Stromspeicherung nach Stromerzeugung: Wünschenswert ist es den erzeugten Strom zu spichern, um diesen unabhängig von der Erzeugung verbrauchen zu können
Im Grunde bietet das weitläufige Stromnetz eines Landes die Möglichkeit zum Ausgleich zwischen Stromerzeugung und Stromnachfrage. Jedoch gibt es auch Bestrebungen diesen Ausgleich lokal herstellen zu können. Zu diesem Zweck werden Energiespeicher eingesetzt. Diese haben die Aufgabe Energie für einen gewissen Zeitraum mit möglichst geringen Verlusten bereitzuhalten, bis sie für eine Nutzung verwendet werden können.
Mithilfe von Energiespeichern sollen Stromangebot und Stromnachfrage ausgeglichen werden. Ziel der Energiespeicherung ist es also, die räumliche und zeitliche Bindung zwischen Erzeugung und Verbrauch zu trennen. So kann mit der Energiespeicherung eine Umwandlung von Grundlaststrom in Spitzenstrom verwirklicht werden, der für den Normalbetrieb im Stromnetz erforderlich ist.
Es gibt nur wenige Speichertechnologien, die für eine umfangreiche Nutzbarkeit geeignet sind. Die bereits bestehenden Wasserkraftspeicher sind nur mit einem hohen Kostenaufwand zu realisieren und wie bereits eingangs erwähnt nicht unbedingt sehr umweltverträglich.
Ein technologischer Energiespeicher muss mehreren Anforderungen gerecht werden. Er muss eine hohe Lebensdauer vorweisen, in der Lage sein viele Ladezyklen zu durchlaufen, wenig Verluste während der Stromspeicherung aufweisen sowie einen geringen Wartungsaufwand erfordern. Energiespeicher werden in so genannte direkte und indirekte Speicher unterteilt. Direkte Speicher verfügen über einen hohen Wirkungsgrad, das bedeutet, dass Stromverluste möglichst gering gehalten werden. Sie können jedoch nur begrenzt Strom wirtschaftlich speichern.
Indirekte Energiespeicher, wie etwa die bereits erwähnten Pumpspeicherwerke oder Druckluftspeicher und Wärmespeicher, können die Energiemengen länger bereitstellen. In Deutschland fangen vor allem Pumpspeicherwerke die Schwankungen der Windenergieanlagen ab. So genannte Druckluftspeicher funktionieren, indem große Hohlräume mit Druckluft versehen werden. Die Luft wird dabei stark komprimiert. Sobald die Druckluft abgelassen wird und in eine Gasturbine einströmt, wird ein Generator angetrieben.
Druckluftspeicher sind trotz der notwendigen großen Volumen weitaus flexibler Ausbaubar als die Pumpspeicherwerke, für welche sich nur begrenzt geeignete Standorte finden lassen. Druckluftspeicher können sich ebenfalls in Küstennähe befinden und wären somit geographisch einfach mit den Windenergieanlagen zu koppeln. Eine besondere Form der Energiespeicherung lässt sich mit einem Schwungrad umsetzen. Dieses Rad arbeitet mithilfe von kinetische Rotationsenergie. In einem solchen technischen System rotieren große Gewichte mit hohen Geschwindigkeiten.
Die Räder werden vorrangig zur kurzzeitigen Überbrückung von Stromausfällen und Versorgungsengpässen im Sekundenbereich eingesetzt. Solche Systeme können also eingesetzt werden um etwa einen Stromausfall im öffentlichen Bahnverkehr kurzfristig auszugleichen. In Verbindung mit thermischen Kraftwerken, die die Erdwärme nutzen, werden auch Wärmespeicher verwendet.
Im großen Umfang können Wärmespeicher sogar mehreren Megawatt zur Verfügung stellen. Wärmespeicher können in Form von Heißwasserspeichern oder Kompaktstoffspeichern auftreten, bei welchen Wärme zum Beispiel in Beton gespeichert wird. Zudem gibt es Wärmespeicher, deren Temperatur sich nicht erhöht, sondern die Energie in Form eines Aggregatszustandswechsels aufgenommen oder abgegeben wird. Nachdem die Wärmespeicher ihre Energie freigeben, kann diese wiederum durch Generatoren in elektrische Energie umgewandelt werden.
