10 Wissenswerte über Energiespeichertechnologien

DieEnergiespeicherung ist entscheidend für die Stabilisierung der Stromnetze, die Integration erneuerbarer Energien und die Verbesserung der Energieeffizienz in allen Branchen. Hier sind zehn wichtige Fakten, die Sie kennen sollten:

1. Energiespeicherung sorgt für Zuverlässigkeit bei erneuerbaren Energien

Energiespeicherlösungen gehen im Wesentlichen gegen die Unbeständigkeit erneuerbarer Energiequellen vor. Die Verfügbarkeit von Solar- und Windenergie hängt von den Wetterbedingungen und der Tageszeit ab, was zur Folge hat, dass Strom produziert wird, wenn weniger Bedarf besteht, und genau dann können Speicherlösungen diesen Strom bereitstellen. Die Internationale Energieagentur gibt an, dass der erforderliche Umfang netzgestützter Speicherlösungen bis 2030 um mehr als das Sechsfache ansteigen muss, damit die Ziele für erneuerbare Energiequellen erreicht werden können.

2. Lithium-Ionen-Batterien dominieren derzeit den Markt

Von allen heute verfügbaren Speicherlösungen werden Lithium-Ionen-Batterien am häufigsten verwendet. Dies ist auf die hohe Energiedichte dieser Zellen zurückzuführen, da sie einen Wirkungsgrad von über 90 % aufweisen und die Kosten für diese Batterien im Vergleich zu 2010 um fast 90 % gesunken sind. Derzeit machen Lithium-Ionen-Batterien mehr als 85 % der neu installierten batteriegestützten Speicher aus.

3. Durchflussbatterien ermöglichen die Speicherung von Energie über lange Zeiträume

Obwohl Lithium-Ionen-Batterien bei kurzen Entladezyklen glänzen, sind sie nicht für diesen Zweck konzipiert. Flow-Batterien hingegen erfüllen diese Anforderung. Durchflussbatterien sind für die Speicherung von Energie in flüssigen Elektrolyten ausgelegt, die sich in einem externen Tank befinden. Aus diesem Grund sind sie ideal für Anwendungen mit langer Betriebsdauer, die von 6 bis 12 Stunden oder mehr reichen kann. Diese Anforderungen sind in Netzen, in denen erneuerbare Energien dominieren, notwendig.

4. Festkörperbatterien sind die nächste Generation

Wenn man in die Zukunft blickt, besteht kein Zweifel, dass Festkörperbatterien als bahnbrechend oder revolutionär gelten. In dieser Hinsicht werden sie die derzeitigen Batterietechnologien insofern verändern oder verbessern, als sie sicherer sind, da sie keinerlei brennbare Flüssigkeiten enthalten. In diesem Fall scheint es, dass ihre Einführung oder Produktion derzeit noch in den Kinderschuhen steckt.

5. Wasserstoffspeicherung und tiefe Dekarbonisierung

Neben der Speicherung in Batterien ist Wasserstoff auch langfristig eine flexible Form der Energiespeicherung. Überschüssige Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien kann für die Produktion von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse genutzt werden, der gespeichert und zur Energieerzeugung oder für direkte industrielle Anwendungen weiterverwendet werden kann. Die Speicherung von Wasserstoff ist für kaum zu elektrifizierende Industrien wie die Stahlerzeugung und andere chemische Industrien, den Seeverkehr und den Fernverkehr von großer Bedeutung.

6. Pumpspeicherkraftwerke immer noch führend in der Größe

Obwohl die Nutzung von Batteriespeichern und anderen Formen von Speicherlösungen stark zugenommen hat, bleibt die Pumpspeicherung in Bezug auf die installierte Kapazität führend. Pumpspeicherkraftwerke machen mehr als 90 % der weltweiten Energiespeicherkapazität aus und nutzen den Höhenunterschied zwischen zwei Stauseen zur Speicherung von Energie. Diese Technologie bietet langfristige Lösungen mit einer Lebensdauer von mehr als 50 Jahren.

