Dienstag, 12. November 2019

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Langzeit-Stromspeicher

Während Kurzzeitspeicher dem Ausgleich relativ kurzfristiger Veränderungen dienen, zielt der Einsatz von Langzeitspeichern darauf ab, dass Energie über Wochen oder ganze saisonale Zeiträume gespeichert wird - und dementsprechend längerfristige Schwankungen ausgeglichen werden. Diese Art von Stromspeichern ist also unbedingt nötig, um ein Stromnetz mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien betreiben zu können, da diese starken Schwankungen unterliegen. Die verschiedenen Typen von Langzeitspeichern unterscheiden sich wesentlich im Hinblick auf die gespeicherte Energieform, das Leistungspotenzial, Kapazitäten, Wirkungsgrade und Kosten.

Langzeitspeicher - Arten und Funktionsweise

Zu den bekanntesten Langzeitspeichersystemen zählen neben elektrischen Langzeitspeichern wie Redox-Flow-Batterien und Blei-Säure-Akkumulatoren vor allem mechanische wie Pumpspeicherkraftwerke oder Druckluftspeicher. Besonders wasserbetriebene Pumpspeicherkraftwerke sind weltweit am häufigsten im Einsatz. Durch natürliche oder gebaute Staudämme in Form von Seen, wird potenzielle Energie gespeichert. Wird bei Spitzenbedarfszeiten Strom benötigt, wird Wasser abgelassen, welches Turbinen betreibt, die wiederherum Strom erzeugen. Druckluftspeicher funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip, jedoch arbeiten sie mit expandierender Luft. Diesen mechanischen Langzeitspeichern stehen die elektrochemischen Stromspeichersysteme gegenüber. Sie speichern Strom durch chemische Umwandlungsprozesse und funktionieren ähnlich den alltagsbekannten Batterien und Akkus. Neben Redox-Flow-Batterien und Blei-Säure-Akkumulatoren wird in Zukunft der Wasserstoffspeicher zunehmend an Bedeutung gewinnen.

Zukunftsperspektiven

Dass gegenwärtig im Bereich der Wasserstoff-Langzeitspeicher geforscht wird, liegt an verschiedenen Vorteilen der Technologie, welchen jedoch vor allem Fragen der Sicherheit gegenüberstehen. Zwar weist Wasserstoff eine hohe Energiedichte auf und könnte verschiedenartig gelagert und transportiert werden - beispielsweise durch Komprimierung, Verflüssigung durch Kühlung oder in Form von Metallhydridspeichern -,jedoch reagiert der Stoff stark mit Sauerstoff: Bei einem Luft-Wasserstoff-Gemisch entsteht ein leicht entzündbares Knallgasgemisch mit enormen Sicherheitsrisiken. Zukünftig könnte Wasserstoff vor allem in Verbindung mit Windkraftanlagen an Bedeutung gewinnen.

Lithium-Ionen-Akkus und Redox-Flow-Batterien sind längst marktreif, jedoch noch teuer. Dementsprechend liegt ihr Entwicklungspotenzial bei der Kostenreduktion. Im Bereich der Redox-Flow-Technologie wird außerdem bei der Membranenverbesserung geforscht und die Hydrodynamik weiterentwickelt, während bei Blei-Säure-Akkumulatoren vor allem an der Lebenszeit und Leistungsstärke gearbeitet wird. Pump- und Druckluftspeicher sind aufgrund ihrer Dimensionen nur für Großanlagen interessant.

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