Speicher

Speicher machen es möglich, die Nutzung von Energie vom Zeitpunkt der Erzeugung zu entkoppeln. So können Angebot und Nachfrage jederzeit zusammengebracht werden. Das ist an sich nichts Neues: Jedes mobile elektronische Gerät funktioniert mit Batterien oder Akkus, und Warmwasser für den Hausgebrauch wird seit jeher oftmals in Kesseln vorgehalten. Auch die Energiespeicherung in großem Stil, etwa in Pumpspeicherkraftwerken, gibt es schon lange. Im Zuge der Energiewende kommen jedoch neue Techniken hinzu.

In Zukunft wird die Speicherung von Strom in großem Stil notwendig sein, um die Verfügbarkeit zu jeder Zeit und damit die Versorgungssicherheit zu gewährleisten und die Stromnetze stabil zu halten. Schätzungen zufolge tritt das ein, sobald mehr als 60 Prozent des Stroms in Deutschland aus erneuerbaren Energien stammen. Die wichtigsten Quellen sind Wind- und Solarenergie, die natürlichen Schwankungen unterliegen.

Für die Speicherung von Strom gibt es mehrere Möglichkeiten. Die eine funktioniert mechanisch und wird zur Speicherung großer Strommengen über lange Zeit genutzt. Die am weitesten verbreitete Technik dafür sind Pumpspeicher. Sie pumpen Wasser aus einem tiefer gelegenen Becken in ein höheres. Bei Bedarf wird das Wasser abgelassen und treibt Turbinen zur Stromerzeugung an. In Hessen gibt es die beiden Pumpspeicherwerke Waldeck 1 und Waldeck 2 an der Eder im Landkreis Waldeck-Frankenberg.

Druckluftspeicher funktionieren ähnlich, nur dass bei dieser Technik mittels Strom Luft komprimiert wird, die bei Bedarf Turbinen antreibt. Sie sind bislang wenig verbreitet.

Eine Besonderheit stellen sogenannte Redox-Flow-Batterien dar: Das Medium, in dem die Energie gespeichert wird, ist nicht wie bei Akkus zwischen den Elektroden fest verbaut, sondern in getrennte Tanks ausgelagert. Dadurch sind Leistung und Speicherkapazität unabhängig voneinander und können auch nachträglich geändert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die räumliche Trennung fast keine Selbstentladung stattfindet. Redox-Flow-Batterien eignen sich somit auch als Langzeitspeicher.

Eine dritte Möglichkeit ist die Umwandlung von Strom in Wasserstoff mittels Elektrolyse. Dieser wird auch als „stofflicher“ Energiespeicher bezeichnet. Zudem gibt es noch weitere Technologien wie beispielsweise Schwungmassenspeicher.

Wie Stromspeicher sind auch Wärmespeicher ein wichtiger Baustein der Energiewende. Denn auch sie können regenerative Energie für Zeiten sichern, in denen sie nicht im erforderlichen Maß erzeugt wird. Wärmespeicher reichen von kleinen Anlagen in Einfamilienhäusern bis zu großen Anlagen an Kraftwerken. Es gibt Speicher, die Wärme über kurze Zeit speichern und solche, die langfristig arbeiten, etwa im Jahreszeitenzyklus. Die einen speichern niedrige Temperaturen, wie sie für eine Raumheizung gebraucht werden, andere können hohe Temperaturen von mehr als 500 Grad Celsius für industrielle Anwendungen aufnehmen.

Eine Anwendung, die Wärme saisonal speichert, ist ein Eisspeicher. Je nach Größe kann er sowohl ein einzelnes Gebäude als auch ein ganzes Quartier versorgen. In Hessen steht eine solche Anlage in der Ökosiedlung in Friedrichsdorf im Hochtaunuskreis. In einem unterirdischen Riesentank entzieht eine große Wärmepumpe dem Wasser im Winter Energie, die in ein Nahwärmenetz eingespeist und in den Gebäuden der Siedlung verwendet wird. So friert der Speicher langsam zu. Im Sommer taut er wieder auf. Da die Erdwärme allein dafür nicht ausreicht, wird in Friedrichsdorf zusätzlich Solarenergie eingesetzt. Der Eisspeicher wurde vom Land Hessen mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Auch konventionelle Energieträger wie Gas und Öl lassen sich speichern. Deutschland verfügt dafür über große unterirdische Speicher. Sie sollen zum einen den schwankenden Bedarf ausgleichen, der sich im Tagesverlauf und übers Jahr ergibt, und zum anderen die Energieversorgung in Krisenzeiten sichern. In Hessen gibt es drei Porenspeicher, in denen Gas in porösem Gestein gelagert ist, und drei Kavernenspeicher, künstlich angelegte Hohlräume in Salzstöcken. Zusammen können sie 325 Millionen Kubikmeter Gas speichern, das sind knapp 1,4 Prozent des bundesweiten Volumens.

Künftig könnten die unterirdischen Großspeicher auch zur Lagerung von Wasserstoff oder von synthetischem Methan, das im sogenannten Power-to-Gas-Verfahren aus Grünstrom unter Verwendung von Wasser und Kohlendioxid erzeugt wird, dienen. Auch das riesige Erdgasnetz könnte zukünftig als Speicher dienen, indem es Wasserstoff oder Methan aufnimmt. Dazu laufen Forschungs- und Demonstrationsprojekte. Die Gase würden bei Bedarf entweder als Brennstoff zur Strom- und Wärmeversorgung oder als Kraftstoff dienen. Auch im „Power to Liquid“-Verfahren hergestellte Kraftstoffe ließen sich speichern und bei Bedarf rückumwandeln.