Energiespeicher

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Energiespeicher dienen der Speicherung von Energie zum Zwecke der späteren Nutzung. Wenn die Speicherung einer gewünschten Energieform wegen technischer Probleme, ungenügender Kapazität oder Stillstandsverlusten ungünstig ist, wird in eine andere Energieform umgewandelt, diese gespeichert und erst im Bedarfsfalle zurückverwandelt, z. B. chemische Energie (Brennstoff) in thermische (Wärme). Bei der Speicherung wie bei der Energieumwandlung treten immer Verluste auf.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Einteilung und Übersicht

Energiespeicher werden nach der gespeicherten (Haupt-)Energieform klassifiziert. Oft wird aber beim Auf- oder Entladen des Speichers eine davon abweichende Energieform verwendet. Beim Akkumulator wird beispielsweise elektrische Energie zugeführt; diese wird während des Aufladens in chemische Energie umgewandelt:

Fälschlicherweise wird oft auch die Brennstoffzelle als Energiespeicher bezeichnet. Die Brennstoffzelle ist jedoch nur ein Energiewandler, da sie die in den Brennstoffen gespeicherte Energie nutzt um elektrischen Strom zu erzeugen.

Daneben wird der Begriff teils auch für Behälter benutzt, die selbst keine Energie, sondern Brenn- oder Kraftstoffe aufnehmen:

[Bearbeiten] Vergleich von Technologien zur Speicherung elektrischer Energie

Elektrische Energie kann man nicht unmittelbar speichern, weil es sich beim elektrischen Strom um die Bewegung von Elektronen handelt. Man muss die Energie immer in andere Energiearten umwandeln und bei Bedarf zurückwandeln. Jede Wandlung ist mehr oder weniger verlustbehaftet und der Speicher verliert im Lauf der Zeit selbst Energie. Die Summe aller Einzelverluste kann erheblich sein und das Verfahren unwirtschaftlich machen.

Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens steht bei Energiespeicherung meist im Vordergrund, also die Investition- und Betriebskosten der Anlage und der Gesamtwirkungsgrad, der die Verluste bei Umwandlung und Speicherung umfasst. Es geht zumindest bei großen Anlagen meistens nicht um eine kurzfristige Leistungserhöhung. Bei sehr kleinen Anlagen wie beim Elektronenblitz steht manchmal die Leistungserhöhung im Vordergrund, weil beispielsweise die ursprüngliche Energiequelle nicht ausreichend Leistung abgeben kann.

Verfahren[1] Normaler
Kondensator		 EDLC supra-
leitende
Spule		 Schwungrad
(Stahl,
alte Bauart)
3.000 1/min		 Schwungrad
(aufgewickelter
kohlefaser-
verstärkter
Kunststoff)
80.000 1/min		 Akku Pump-
speicher-
kraft-
werk		 Druckluft-
speicher-
kraftwerk		 Wasserstoff
verflüssigt
max. Leistung
(MW)		 0,01 0,1 7 15 50 17[2] 1060 290 0,2
Lebensdauer
(Zyklen)		 100 Mio 0,5 Mio 1 Mio 1 Mio 1 Mio 2000 ? ? 30'000 h[3]
(Brennstoffzelle)
Wirkungsgrad
(%)		 95 90 90 90 95 80 80 42[4]-54[5] 18,2
Selbstentladung
(%/h)		 0,01 0,2 ? 3–20 0,1–10 0,01 ? ? 0,1
Investitionskosten
(€/kWh)		 200.000 20 30–2000 5 20 100 71 Versuchs-
Anlagen		 Versuchs-
anlagen[6]
Energiedichte
(kWh/t)		 0,03 5 0,03[7] 6 50[8] 30–120 0,4 9 33'300[9]
Typ. Zeit der
Entladung bei
üblicher Baugröße		 0,01 s 100 s 0,01 s 100 s 100 s 1 h 8 h 2 h 0,5 h

In jeder Zeile ist ein herausragender Wert farblich betont: Grün = besonders gut; rot = besonders schlecht. Die Angaben beziehen sich auf die größten realisierten Anlagen im Dauerbetrieb.

