Stromspeicher: Systeme und Technologien

So kann Strom gespeichert werden

Strom lässt sich in Kondensatoren oder supraleitenden Spulen speichern, oder indem man mit Hilfe von Strom eine Energieform in eine andere umwandelt, die sich rückverstromen lässt. Diese Form der Stromspeicherung ist allerdings mit Verlusten behaftet, also mit Einbußen beim Wirkungsgrad.

Ein gutes Beispiel dafür sind Pumspeicherkraftwerke. Sie funktionieren so: Ist viel Strom vorhanden, wird er genutzt, um Wasser in einen höher gelegenen See zu pumpen. Durch Fallrohre, in denen sich Turbinen befinden, kann dieses Wasser dann wieder zur Stromerzeugung genutzt werden.

In unserer Rubrik "Stromspeicher-Systeme" stellen wir die verschiedenen Möglichkeiten der Stromspeicherung vor. Bei den elektrochemischen Stromspeichern sind die bekanntesten Typen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Mechanische Stromspeicher sind zum Beispiel Pumpspeicher, Schwungradspeicher oder Druckluftspeicher.

Die verschiedenen Systeme und Technologien der Stromspeicherung unterscheiden sie sich im Hinblick auf eine Fülle von Faktoren: Neben Variablen wie Zeitspanne der Speicherung, Funktionsweise des Speichervorgangs - von mechanisch bis elektrochemisch -  bis hin zu unterschiedlichen Lebenszyklen, Speicherkapazitäten und Wirkungsgraden sind auch Kosten- und Nutzungsfaktoren entscheidend. Hinter dem Thema Stromspeicher stehen komplizierte chemisch-physikalische Vorgänge. Die folgenden Seiten veranschaulichen, wie Stromspeicher funktionieren, und welches System sich für welchen Bedarf eignet.

Welches Speichersystem ist das beste?

Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten. Neben den technischen Varianzen ist ein direkter Systemvergleich auch deshalb problematisch, weil es von Seiten der Hersteller an einheitlichen Richtlinien und Informationen mangelt. Folgende Variablen für Speichersysteme können den Vergleich jedoch vereinfachen:

• Wirkungsgrad
• Preis pro Kilowattstunde
• Energiedichte
• maximale Endleistung
• real nutzbare Speicherkapazität

Welchen Wirkungsgrad haben Stromspeicher?

Allgemein formuliert gibt der Wirkungsgrad von Stromspeichern das Verhältnis der gespeicherten Energie und wieder abgegebenen Energie an. Je nach Speichersystem kann sich hier eine große Differenz ergeben, da das Umwandeln und Wiedergeben der Energie stets selbst Energie verbraucht und daher mit Energieverlusten verbunden ist. Daher bildet der Wirkungsgrad eine gute Vergleichsvariabe für Stromspeichersysteme.

Kurzzeitspeicher:

• Spulen/SMES und Kondensatoren/Super-Caps haben einen Wirkungsgrad von 90 - 95 Prozent.
• Schwungradspeicher haben einen Wirkungsgrad von 80 - 95 Prozent.

Langzeitspeicher:

• Pumpspeicher haben einen Wirkungsgrad von 65 - 85 Prozent.
• Druckluftspeicher haben einen Wirkungsgrad von 45 - 55 Prozent.

Elektrochemische Speicher:

• Lithium-Ionen-Akkus haben einen Wirkungsgrad von 90 - 95 Prozent.
• Blei-Säure-Akkus haben einen Wirkungsgrad von 65 - 90 Prozent.
• Redox-Flow-Batterien haben einen Wirkungsgrad von 70 - 80 Prozent.

Am effektivsten, zumindest im Hinblick auf den Wirkungsgrad, arbeiten demnach Kurzzeitspeicher und elektrochemische Speicher. Doch sollten auch andere Parameter beim Vergleich berücksichtigt werden, beispielsweise die Lebensdauer, die maximale Endleistung, die realnutzbare Speicherkapazität, die Anschaffungskosten und der Preis pro gespeicherter Kilowattstunde Strom.