7. Thermische Energiespeicher senken die Nachfragespitzen

Die thermische Energiespeicherung ist eine weitere wichtige Methode zur Steuerung von Energiesystemen. Bei der thermischen Energiespeicherung wird thermische Energie, wie Wärme oder Kälte, gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt. Die thermische Energiespeicherung trägt dazu bei, den Spitzenstromverbrauch zu senken. Es gibt verschiedene Formen der thermischen Energiespeicherung, wie z. B. das Speichersystem mit geschmolzenem Salz, das häufig in Solarkraftwerken verwendet wird, Prozesswärme und Kaltwasserspeicher.

8. Superkondensatoren liefern sofortige

Während in einer Batterie die Energie auf chemischem Wege gespeichert wird, erfolgt die Speicherung in einem Superkondensator auf elektrostatischem Wege. Superkondensatoren können in Sekundenschnelle aufgeladen und entladen werden, können Millionen von Zyklen durchlaufen und haben eine hohe Leistungsrate. Obwohl ihre Energiedichte im Vergleich zu einer Batterie geringer ist, ist ein Superkondensator für kurze Energiespitzen, wie z. B. bei Anwendungen für elektrische Bremsen, Frequenzregelung und Leistungsglättung, eine gute Option.

9. Natrium-Ionen-Batterien sind eine kostengünstige Alternative

Während die Bedenken hinsichtlich der Lieferkette für Lithiumbatterien zunehmen, entwickeln sich Natrium-Ionen-Batterien zu einer kostengünstigeren und umweltfreundlicheren Alternative. Natrium kann leicht beschafft werden, so dass keine Bedenken hinsichtlich der Ressourcen und der geopolitischen Lage bestehen. Obwohl die Natrium-Ionen-Batterietechnik im Vergleich zur Lithium-Ionen-Batterietechnik eine geringere Energiedichte aufweist, kann sie effektiv für stationäre Batterieanwendungen eingesetzt werden, insbesondere wenn Kosten, Sicherheit und lange Lebensdauer als Prioritäten betrachtet werden.

10. Batterien aus Second-Life-Anwendungen: Wertsteigerung und Reduktion

Schließlich entwickeln sich Second-Life-Batterien langsam zu einer nachhaltigen Lösung. Elektrofahrzeugbatterien, die die erforderlichen Normen für den Einsatz in Autos nicht erfüllen, haben noch etwa 70-80 % der ursprünglichen Batterieladung. Diese Technologie verbessert die Nutzung von Batterien für die Speicherung auf eine Weise, die eine nachhaltige Batterielebensdauer ermöglicht. Weitere Informationen finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).

Häufig gestellte Fragen

1. Was ist Energiespeicherung und warum ist sie wichtig?
Die Energiespeicherung ermöglicht es, Strom zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen, und trägt so zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage bei, insbesondere bei erneuerbaren Energiequellen.

2. Wie schneiden Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen Technologien ab?
Lithium-Ionen-Batterien bieten einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Energiedichte, während Alternativen wie Durchflussbatterien und Natrium-Ionen-Systeme besser für Anwendungen geeignet sind, die eine lange Lebensdauer haben oder kostenintensiv sind.

3. Welche Rolle spielt Wasserstoff bei der Energiespeicherung?
Wasserstoff ermöglicht die langfristige Energiespeicherung in großem Maßstab und unterstützt die Dekarbonisierung in Branchen, in denen Batterien nicht sinnvoll sind.

4. Warum ist die Wasserkraft immer noch so weit verbreitet?
Die enorme Kapazität, die lange Lebensdauer und die bewährte Zuverlässigkeit machen die Pumpspeicherung für die Speicherung im Netz unverzichtbar.

5. Wie lange halten Energiespeichersysteme normalerweise?
Lithium-Ionen-Systeme halten etwa 10-15 Jahre, Durchflussbatterien können mehr als 20 Jahre halten, und Wasserkraftwerke werden oft mehrere Jahrzehnte lang betrieben.