Sonnenstrom in den Winter transferieren - Neue Speichermöglichkeiten für erneuerbare Energie

Die Nutzung erneuerbarer Energien, wie beispielsweise Sonnenenergie, spielt eine immer wichtigere Rolle in der Energieversorgung. Sonnenenergie ist eine effiziente und umweltfreundliche Quelle, jedoch ist die Speicherung und Übertragung von Sonnenstrom eine Herausforderung – insbesondere während der Wintermonate, wenn die Sonneneinstrahlung geringer ist.

In den letzten Jahren wurden bedeutende Fortschritte in der Entwicklung neuer Speichermöglichkeiten erzielt. Die Palette reicht von der Speicherung in Batterien bis hin zur Umwandlung in Wasserstoff.

Sonnenstrom in Pumpspeicherkraftwerk und Batteriespeichern

Das ständige Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Stromnachfrage ist bereits mit einem konventionellen Kraftwerkspark schwer zu halten. Um Strom längerfristig speichern zu können, muss er umgewandelt werden, was immer mit Verlusten verbunden ist. Bereit seit Jahrzehnten tragen in Österreich Pumpspeicherkraftwerke zur Speicherung von billigem Überschussstrom bei. Als kaltstartfähige Stromerzeugung sind diese Kraftwerke besonders wichtig für die Stabilisierung der Stromnetze.

Vereinzelt werden auch noch zusätzliche Anlagen errichtet – so ist etwa das Pumpspeicherkraftwerk Ebensee noch in der Projektphase – viele andere Kraftwerke werden repowered oder erweitert. Für die Abdeckung des zukünftigen Strombedarfs und der zunehmenden Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren wird aber deren Speicherkapazität nicht ausreichen.

Eine andere Möglichkeit sind Li-Ionen-Batterien. Große Batteriespeicher mit diesen sind aber nach dem massiven Anstieg des Lithiumpreises nicht mehr bezahlbar. Die Second-Life-Nutzung von ausrangierten Fahrzeugbatterien scheitert am zu geringen Angebot aufgrund der erstaunlichen Langlebigkeit.

Derzeit wird darüber nachgedacht gebrauchte Autobatterien regional zur Abfederung von Verbrauchsspitzen heranzuziehen und so das Stromnetz zu stabilisieren. Die intensive Forschung an nachhaltigen und umweltfreundlichen Batteriesystemen zeigt bereits massentaugliche Ergebnisse.

Organic-Flow-Batterien sind als Durchflussbatterien eine Art von Flüssigbatterien, bei denen organische Verbindungen als Elektrolytmaterialien verwendet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, bei denen die Energie in den Elektroden gespeichert ist, wird bei Durchflussbatterien die Energie in den elektroaktiven Lösungen gespeichert, die durch die Batterie fließen.

Die Vorteile dieser Technologie sind beeindruckend, verwendet sie doch keine Metalle oder kritische Grundstoffe, sondern greift auf natürliche und regional vorhandene Ressourcen zurück.

Die verwendeten Elektrolyte sind nahezu völlig recyclebar, nicht brennbar oder explosiv. Die Speicherkapazität ist durch die Bauart, bei der die Tanks und die Steuereinheit (Stacks) getrennt sind, beliebig skalierbar und reicht in den Gigawattbereich. Die Effizienz entspricht ungefähr der von Pumpspeicherkraftwerken und liegt zwischen 70 % und 80 %.

Der einzige Nachteil dieser innovativen Batterietechnologie ist, dass sie viel Platz braucht, sie ist also für den Einbau in Fahrzeuge nicht geeignet. Die erste Organic-Flow-Batterie wurde bereits ausgeliefert und bei einem hybriden Solar- und Windpark im Burgenland zur Speicherung des Überschussstromes installiert.

Sonnenstrom in Wasserstoff umwandeln und speichern

Eine weitere Option Sonnenstrom in den Winter zu transferieren, ist über die Gewinnung von grünem Wasserstoff, der als Stromspeicher im Rahmen von "Power-to-Gas" genutzt werden kann. Dabei wird überschüssiger Strom verwendet, um Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen. Der erzeugte Wasserstoff kann dann gespeichert und bei Bedarf in einer Brennstoffzelle oder einem Wasserstoffkraftwerk wieder in Strom umgewandelt werden.

Der Vorteil der Wasserstoffspeicherung liegt in der hohen Energiedichte von Wasserstoff. Im Vergleich zu herkömmlichen Batterien kann Wasserstoff große Mengen an Energie speichern, was ihn zu einer attraktiven Option für die langfristige Energiespeicherung macht. Zumal in Oberösterreich mittlerweile gelungen ist, in ehemaligen Erdgaskavernen große Mengen Wasserstoff einzulagern.

Wasserstoff speichern und transportieren

Zudem kann Wasserstoff vielseitig genutzt werden, wie beispielsweise für die Stromerzeugung und in Bereichen der produzierenden Industrie, in der eine Elektrifizierung nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, Wasserstoff über vorhandene Infrastrukturen zu transportieren. Es gibt bereits Pipelines, die Wasserstoff transportieren können, und es besteht auch die Möglichkeit, Wasserstoff in Flüssigform zu speichern und zu transportieren. Die Energiewende bringt auch mit sich, dass vorhandenen Ressourcen effizient weiterhin verwendet werden müssen.

Allerdings gibt es auch Herausforderungen bei der Wasserstoffspeicherung. Dazu gehören die Kosten für die Elektrolyse zur Wasserstoffproduktion, die Effizienzverluste bei der Umwandlung von Wasserstoff zurück in Strom sowie die Sicherheitsaspekte bei der Handhabung und Lagerung von Wasserstoff. Mit der unterirdischen Lagerung des Wasserstoffs ist die großvolumige Speicherung nahezu unsichtbar.

Wasserstoff ist eine vielversprechende Lösung für dielangfristige Stromspeicherung, insbesondere im Zusammenhang mit der Integration erneuerbarer Energien, da er die Möglichkeit bietet, überschüssige Energie zu speichern und bei Bedarf wieder abzurufen. Experten gehen bis 2030 mit einem saisonalen Energietransfer von 10 TWh pro Jahr aus, mit der Adaptierung weiterer unterirdischer Lagerstätten ist die Tendenz steigend.

Zusammenfassend ist zu sagen: Es gibt viele interessante Entwicklungen auf dem Gebiet der Langzeitspeicherung der Sonnenenergie, welche wo zum Einsatz kommt, hängt von vielen Parametern ab und wird regional auch sehr unterschiedlich ausfallen.

Die eww Gruppe als regionaler Stromversorger bleibt auch beim Thema Sonnenstrom speichern am Ball.

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