Energiespeicher

Welche Formen von Energiespeichern gibt es?

Zu den Speichern von thermischer Energie gehören die sogenannten Wärmespeicher. Wärmespeicher können ganz unterschiedlich aussehen – vom sogenannten Latentwärmespeicher für die Hände, dessen Wärme durch das Knicken eines Stahlplättchens freigesetzt wird, bis hin zum riesigen Fernwärmespeicher, wie es ihn in Kraftwerken gibt.

Mechanische Energie liegt entweder als Bewegungsenergie (kinetische Energie) oder als Lageenergie (potenzielle Energie) vor. Speichermöglichkeiten sind bei Ersterer zum Beispiel das sogenannte Schwungrad, das in Flugzeugen oder Satelliten verbaut wird. Ein Beispiel für das Speichern und spätere Freisetzen von potenzieller Energie ist die Feder.

Chemische Energie lässt sich ebenfalls speichern. Hier gibt es anorganische Energiespeicher wie die galvanische Zelle, die bei Batterien und Akkus zum Einsatz kommt. Mit eben diesem Energiespeicher hatte wohl jeder schon Berührungspunkte, ob über die Küchenwaage oder das Smartphone. Organische Speicher von chemischer Energie befinden sich auch im menschlichen Körper: Fettablagerungen an Bauch oder Hüfte sind im Grunde nichts anderes als Energiespeicher, aus der der Körper in Zeiten des Hungers seine Energie beziehen kann.

Lässt sich elektrische Energie speichern?

Elektrische Energie nimmt in Sachen Energiespeicherung eine Sonderstellung ein. Zwar lässt auch sie sich speichern, doch im Gegensatz zu den anderen Energieformen, die sich fast unbegrenzt konservieren lassen, ist bei Elektrizität bisher nur eine relativ geringe Speichermenge möglich. Geeignete Speichermedien sind entweder Kondensatoren oder Supraleitende Magnetische Energiespeicher. Daher wird in der Praxis elektrische Energie meist in eine andere Energieform umgewandelt, um sie in größeren Mengen speichern zu können – so zum Beispiel bei der Power-to-Gas-Methode, bei der Strom als Wasserstoff oder Methan gespeichert wird. Der Nachteil: Bei der Umwandlung sowie der Rückumwandlung entstehen meist erhebliche Energieverluste. Auch die Brennstoffzelle ist genau genommen keine Möglichkeit, elektrische Energie zu speichern: Sie dient lediglich der Umwandlung chemischer in elektrische Energie.

Energiespeicher und erneuerbare Energien

Die Vorkommen an fossilen Energieträgern wie Erdgas, Erdöl oder Kohle sind begrenzt, die Folgen von Unfällen in oder Angriffen auf Atomkraftwerke verheerend und der Klimawandel durch die Emission von Treibhausgasen unaufhaltsam: Die Gründe für die Energiewende sind vielfältig, die Probleme und Fragestellungen, die sie aufwirft, allerdings auch. Denn Energie lässt sich aus Wind, Wasser oder Sonne durchaus gewinnen, allerdings ist die Stromproduktion dann von unbeeinflussbaren Faktoren wie dem Wetter abhängig: bewölkter Himmel oder kein Wind – kein Strom. Ein passender Energiespeicher mit entsprechend großen Kapazitäten könnte diesen Nachteil ausgleichen: Er wäre imstande, überschüssigen Strom aus dem Netz abzuschöpfen und zu einem späteren Zeitpunkt – zum Beispiel in einer sonnenarmen Phase – wieder einzuspeisen. Tatsächlich befindet sich diese Technologie noch in der Erforschung: Es gibt bisher nur wenig ausgereifte Konzepte, die sich aus wirtschaftlicher Sicht gegenüber den Alternativen, die eine Energieumwandlung notwendig machen, rechnen.

Ist Energiespeicherung bei einer Photovoltaik-Anlage möglich?

Die dezentrale Energieerzeugung gewinnt immer mehr an Bedeutung, vor allem die Anzahl an Photovoltaikanlagen in Deutschland steigt. Dabei wird Energie aus dem Sonnenlicht über Solarzellen in Strom umgewandelt. Die Solarzellen befinden sich bei Privathaushalten, die ihren Strom selbst erzeugen, in der Regel auf dem Hausdach. Nachdem 2013 die staatliche Förderung der Installation von Batteriespeichern durch die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) beschlossen wurde, reduzierten sich die Anschaffungskosten für einen dezentralen Batteriespeicher um durchschnittlich 25 Prozent. Seitdem können Besitzer einer Photovoltaikanlage ihren Energiespeicher wirtschaftlich betreiben.

Auch die Entwicklung von Elektroautos ist in Zusammenhang mit Klimawandel und der Endlichkeit fossiler Brennstoffe zu betrachten. Im Gegensatz zu elektrisch betriebenen Straßenbahnen, die permanent mit dem Stromnetz verbunden sind, benötigen Elektroautos ebenfalls einen leistungsfähigen Energiespeicher, um annähernd dieselbe Reichweite zu erlangen wie kraftstoffbetriebene Autos. Diese Akkus wiegen zum Teil mehrere hundert Kilogramm und sind in der Herstellung sehr kostspielig. An wirtschaftlich konkurrenzfähigen Energiespeichern für Elektroautos wird allerdings stetig geforscht.