Energiewende: Deutschland sucht den Superspeicher

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Wind und Sonne spielen eine Schlüsselrolle bei der neuen Energiepolitik. Doch was tun, wenn bei bedecktem Himmel Flaute herrscht? Für die Energiewende sind vor allem leistungsfähige Speichertechniken nötig. Gibt es die überhaupt?

Windkraft: Relativ saubere Technik, aber unstet Zur Großansicht
Timbertower

Windkraft: Relativ saubere Technik, aber unstet

Elektrische Energie ist eine äußerst flüchtige Ware. In der technisierten Welt treibt sie letztlich alles an, direkt oder indirekt. Wir haben uns daran gewöhnt, dass sie allgegenwärtig und selbstverständlich ist. Dabei hat sie einen nicht unerheblichen Nachteil: Man kann sie nur schwer verpacken, aufbewahren, lagern.

Das ist schlecht, weil die industrielle Welt vor einer Zäsur steht. Sie basiert auf dem Manko, dass wir die Energie, die wir benötigen, oft nur Augenblicke zuvor produzieren können. Denn die Bereitstellung des Stroms ist ein Vorgang, der fast in Echtzeit abläuft. Die Energie, die Sie gerade nutzen, um diesen Text auf einem Bildschirm darzustellen, hat vor extrem kurzer Zeit ein Kraftwerk generiert.

Noch sind das zum Großteil Kraftwerke, die auf der Verbrennung von Stoffen beruhen. Der Strom, den sie in unser Stromnetz speisen, verbreitet sich im Bruchteil eines Augenblicks. Tolle Sache, bis man wahrnimmt, dass das Ganze auch genauso schnell kollabieren kann: Fällt die Spannungsquelle weg, verschwindet der Strom - das ist bei einem Fahrraddynamo nicht anders als bei einem Kohlekraftwerk. In einer Welt von nonstop laufenden Kraftwerken, die über zuverlässige Leitungssysteme miteinander vernetzt sind, ist das kein Problem. Was aber, wenn ein immer größerer Anteil der Stromerzeugung auf unstete Quellen entfällt?

Politisch gewünscht ist genau das schon länger. Mit Klimawandel und Fukushima kommt nun die Einsicht hinzu, dass es schneller und in noch höherem Maße geschehen muss: Die verbrennungsbasierte Energiewirtschaft verheizt nicht nur die in zurückliegenden Jahrmillionen aufgebauten oder in raren, spaltbaren Materialien ruhenden Energiepotentiale, sondern ist auch mit erheblichen Risiken für das Leben auf diesem Planeten verbunden.

Damit entsteht ein drängendes Problem. Man kann zwar mit erneuerbaren Energien sogar zeitweilig mehr Energie erzeugen, als verbraucht wird. Wo aber soll der Strom in den Zeiten herkommen, wenn die neuen Kraftwerke weniger produzieren als benötigt? Werden wir alle unsere Wäsche bald nur noch dann waschen, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint? Nicht, wenn wir eine alte Bauernregel beim Wort nehmen: Spare in der Zeit, dann hast du in der Not.

Strom ist nur da, solange die Turbine sich dreht

Eine Zwischenspeicherung von Energie, um Überproduktion auszugleichen oder kurzzeitige Unterversorgung abzupuffern, findet bisher nur sehr kurzfristig und in geringem Umfang statt. Kondensatoren vermögen, Strom direkt zu speichern. Sie sind ein ideales Regulativ, aber kein dauerhaftes Lagermedium.

Als Speicher für große Strommengen taugen sie nicht, wie bisher alle Energiepuffer zu klein dimensioniert sind, den steten Zustrom auch nur kurzfristig zu ersetzen. Ein Teil der erzeugten Energiemenge wird genutzt, Not- und Ausgleichspuffer verschiedener Art zu befüttern. Doch wir verfügen heute über keine Speichertechnologie, die die Kapazität hätte, einen totalen, flächendeckenden Ausfall der Stromzulieferung abzupuffern. Und was wir haben, reicht auch nicht, um künftig regelmäßig auftretende Lastschwankungen aufzufangen, wie sie zu erwarten sind, wenn Wind, Sonne und andere erneuerbare Energiequellen in dem Maß ausgebaut werden, wie dies deutsche und EU-Pläne vorsehen - zumal die Tragödie von Japan den Trend zu Ökostrom noch beschleunigen dürfte.

