DLR.


Kommentare
Kommentar erstellen ( Kommentare werden moderiert - bitte beachten Sie die Blogregeln!)
  • Von manfred Peters am 11.10.2010
    die kostengünstige Speicherung ist sicher ein Pfad zur E-Energiesicherheit. Ein anderer Pfad ist doch der von Czisch vorgeschlagene die Dauerwindzonen Kasachstan, Passatwind-Marocko und Westsibiren als Redundanzzonen zu nutzen. Ich habe Czisch Dissertation sorgfältig gelesen und empfehle jedem Interessierten sich dessen 500 Seiten Dissertation"reizuziehen". Das relativiert manche Bemühung an neue Forschungsgelder zu kommen. Hier der Link https://kobra.bibliothek.uni-kassel.de/bitstream/urn:nbn:de:hebis:34-200604119596/1/DissVersion0502.pdf mfg
  • Von Martin Keller am 11.10.2010
    Die solarthermischen Kraftwerke Andasol 1-3 (und wohl auch alle künftigen) arbeiten ja mit riesigen thermischen Salzspeichern, um kontinuierlich (auch nachts) Solarstrom produzieren zu können. Nun passen diese Speicher ja ideal zu den solarthermischen Kraftwerken, da die Energie von Anfang an als Wärme vorliegt und somit keine zusätzlichen Umwandlungsverluste auftreten. Aber gesetzt den Fall, jemand käme auf die Idee, allein solche Salzspeicher inclusiver der Turbinen zur Stromproduktion aus Wärme, sowie großer "Tauchsieder" zur Wärmeproduktion aus Strom aufzubauen, wäre das ein lohnendes Geschäftsmodell? Hätte solch ein reines Speicherkraftwerk einen vernünftigen Wirkungsgrad, so dass es sich auch wirtschaftlich rechnen würde, billigen Strom einzukaufen, zwischenzuspeichern und in Spitzenzeiten wieder einzuspeisen? Solche Speicherkraftwerke könnten doch dann doch zum weiteren Ausbau der regenerativen Energien beitragen, weil sie netzstabilisierend wirken. Sehe ich das richtig? Mit freundlichen Grüßen, Martin Keller
  • Von Jan Oliver Löfken am 12.10.2010
    Sehr geehrter Herr Peters, vielen Dank für den wertvollen Lesetipp. Auch mir ist die Arbeit von Czisch vertraut und kann sie nur wärmstens empfehlen.
  • Von Jan Oliver Löfken am 12.10.2010
    Sehr geehrter Herr Keller, die Wärmespeicher leisten in Solarthermiekraftwerken in der Tat eine wichtige Speicheraufgabe. Dieses Konzept hatte ich in einem früheren Blog-Beitrag bereits erläutert (14.Juni.2010). Einer Anwendung dieser Speicher unabhängig von Solarthermie-Kraftwerken stehe ich jedoch skeptisch gegenüber. Denn der überschüssige Strom müsste erst in Wärme, dann wieder in Bewegung (Luftstrom) und über Generatoren zurück in Strom umgewandelt werden. Diese Kette drückt den Gesamtwirkungsgrad stärker als bei den bisher favorisierten Pumpspeicherkraftwerken. Aber besuchen Sie den Energie-Blog nächste Woche wieder, wenn ich verschiedene Speichertechnologien - teils weit entwickelt, teils skurril - vorstellen werde. Besten Gruß J.O.Löfken