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Alternative Energien und die Herausforderung der Speicherung

Die Energiewende lässt sich nicht mehr aufhalten und das ist gut so. Zu lange schon haben wir Energie aus fossilen Brennstoffen und anderen umweltschädigenden Stoffen gezogen und somit den Klimawandel mit vorangetrieben. Die deutsche Bundesregierung hat sich vorgenommen, dass im Rahmen der Energiewende bis zum Jahr 2035 55 bis 60 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien stammen. Bis zum Jahr 2050 sollen es dann sogar bis zu 80 Prozent sein. Allerdings kommt hier gleich eine große Herausforderung auf alle Beteiligten zu: die Speicherung dieser Energie, um sie jederzeit verfügbar zu machen.

Symbolbild Energiewende
Die Bundesregierung plant in Zukunft nahezu ausschließlich auf Energie aus Sonne und Wind zu setzen.

Auf diese alternativen Energien verlässt sich die Bundesregierung

Bei der geplanten Energiewende der Bundesregierung sollen die Windenergie und die Energie aus Photovoltaikanlagen am Ende den Hauptanteil ausmachen. Beide Technologien haben ihre Vor- und ihre Nachteile.

  • Photovoltaikanlagen: Hierbei handelt es sich um wirklich grüne Energie. Bei dieser Technologie stammt die Energie aus der Sonne. Die Anlagen können auf den Dächern von Wohnhäusern, Unternehmen und Fabriken angebracht werden. Die Energie wird vor Ort verbraucht, überschüssige Energie fließt ins Stromnetz. Allerdings ist das Problem bei solchen Anlagen, dass sie in der Leistung, je nach Wetterlage, schwanken kann.
  • Windkraftanlagen: Ähnlich wie bei der Sonnenkraft, ist auch die Windenergie sehr schadstoffarm. Außerdem ist die Ressource Wind ausreichend vorhanden. Auch diese Art der Energie ebenfalls von der Wetterlage abhängig.

In beiden Fällen kann die Ausbeute der Energie sehr stark schwanken. Allerdings benötigen Verbraucherinnen und Verbraucher auch dann Strom, wenn es nicht sonnig oder windig ist. Hier können nur kluge Speicherlösungen helfen, um die genannten erneuerbaren Energien wirklich zukunftssicher zu machen. Das stellt die gesamte Energieindustrie vor große Herausforderungen.

Stromnetz und Speicher

Angesichts dieser Herausforderungen muss das Stromnetz in Deutschland deutlich flexibler werden. Es herrscht bei den erneuerbaren Energien eine enorme Fluktuation, die unter anderem von den Wetterverhältnissen abhängig ist. Dennoch soll gleichzeitig eine System- und Versorgungssicherheit gewährleistet bleiben.

Die Speicherung von Energie stellt eine von mehreren Möglichkeiten dar, wie Strom aus erneuerbaren Energien zu jeder Tages- und Nachtzeit abrufbar ist. So kann eine gewisse Flexibilität des Stromnetzes erreicht werden. Stromspeicher sorgen für einen Ausgleich zwischen der Erzeugung und dem Verbrauch der Energie.

Sie nehmen beispielsweise in Zeiten von viel Wind oder Sonne die Energie auf und speisen ihn in das Stromnetz ein, wenn die Wettersituation schlechter ist. Die Erzeugung und der Verbrauch werden zeitlich entkoppelt und finden nicht mehr unmittelbar statt. Zusätzlich können die Speichertechnologien sogenannte Regelleistungen erbringen, was wiederum dabei helfen kann die Netzfrequenz stabil zu halten.

Arten von Energiespeichern

Im Grunde existieren verschiedene Vorrichtungen, die in der Lage sind, den Strom von erneuerbaren Energien zu speichern. Dabei lassen sich die Technologien erst einmal grob in zwei Kategorien unterteilen: Kurzzeitspeicher und Langzeitspeicher. Kurzzeitspeicher nehmen mehrfach am Tag überschüssigen Strom aus Windkraft oder Sonnenenergie auf und geben sie auch wieder ab. Allerdings ist die Speicherkapazität solcher Kurzzeitspeicher meist eher begrenzt.

Langzeitspeicher sollten, wie der Name bereits vermuten lässt, dazu fähig sein Strom für mehrere Tage oder sogar Wochen zu speichern und auf Abruf abzugeben. So können längere Phasen ohne Wind oder Sonne problemlos überbrückt werden.

Diese Arten von Speichern gibt es als verschiedene Typen, die nicht nur auf Wind- oder Sonnenenergie anwendbar sind, sondern auch auf Wasserkraft. Dazu gehören unter anderem der Batteriespeicher, der Pumpspeicher, der Druckluftspeicher oder Power-to-Gas-Anlagen.

Große Herausforderungen

Die Entwicklung geeigneter Energiespeichersysteme, die die Pläne der Bundesregierung, immer mehr auf erneuerbare Energien zu setzen, unterstützen, stellt die Beteiligten vor große Herausforderungen. Sie sind jedoch ein wichtiges Thema, wenn die Energieversorgung in Zukunft nahezu komplett auf Wind- und Sonnenenergie basieren soll. Sie sind eine unbedingte Notwendigkeit, derzeit jedoch noch sehr kostspielig oder befinden sich im Entwicklungsstadium.

Deshalb hat es sich die Bundesregierung aktuell zu einer Hauptaufgabe gemacht die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Energiespeicher voranzutreiben, um vor allem auch eine Senkung der Kosten zu erreichen.

Federführend dabei ist die „Forschungsinitiative Energiespeicher“. Hierbei handelt es sich um eine Initiative des Bundes mit mehr als 250 Projekten, die sich der Entwicklung von geeigneten Energiespeichern verschrieben haben. Dabei reicht das Spektrum von Batterien im Haushalt bis hin zu riesigen Speichern im Mega-Watt-Bereich. Die Schwerpunkte sind unter anderem die Kopplung von Windenergie und Wasserstoff, Batterien im Stromnetz und thermische Speicher.

Eine Frage der Kosten

Wie bereits erwähnt, sind viele Speichertechnologien aktuell noch zu kostenintensiv. Zudem geht bei der Umwandlung Energie verloren, die woanders ausgeglichen werden muss. Das verursacht wiederum erneut Kosten. Das würde die Strompreise deutlich in die Höhe treiben. Die Kosten sollen jedoch gesenkt werden, um Energiespeichermethoden wirklich wirtschaftlich einsetzen zu können.

Dazu sind Innovationen und staatliche Förderungen notwendig, wie etwa die Forschungsinitiative Energiespeicher. Besser sind dabei wohl eine Vielzahl an Innovationen. Eine Kombination aus mehreren Technologien wäre dabei denkbar, um alle möglichen energietechnischen Bedarfe abzudecken. Die werden wiederum im Idealfall dann regionalen, wirtschaftlichen, geografischen und klimatischen Gegebenheiten angepasst.

Damit ein Strommix aus erneuerbaren Energien möglich ist, muss es funktionieren, dass der Strom aus Windkraft und der Sonne nicht nur vor Ort, sondern auch dezentral verbraucht werden kann.

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