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Aktuelle Produktinformationen der New Energy Light Solutions

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    • Energiespeicher

      Energiespeicher dienen der Speicherung von überschüssiger Energie zur späteren Nutzung. Im Bedarfsfalle wird die Energie zurückgewandelt. Ein Beispiel ist die Wandlung chemischer Energie (Brennstoff) in thermische Energie (Wärme) und weiter zur Elektrizität. Sowohl bei der Speicherung als auch bei der Energieumwandlung treten immer - meist thermische - Verluste auf.

      Inhaltsverzeichnis

      Einteilung und Übersicht

      Nach Energieform

      Batterieraum

      Energiespeicher werden nach der gespeicherten (Haupt-)Energieform klassifiziert. Oft wird aber beim Auf- oder Entladen des Speichers eine davon abweichende Energieform verwendet. Beim Akkumulator wird beispielsweise elektrische Energie zugeführt; diese wird während des Aufladens in chemische Energie umgewandelt:

      Daneben wird der Begriff teils auch für Behälter benutzt, die selbst keine Energie, sondern Brenn- oder Kraftstoffe aufnehmen:

      Oft wird auch die Brennstoffzelle als Energiespeicher bezeichnet. Sie ist jedoch nur in der Lage, elektrische Energie aus chemischen Reaktionen zu gewinnen und zählt somit zu den Energiewandlern, nicht zu den Energiespeichern.

      Nach Speicherdauer

      Zudem lassen sich Energiespeicher anhand der Speicherdauer in Kurzzeit- und Langzeitspeicher unterteilen. Unterschiedliche Schwankungsmuster von Photovoltaik (PV), Wind und Stromverbrauch erfordern zudem Kapazitäten für verschieden lange Zeiträume. Je nach betrachteter Zeitskala kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, wobei sich folgende Zeitfenster ausmachen lassen:[1]

      • Subsekundenbereich bis zu wenigen Minuten (Einspeisefluktuationen);
      • bis zu einem Tag (z. B. PV-Tagesmuster);
      • bis zu drei Tagen (Zufallsschwankungen);
      • ein bis zwei Wochen (anhaltende Stark- oder Schwachwindperioden);
      • saisonaler Ausgleich.

      Kurzzeitspeicher speichern die jeweilige Energie für Sekundenbruchteile bis zu einen Tag, besitzen einen hohen Speicherwirkungsgrad und weisen hohe Zyklenzahlen auf. Zu ihnen zählen u. a. Schwungmassenspeicher, Kondensatoren, Spulen (als Sekundenspeicher), Akkumulatoren (als Minuten- bis Tagesspeicher) und Pumpspeicher und Druckluftspeicher als (Stunden- bis Tagesspeicher). Auch verschiedene latente und sensible Wärmespeicher können als Minuten- bis Tagesspeicher eingesetzt werden.[2]

      Langzeitspeicher können Energie hingegen über Tage bis Jahre speichern und besitzen pro Leistungseinheit ein sehr hohes Energiespeichervermögen. Sie weisen eine niedrige Selbstentladung auf und haben geringere Speicherwirkungsgrade sowie niedrigere Zyklenzahlen als Kurzfristspeicher. Zu ihnen zählen Gasspeicher, sensible und latente Wärmespeicher, Fernwärmespeicher, Brenn- und Kraftstoffe sowie manche Pumpspeicher.[2]

      Speichern elektrischer Energie

      Elektrische Energie lässt sich nur in verhältnismäßig geringer Mengen in Kondensatoren oder supraleitenden Spulen direkt speichern. Deshalb ist es immer noch wirtschaftlicher, die Energie verlustbehaftet in eine andere Energieart umzuwandeln und bei Bedarf wiederum verlustbehaftet zurückzuwandeln. Während der Speicherdauer kann zudem der Speicher selbst Energie verlieren. Die Summe aller Einzelverluste kann erheblich sein und das Verfahren insgesamt unwirtschaftlich machen.

      Die monetäre Wirtschaftlichkeit des Verfahrens steht bei Energiespeicherung meist im Vordergrund, also die Investitions- und Betriebskosten der Anlage und der Gesamtwirkungsgrad.[3] Es geht zumindest bei großen Anlagen meist nicht um eine kurzfristige Leistungserhöhung. Bei sehr kleinen Anlagen wie beim Elektronenblitz steht manchmal die Leistungserhöhung im Vordergrund, weil beispielsweise die ursprüngliche Energiequelle nicht ausreichend Leistung abgeben kann. Auch hybride Speichersysteme sind möglich, um längerfristig geringe oder kurzfristige hohe Leistungsbedarfe bereitzustellen.

Zur Tabelle klick hier

    • Die Angaben beziehen sich auf die größten realisierten Anlagen im Dauerbetrieb.

    • Anmerkungen:

      • Die Leistungsbeschränkung bezieht sich in allen Fällen darauf, dass die gespeicherte Energie wieder durch eine „Umwandlungselektronik“ (z. B. einen Wechselrichter) in die ursprüngliche Art zurück gewandelt werden muss – das ist im Regelfall das 50-Hz-Netz. Die angegebenen Werte können ohne diese Rückumwandlung weit übertroffen werden, wenn man beispielsweise einen Kondensator oder einen Akkumulator kurzschließt – dann kann die Momentanleistung um den Faktor 10.000 oder mehr höher sein als in der Tabelle angegeben. In der Tabelle geht es aber um Energiespeicher und nicht um Leistungserhöhung.
      • Die angegebenen Lebensdauern sind geschätzte Richtwerte und keine absoluten Grenzwerte. Beispielsweise kann ein Schwungrad lange vor Erreichen der 1-Mio-Grenze ausfallen oder früher verschrottet werden. Bei Akkus ist bekannt, dass sie in Ausnahmefällen 7000 Zyklen aushalten, im Regelfall (Autoakku) aber nach 1000 Zyklen ersetzt werden müssen.
      • Bei Methan und Wasserstoff sind für den Wirkungsgrad jeweils die Verdichtung des Gases mit 80 bar (Erdgasleitung) berücksichtigt worden. Der bessere Wirkungsgrad bezieht sich hierbei auf die Möglichkeit der Erzeugung von Strom und Wärme (KWK).

      Literatur und Einzelnachweise