Was sind die effizientesten Energiespeichersysteme? Eine Frage, die im Zuge der energiewende kaum präsenter sein könnte. Neue Speichertechnologien spielen besonders in Zeiten von schwankenden Energiemengen aus Wind- und Solaranlagen eine immer bedeutendere Rolle. Das stark schwankende Energieangebot, das aus der ansteigenden Verbreitung erneuerbarer Energien resultiert, erfordert einen entsprechenden Ausgleich. Diesen gilt es mit der Optimierung von bestehenden sowie der Entwicklung von neuen Technologien sicherzustellen.
Der Bedarf für Energiespeichersysteme mit Langzeitwirkung wächst
Das Stromsystem befindet sich in einem fundamentalen Umbruch. In naher Zukunft wird sich das stromnetz zum größten Teil aus erneuerbaren Energien zusammensetzen. Im Zuge der Energiewende sind begleitende Technologien für nachhaltigen Strom unbedingt erforderlich. Saisonale und wetterabhängige Schwankungen müssen daher angemessen kompensiert werden. Dementsprechend elementar ist die kurz- bis mittelfristige Weiterentwicklung von Möglichkeiten zur langfristigen Energiespeicherung.
Ziel ist es, Stromüberschüsse in verbrauchsarmen Zeiten zu speichern und umgekehrt, in Zeiten von wetterbedingt geringen Stromerzeugungsmengen, die Versorgungssicherheit gewährleisten. Für beide Herausforderungen bieten Pumpspeicherkraftwerke eine passende und flexible Lösung. Denn sie besitzen die Eigenschaft Überangebote an Elektrizität zu speichern und diese für den Ausgleich in produktionsschwachen Zeiten zu verwerten.
Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland als wirkungsvolles Energiespeichersystem
In Deutschland sind aktuell 31 Pumpspeicherkraftwerke in Betrieb. Diese sind in der Lage, Energie in einem Umfang von 37 Millionen Kilowattstunden zu speichern. Mit der Funktionsweise und dem Ablaufprozess, der hinter der Energiespeicherung mit Pumpspeicherkraftwerken steckt, sind allerdings nur wenige Teile der Bevölkerung vertraut.
Deshalb folgt eine einführende Erläuterung: Ein Pumpspeicherkraftwerk besteht aus einem Unterbecken und einem höher gelegenen Oberbecken. Der Höhenunterschied bestimmt dabei die potenzielle Energie. Allgemein gilt: Je größer die Fallhöhe, desto größer das Energiepotenzial. Von der unteren Ebene wird das Wasser maschinell mit einer Pumpturbine in das Oberbecken befördert. Dazu wird sogenannter Pumpstrom verwendet, der in Zeiten niedriger Netzbelastung zu einem relativ geringem Preis gekauft wurde.
Sobald der Strombedarf ansteigt, lässt man das im Oberbecken befindliche Wasser in das Unterbecken zurückströmen und treibt auf diesem Wege die Turbine an. Der dabei erzeugte Strom wird dann zu Spitzenlastzeiten für einen entsprechend höheren Preis verkauft. Besonders bemerkenswert ist hierbei die Erzielung von auffallend hohen Wirkungsgraden. Obwohl sich die zum Hochpumpen nötige Energie nicht im gesamten Umfang zurückgewinnen lässt, sind Wirkungsgrade von 80 Prozent absolute Bestwerte im direkten Vergleich mit anderen erneuerbaren Energien und werden deshalb zukünftig immer stärker in den Fokus von Gewerbestrom Anbietern rücken.
Grenzen der Pumpspeicherkraftwerke
Im Gegensatz zur schwankenden Stromgewinnung aus Wind- und Sonnenenergie, ist die Bewegungsenergie des Wassers, dank ihrer Speicherfähigkeit regelbar und trägt damit einen wichtigen Teil zur Netzstabilität bei. Einer der Hauptvorteile von Pumpspeicherkraftwerken ist die Möglichkeit der schnellen Inbetriebnahme, für die es keine größeren Mengen an elektrischer Energie bedarf. Auf diese Weise verkürzen sich die Reaktionszeiten auf Notstände wie beispielsweise einen flächendeckenden Stromausfall, in denen das Stromnetz möglichst schnell durch ausgleichsenergie stabilisiert werden muss.
Allerdings können Pumpspeicherkraftwerke im Falle einer gänzlichen Umstellung auf erneuerbare Energien, die Netzstabilität nicht alleine stemmen und ein weiterer Ausbau ist in Deutschland kaum realisierbar, da der Platzbedarf und Kostenaufwand schlichtweg zu hoch ist.
Der Ruf nach alternativen Energiespeichersysteme wird deshalb lauter. In öffentlichen Expertengesprächen wird immer davon gesprochen, die Energiespeicher der Zukunft zu entwickeln immer wieder die vermeintlichen „Energiespeicher der Zukunft“ diskutiert. Doch welche Alternativen sind wirklich realistisch? Und sind diese tatsächlich schon in absehbarer Zeit verfügbar?
Gibt es intelligente Alternativen
Obwohl die Frage nicht eindeutig zu beantworten ist, gehören Druckluftspeicher und der Power-to-Gas-Ansatz zu den am meisten diskutierten Energiespeichern. Letzterer wird teilweise schon von Gas- beziehungsweise Gewerbegas Anbietern eingesetzt. Bei Druckluftspeichern wird verdichtete Luft in sogenannten stoffdichten Hohlräumen wie beispielsweise Drucklufttanks eingeschlossen. Das Aufladen funktioniert unter Einsatz von elektrischer Energie. Bei diesem Vorgang pumpen spezielle Kompressoren die umliegende Luft in den Speicher. Beim Entladen nutzt man exakt diese verdichtete Luft, um mit Hilfe einer Turbine und dem davon in Gang gesetzten Generator Strom zu erzeugen.
Eine andere Möglichkeit ist die Power-to-Gas technologie. Hierbei findet eine Integration von erneuerbarem Strom in verschiedene Gasanwendungen statt. Rein technisch betrachtet wandelt Power-to-Gas Strom in Wasserstoff um. Die Technologie ist eine Art Verbindungspunkt zwischen Strom- und Gasmarkt. Konkret bedeutet dies eine Umwandlung von erneuerbarem Strom in Wasserstoff. Dieser ist wiederum vielseitig nutzbar – sowohl in Energiewirtschaft, Mobilität als auch in der Industrie.
