Stromspeichermöglichkeiten der Zukunft

Damit Haushalte und Industrie in Zukunft zuverlässig mit Energie versorgt werden können, muss die Energieerzeugung besser geplant und die Energiespeicherung wirkungsvoller gestaltet werden. Aufgrund dessen, dass insbesondere Solar- und Windenergie starken Schwankungen unterliegen, abhängig von Witterung und Jahreszeit, müssen Energiespeicher in die Systeme eingebunden werden. Diese speichern Energie, wenn der Energiebedarf geringer ist, als die Energieerzeugung, und geben Energie ab, sobald diese benötigt wird. Das kann auf kleiner Ebene (Haushalt) als auch auf großer Ebene im Stromnetz einer ganzen Stadt oder eines Landes geschehen.  

Bereits jetzt gibt es eine Vielzahl an unterschiedlichen Möglichkeiten der Energiespeicherung. Dazu gehört beispielsweise die Speicherung von thermischer Energie in Wärmespeichern oder die Speicherung elektrischer Energie in Akkumulatoren oder Kondensatoren. Die Energiespeicherung unterscheidet sich im Wesentlichen in Kurzzeit- und Langzeitspeicher. Kurzzeitspeicher können täglich mehrfach aufgeladen und entladen werden (Beispiel: Stromspeicher für PV-Anlagen). Langezeitspeicher können Energie über Tage oder auch Wochen speichern (Speicherung in Form von Power-to-X-Technologien wie z.B. Wasserstoff).

Die Fokussierung auf Strom ist für die Energiespeicher der Zukunft wichtig, da dieser mithilfe von Solar- und Windenergie klimaneutral erzeugt werden kann. 

Möglichkeiten der Stromspeicherung

Der Fokus auf Stromspeichern ist für die Zukunft von hoher Bedeutung, da dieses für eine bessere Bewirtschaftung des Stromnetzes sorgt und die Lücke zwischen Spitzenlaste und Spitzenerzeugung überbrückt werden kann. Hierfür gibt es viele unterschiedliche Möglichkeiten von Pumpspeicher, Großbatteriespeicher oder Photovoltaik-Batteriespeicher. 

Stromspeicher in Windkraftanlagen

Ein Teil eines weltweit einzigartigen Kraftwerkkonzepts der Wasserbatterie wurde von einem Unternehmen mit Sitz in Sengenthal entworfen, der Windkraftanlagenspeicher, eine Kombination aus Windkraftanlage und Pumpspeicher. Dabei werden die Turmfundamente der Windanlage als Wasserspeicher (Oberbecken) genutzt. In Gaildorf nahe Stuttgart wurde diesbezüglich die größte Windkraftanlage der Welt errichtet, welche eine Nabenhöhe von 178 Metern und eine Gesamthöhe von 246,5 Metern aufweist. Die Windkraftanlage gehört einem Windpark an, zu welchem insgesamt vier weitere Windräder zählen. Die Wasserspeicher weisen eine Speicherkapazität von 70 MWh auf, und sind durch Druckrohrleitungen mit einem Pumpspeicherkraftwerk im Tal, welches bis zu 16 MW Leistung liefern kann und dem dazugehörigen Unterbecken verbunden. So kann überschüssiger Strom durch die Wasserbatterie aus dem Stromnetz aufgenommen und abgegeben werden. So soll das Stromnetz in Zukunft stabil gehalten und eine lückenlose Versorgung garantiert werden. 

Schwerkraft als Stromspeicher

Ein Schweizer Unternehmen entwickelte eine Lösung, wobei die Energiespeicherung mithilfe von Betonblöcken erfolgt, der sogenannte Betonspeicher. Der Aufbau beschreibt einen riesigen Metallturm (35 Stockwerke hoch), an welchem Betonblöcke an Stahlseilen hängend angebracht sind (bis zu 5.000 Gewichte). Durch überschüssige Windenergie werden die Blöcke in die Höhe gehoben und anschließend wieder herabgelassen, wodurch Fallenergie (Strom) erzeugt wird. Ein Metallturm nimmt bereits die Fläche eines Fußballfeldes ein und besitzt sechs Kranarme. Ein Turm kann eine Speicherkapazität von bis zu 80 Megawattstunden haben und soll acht bis 16 Stunden lang vier bis acht Megawatt abgeben können, wobei die Energieeffizienz bei 90% liegt. 

Stromspeicherung durch Landschaftsanpassung

Eine fiktive Möglichkeit Strom zu speichern, besteht in dem Konzept des Ringwallspeicher-Hybridkraftwerkes. Die Idee eines Ringwallspeicher ist, Gegenden, ohne natürlich vorhandenen Höhenunterschied die Möglichkeit einer Stromspeicherung mittels Pumpspeicherkraftwerkes zu bieten. Das fiktive Ringwallspeicher-Hybridkraftwerk besitzt einen Durchmesser von 11,4 Kilometern, wobei der 215 Meter hohe Ringwall das Oberbecken umschließt, welches einen Durchmesser von sechs Kilometern aufweist. In Zusammenarbeit mit großen Windenergie- und Solarenergieanlagen soll der Ringwallspeicher zwei Gigawatt Durchschnittsleistung liefern. Die Wasserflächen sollen Freizeitaktivitäten ermöglichen, wie zum Beispiel Berg- und Wintersportmöglichkeiten. Allerdings wird es diese große Ausführung eines Ringwallspeichers kaum geben. Durch ein Vorhandensein natürlicher Höhenunterschiede können anhand des gleichen Bauprinzips auch deutlich kleinere Systeme mit einer vergleichbaren Wirtschaftlichkeit errichtet werden. 

Fazit: Das Thema der Stromspeicherung in und für die Zukunft nimmt immer mehr an Wichtigkeit zu. Es ist notwendig, das Thema der Energiespeicherung in den Fokus zu stellen, um die Stromgewinnung- und Versorgung auch in schlechten Zeiten sicherstellen zu können. Ebenfalls ist dies eine gute Möglichkeit, dem Klimawandel ein Stück entgegenzuwirken.  

EurA steht jederzeit für Fragen im Bereich der Energieberatung zur Verfügung.

Autorin: Joke Brodersen