Die Energiespeicherung - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 256

Tab. 8.1 Die Eigenschaten ausgesuchter Dielektrika und die Energiedichten, die sich mit diesen
Dielektrika erreichen lassen
Dielektrikum ε a E max

(V

Energiedichte
( − kWh m − ) m − )

⋅ ⋅

⋅ Lut 1 0,01

imprägniertes Papier 2,23 , ⋅ 40

,⋅ Glimmer 3 90

Ba-Sr-Titanat 1800 ⋅ 222

Polysteren 2,56 ⋅ 284

⋅ Luzit 3 591

a Unter dar Annahme, dass ε unabhängig von E ist.

lernen, dass dieser Speicher nicht existiert, sondern das elektrische Energie zunächst in
eine andere, speicherfähige Energieform umgewandelt werden muss, was den Speicher-
wirkungsgradaufgrundderProduktregel 2.33 verringert.AberdiessindschwierigeFragen,
deren Behandlung ein gutes Verständnis der zu Grunde liegenden physikalischen Geset-
ze voraussetzt. Es ist daher kein Wunder, dass diese Behandlung allein auf der P-Ebene
durchgeführt werden kann.

8.2.1 P-Ebene: Physikalische Grundlagen von Energiespeichern

Erneuerbare Energien mit langen zeitlichen Fluktuationen werden überwiegend in elektri-
sche oder thermische Energie gewandelt. Wir beginnen daher mit den Speichermöglich-
keiten für diese Formen der Endenergie.

Die Speicherung elektrischer Energie
Als direkter Speicher für elektrische Energie kommen nur das elektrische Feld und das
magnetische Feld in Betracht. Auf die Möglichkeit, elektrische Energie mithilfe des elek-
trischen Felds zu speichern, wurde bereits im Abschn. 2.4.1 hingewiesen.
Das elektrische Feld entsteht zwischen den Elektroden eines Kondensators ,wenndiese
aufgeladen werden. Wir betrachten zur Vereinfachung einen Plattenkondensator, dessen
Elektroden mit der Oberfläche A sich im Abstand d gegenüber stehen. Zwischen den Plat-
ten befindet sich ein Dielektrikum mit der Dielektrizitätskonstanten ε . Werden die Elektro-
den mit konstanter Spannung Δ ϕ aufgeladen, so beträgt die Menge der auf den Elektroden
gespeicherten Ladung

εε A q = C Δ ϕ mit der Kapazität C =

d .

(8.12)

− C N − m − .

Die elektrische Feldkonstante hat die Größe ε = , ⋅ ⋅ ⋅