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Energie-Speicher:

 

Sonnen- und Wind-Strom muss ebenso wie Wärme gespeichert werden, damit wir auch nachts und bei trübem Wetter im Winter Strom und Wärme nutzen können.

 

Speicher sorgen für den zeitlichen Ausgleich zwischen Bereitstellung und Verbrauch.

Für räumlichen Ausgleich sorgen Übertragungsnetze.

 

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Pumpspeicher-Kraftwerke nutzen die Lageenergie des Wassers im oberen Becken. Abhängig von der Höhendifferenz und der Wassermenge speichern sie große Energiemengen (1 ...1000 MWh) und sind schon nach wenigen Minuten Hochlauf voll leistungsfähig.

 

Ihre Technik ist erprobt und robust.

Pumpspeicher gibt es wegen der großen Fallhöhen vor allem in den Alpen und Norwegen.

Eine neue Udee sind Windkraftwerke mit in die Turmfüße integrierten Wassertanks als Pumpspeicher, z.B. der Naturstromspeicher Gaildorf.

 

Pumpspeicher sind beim Bau ein erheblicher Eingriff in die Landschaft, fügen sich aber später relativ unauffällig ins Landschaftsbild ein. Auch seitens des Naturschutzes sind Auflagen zu beachten.

 

© www.sonnewindwaerme.de
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Elektrochemische Speicher (Akkus) sind in Sekundenbruchteilen einsatzbereit, sie eignen sich für mittlere Energiemengen (10 kWh ... 10 MWh).

Diese Technik ist seit über 100 Jahren bekannt, die neueste Generation ist seit ca. 20 Jahren einsatzbereit. Die Preise für (Li-Ion) Akkus sinken mit zunehmenden Produktionszahlen.

Akkuanlagen zur Stützung des Stromnetzes werden in große Container eingebaut.

 

Die verschiedenen technischen Varianten von Li-Ion-Akkus benötigen zum Teil Stoffe, die zwar in der Erdkruste ausreichend vorhanden sind, aber nur mit erheblichem Aufwand und in manchen Ländern unter menschenverachtenden Bedingungen gewonnen werden. Die nächste Generation von Hochleistungsakkus mit Trocken-Elektrolyten soll mit weniger derartigen Stoffen auskommen.

 

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In Elektroautos werden heute große Li-Ion-Akkus mit 20 ... 100 kWh Kapazität eingesetzt.

 

Mit künftigen netzgesteuerten Ladeverfahren (smart grid) soll die Autoladung so gesteuert werden, dass das Stromnetz nicht überlastet wird.

Bei bi-direktionalem Laden/Entladen können Autoakkus auch als Netzpuffer im Hausnetz dienen.

Bei der Hausversorgung mit Strom und Wärme kann Photovoltaik auf dem eigenen Haus gekoppelt mit einem eigenen Stromspeicher eine ökologisch und wirtschaftlich sinnvolle Alternative zur reinen Einspeisung ins Stromnetz sein.

 

Erfahren Sie mehr dazu im FILM von Hans-Martin Hartmann / Solar mobil Heidenheim e.V.

  

© DLR / www.dlr.de
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Power to gas (ptg),

Wasserstoff als Energiespeicher:


Mit (am besten regenerativem) Strom kann via Elektrolyse Wasser (H2O) in Wasserstoffgas (H2) und Sauerstoff (O) gespalten werden.

Unter Druck gespeichert kann H2 lange gelagert werden, auch saisonal vom Sommer zum Winter.

 

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Die Rückumwandlung des H2 mit O zu H2O (=Wasser) in einer Brennstoffzelle (Fuel Cell) erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme. Als "Abfall" entsteht nur reines Wasser, keine Abgase.

 

Brenstoffzellen (BZ) sind noch relativ teuer, an Verbesserungen wird gearbeitet. Die industrielle Serienproduktion für Elektroautos läuft aber in USA, Japan und Korea an.

 

In einigen Elektrofahrzeugen werden Brennstoffzellen mit H2-Drucktanks zusätzlich zum Elektroantrieb und Akkus eingebaut. Die BZ lädt dort die Antriebsakkus für mehr Reichweite nach.

Besonders LKWs und Busse können in Zukunft mit BZ-Hybridantrieben abgasfrei auch lange Strecken fahren.

 

H2 kann mit CO2 unter zusätzlicher elektrischer Energie zu Methangas (CH4) verbunden werden, das auch der Hauptbestandteil des fossilen Erdgases ist. Der wirtschaftliche und energetische Aufwand für die Methan-Synthese ist ziemlich hoch, sie ist derzeit noch unwirtschaftlich. Methan ist zudem (anders als H2) nicht direkt in Brennstoffzellen verwendbar ist, sondern wird hauptsächlich in Küchenherden, Heizkesseln und Motoren in herkömmlicher Weise verbrannt.

 

 

© www.energiedepot.com
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Wärmespeicher:

sind meist isolierte Wassertanks mit Vorrichtungen zum Eintragen und Ausleiten der Wärme. Die Tanks sind meist höher als breit, dann bildet sich darin eine deutliche Wärmeschichtung von unten nach oben ansteigend.

 

Hochtemperatur-Latentwärmespeicher (bei Solarkraftwerken in Spanien, Afrika etc.) enthalten meist Salze, die bei ca. 2-300 °C schmelzen. Die Latenzwärme (Übergangs-Energie) im Schmelzpunkt ist sehr hoch, sodass in kleineren Volumen schon sehr große Wärmemengen gespeichert werden können. Damit sind im globalen Sonnengürtel Solarkraftwerke realisierbar, die Tag und Nacht über Dampfturbinen Strom liefern.

 

© www.saisonalspeicher.de
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In Deutschland und Dänemark werden sehr große Wasserspeicher (> 10.000 m3) als Puffer- und Saisonalspeicher zusammen mit solarthermischen Kollektoren in Wärmenetzen eingesetzt.

Meist werden die Speicher in die Erde versenkt gebaut.