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Speichertechnik für Solaranlagen

Speichertechnik für Solaranlagen Speichertechnik für Solaranlagen

Der Ausbau Erneuerbarer Energien nimmt Fahrt auf. Bereits im Jahr 2016 haben die „Erneuerbaren“ einen Anteil von ca. 32 Prozent zur Bruttostromerzeugung, 13,5 Prozent zur Wärmeerzeugung und 5 Prozent im Verkehr in Deutschland beigetragen (Quelle: Umweltbundesamt). Dabei spielen Wind- und Sonnenenergie sowie Biomasse und Wasserkraft eine tragende Rolle.

Das Erneuerbare Energien-Gesetz 2017 (EEG) läutete die nächste Phase der Energiewende ein. Bis zum Jahr 2025 soll der Anteil der „Erneuerbaren Energien“ auf 40 bis 45 Prozent, bis 2035 auf 55 bis 60 Prozent steigen, so das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). Für private Haushalte in Deutschland bedeutet das zukünftig, beim Heizen, beim Stromverbrauch und auch im Straßenverkehr auf „Erneuerbare“ zu  setzen – und das aus gutem Grund. Denn theoretisch steht im Bundesdurchschnitt mit ca. 1600 Sonnenscheinstunden pro Jahr und einer jährlichen Einstrahlungsleistung von ungefähr 1.000KWh/m² eine ausreichende Energiemenge zur Erzeugung von Strom und Wärme zur Verfügung. Andere erneuerbare Energieträger (Biomasse, Wind- und Wasserkraft) sind hierbei noch gar nicht berücksichtigt. Auch dieses Potential sollte zugunsten einer ressourcenschonenden Energiebereitstellung ausgeschöpft werden.

Wichtig in diesem Zusammenhang wird die zukünftige Entwicklung von Technologien zur Speicherung von Strom und Wärme sein. Dies ist eine grundlegende Voraussetzung für die erweiterte Nutzung erneuerbarer Energiequellen.

Möglichkeiten zur Speicherung erneuerbarer Energien

Für die Gebäudeheizung und Trinkwarmwasserbereitung sind bereits seit langer Zeit technische Lösungen verfügbar, z.B. thermische Solaranlagen mit Saisonspeichern bzw. Langzeitspeichern. Doch je mehr die Warmwasserbereitung und Gebäudebeheizung damit ganzjährig abgedeckt werden sollen, desto großräumiger müssen die Speicher sein und desto aufwändiger ist ihre Herstellung. Für Eigenheimbesitzer ist der Platzbedarf solcher Großspeicher oft abschreckend und nicht umsetzbar. Auch die Anlagenkosten in der Anschaffungsphase bezeichnen viele Verbraucher aber auch Fachunternehmer oft als unwirtschaftlich. Eher beschränken sie sich bei der Speicherung für den Trinkwarmwasserbedarf während des Sommerhalbjahres auf einen kurzen Zeitraum von wenigen Tagen bis hin zu ein oder zwei Wochen.

Dabei können auch Wände und Decken von Gebäuden als Speichermasse dienen. Bei der sogenannten Bauteilaktivierung werden massive Bauteile von Wohn-, Arbeits- und Aufenthaltsräumen temperiert. Anschließend wird die Wärme über einen mehrtägigen Zeitraum wieder abgegeben. Eine Möglichkeit Energie aus der warmen Jahreszeit im Gebäude für die Beheizung im Winter zu speichern sind Langzeitwärmespeicher. Für private Haushalte stellt die Kombination aus Langzeitwärmespeicher und Wärmepumpe eine praktische Lösung dar. Wärmepumpen nutzen den Speicher als Wärmequelle und erreichen damit eine erheblich verbesserte Arbeitszahl. Auf diese Weise lassen sich sehr effiziente Anlagen für die Beheizung eines Gebäudes herstellen.

Sogenannte Latentwärmespeicher in Gebäuden ermöglichen die Wärmespeicherung auf einem definierten Temperaturniveau in hoher Konzentration. Durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien in Baustoffen, Bauteilen oder Behältern lassen sich Speichermassen ohne nennenswerten Platzbedarf realisieren. In der Fachsprache werden solche Materialien PCM, Phase Change Materials oder Phasenwechselmaterialien, genannt. Praktische Beispiele für Latentwärmespeicher sind Eisspeicher, Speicher aus Wachs oder Paraffinen oder auch spezielle Salze. Das funktioniert auch in größerem Maßstab, z.B. für eine zentrale Energieversorgung, denn das Speichersystem kann von solarthermischen Kraftwerken mit Direktverdampfung aber auch von konventionellen Dampfkraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt werden.

Eine weitere Entwicklung stellt die Brennstoffzellentechnik dar. Brennstoffzellen wandeln dabei chemische Energie direkt in elektrische um. Dazu wird Sauerstoff und ein Brennstoff, z.B. Wasserstoff, Ehtanol oder Methan (Erdgas), benötigt. Bei der Umwandlung entsteht Wärme, die zur Gebäudeheizung genutzt werden kann. In diesem Zusammenhang ist auch die „Power to Gas“ interessant. Bei diesem System wird überschüssiger Strom aus Solarkraftwerken für die Erzeugung von Wasserstoff genutzt, der dann über einen langen Zeitraum gelagert und später als Brennstoff eingesetzt werden kann. Auch diese Methode kann also zur Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen dienen, wenn auch bislang mit einem eher geringen Wirkungsgrad.

Fazit

Für Strom- und Wärmemengen, die aus regenerativen Energiequellen erzeugt werden, stehen zahlreiche Speichermöglichkeiten für private Haushalte zur Verfügung. Sie haben aber nicht nur im Hinblick auf ihre Wirtschaftlichkeit noch großes Entwicklungspotential. Viele Fragen zu Platzbedarf, Lebensdauer und Energiedichte müssen betrachtet werden. Forscher entwickeln in kurzen Zeiträumen immer wieder neue Batterietypen und Speichertechniken mit einem zunehmend günstigeren Preis-Leistungsverhältnis und einer höheren Energiedichte. Ob dabei eine zentrale oder dezentrale Energiebereitstellung technisch und wirtschaftlich zweckmäßiger ist, kann nur im Einzelfall beantwortet werden. Wer aber heute als Einfamilienhausbesitzer sein ehemaliges Öltanklager im Keller zukünftig z.B. als Batteriespeicher für Photovoltaik nutzen will oder bereits nutzt, muss künftig die Gewissheit haben, dass der neue Stromspeicher nicht innerhalb weniger Jahre oder nach 500 Ladezyklen ausgewechselt werden muss. Auch das erhebliche Schadstoff- und Abfallpotential muss bei der Entwicklung und Anschaffung unbedingt berücksichtigt werden. Bevor private Haushalte in diese Technik investieren, sollten diese Fragen geklärt sein. Die Technologie steht bereits jetzt in zahlreichen Varianten zur Verfügung. Die Umsetzung scheitert in vielen Fällen an dem oft mangelnden Informationsangebot. Deshalb sollten sich Verbraucher, die vor dieser Entscheidung stehen, im Vorfeld gut beraten lassen,

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Über Fabian Möbis (246 Artikel)
Seit vielen Jahren bin ich schon im Internet unterwegs und nun auch als Blogger. Als gelernter Immobilienkaufmann und Fachwirt beschäftige ich mich mit tagtäglich mit dem Thema Immobilien und Hausbau.
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