Energiespeicher - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 593

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Energiespeicher

8.1 Energieinhalt und Anforderungen an Speicher

Im Bereich der solaren Nutzung von Energie fällt ein Großteil der Energiemenge zu Ta-
ges- und Jahreszeiten an, in der sie nicht genutzt werden kann. Dementsprechend werden
zum Ausgleich Kurz- und Langzeitspeicher benötigt. Man verwendet Hoch- und Mittel-
temperaturspeicher für solarthermische Kraftwerke, Niedertemperaturwärmespeicher für
Gebäude und elektrische Speicher für Photovoltaikanlagen. Für die Speicherauswahl sind
Energieform, Energie- und Leistungsdichte, Zykluswirkungsgrad und -dauer, Selbstent-
ladungsrate, Systemlebensdauer, Zuverlässigkeit und Kosten wesentliche Größen, die die
Wirtschaftlichkeit erheblich beeinflussen.
Um sich ein Bild von der Größenordnung der erforderlichen Speicherkapazität ma-
chen zu können, ohne sich auf einen individuellen Anwendungszweck zu fokussieren, ist
es sinnvoll den Energieinhalt verfügbarer Primärenergieträger als potenzielle Speicher zu
betrachten. Die Abb. 8.1 gibt den spezifischen Energieinhalt E mehrerer direkter Energie-
träger in (kWh/kg) an. Die Grafik macht zunächst keine Unterscheidung bezüglich der Art
der Energiebindung der Träger, sei sie chemischer, mechanischer oder volumetrischer Na-
tur. Der Abbildung ist zu entnehmen, dass die spezifischen Energieinhalte der Primärener-
gieträger Wasserstoff wie auch die fossilen auf Kohlenwasserstoffen beruhenden Träger die
größten spezifischen Energiedichten aufweisen. Der in chemischen Redoxsystemen wie
Batterien gespeicherte Energieinhalt ist verglichen mit den fossilen Trägern gering und
im Wesentlichen durch die elektrochemische Spannungsreihe der jeweiligen Stoffpaare
limitiert. Auch Pumpspeicher und Druckluftspeicher weisen eine niedrige Energiedichte
auf, so dass eine Speicherung signifikanter Energiemengen durch solare Erzeugung ent-
weder einen erheblichen apparativen Aufwand bedeutet und/oder einen hinreichenden
Platzbedarf (und damit auch der gesellschaftliche Akzeptanz) erfordert, der sich auch in
den erforderlichen Investitionskosten niederschlägt.
Die Speicherfrage hat zentrale Bedeutung für die künftige Nutzung der Solarthermie
als potenzieller Ersatz für fossile Primärenergieträger. Der Grundgedanke bei leistungs-