Speicher dringend gesucht!

Woher kommt der Strom in der Dunkelflaute? Wie kann überschüssiger Strom genutzt werden? Eine Übersicht über gängige Speichertechnologien.
Illustration: Daniel Balzer
Illustration: Daniel Balzer
Mirko Heinemann Redaktion

Pumpspeicherwerke

Prinzip: Elektrische Pumpen transportieren Wasser auf eine höhere Ebene, etwa in einen Speichersee. Wird Strom benötigt, öffnet sich ein Ventil und Wasser strömt zu Tal. Dabei wird über eine Turbine Strom erzeugt, der ins Netz eingespeist werden kann. 99,99 Prozent der weltweiten Kapazitäten zur Stromspeicherung decken Pumpspeicherwerke ab.
Vorteil: Einfache Technologie für Anwendungen in großem Maßstab.
Nachteil: Durch die Umwandlung entstehen Verluste. In der Ebene ungeeignet. Nicht für den Hausgebrauch.

Power-to-X

Prinzip: Unter Einsatz von (erneuerbarem) Strom wird per Elektrolyse Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Der so gewonnene (grüne) Wasserstoff kann in Tanks gelagert, transportiert oder per Pipeline verteilt werden (Power-to-Gas). In Brennstoffzellen wird der Wasserstoff wieder zu Strom umgewandelt oder ersetzt Koks in der Stahlindustrie. In einem anderen Verfahren wird Wasserstoff in flüssigen Trägerstoffen gespeichert, sodass er getankt werden kann (Power-to-Fuel).
Vorteil: Kann über Pipelines oder per Tankstelle verteilt werden.
Nachteil: Durch die Umwandlung von Strom in Wasserstoff und zurück sowie durch Verdichtung für den Transport entstehen hohe Verluste. Die Effizienz beträgt unter 30 Prozent.

Bleiakku

Prinzip: Als Elektrolyt dient Schwefelsäure, die Elektroden bestehen aus Blei, eine ist mit Bleioxyd überzogen. Bleiakkus erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 82 Prozent und halten rund 3.000 Ladezyklen. Sie werden als Starterbatterien in Autos und Pufferspeicher für Solarstrom verwendet.
Vorteile: Bleiakkus sind preiswert, altbewährt und einfach zu produzieren.
Nachteile: Blei und Schwefelsäure sind giftig und umweltschädlich. Bleiakkus entladen sich ohne Fremdeinwirkung relativ schnell, haben eine geringe Energiedichte und sind schwer und klobig. Die nahen Verwandten Blei-Gel- oder Blei-Vlies-Akkus sind effizienter, aber deutlich teurer.

Lithium-Ionen-Akku

Prinzip: Geladene Lithium-Ionen wandern durch einen flüssigen Elektrolyten hindurch von einer Elektrode zur anderen. Meistgenutzte Speichertechnologie bei elektrischen Geräten und in der E-Mobilität. Zunehmend auch bei der Speicherung von solarem Haushaltsstrom.
Vorteile: Sehr leicht bei sehr hoher Energiedichte. Schnellladefähig. Sinkende Kosten durch zunehmende Produktion in großem Maßstab. Rohstoff Lithium ist ausreichend vorhanden.
Nachteile: Kurze Lebensdauer zwischen 500 und 1000 Ladezyklen. Selbstentflammbar: Werden Lithium-Ionen-Akkus zu warm oder kommt ihr Inneres in Kontakt mit Luft, können sie brennen. Bei Schnellladung altern sie sehr schnell. Sie sollten nur bis auf 20 Prozent der Ladekapazität entladen werden. Recycling ist aufwendig und energieintensiv. Kritische Arbeitsbedingungen bei der Gewinnung des Rohstoffs Kobalt.

Festkörperakku

Prinzip: Speichert elektrische Energie, die Wirkweise ist ähnlich wie bei einem Lithium-Ionen-Akku. Der Elektrolyt ist aber nicht flüssig, sondern fest. Der Akku ist nicht brennbar. Festkörper- oder Feststoffakkus gelten als mögliche Nachfolgetechnologie für Lithium-Ionen-Akkus.
Vorteile: Sehr leicht bei sehr hoher Energiedichte. Nicht brennbar. Extrem langlebig: Entwickler geben bis zu 100.000 mögliche Ladezyklen an. Soll mit geringen Alterungsverlusten schnell geladen und tiefentladen werden können. Kein Kobalt in der Herstellung notwendig.
Nachteil: Bisher gibt es noch keine größere Serienproduktion.

 

Vanadium-Redox-Flow-Akku

Prinzip: Zwei Elektrolyte, die Elektronen binden und wieder abgeben, lagern in zwei verschiedenen Tanks. Der Austausch der Elektronen findet an einer Polymermembran statt, welche die Flüssigkeiten voneinander trennt und nur die Ionen hindurch lässt. Die wässrigen Elektrolyte enthalten gelöste Vanadium-Ionen.
Vorteile: Geringe Alterung, einfaches Recycling.
Nachteile: Vanadium ist relativ selten, teuer und giftig. Die Akkus sind platzintensiv und klobig, daher nur für den stationären Einsatz geeignet.

 

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