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Serie Energie | Teil 5: Energiespeicher der Zukunft

Wind, Sonnenenergie und Wasserkraft spielen eine immer größere Rolle für die Energieversorgung. Doch ihr Ertrag schwankt erheblich – was die Speichertechnik vor enorme Herausforderungen stellt.
Energiespeicher der Zukunft

Die Energiewende ist in vollem Gange, zumindest hier zu Lande. Im Jahr 2022 soll das letzte deutsche Kernkraftwerk vom Netz gehen. Ersatz muss her, doch möglichst nicht in Form fossiler Brennstoffe, denn mit zunehmenden Treibhausgasemissionen steigt die Gefahr, dass sich das weltweite Klima unbeherrschbar verändert. Zudem dürften wichtige konventionelle Energieträger, etwa Erdöl, in absehbarer Zeit knapp werden.

Es scheint unumgänglich, dass wir künftig einen großen Teil unserer Energieversorgung aus regenerativen Quellen bestreiten, sowohl aus Wind- und Wasserkraft wie auch aus der direkten Sonneneinstrahlung. Da deren Ertrag aber je nach Wetterverhältnissen stark schwankt, könnte es sein, dass wir künftig auf hochleistungsfähige Energiespeicher setzen müssen, um das Angebot der Nachfrage anzupassen. Speichertechnologien werden somit Schlüsselelemente unserer zukünftigen Energieversorgung sein.

Bislang hat sich das Speicherproblem kaum gestellt, denn Erdöl, Gas und Kohle sind nicht nur effiziente Brennstoffe, sondern zugleich hervorragende chemische Energiereservoire. Der Heizwert von Erdgas etwa beträgt 10 bis 14 Kilowattstunden pro Kilogramm und der von Dieselkraftstoff 12. Eine leistungsfähige Lithiumionenbatterie mit einem Kilogramm Gewicht hingegen kann nur etwa 0,2 Kilowattstunden elektrische Energie aufnehmen. Das stellt deshalb ein Problem dar, weil die meisten regenerativen Energiequellen Elektrizität bereitstellen und nicht etwa eine chemische Verbindung: Windräder und Wasserturbinen treiben Elektrogeneratoren an, bei der Fotovoltaik erzeugt das Sonnenlicht eine Spannungsdifferenz, und auch die Solarthermie liefert – über ein erhitztes Medium, eine Turbine und einen Generator – elektrischen Strom. Da sich Elektrizität nur schwer speichern lässt, bringt es enorme Herausforderungen für die Netzbetreiber mit sich, wenn der Anteil regenerativer Quellen am Energiemix steigt. Schließlich müssen Angebot und Nachfrage von Strom immer sehr gut ausbalanciert sein, um Netzstörungen zu vermeiden...

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  • Quellen

Eberle, U. et al.: Chemische und physikalische Lösungen für die Speicherung von Wasserstoff. In: Angewandte Chemie 121, S. 6732 – 6757, 2009

Rinaldi, R., Schüth, F.: Hydrolysis of Cellulose as the Entry Point into Biorefinery Schemes. In: ChemSusChem 2, S. 1096 – 1107, 2009

Schüth, F.: Chemical Compounds for Energy Storage. In: Chemie Ingenieur Technik 83, S. 1984 – 1993, 2011