Die Zukunft der Energiespeicherung im Netz

Februar 15, 2021
Netz-Energiespeicher|Schwungrad-Energiespeicher|Druckluftspeicher|Tesla-Kraftwerk|Wasser-Energiespeicher|Redox-Batterien im Überblick|Thermische Energiespeicher|Zukunft der Netz-Energiespeicher

Strom wird nicht nur dann erzeugt, wenn er gebraucht wird, sondern auch in großem Maßstab gespeichert, um ihn je nach Bedarf und Angebot leichter verteilen zu können. Und mit dem Fortschritt der erneuerbaren Energieerzeugung auf der ganzen Welt verlagert sich die Zukunft der Energiespeicherung im Netz langsam von der völligen Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen hin zur Einbeziehung erneuerbarer Energiequellen (EE) und schließlich zur ausschließlichen Verwendung von EE bei der Erzeugung und Verteilung von Energie für eine sauberere Umwelt.1 Laut Science Direct ist "Energiespeicherung definiert als die Umwandlung von elektrischer Energie aus einem Stromnetz in eine Form, in der sie gespeichert werden kann, bis sie wieder in elektrische Energie umgewandelt wird".

Zukunft der Energiespeicherung im Netz

Im Wesentlichen funktionieren die Methoden der Energiespeicherung genauso wie der Akku Ihres Mobiltelefons. Wenn Sie Ihr Telefon ständig an die Steckdose anschließen müssen, um es zu benutzen, wird es seine grundlegendsten Verwendungszwecke einschränken, z. B. ein echtes "Mobiltelefon" zu sein, anstatt ein "ruhendes Telefon" zu werden. Das war nicht die ursprüngliche Idee, oder? Die Entwicklung eines Akkupakets, das nach Belieben aufgeladen werden kann und die Fähigkeit besitzt, die "elektrische Energie" zu speichern, die benötigt wird, um Ihr Mobiltelefon am Laufen zu halten, während Sie Ihren täglichen Aktivitäten nachgehen, war eine bessere Antwort auf das Debakel mit dem ruhenden Telefon, und jetzt wird diese Idee in größerem Maßstab innovativ umgesetzt. Man stelle sich riesige Energiespeicheranlagen wie Silofarmen vor, nur eben für Energie.

Die Bedeutung der Energiespeicherung im Netz

Yale Environment sagt, dass "Experten glauben, dass eine weit verbreitete Energiespeicherung der Schlüssel zur Ausweitung der Reichweite erneuerbarer Energien und zur Beschleunigung des Übergangs zu einem kohlenstofffreien Stromnetz ist". Im Laufe der Zeit hat sich gezeigt, dass Batterien in der Lage sind, Energie über immer länger werdende Zeiträume zu speichern und zu entladen, wodurch die Stromkapazität exponentiell ansteigt. Es besteht immer die Notwendigkeit, überschüssige Energie für einen erhöhten Bedarf zu speichern, und bei den erneuerbaren Energiequellen ist dieser Bedarf meist an die unkontrollierbaren Schwankungen der Wetterverhältnisse gebunden. So kann man beispielsweise tagsüber Solarenergie gewinnen, wenn die Sonne scheint, aber was passiert nachts, wenn elektrische Energie benötigt wird? Oder die Situation, dass wir den Großteil der Wasserkraft aus großen Wasserquellen beziehen können, diese Quellen aber vor allem in Regenzeiten gestört werden? Die Antwort wird lauten, dass die bereits erzeugte Energie an anderer Stelle wieder eingesammelt werden muss. Ähnlich wie Handy-Akkus, die nur darauf warten, dass sie gebraucht werden, ist eine breitere Palette von Energiespeichermöglichkeiten im Netz unabdingbar, damit die Abhängigkeit von Wetter- oder Energiequellenschwankungen verringert wird.

Welche Optionen gibt es für die Energiespeicherung im Netz?

Die Stromnetze benötigen ein stabiles System, das für ein Gleichgewicht zwischen Versorgung und Verteilung sorgt. Seit der Entdeckung der Elektrizität wurden viele Methoden angewandt, um mit diesen Anforderungen Schritt zu halten, daher sind hier einige Energiespeicheroptionen aufgeführt, die in die Netzsysteme integriert werden können und erwähnenswert sind:

1. Tesla Powerwall/Powerpacks

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Tesla-Akku

Mit freundlicher Genehmigung: Grendz.com[/caption]Es handelt sich um Lithium-Ionen-Batterien für den Hausgebrauch und das Stromnetz. Laut Tesla "Powerpacks Haus, die weltweit am weitesten entwickelten Batterien mit AC-verbundenen Energiespeichersystem und alles, was für den Anschluss an ein Gebäude oder Versorgungsnetz benötigt. Es vereinfacht die Installation, Integration und künftige Unterstützung drastisch und bietet systemweite Vorteile, die die Vorteile von Einzelbatterien bei weitem übertreffen." Das System konzentriert sich auf Spitzenlastvermeidung, Lastverschiebung, Notstromversorgung und Bedarfssteuerung. Ein überzeugendes Beispiel ist die Hornsdale Power Reserve in Australien, wo sie 2017 in Betrieb genommen wurde.

