Solarstrom bei Nacht und Regen

Die berühmte Prachtstraße Champs-Elysées in Paris. Könnte man auch mit Solarstrom so viele Laternen nachts zum Leuchten bringen? Bild: Photos.com
Die berühmte Prachtstraße Champs-Elysées in Paris. Könnte man auch mit Solarstrom so viele Laternen nachts zum Leuchten bringen? Bild: Photos.com

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An einem schönen, sonnigen Tag setzen sich viele Menschen in Parks oder Cafés, um Sonne zu „tanken“ und – im übertragenen Sinn – ihre „Batterien“ wieder aufzuladen. Auch Solarkraftwerke „tanken“ Energie – und zwar zur Stromproduktion. Aber was passiert an einem grauen, bewölkten Tag oder nachts? Kann dann in einem Solarkraftwerk keine Energie erzeugt werden? Und was ist mit Windkraftanlagen, wenn kein Wind weht? Woher kommt dann der Strom? Fragen über Fragen – hier die Antworten …

Moderne Solarkraftwerke können die Sonnenenergie auch nutzen, wenn die Sonne nicht scheint. Der Trick: Die Energie wird erst gespeichert und dann verbraucht.<BR>Bild: BMU
Moderne Solarkraftwerke können die Sonnenenergie auch nutzen, wenn die Sonne nicht scheint. Der Trick: Die Energie wird erst gespeichert und dann verbraucht.
Bild: BMU

Obwohl Solar- und Windkraftanlagen auf Dauer gesehen die beste Lösung sind, produzieren sie zunächst einmal nur unregelmäßig Strom. Damit wir nachts nicht im Dunkeln sitzen, benötigt man also eine Möglichkeit, die gewonnene Energie zwischenzuspeichern. Jede Speichertechnik hat allerdings Verluste. Man erhält immer weniger Energie zurück, als man hineingesteckt hat. Am besten ist es also eigentlich, Energie dann zu gewinnen, wenn man sie auch nutzen kann. Aber das geht eben nun mal nicht immer …

Fällt dir auf Anhieb eine Möglichkeit ein, um Strom zu speichern? Wo immer du gerade bist: Die Antwort ist sicher nicht weit! Was befindet sich zum Beispiel in deinem Handy oder in der Steuerung deiner Spielkonsole? Es sind Batterien und Akkus. Sie zählen zu den elektrochemischen Speichern, weil sie chemische Reaktionen nutzen, um Strom zu speichern. Aber Batterien lassen sich nur einmal verwenden. Und auch Akkus haben eine begrenzte Leistungsstärke und Lebenszeit. Welche Möglichkeiten gibt es sonst noch?

Sonnenwärme im Tank …

In solarthermischen Kraftwerken wird Sonnenenergie zunächst in Wärme umgewandelt. Die wird dann genutzt, um Wasser in Dampf zu verwandeln, der eine Turbine antreibt. Um nun auch nachts richtig Dampf machen zu können, wird am Tag nur ein Teil der „eingefangenen“ Sonnenwärme direkt in Strom verwandelt. Der Rest wandert in den Speicher. Das sind zum Beispiel große Tanks, die mit Salz gefüllt sind – denn bestimmte Salze halten die Wärme sehr gut fest. Wärme? Wir reden hier von Hitze: 400 Grad! Nachts entnimmt man dann einfach die gespeicherte Energie – und auf diese Weise hat das Kraftwerk immer genug Dampf, um Strom zu erzeugen.

Energie „auf Pump“

Es gibt aber auch ganz andere Methoden, um Energie zu speichern. Etwa mit Hilfe von Wasser. Dabei wird der Höhenunterschied zwischen zwei Speicher-Seen genutzt. Mit Hilfe von elektrischen Pumpen wird Wasser in ein höher liegendes Becken gepumpt. Wenn Strom benötigt wird, fließt das Wasser über Rohre wieder ab und treibt die Turbinen an. Allerdings bedeutet der Aufbau dieser Pumpspeicher-Kraftwerke einen großen Eingriff in die Natur, weil dafür sehr viel Platz erforderlich ist. Und es ist natürlich auch ein ziemlicher Aufwand, mit zusätzlicher Energie Wasser erst nach oben zu pumpen, um es dann wieder abfließen zu lassen.

Luft unter Druck

Zur Speicherung von Energie in Luft wird diese in unterirdische Hohlräume – sogenannte „Kavernen“ – gepresst. Wenn Strom benötigt wird, treibt man mit der Druckluft eine Turbine an, die über einen Generator Strom erzeugt. Leider kühlt sich die Luft dabei stark ab, so dass man heute zur Erwärmung gleichzeitig Erdgas verbrennen muss. Der große Vorteil dieses Speichers ist, dass bereits nach relativ kurzer Zeit Strom bereitgestellt werden kann. Der große Nachteil ist heute noch die Zufeuerung von Erdgas. Aber das DLR arbeitet schon an verbesserten Wärmespeichern dieser Art. Wie auch immer: Aktuell gibt es nur zwei solche Kraftwerke: eins in Deutschland und eins in den USA.

Speicher der Zukunft

Eine Überlegung der Forscher: Die Batterien der Elektro-Autos – hier im Bild eine DLR-Studie – könnten als Speicher für den Solarstrom genutzt werden. Bild: BMU
Eine Überlegung der Forscher: Die Batterien der Elektro-Autos – hier im Bild eine DLR-Studie – könnten als Speicher für den Solarstrom genutzt werden. Bild: BMU

Es gibt einige Ideen, die zurzeit noch in der Entwicklung sind. So wird zum Beispiel über sogenannte „Redox-Flow-Batterien“ nachgedacht. Das sind flüssige Batterien, die einfach nachgefüllt werden können. Eine andere Idee ist, Elektro-Autos als Zwischenspeicher zu nutzen. Wenn das Auto nachts nicht fährt, wird seine Batterie per Kabel „nachgetankt“. Tagsüber könnte der Strom dann bei Bedarf – zum Beispiel bei der Arbeit – wieder ans Stromnetz abgegeben werden.

Ob Sand sich wohl als Wärmespeicher eignet? Auch das ist eine Idee, die verfolgt wird. Das wäre natürlich sehr praktisch, da sich sehr viele solarthermische Kraftwerke in Wüstenregionen befinden. Und auch ganz andere Konzepte gibt es, bei denen man mittels solarthermischer Kraftwerke – wenn sie in der Nähe der Küste stehen – gleich noch Trinkwasser gewinnt, indem man dem Meerwasser das Salz entzieht ...