Auf Basis der Informationen unseres Speicherspezialisten will ich versuchen, Ihre Frage zu beantworten.
Man muss sich sehr genau den Einsatzzweck anschauen, um den richtigen Speicher für die jeweilige Anwendung zu bestimmen. Häufig wird auch zwischen Speichern für den Kurzzeitbereich (Sekunden und Minuten), Stunden- und Tagesspeichern, sowie Langzeitspeichern (Wochen-, Monats- und Jahresausgleich) unterschieden.
Kurzzeitspeicher müssen extrem zyklenfest sein (Zyklenzahl mehr als 10.000) und einen sehr hohen Wirkungsgrad (größer als 90 Prozent) aufweisen. Dafür dürfen sie aber relative hohe Selbstentladungsraten (bis zu mehreren Prozent pro Stunde) und relativ hohe Kosten pro gespeicherte Kilowattstunde (größer 1000 €/kWh) haben. Hier kommen als Speicher vor allem Doppelschichtkondensatoren, Schwungmassenspeicher, Supraleitende Spulen oder spezielle Hochstrombatterien (Li-Ionen, NiMH im Toyota Prius) mit sehr hoher Zyklenfestigkeit in Frage.
Stunden und Tagesspeicher benötigen eine mittlere Zyklenfestigkeit (1.000 - 7.000 Zyklen,) eine möglichst geringe Selbstentladung von 1-10 Prozent pro Monat, möglichst geringe Kosten von (100 bis 500 €/kWh) und ein hoher Wirkungsgrad von 70 bis 95 Prozent. Bei großen Leistungen werden hier aktuell und vermutlich auch in Zukunft fast ausschließlich Pumpspeicherkraftwerke und elektrochemische Speichersysteme, also Batterien, eingesetzt. Heute bereits vielfach genutzt werden Bleibatterien in USV-Anlagen, Gabelstablern, als Starterbatterien im Auto usw. In diese Kategorie fallen aber auch Li-Ionen Batterien, Ni-Cd-Batterien und fast alle weiteren in der Entwicklung befindlichen Batteriesysteme.
Das System Elektrolyse > Wasserstoffspeicherung > Stromrückgewinnung per Brennstoffzelle ist aufgrund von sehr hohen Kosten für Elektrolyse und Brennstoffzelle zumindest für kleine Leistungen und seines sehr schlechtem Wirkungsgrads (30 bis maximal 45 Prozent) nur sehr bedingt oder gar nicht geeignet. Zudem sind diese Systeme am Markt (noch) nicht kommerziell verfügbar.
Die Anforderungen an Langzeitspeicher sind eine sehr geringe Selbstentladung von unter 1 Prozent pro Monat und sehr geringe Kosten von weniger als 50€/kWh Speicherkapazität. Dafür wird nur eine Zyklenfestigkeit von 20 bis 100 Zyklen benötigt. Bei sehr geringen Speicherkosten könnte in Zukunft auch der Wirkungsgrad nicht mehr relevant sein, denn wenn sogenannter Überschussstrom gespeichert werden soll, der ansonsten abgeregelt würde, sind die Kosten für den einzuspeichernden Strom quasi null Cent. In diesem Fall zählen dann nur noch die Kosten für den Speicher selber. Hier könnten große Wasserstoffspeicher oder die sogenannten „Power to Gas“-Konzepte zum Einsatz kommen, bei denen aus Wasserstoff Methan erzeugt und ins Erdgasnetz gespeist wird. Das vorhandene Erdgasnetz zusammen mit einigen sehr großen Kavernenspeichern in Salzstöcken, die schon heute für die Zwischenspeicherung auch über Monate ausgelegt sind, dient dann als äußerst kostengünstiger Stromspeicher. Batterien sind für diese Anwendung aufgrund der vergleichsweise geringen Energiedichte, vor allem aber wegen ihrer hohen Kosten und begrenzten Lebensdauer ungeeignet.
Trotzdem werden weder Schwungräder noch Elektrolyse-Wasserstoff-Systeme Batterien als Speicher verdrängen. Vielmehr werden sie die Batterien ergänzen in Bereichen, wo diese nur bedingt oder gar nicht geeignet sind.