In erster Linie nicht für industrielle Zwecke nutzbar und trotzdem für den alltäglichen Gebrauch unabdingbar sind so genannte Batteriespeicher. Durch eine elektrochemische Transformation wird hier Strom gespeichert und abgegeben. Trotzdem werden Batteriespeicher seit einiger Zeit zur Netzstabilisierung eingesetzt. Durch die Koppelung von unzähligen Bleibatterien kann sogar eine Leistung von 10 Megawatt abgerufen werden. Diese Art der Stromspeicherung kann jedoch ebenfalls bestimmte umweltrelevante Risiken beinhalten, da die Entsorgung der chemischen Bestandteile äußerst aufwändig ist.
In der langfristigen Perspektive werden die erneuerbaren Energien an Bedeutung in der Energieversorgung gewinnen. Es werden bereits jetzt die hier ausgeführten Energiegewinnungsformen breitenwirksam genutzt. Viele dieser Technologien befinden sich jedoch noch in der Entwicklung. Momentan wird die technische Machbarkeit der Stromerzeugung mit diesen Verfahren getestet. Eine Ausnahme bildet die Windenergie. Sie hat derzeit den höchsten Ausbaustand aller erneuerbaren Energien erreicht und dürfte durch die neue politische Ausrichtung bezüglich der Energieversorgung bald konkurrenzfähig werden.
Deshalb besitzt die Windenergie momentan die höchste Attraktivität und Investoren stellen bereitwillig Kapital für diese Form der Energiegewinnung zur Verfügung. Jedoch kann die aus Windkraft erzeugte Energie nur unregelmäßig Strom liefern. Ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Energien erfordert daher eine Sicherung der Grundlast. Langfristig wird dies nur mit Hilfe aller erneuerbaren Energien möglich sein. Mittelfristig lässt sich eine Grundlastsicherung nur durch Zuschaltung von Kohlekraftwerken realisieren. Zusätzlich können bei weiteren Kostensenkungen Biomassekraftwerke und auch Erdwärmekraftwerke die Stromversorgung großflächig sichern.
Zur Sicherstellung einer nachhaltigen Energieversorgung mit erneuerbaren Energien existieren unterschiedliche Herangehensweisen. Auf der einen Seite werden lokale Versorgungsanbieter bevorzugt, bei denen Erzeugung und Verbrauch lokal eng aneinander liegen. Auf der anderen Seite erfordern Entwicklungen die in großer Distanz zum Verbraucher stehen, wie etwa Windparks im offenen Meer, weiterhin gut ausgebaute Netze. Gleichzeitig wird durch den Zubau der erneuerbaren Energien die Entwicklung von industriell nutzbaren Speichertechnologien forciert.
Allerdings handelt es sich bei der industrialisierten Energiespeicherung um ein, in der Entwicklung befindliches Forschungsgebiet, auf welchen innerhalb der letzten Jahrzehnte verhältnismäßig geringe Fortschritte erreicht worden sind. Werden künftig wetterabhängige Windanlagen und Solaranlagen weiter ausgebaut, müssen diese trotzdem langfristig von Ausgleichskraftwerken gestützt werden. Solche Ausgleichskraftwerke sollten ebenfalls aus regenerativen Ressourcen schöpfen.
Kraftwerke mit schnell abrufbare Leistung können bei windschwachen Perioden die erforderliche Strommenge bereitstellen. Zu diesem Zweck sollen Biomasse und Gasturbinenkraftwerke dienen. Ziel der gesamtheitlichen Strategie ist es, dass eine erneuerbare Energieversorgung zu einer Schonung der fossilen Brennstoffe sowie zu einer geringeren Umweltverschmutzung und Ausbeutung des Planeten führt.
Einige Technologien erfordern momentan noch einen vergleichsweise hohen Investitionsaufwand, jedoch sinken die Kosten stetig.