Um elektrische Energie zu speichern stehen verschiedene Energiespeicher zur Verfügung, die sich unterschiedlicher Technologien bedienen. Im folgenden werden die verschiedenen Arten kurz und knapp vorgestellt.
Elektrische Energiespeicher
Die effizienteste Speicherung von Strom bieten elektrische Energiespeicher. Hier wird der Strom in Kondensatoren oder Supraleitenden Magnetischen Energiespeichern (SMES) gespeichert. Bei den SMES handelt es sich im wesentlich um supraleitende Spulen. Die Speicherung elektrischer Energie in elektrischen Speichern ist zwar sehr effizient, die Speicherkapazitäten sind aber sehr begrenzt.
Elektrochemische Energiespeicher
Elektrochemische Energiespeicher werden auch als Batterien oder Akkumulatoren bezeichnet. Diese Systeme basieren auf Elektroden, die über einen ionenleitenden Elektrolyten miteinander verbunden sind. Elektrochemische Energiespeicher lassen sich in Niedertemperatur-Batterien, wie z.B. Blei- oder Lithium-Ionen-Batterien und Hochtemperatur-Batterien, wie z.B. Natrium-Schwefel-Batterien, unterteilen. Des Weiteren kann zwischen Batterien mit internem und externem Speicher unterschieden werden. Die meisten Batterien verfügen über interne Speicher. Die Redox-Flow-Batterie ist ein Beispiel für eine Batterie mit externem Speicher. Im Vergleich zu elektrischen Energiespeichern verfügen elektrochemische Energiespeicher über größere Speicherkapazitäten und eine längere Speicherdauer, aber auch über einen geringeren Wirkungsgrad. Eine verlustarme Langzeitspeicherung mit elektrochemischen Energiespeichern ist aufgrund von Selbstentladungseffekten nicht möglich.
Mechanische Energiespeicher
Eine Form der mechanischen Energiespeicherung stellen Schwungmassen-Energiespeicher dar. Im Rahmen der Momentanreserve kommt ihnen eine große Bedeutung für die Stabilität der elektrischen Energieversorgung zu. Weitere weit verbreitete Formen der mechanischen Energiespeicherung sind Druckluftspeicher und Pumpspeicherwerke. Die elektrische Energie wird dabei verwendet, um ein gasförmiges Medium, wie z.B. Luft, zu verdichten oder ein flüssiges Medium, meistens Wasser, in eine erhöhte Lage zu pumpen. Die Energie wird in Form einer Druckdifferenz bzw. in Form von potentieller Energie gespeichert. An Turbinen gekoppelte Generatoren machen die Energie wieder in Form von Strom nutzbar. Für die Speicherung großer Energiemengen bedarf es jedoch der richtigen Topographie in Form von Kavernen oder Speicherseen.
Thermische Energiespeicher
Thermische Energiespeicher können in sensible, latente und thermochemische Energiespeicher unterteilt werden. Des Weiteren wird zwischen Wärme- und Kältespeichern unterschieden. Die sensible Wärmespeicherung basiert auf der Temperaturerhöhung, bzw. -reduktion eines Speichermediums, wie beispielsweise Wasser. Bei der latenten Wärmespeicherung wird zusätzlich die Energie genutzt, die für einen Phasenwechsel notwendig ist. Für diese Art von Speicher eignen sich vor allem Salze oder Salzhydrate. Die thermochemische Energiespeicherung basiert auf der Reaktionsenergie reversibler chemischer Prozesse oder physikalischer Oberflächenreaktionen. Es treten keine thermischen Speicherverluste auf, da die gespeicherte Energie erst wieder durch eine exotherme Reaktion in Form von Wärme frei wird. In Hinblick auf die Speicherung von Strom, setzen thermische Energiespeicher eine Wandlung der elektrischen Energie in thermische Energie voraus. Daher bietet sich dieser Energiespeicher vor allem dann an, wenn elektrische Energie zur Deckung des Wärmebedarfs verwendet wird. Um die zu speichernde Energie wieder in Elektrizität um zu wandeln sind thermische Energiespeicher nicht sinnvoll, da thermische Energie die niedrigste Wertigkeit aller Energieformen besitzt. Der Wirkungsgrad einer Speicherung von Strom in thermischen Speichern ist dementsprechend schlecht.
Chemische Energiespeicher
Als chemische Energiespeicher bieten sich gasförmige oder flüssige Energieträger an, die im Power-to-Gas- bzw. Power-to-Liquid-Verfahren aus elektrischer Energie gewonnen werden. Power-to-Liquid bietet sich vor allem als Alternative zu fossilen Kraftstoffen an. Im Power-to-Gas Verfahren wird Wasserstoff oder Methan produziert, das beispielsweise im nationalen Gasnetz oder im Erdboden gespeichert werden kann. Bei der Bodenspeicherung wird zwischen Kavernen- und Porenspeichern unterschieden.
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