2. Redox-Flow-Batterien

[caption id="attachment_8293" align="aligncenter" width="983"]

Redox-Batterie Übersicht

Mit freundlicher Genehmigung von sciencemag.org[/caption]Es handelt sich um eine besondere Art von elektrochemischen Batteriezellen, bei denen chemische Energie durch chemische Komponenten bereitgestellt wird, die in Flüssigkeiten gelöst sind, die auf verschiedenen Seiten einer Membran durch das System gedrückt werden, um gespeicherte Energie zu erzeugen. Im Wesentlichen wird chemische Energie durch reversible Oxidation und Reduktion in elektrische Energie umgewandelt.

3. Energiespeicherung im Schwungrad

[caption id="attachment_8289" align="aligncenter" width="1180"]

Schwungrad-Energiespeicher

Courtesy: thetimes.co.uk[/caption]Diese finden sich in Windparks wie dem der Elektrizitätsgenossenschaft KEA in Alaska. Dieses ETS nutzt die Kraft des Windes, um Energie zu erzeugen und zu speichern. Dabei wird ein Schwungradrotor auf enorme Geschwindigkeiten von 20.000 bis 50.000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt und die Energie im System als Rotationsenergie gespeichert, die bei Bedarf entnommen werden kann.

4. Thermische Energiespeicherung

thermische Energiespeicherung

Diese werden hauptsächlich für Heiz- und Kühlanwendungen eingesetzt. Die Idee hinter dieser EST besteht darin, ein Speichermedium zu erwärmen oder zu kühlen, damit die darin gespeicherte Energie bei Bedarf genutzt werden kann. Am beliebtesten ist die sensible Wärmespeicherung, die sich auf die Speicherung von Wärme durch die Erhöhung der Temperatur eines festen oder flüssigen Stoffes konzentriert, z. B. Kies, Erde, Kieselsteine und Ziegelsteine. Das Solarenergieprojekt Crescent Dunes in Nevada ist ein Beispiel für dieses ETS, das bis zu 1,1 GWh Energie speichern kann, was 10 Stunden voller Energie entspricht und sich von den meisten seiner Vorgänger unterscheidet.

5. Pumpspeicherkraftwerke

[caption id="attachment_8292" align="aligncenter" width="569"]

Speicherung von Wasserenergie

By Funkjoker23 - File:Pumpstor_racoon_mtn.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18633057[/caption]Bei diesen Kraftwerken wird das Wasser elektrisch von einem unteren in ein oberes Reservoir gepumpt, wo das Wasserkraftwerk das Wasser aufnimmt, um mehr Energie zu erzeugen und zu speichern. Sie werden in der Nebensaison genutzt, um Wasser zu speichern, das dann in der Hochsaison zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Ein Beispiel ist der Grand Maison-Damm, der innerhalb von drei Minuten hochgefahren werden kann, um bei Spitzenbedarf bis zu 1,8 GW Strom in das französische Stromnetz einzuspeisen.

6. Speicherung von Druckluftenergie

Druckluftspeicher

Dabei wird die Luft unter Druck gesetzt und unterirdisch gespeichert, bis sie gebraucht wird, ähnlich wie bei der Umwandlung und Speicherung von Energie aus Wasserkraft. Überschüssige elektrische Energie wird als Hochdruckluft in großen Tanks oder Salzkavernen und -räumen gespeichert. Um sie in elektrische Energie umzuwandeln, wird die komprimierte Luft durch eine Turbine gepresst. Das Pacific Northwest National Laboratory und die Bonneville Power Administration haben ein Projekt zur "Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit der Entwicklung von Druckluftspeichern in den einzigartigen geologischen Gegebenheiten des Binnenlands von Washington" durchgeführt ... Wir bei Hive Power sind der festen Überzeugung, dass die Zukunft von der kohärenten Synergie all dieser Elemente, Technologien und Innovationen abhängt. Stromerzeugung, Infrastruktur, Energiequellen und Speichernetze müssen so konzipiert sein, dass sie sich gegenseitig unterstützen und stabile und zuverlässige Energiequellen für den täglichen Gebrauch liefern, während sie gleichzeitig dazu beitragen, die Emissionen fossiler Brennstoffe zu reduzieren. Die Zukunft der Energiespeicherung im Netz ist intelligent, erneuerbar und nachhaltig.

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