Der Echtzeitcharakter der Stromversorgung ist also ihre größte Schwachstelle, die Archillesferse der technisierten Welt.

Im Kleinen geht es, im großen Maßstab nicht

Innerhalb geschlossener Netzwerke mit begrenztem Verbrauch kann man sich in Grenzen gegen den Stromausfall absichern, indem man leistungsfähige Batterien, kinetische Energiespeicher oder Notstromaggregate einsetzt. Krankenhäuser verfügen über solche Notpuffer, Industrieanlagen ebenfalls, Kraftwerke sowieso.

In Zukunft aber braucht das Stromnetz selbst einen Speicherpuffer - und zwar einen so großen wie leistungsfähigen, der die Zulieferung von Strom von Seiten eines signifikanten Teils der Kraftwerke regelmäßig über Stunden ersetzen kann. Denn das Netz der Zukunft wird voraussichtlich eine weit weniger stetige Stromerzeugung verkraften müssen mit mehr saisonal oder tageszeitlich bedingten Leistungsschwankungen. Es braucht also Speicher - und ein Lastzeiten-Management, das dafür sorgt, dass sich der Hauptverbrauch auf die Zeiten konzentriert, wenn viel produziert wird. Im Idealfall produziert das System aber seine eigenen Reserven.

Viele Technologien zur Effizienzsteigerung und Stromspeicherung im Netz stehen zur Verfügung oder werden gerade entwickelt. Wir haben uns angesehen, was für und gegen die Technologien spricht, die die größten Kapazitäten versprechen.

