Energiespeicher

Energie kann gespeichert werden. Es bedarf nur der Auswahl des richtigen Speichermediums. Die Entwicklungen der diversen Energiespeicher machen zurzeit erhebliche technologische Sprünge.

Die Natur

Der größte Energiespeicher sind die organischen Verbindungen aus Kohlenstoff (chemisches Zeichen C) und Wasserstoff (chemisches Zeichen H). Mittels der Photosynthese werden aus CO2 (Kohlendioxid) und Wasser (H2O) unter Einfluss der Sonnenenergie organische Materialien hergestellt. So wachsen unsere Pflanzen. Eine gängige Form der Nutzung der in Organik gespeicherten Energie ist das Verbrennen von Holz zur Wärmeerzeugung.

Die Rohölvorkommen sind im Prinzip auf diese Weise entstanden. Große Mengen von Pflanzen wurden umgewandelt  und unter der Erde gespeichert.

Mit der Nutzung der immer und überall verfügbaren fossilen Energieträger (Öl, Gas, Kohle) konnte kurzfristig jeder Energiebedarf gedeckt werden. Hierdurch wurde aber die CO2-Bilanz der Atmosphäre unseres Planeten durcheinander gebracht (siehe Treibhauseffekt).

Mit dem Verzicht auf den Zugriff der fossilen Lagerstätten müssen wir den aktuellen Energieertrag und den Energieverbrauch in Einklang bringen. Genug Energie ist verfügbar. Die Sonne liefert die um ein Vielfaches größere Energiemenge als die Menschheit braucht.

Um den zeitlichen Unterschied auszugleichen bedarf es Energiespeicher. Diese Aufgabe ist eine ähnliche, wie die Ernte von Lebensmitteln und deren Einlagerung, um über das Jahr gleichmäßig mit Lebensmitteln versorgt zu werden.

Technische Energiespeicher

Energie liegt in unterschiedlicher Form vor: Thermische Energie,  Chemische Energie, Mechanische Energie und elektrische Energie. Entsprechend unterschiedlich wird die Energie gespeichert. Oft wird die Energie auch von einer Form zur anderen transformiert um gespeichert zu werden. Hierbei entstehen aber in der Regel Verluste. Jede Art der Speicherung selbst hat jeweils auch Verlustraten. Ein Beispiel: Der Kaffee in der Thermoskanne verliert seine Wärmeenergie mit der Zeit, er wird kalt.

Bei den Energiespeichern ist noch der Wert der Energiedichte zu berücksichtigen. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser liegt bei 4,182 kJ/(kg*K). Die von Ethanol liegt nur bei 2,43 kJ/(kg*K). Beton liegt bei 0,88 kJ/(kg*K). Beton hat natürlich ein erheblich höheres spezifisches Gewicht (2,5 kg/ dm3) als Wasser (1kg/dm3). Trotzdem hat Wasser (4,182 kJ/K)  pro Liter eine höhere Wärmespeicherfähigkeit als Beton (2,2 kJ/K).

Ähnliche Beispiele könnte man jetzt für alle Energieformen und deren Speicherung anführen. Diese spezifischen Bedingungen sind aber wichtig zur Beurteilung der verschiedenen Speichertechnologien.

Folgende Speichertypen gibt es

Thermischer Energie

Wärmespeicher

Fernwärmespeicher

Thermochemische Speicher

Latentwärmespeicher

Chemische Energie

Galvanische Zellen (Akkumulator, Batterie)

Redox-Flow.Batterie

Batterie-Speicherkraftwerk

ADP

ATP

AMP

Glykogen

Kohlenhydrate

Fette

Chemische Wasserstoffspeicher

Mechanische Energie

Schwungradspeicher

Feder

Pumpspeicherkraftwerk

Druckluftspeicherkraftwerk

Hubspeicherkraftwerk

Elektrische Energie

Kondensator

Supraleitender Magnetischer Energiespeicher