Energiespeicherung: Elektrofahrzeuge sind wichtig, aber wir brauchen viel mehr von ihnen

Warum streben wir eine (fast) vollständige Elektrifizierung an? Weil saubere Kernenergie, Solarzellen und Windturbinen alle Strom produzieren. Um diese saubere Energie nutzen zu können, müssen wir den Verkehrs- und Wärmesektor mit Elektrizität, anstatt mit Öl und Gas, betreiben .

Die Umwandlung von Elektrizität in Wärme funktioniert sehr gut, sodass wir lediglich genug sauberen Strom erzeugen müssen, um den Wärmesektor zu elektrifizieren.

Wie sieht es mit dem Transportwesen aus? Elektroautos mit Batterien werden immer günstiger  und elektrische LKWs sind in naher Zukunft wahrscheinlich auch verfügbar . Dadurch werden bereits 71 % der Emissionen aus dem Transportsektor abgedeckt.

Die Verbesserung von Leistung und Lebenszeit sowie die Reduktion der Kosten von Batterien sind der Knackpunkt bei der Elektrifizierung des Transportsektors. Dennoch werden batteriebetriebene Flugzeuge und Schiffe aufgrund des Gewichts der benötigten Batterien wahrscheinlich keine Zukunft haben.

In der fortgeschrittenen Variante dieses Kurses kannst du mehr über die Batterietechnik hinter all dem erfahren.

Kann die Energiespeicherung mehr Solar- und Windenergie ermöglichen?

Große Mengen an Energie zu speichern ist nicht einfach. Im Gegenteil, es ist sogar ziemlich kompliziert. Deshalb sind unsere Stromnetze so gestaltet, dass Strom in dem Moment verbraucht wird, in dem er auch erzeugt wird. Das kann man sich so vorstellen: Wenn jemand eine Lampe einschaltet, muss ein Kraftwerk irgendwo seine Leistung leicht steigern .

Im Bezug auf die Dauer und Art der Energiespeicherung müssen wir deshalb drei grundlegende Zeitskalen unterscheiden und uns diese im Folgenden einzeln ansehen.

Speicherung Kategorie 1: Sekunden bis Minuten

Kleine Schwankungen bei Angebot und Nachfrage im Bereich von Sekunden bis Minuten sind oft schwer vorherzusagen. In Form von verschiedenen Arten von Batterien können wir Strom speichern, um diese Schwankungen auszugleichen . Größere Probleme bereitet uns dagegen die Speicherung von Energie über mehrere Stunden, Tage oder Monate…

Speicherung Kategorie 2: Stunden bis Tage

Solarzellen produzieren tagsüber den meisten Strom, aber die Nachfrage ist abends am größten . Speichermöglichkeiten der Kategorie 2 würden uns helfen, Elektrizität, die mittags erzeugt wird (wenn die Sonne scheint), für den Abend zu speichern.

Es gibt viele Technologien, die wir verwenden könnten, um diese Probleme zu lösen. Einige populäre Ideen findest du weiter unten  (Denke daran, dass Laden bedeutet, Energie zu speichern und Entladen bedeutet, Energie herauszubekommen)

1. Ein Pumpspeicherkraftwerk wird aufgeladen, indem man Wasser bergauf pumpt. Dort wird es in einem Stausee gespeichert. Die Entladung erfolgt beim Abfließen des Wassers bergab, wodurch eine Turbine angetrieben wird 
2. (Redox-)Flussbatterien funktionieren wie normale Batterien, allerdings liegen die Reaktionspartner in flüssiger statt fester Form vor .
3. Thermischer Speicher: Funktioniert wie ein großer Kühlschrank. Das Aufladen funktioniert so: Strom wird genutzt, um eine Substanz zu erwärmen und eine andere abzukühlen. Entladung erfolgt durch den Temperaturunterschied, welcher eine Turbine antreibt .
4. Druckluftspeicherkraftwerk (CAES): Aufladung geschieht, indem Luft unter Druck in die Erde gedrückt wird. Entladung erfolgt, indem die Luft entweicht und dabei eine Gasturbine antriebt .

Pumpspeicherkraftwerke stellen aktuell die häufigste Form der Energiespeicherung dar. Allerdings können sie nur in bergigen Gebieten gebaut werden . Die anderen Technologien sind leider zu teuer oder in diesem Maßstab technisch schwer umsetzbar . Zum Beispiel schätzen Experten, dass die Batterien in Elektroautos 15-25 Mal zu teuer sind, um sie für Kategorie 2 Energiespeicherung zu nutzen .

Glücklicherweise gibt es noch Potential für Verbessung, weil viel Forschung in diesem Bereich betrieben wird und der Markt für Energiespeicher wächst . Im Fortgeschrittenenkurs erfährst du mehr Details zu den Energiespeichertechnologien.

Speicherung Kategorie 3: Wochen bis Monate

Anstatt Energie zu speichern, die zu einem anderen Zeitpunkt des Tages verwendet werden soll, ermöglichen Speichertechnologien der Kategorie 3 die Speicherung von Energie für einen anderen Zeitpunkt im Jahr. Dies ist besonders wichtig für Länder, die weiter vom Äquator entfernt liegen, da sie größeren Schwankungen zwischen den Jahreszeiten ausgesetzt sind :

Derzeit haben wir keine skalierbare oder praktikable Lösung für dieses Problem .

Könnten wir es vermeiden, die Speicher der Kategorie 2 oder 3 überhaupt zu benötigen? Lasst uns über die Vor- und Nachteile von Kernkraft sprechen und wie sie uns vielleicht helfen könnte.

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https://climatescience.org/de/simple-energy-batteries/