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insgesamt 310 Beiträge
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1. Kohle aus Luft und Wasser!
Michael Giertz 15.04.2011
Zitat von sysopAus Licht mach Gas, aus Luft mach Druck: Wind und Sonne*spielen eine Schlüsselrolle bei der Energiewende. Doch was tun, wenn*bei bedecktem Himmel*Flaute herrscht? Für die Energiewende sind*vor allem*leistungsfähige Speichertechniken nötig. Aber gibt es die überhaupt? http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,752543,00.html
Wenn wir bei Speichermedien nur stumpf an Akkus denken, dann gibt es mit größter Wahrscheinlichkeit keinen Energiespeicher, der die notwendige Kapazität für den energieintensiven aber sonnen- und meist auch windarmen Winter besitzt. Die dazu notwendigen Akkus wären gewaltig in der Anzahl und würden vermutlich mehr als nur einen voll bestückten Keller Platz benötigen. Gleichzeitig sei darauf hingewiesen, dass Akkus nicht grad umweltfreundlich sind, weder in der Produktion noch am Ende ihres Lebenszyklus. Es werden hochgiftige Chemikalien und seltene Materialien eingesetzt, letztere können nur durch landschaftszerstörenden und umweltschädigenden Bergbau gewonnnen werden. Sagen wir mal so: für umweltfreundliche Energie umweltzerstörende Akkus anzuschaffen macht keinen Sinn. Der "Superspeicher" kann, nach aktuellem Wissensstand, eigentlich nur chemisch sein. Im Extremfall müssen wir chemische Werke aufbauen, welche aus Kohlenstoffdioxid und Wasser wieder Öl oder Kohle gewinnen kann - also die bei der Verbrennung stattfindenden Prozesse umkehren. Das ist sicher möglich, aber verbraucht sicher eine Menge Energie. Damit wäre das Ziel eindeutig: diese Prozesse müssen möglichst effizient die Energie einspeichern können, eventuell mit einem Wirkungsgrad von über 75%. Dann wäre es möglich, Solar- und Windenergie über den Sommer zu speichern und im Winter wieder freizugeben. Die zu lagernden Verbrennungsstoffe dürften weitaus weniger Platz beanspruchen als Akkus ... ob sie umweltfreundlicher sind in ihrer Herstellung, kann ich aber nicht sagen.
2. .
doctorwho 15.04.2011
Zitat von sysopAus Licht mach Gas, aus Luft mach Druck: Wind und Sonne*spielen eine Schlüsselrolle bei der Energiewende. Doch was tun, wenn*bei bedecktem Himmel*Flaute herrscht? Für die Energiewende sind*vor allem*leistungsfähige Speichertechniken nötig. Aber gibt es die überhaupt? http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,752543,00.html
hui . der spon bemerkt gerade das die gesamte stromindustrie seit anbeginn ( 150 jahre ) prägende manko .
3. Thema verfehlt
yggdra 15.04.2011
Ach, was ist da noch an Aufklärungsarbeit zu leisten! Endlich haben auch die vorletzten Ewiggestrigen gemerkt, dass die zukünftige Stromerzeugung dezentral ist. Nur der kurze gedankliche Schritt, dass auch die Speicherung weitgehend dezentral sein wird, der klappt noch nicht. Ob es wieder mehr als zwanzig Jahre dauern wird, bis die Erkenntnis bei den "Fachleuten" der Energiewirtschaft, Energiepolitik und Energiejournalistik ankommt? Warum wohl werden seit Jahrzehnten und in Stückzahlen von Hunderten von Millionen Bleibatterien hergestellt? Jeder Haushalt mit Keller und/oder Garage hat das Potential, einige Dutzend Kilowattstunden zu speichern. Wenn damit Geld verdient werden kann, läuft das ganz von selbst, wie bei Windenergie und Fotovoltaik. Das Problem ist wieder nur, dass nicht die Großunternehmen (einschließlich der Stadtwerke) wesentlich daran verdienen können. Deshalb muss und wird es ohne sie laufen.
4. Die Einstellung muss ich ändern
Cui Bono? 15.04.2011
Energie gibt es satt, und auch die Energienutzungstechniken werden immer leistungsfähiger. Das zentrale Problem sind die Speichertechniken. Aber das eigentliche Problem dahinter ist, dass unsere Gesellschaft viel zu verwöhnt ist/bislang war von energiedichten Stoffen wie etwa Erdöl. Dadurch wurde (weil aus betriebswirtschaflticher Sicht weniger rentabel) leider NICHT im großen Stil in Forschung und Entwicklung investiert - und ich meine richtig (!) Geld. Das rächt sich nun. DEnn wir sind im Zeitverzug - fossile Energie wird stetig teurer und damit alle daran gekoppelten Produkte und Dienstleistungen, die uns umgeben. Analogie zum Laptop: Der Engpassfaktor für Laptops ("mobile"! Arbeitsgeräte) liegt im Energiespeicher/Akku. Statt mal vernünftige Akkus zu entwicklen und zu verbauen, wird immer nur auf immer noch mehr Leistung gesetzt. Wie ich finde ein Rückschritt, wenn das Gerät nach 2-3 Std. platt ist (Jevons Paradoxon: Gewinne durch verbesserte Akkus wird durch Leistungsteigerung der CPUs etc wieder aufgezehrt) Also, liebe Ingenieure, legt euch ins Zeug, es lohnt sich!
5. Dazu fällt mir ein,
AllesGrau 15.04.2011
dass ich schon Firmen mit zweifarbigen Steckdosen gesehen habe, die roten Steckdosen waren an der Notstromversorgung und die normalen nicht. Könnte man flächendeckend einführen, an die rote Steckdose mit 24/7 Garantie kommt halt der Kühlschrank oder die TK-Truhe (die man in Großstädten sowieso nicht mehr braucht und abschaffen sollte!), die Unterhaltungselektronik kommt an die normale Steckdose. Man kann die Notstromversorgung durchaus auf den Endkunden abwälzen, statt über die Anbieter zu regeln! Entweder man schafft sich eine Notstromversorgung an, oder man lässt es bleiben. Ein gutes Notebook schafft heute auch 6 Stunden ohne externen Strom. LED-Notbeleuchtung über billige Akkus kann man für 2-5 Euro in jede Lampe einbauen. Es wird auch immer wieder vergessen, dass man mit jedem PKW zur Not Strom erzeugen kann, es hat also sowieso jeder ein Notstromaggregat in der Garage oder vor der Haustür stehen.
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