Wie funktioniert die Energiespeicherung?

Erneuerbare Energie zu erzeugen ist wichtig – genauso wichtig ist es, diese den Verbrauchern bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen, zum Beispiel mittels Energiespeicherung. Aber wie funktioniert dieser Prozess?

Unsere Gesellschaft steuert auf eine grünere Zukunft zu. Eine Zukunft, in der die Dekarbonisierung unserer Wirtschaft und der Netze entscheidend ist, um Klimaneutralität und damit eine nachhaltigere sowie umweltfreundlichere Welt zu verwirklichen. Die Stromgewinnung ist dank des Aufkommens von Erneuerbaren Energien und grünem Strom ein Schlüssel zu diesem Wandel. Diese Art von Energie steht uns jedoch nicht immer zur Verfügung, da sie von zwei Faktoren abhängt: den Wetterbedingungen und der Nachfrage. Aus diesem Grund ist die Stromspeicherung eine wichtige Lösung, um die Dekarbonisierungsziele zu erreichen. Schauen wir mal, wie das Speichern funktioniert.

Wie bereits erwähnt, lässt sich weder der Wind so programmieren, dass er dann weht, wenn wir ihn brauchen, noch können wir das Sonnenlicht dazu bringen, unsere Solarzellen nach Wunsch zu betreiben. Wie kann man also sicherstellen, dass erneuerbare Energien unser Stromnetz versorgen? Eine Antwort ist die Energiespeicherung. So können wir die durch Erneuerbare erzeugte, überschüssige Energie speichern, wenn die Nachfrage gering ist und sie in das Netz einspeisen, wenn der Bedarf sich erhöht. Dies ist ein technologischer Segen, der auf verschiedenen Methoden beruht, die wir kennen sollten, bevor wir verstehen können, wie die Energiespeicherungfunktioniert.

Die traditionellste und heute am meisten verbreitete Methode ist das Wasserkraftwerk. Dämme und Stauseen setzen die Kraft des Wassers durch ihre Tore frei, wenn Sonne und Wind nicht ausreichen, um ihre Turbinen in Bewegung zu setzen. So erzeugen Wasserkraftwerke je nach Bedarf große Mengen an Strom. Wasserkraftwerke kennen wir alle – aber nicht immer bringen wir sie mit dem Speicherprozess in Verbindung. Dabei ist ihr großer Vorzug die Eigenschaft, die Kraft des Wassers zu speichern, um sie dann zu nutzen, wenn sie am günstigsten und notwendigsten ist.

Eine weitere Methode sind die sogenannten solarthermischen Kraftwerke, die im ersten Jahrzehnt der 2000er Jahre in Ländern wie Spanien aufkamen. Diese speichern die von den Photovoltaik-Paneelen erzeugte Energie in geschmolzenem Salz, das später die Erzeugung von Dampf und damit die Bewegung von Turbinen herbeiführt, die wiederum Strom erzeugen. Eine Reihe von parabolischen Photovoltaik-Paneelen ist auf einen großen zentralen Kollektor ausgerichtet, der das geschmolzene Salz enthält, sodass die Energie für die Haushalte verfügbar ist, wenn das Sonnenlicht verschwindet und die Nachfrage steigt. Dazu gehören Anlagen wie Noor Ouarzazate II (200 MWe) in Marokko, die Energie für sechs Stunden speichern.

Kommen wir zu der Methode, die wohl die innovativste und trendigste von allen ist: die Speicherung von elektrischer Energie in Batterien. Diese Technologie könnte man mit einer Powerbank vergleichen: Sie rettet uns, wenn der Akku unseres Mobiltelefons zur Neige geht. Die Batteriespeicherung revolutioniert das Stromnetz und ermöglicht neue Projekte für Erneuerbare mit der Garantie, auch dann Energie liefern zu können, wenn die Witterungsbedingungen keine reguläre erneuerbare Energie zulassen. Schauen wir uns also Punkt für Punkt an, wie diese Technologie funktioniert, die in naher Zukunft entscheidend sein wird.

Eine Rundreise durch das Stromnetz

Alles beginnt an der Stelle der Erzeugung. Nehmen wir das Beispiel einer Photovoltaikanlage, die wir alle vor Augen haben. Von den Photovoltaik-Paneelen aus durchläuft die Energie also die Elektroinstallation, bis sie die Stromrichter erreicht, die den Strom von Gleichstrom in Wechselstrom (AC/DC für Musikliebhaber) umwandeln. Das ist notwendig, damit er im Anschluss ohne Probleme durch das Netz fließen kann.

Damit dem Netz keine wertvolle Leistung abhandenkommt, sorgen die Anlagen in den Transformatorstationen  dafür, dass die Spannung erhöht wird und keine Energie verloren geht. Dank der Arbeit dieser Stationen kommt die Energie „gesund und munter“ im Umspannwerk an, das – im Fußballjargon – als Mittelfeldspieler fungiert und die Energie aufteilt: in die Energie, die direkt an die Verbraucher geht, und jene, die in großen Batteriebehältern für die spätere Versorgung gespeichert wird.

An diesem Punkt muss die Energie in den Umspannwerken die Spannung wieder senken und den Strom in Gleichstrom umwandeln, bevor sie gespeichert werden kann. Mit anderen Worten, sie muss erneut die Transformatorstationen durchlaufen, deren Technologie und Zuverlässigkeit für die Integration der Erneuerbaren Energien entscheidend sind. Diese lassen dann die gespeicherte Energie in den Batterien auf ihren Einsatz warten. Wenn also die Nachfrage steigt, wird die Energie zurück zu den Umspannwerken geschickt, die diese erneut „feinjustieren“, indem sie die Spannung erhöhen und sie an die Transformatorstationen weiterleiten, die den Strom in Wechselstrom umwandelt, um ihn schließlich in das Netz einzuspeisen und die verschiedenen Verbrauchsstellen zu erreichen. Eine beachtliche Leistung.

Nun, dieses komplexe elektrische System ermöglicht es, dass die in einer Anlage am helllichten Tag erzeugte Energie um zehn Uhr abends zum Betrieb unserer Haushaltsgeräte genutzt werden kann, ohne dass ein einziges Kohlendioxidteilchen in die Nacht ausgestoßen wird. In Anbetracht der enormen Vorteile für die Verbraucher und den Planeten wird sich der Einsatz von Energiespeichern Jahr für Jahr voraussichtlich verdreifachen. Damit werden wir in nur zwei Jahrzehnten von etwa 10 GW weltweit installierter Leistung – eine zweifellos symbolische Zahl – auf mehr als 1.100 GW kommen und die Energiewende sowie eine nachhaltigere Welt möglich machen.

Wir haben ein kurzes Video vorbereitet, um diesen komplexen Vorgang auf einfache und interaktive Weise zu verdeutlichen.