Anmerkungen:

  1. Die Leistungsbeschränkung bezieht sich in allen Fällen darauf, dass die gespeicherte Energie wieder durch eine „Umwandlungselektronik“ (z.B. einen Wechselrichter) in die ursprüngliche Art zurück gewandelt werden muss – das ist im Regelfall das 50 Hz-Netz. Die angegebenen Werte können ohne diese Rückumwandlung weit übertroffen werden, wenn man beispielsweise einen Kondensator oder einen Akku kurzschließt – dann kann die Momentanleistung um den Faktor 10000 oder mehr höher sein als in der Tabelle angegeben. In der Tabelle geht es aber um Energiespeicher und nicht um Leistungserhöhung.
  2. Die angegebenen Lebensdauern sind geschätzte Richtwerte und keine absoluten Grenzwerte. Beispielsweise kann ein Schwungrad lange vor Erreichen der 1-Mio-Grenze ausfallen oder früher verschrottet werden. Bei Akkus ist bekannt, dass sie in Ausnahmefällen 7000 Zyklen aushalten, im Regelfall (Autoakku) aber nach 1000 Zyklen ersetzt werden müssen.
  3. Es gibt Pumpspeicherkraftwerke mit Höhenunterschieden von nur 60 m, andere haben 250 m und mehr. In der Tabelle kann aber nur ein Richtwert angegeben werden, wenn sie nicht durch zu viele „wenn und aber“ unübersichtlich werden soll.
  4. Die überraschend hohen Investitionskosten für Kondensatoren ergeben sich aus folgenden Zahlen: Ein Elektrolytkondensator 500 µF mit 400 V kostet 2 €. Er kann 40 Ws=1,1·10-5 kWh Energie speichern. Daraus ergeben sich (ohne Elektronik) Kosten von 200.000 € pro kWh.

[Bearbeiten] Ultrakondensatorbasierte Energiespeicher

Die US-amerikanische Firma EEStor behauptet, einen Energiespeicher basierend auf Kondensatoren entwickelt zu haben, der ungiftig und sicher sei und eine kostengünstige Alternative zu konventionellen elektrochemischen Akkutechnologien darstelle. Der Speicher sei sehr schnell aufladbar, soll die zehnfache Energiedichte von Bleibatterien bieten, nahezu unendliche Wiederaufladbarkeit, sehr langlebig. Nach großer Skepsis von Kritikern hat Anfang 2008 der Luft- und Raumfahrtkonzern Lockheed Martin einen Exklusivvertrag mit EEStor geschlossen. Lockheed Martin erklärte, die Technologie könne die "Energieunabhängigkeit des Militärs" ermöglichen.[10]. Bis Ende 2008 existierte jedoch noch kein funktionierendes Exemplar[11].

[Bearbeiten] Einzelnachweise

  1. ↑ [1] Stromspeicher-Technologien im Vergleich
  2. ↑ Batteriespeicheranlage in Berlin
  3. ↑ Brennstoffzellen - Einsatzmöglichkeiten für die dezentrale Energieversorgung
  4. ↑ [2]
  5. ↑ [3]
  6. ↑ Versuchsanlagen zur Speicherung von Wasserstoff
  7. ↑ [4] Bau und Einsatz eines Kompensators mit Energiespeicher
  8. ↑ [5] Fortschritt bei Schwungräden
  9. ↑ Technische Eigenschaften von Wasserstoff
  10. ↑ heise.de: EEStor: Der nächste Versuch
  11. ↑ [6]

[Bearbeiten] Siehe auch

[Bearbeiten] Weblinks

Von „http://de.wikipedia.org/wiki/Energiespeicher“
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