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Was macht mehr Sinn, kleine, dezentrale oder große, zentrale Speicher?

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Eingestellt 4, Nov 2014 in Energiewende von F. Siegfried
   

2 Antworten

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Beantwortet 4, Nov 2014 von Geckler, Heinz (2,530 Punkte)
Hallo Herr Siegfried,

wir werden nur in der Kombination von kleinen dezentralen Speichern und großen zentralen Speichern die Energiewende bewältigen können. Alleine schon in Abhängigkeit von der Größe der PV-Anlage und dem Verbrauch im Gebäude kann gar nicht in jedem Fall eine dezentrale Speicherlösung  betrieben werden. Da ( zumindest derzeit ) die kleinen dezentralen Speicher gar keinen Strom ins Netz einspeisen dürfen können nur große zentrale Speicher sinnvoll netzunterstützend betrieben werden. Also werden wir beides benötigen.

Ich bin persönlich sogar der Meinung, dass wir mittelfristig dazu übergehen werden die erneuerbar erzeugte Energie zu einem großen Teil in Form von Wärme und vor allem dann über längere Zeit zu speichern. Immerhin haben wir schon Heute die Möglichkeit aus 1 kWh elektrischer Energie mit einer Wärmepumpe mehr als 4 kWh Wärme zu erzeugen.
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Beantwortet 4, Nov 2014 von Michael Stöhr (1,180 Punkte)
Die Mischung machts! Bei der Betrachtung, welche Mischung die richtige ist, kommen aber nicht nur Speicher in den Blick. Diese sind nämlich nur eines von mehreren so genannten Flexibilitäten, also Mitteln den einen Zweck zu erreichen, Endenergiebereitstellung und -verbrauch innerhalb von Energieversorgungssystemen zu jedem Zeitpunkt in Deckung zu bringen. Andere Flexibilitäten sind:

- Steuerung der Erzeugung (auch bei fluktuierenden erneuerbaren Energien möglich, wenngleich immer nur zwischen Null und dem jeweiligen momentanen Erzeugungsmaximum)

- Steuerung des Verbrauchs (Lastmanagement)

- Räumlicher Ausgleich bei leitungsgebundenen Energieträgern

Am anspruchsvollsten ist der Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch von elektrischer Energie. Er ist bei jedem Kraftwerkspark herzustellen, nicht nur in einem vollständig erneuerbaren Stromversorgungssystem. In einem zunehmend erneuerbaren Energiesystem muss der Stromsektor mit dem Wärme- und Verkehrssektor eng verzahnt werden, da das mit Abstand größte Potenzial zur Nutzung erneuerbarer Energien Technologien haben, die Strom erzeugen: Windkraftwerke und PV-Anlagen. Die Verzahnung der Sektoren geschieht über Wärmepumpen, Kraft-Wärme-Kopplung, Power-to-Gas und andere Kopplungstechnologien. In einem vollständig erneuerbaren Energiesystem ist auch die Mischung von Wind- und Solarenergie wichtig: 60% Energie aus Wind, 40% aus PV ist ungefähr der Strommix, der in Deutschland den Bedarf an Flexibilitäten minimiert.

In einem vollständig erneuerbaren Energiesystem sind dann vor allem Langzeitspeicher erforderlich, die einen Teil der im Sommerhalbjahr von PV-Anlagen erzeugten Energie für den Winter verfügbar machen. Die einzige aktuell dafür in Frage kommende Technologie ist Power-to-Gas. Dabei wird mit überschüssigem Strom über Elektrolyse von Wasser Wasserstoff erzeugt. Dieser wird nach dem Sabatier-Prozess mit Kohlendioxid zu Methan synthetisiert. Das hat ziemlich genau die gleichen Eigenschaften wie Erdgas und kann dann über die bestehende Erdgasinfrastruktur verteilt und auch gespeichert werden. Die existierenden Erdgasspeicher, dies sind dann zentrale große Speicher, reichen für ein vollständig erneuerbares Energiesystem vollständig aus. Benötigt werden zusätzlich nur die Power-to-Gas-Produktionsanlagen. Die für die Rückumwandlung in elektrische Energie benötigten Gaskraftwerke oder Gas-BHKW existieren auch weitgehend und können gegebenenfalls schnell hinzugebaut werden.

Nichtsdestotrotz verbleibt ein Bedarf an Kurzzeitspeicherung, wofür Pumpspeicherkraftwerke, Batterien und andere Technologien in Frage kommen. Dank schnell sinkender Kosten und wegen ihrer vielfältigen Einsatzfähigkeit werden wahrscheinlich Batterien die wichtigste Kurzzeitspeichertechnologie für elektrische Energie werden und unter den Batterien Lithium-Ionen-Batterien, meist in Gestalt kleiner dezentraler Speicher. Noch kostengünstiger und technologisch ausgereift sind jedoch Wärmespeicher, also ebenfalls kleine dezentrale Speicher, die indirekt elektrische Energie speichern können, wenn sie in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen eingesetzt werden. Insgesamt ist jedoch der Bedarf an Kurzzeitspeicherung in einem vollständig erneuerbaren Energiesystem deutlich geringer als der an Langzeitspeichern.

Das heißt, die richtige Mischung aus kleinen dezentralen und großen zentralen Speichern in einem vollständig erneuerbaren Energiesystem enthält vor allem große zentrale Speicher in Gestalt der sowieso schon verhandenen Gasspeicher und daneben einen kleineren Teil kleiner dezentraler Speicher, im Wesentlichen in Gestalt von Batterie- und Wärmespeichern.

Bis zu einem Anteil von 80% erneuerbaren Energien an der Stromversorgung spielen Langzeitspeicher jedoch noch keine bedeutende Rolle! Bis dahin werden vor allem Kurzzeitspeicher benötigt, zuerst da, wo die bestehenden Stromnetze nicht in der Lage sind da jeweils vor Ort verfügbare Dargebot erneuerbaren Stroms aufzunehmen.

Siehe dazu auch etwas ausführlicher: Pathways and criteria for high integration of RE into the electricity system, http://www.baumgroup.de/default.asp?Menue=9&ShowNews=820

Eine umfangreiche Darstellung zu allen Fragen der Energiespeicherung bietet das seit wenigen Tagen verfügbare Buch "Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration" von M. Sterner und I. Stadler, ISBN 978-3-642-37379-4
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