Die Langzeitspeicherung von Energie ist entscheidend, um den Zugang zu erneuerbaren Energien auszubauen und gleichzeitig die Energiezuverlässigkeit und -stabilität zu gewährleisten. Einige neue Möglichkeiten für die Langzeitspeicherung sind:
● Pumpspeicherkraftwerk
● Druckluft-Energiespeicher
● Vehicle-to-Grid-Technologie
● Grüner Wasserstoff

Solar- und Windenergie haben sich als leistungsstarke, saubere Alternativen zu fossilen Brennstoffen erwiesen, unterliegen jedoch aufgrund ihrer Intermittenz Einschränkungen: Die Sonne scheint nicht immer und der Wind weht nicht immer. Durch Energiespeicherung können wir das Potenzial intermittierender Energiequellen maximieren und die Dekarbonisierung unseres Stromnetzes beschleunigen, indem wir überschüssige Energie, die in Zeiten hoher Produktion und geringer Nachfrage erzeugt wird, speichern, sodass sie bei Bedarf freigegeben werden kann.

Langzeit-Energiespeicherung bezieht sich auf Technologien, die Energie für längere Zeiträume speichern können, typischerweise von 8-12 Stunden bis hin zu mehreren Wochen oder Monaten. Um den Speicherbedarf zu decken, müssen wir in kostengünstige, langfristige Lösungen investieren. Hier sind einige wichtige Langzeit-Speichertechnologien und Überlegungen, die über die weit verbreitete Lithium-Ionen-Batterie hinausgehen.

1. Pumpspeicherkraftwerk

Pumpspeicherkraftwerke machen 95% der Energiespeicherung im Versorgungsmaßstab. Strom wird verwendet, um Wasser bergauf zu pumpen, wo es in einem Reservoir gespeichert wird. Wenn im Netz zusätzliche Energie benötigt wird, typischerweise während der Spitzenzeiten am Abend oder zu anderen Zeiten, wenn die Nachfrage das Angebot zu übersteigen droht, wird das Wasser wieder bergab geleitet, um Turbinen anzutreiben, die Strom erzeugen.

Überlegungen: Diese Projekte sind flexibel und kostengünstig im Betrieb, erzeugen keine Emissionen, haben lange Lagerzeiten und sind hocheffizient. Allerdings sind sie teuer im Bau, benötigen viel Land, können natürliche Lebensräume zerstören und die Wasserqualität beeinträchtigen. Um potenzielle Umweltprobleme und -auswirkungen anzugehen, sind weitere Innovationen erforderlich.

2. Druckluftspeicher (CAES)

CAES verwendet Elektrizität, um Luft zu komprimieren und sie zur Speicherung in unterirdische Reservoirs zu pumpen. In Zeiten mit hohem Energiebedarf wird die Druckluft freigesetzt und zum Antrieb eines Generators verwendet.

Überlegungen: CAES hat eine hohe Speicherkapazität, hält lange und erzeugt keine Emissionen. Allerdings ist es weniger energieeffizient als einige andere Langzeitspeicheroptionen und die Nutzung ist aufgrund der Verfügbarkeit unterirdischer Reservoirs geografisch begrenzt.

3. Fahrzeug-zu-Netz (V2G)

V2G ist eine Möglichkeit, Energie zu speichern und zu verteilen, indem die Batterien genutzt werden, die bereits in Elektrofahrzeugen vorhanden sind. Normalerweise denken wir bei EV-Batterien an einseitiges Laden. Mit der V2G-Technologie fließt der Strom in zwei Richtungen: Das Elektrofahrzeug kann über das Netz geladen werden, vorzugsweise jedoch über Solarenergie vor Ort, und das Elektrofahrzeug kann auch Energie in das Netz zurücksenden. Mit einer ordnungsgemäßen V2G-Implementierung und -Integration in das Netz können Versorgungsunternehmen die Fahrer von Elektrofahrzeugen dafür entschädigen, dass sie das Laden und Entladen planen, um es besser auf den Netzbedarf abzustimmen.

Überlegungen: V2G ist kostengünstig und wirkungsvoll, da es auf bereits vorhandener und hochgradig energieeffizienter Technologie basiert. Die Hersteller haben jedoch darauf hingewiesen, dass die Änderungen bei der Verwendung der Autobatterien zusätzliche Überlegungen erfordern. Es ist auch wichtig sicherzustellen, dass die Batterien der Elektrofahrzeuge mit sauberer Energie geladen werden. V2G erfordert die Zusammenarbeit einer Vielzahl von Interessengruppen, darunter Versorgungsunternehmen, Fahrer und der Transportsektor, was die Verwaltung und Bereitstellung im großen Maßstab komplexer macht als herkömmliche Speicheroptionen. Zu den Anforderungen gehören: Aufbau von Kommunikationsmöglichkeiten rund um die Netzbedingungen, Erweiterung der V2G-Software und -Hardware, Schaffung von Anreizen zur Teilnahme und Entwicklung regulatorischer Fortschritte, um eine sichere Bereitstellung zu gewährleisten. Sehen Sie sich an, wie MCE die Interaktion zwischen Fahrzeug und Netz mit unserer intelligenten Lade-App untersucht MCE-Synchronisierung.

4. Grüner Wasserstoff

Wasserstoff ist ein flexibler Brennstoff, der durch thermische, elektrolytische, solarbetriebene und biologische Prozesse erzeugt und für viele Anwendungen eingesetzt werden kann. Grüner Wasserstoff kann durch die Nutzung erneuerbarer Elektrizität erzeugt werden, die dann als Brennstoff gespeichert werden kann, um während der Spitzenlastzeiten mit herkömmlichen Turbinen oder saubereren Brennstoffzellen Strom zu erzeugen.

Überlegungen: Grüner Wasserstoff hat die einzigartige Fähigkeit, kohlenstofffreie Energie über längere Zeiträume zu speichern. Allerdings ist grüner Wasserstoff ein teurer Weg, da Anwendungen zur Speicherung erneuerbarer Energien wenig effizient sind, die Kosten für die Ausrüstung hoch sind und es an Finanzierung mangelt. Darüber hinaus können je nach verwendetem Verfahren bei der Wasserstoffproduktion und -verbrennung Luftschadstoffe freigesetzt werden.

Herausforderungen und Möglichkeiten

Bestehende und neue Langzeitspeichertechnologien bieten spannende Möglichkeiten, doch um sie für eine breite Anwendung nutzbar zu machen, müssen Kosten, Effizienz und Skalierbarkeit berücksichtigt werden. Die regulatorischen und marktwirtschaftlichen Rahmenbedingungen müssen angepasst werden, um diese neuen Technologien zu berücksichtigen und ihre Investitionen und Entwicklung zu fördern.

Mit Forschung, Innovation und einer erhöhten Finanzierung der Energiespeicherung durch das Inflationsreduktionsgesetz von 2022 sieht die Zukunft der Energiespeicherung rosig aus. Wenn diese Technologien ausgereifter und wirtschaftlicher werden, können wir untersuchen, wie wir sie zu einem größeren Teil eines saubereren, widerstandsfähigeren und zuverlässigeren Energienetzes machen können.