Neue Stromspeicher: Pumpen, pressen, puffern
Die meisten Stromspeicher brauchen viel Platz oder sind sehr teuer. Ein Überblick über alte und neue Speicherformen.
Pumpspeicherwerke: gibt es seit 100 Jahren. Das Prinzip ist einfach: Immer dann, wenn man zu viel Strom im Netz hat, pumpt man Wasser den Berg hinauf. Sobald man wieder Strom braucht, lässt man es auf die Turbinen runter stürzen.
Effizienz: sehr gut. Lediglich ein Fünftel der Energie geht verloren. Die Anlagen brauchen jedoch riesige Staubecken und erfordern so einen erheblichen Eingriff in die Landschaft; kein Wunder also, dass das seit Jahren geplante Großprojekt Atdorf der EnBW im Südschwarzwald auf heftigen Widerstand stößt.
Aufgrund der gigantischen Ausmaße sind Pumpspeicherwerke so teuer, dass Neubauten kaum wirtschaftlich zu betreiben sind; das Projekt Atdorf wurde zuletzt mit einer Investitionssumme von 1,6 Milliarden Euro kalkuliert.
Zudem taugen die Projekte nur zum kurzzeitigen Ausregeln des Netzes und nicht, um eine mehrwöchige Windstille zu überbrücken.
Druckluftspeicher: eine noch wenig genutzte Option. Es gibt – obwohl immer wieder diskutiert – nach wie vor nur ein einziges Projekt in Deutschland. Die Anlage steht seit den siebziger Jahren in Huntorf in Niedersachsen und wird von Eon betrieben.
Effizienz: schlecht. Nach Firmenangaben liegt ihr Wirkungsgrad bei 42 Prozent. Das liegt daran, dass beim Zusammenpressen der Luft viel Abwärme entsteht. Deutlich höhere Effizienz könnten nun sogenannte adiabate Kraftwerke erzielen, bei denen die Wärme, die beim Zusammenpressen der Luft entsteht, gespeichert und später zum Anheizen der sich wieder ausdehnenden Luft genutzt wird. Wissenschaftler halten in diesem Fall einen Wirkungsgrad von bis zu 70 Prozent für möglich.
Allerdings birgt diese Technik Herausforderungen in der Entwicklung, die sich kaum lohnen. EnBW hatte bereits 2006 ein ähnliches Projekt angekündigt, doch bald wieder auf Eis gelegt. Ähnlich ging es später auch RWE.
Batterien: gibt es in allen möglichen Varianten. Sie sind allerdings relativ teuer und ihre zeitliche Lebensdauer ist ebenso begrenzt wie ihre Zahl an Ladezyklen.
Effizienz: gut. Allerdings benötigen Batterien oft begrenzte Rohstoffe, wie etwa Lithium. Auch andere Zellen vom Typ Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure, Natrium-Schwefel, Natrium-Nickelchlorid oder Zink-Brom sind aus technischer Sicht zwar interessante Speicheroptionen, doch abseits der Notstromversorgung rentieren auch sie sich bisher allesamt kaum.
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Redox-Flow-Batterien: ein besonderer Speicher, der zwischen normalen Batterien und einem chemischen Speichermedium steht. In Redox-Flow-Batterien steckt die Energie in zwei Flüssigkeiten, die in zwei Tanks bereitgehalten werden. Durch einen umkehrbaren physikalisch-chemischen Prozess können sie Strom speichern, wobei ein Wirkungsgrad von 75 Prozent erreichbar ist.
Effizienz: gut. Diese Batterien haben den Vorteil, dass mit der Vergrößerung des Tanks auch die Kapazitäten erhöht werden können. Sinnvolle Einsatzbereiche könnte es in der Leistungsklasse zwischen 500 Kilowatt und 10 Megawatt geben. Wirtschaftliche Perspektiven sind aber auch hier wie in den anderen Fällen allenfalls im Markt der Regelleistung – also zur Stabilisierung des Netzes – erkennbar.
Methan: ein Speicher ohne Grenzen. Mit überschüssigem Strom spaltet man Wasser in seine atomaren Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff auf. Der Wasserstoff lässt sich bis zu einem Gehalt von 5 Prozent ins Erdgasnetz einspeisen oder als Treibstoff nutzen. Auch lässt sich Wasserstoff in Gaskavernen speichern, womit große Langzeitspeicher möglich werden.
Das brennbare Gas Methan erhält man, indem man den Wasserstoff in einem zweiten Schritt unter Einsatz von Kohlendioxid chemisch umbaut. Pilotanlagen dieser Art gibt es bereits. Wirtschaftlich einsetzbar ist aber auch diese Technik derzeit noch lange nicht.
Effizienz: sehr hoch. Wie Erdgas lässt es sich unbegrenzt ins Gasnetz einspeisen. Die Kapazität ist riesig; der deutsche Strombedarf für mehrere Monate ließe sich auf dem Weg der Methangewinnung in den bestehenden Gasspeichern puffern. So könnte das Erdgasnetz die nötigen Kapazitäten für einen Umstieg auf 100 Prozent erneuerbare Energien liefern, weil Windstrom in stürmischen Zeiten und die Sonne des Hochsommers so lange gespeichert werden können, bis sie benötigt werden. Die Infrastruktur, um aus dem Wind- und Sonnengas wieder Strom zu gewinnen, gibt es schon – die heutigen Erdgaskraftwerke.
Der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Strom zu Erdgas beträgt nur rund 60 Prozent. Aber das spricht nicht unbedingt gegen das Verfahren, denn andernfalls droht mitunter ein vollständiger Verlust der Energie, beispielsweise wenn Windkraftanlagen abgestellt werden müssen.
Schwungradspeicher, Hochleistungskondensatoren („SuperCaps“) und Supraleitende Magnetische Energiespeicher: Aufgrund der limitierten Speicherkapazitäten kommen diese Technologien als Sicherungssysteme infrage, wo eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zwingend ist. Am Energiemarkt spielen sie allerdings keine ernsthafte Rolle.
Besser als jeder Speicher: ein vernünftiger Umgang mit den fossilen Energien. Würde zukünftig darauf verzichtet, weiterhin Uran, Kohle und Erdgas auch dann zu verstromen, wenn Sonne und Wind reichlich Strom liefern, wären viele Speicher überflüssig. Derzeit werden jedoch noch riesige Mengen Atom- und Kohlestrom selbst dann erzeugt, wenn die Erneuerbaren ausreichend Strom produzieren.
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