Energy storage technologies as options to a secure energy supply = Energiespeicherung als Element einer sicheren Energieversorgung

Das Energiesystem steht vor einem grundlegenden Wandel: Ein System, das auf die konstante Bereitstellung durch fossile Energietrager ausgerichtet ist, soll durch die umfangreiche Integration erneuerbarer Energien eine nachhaltigere Energieversorgung gewahrleisten. Die Herausforderung des Systemwechsels macht sich gegenwartig in der Stromversorgung am deutlichsten bemerkbar, betrifft aber alle Bereiche des Energiesystems, wenn auch mit unterschiedlichen Auswirkungen. Im Energiesystem werden Energie und/oder Energietrager raumlich von Energieversorgungsnetzen verteilt, wahrend die bedarfsgerechte Bereitstellung gegenwartig dafur sorgt, dass der Energiebedarf zu jeder Zeit gedeckt wird. Energie aus erneuerbaren Quellen wird in der Regel nicht bedarfsgerecht bereitgestellt; ihr Anteil steigt. Energiespeicher sind eine Moglichkeit, das zeitlich versetzte Angebot mit der Nachfrage zur Deckung zu bringen. Energiespeicher sind Systeme, die eine Energiemenge kontrolliert aufnehmen, sie uber einen im Kontext relevanten Zeitraum in einem Speichermedium zuruckhalten und mit zeitlicher Verzogerung wieder kontrolliert abgeben konnen. Zu den Energiespeichern gehoren nach dieser Definition auch Verfahrensketten, die diese Aspekte durch eine Kombination verschiedener Technologien abbilden. Als mechanische Grosspeicher fur elektrischen Strom dienen heute fast ausschlieslich Pumpwasserspeicherkraftwerke, die zukunftig durch Druckluftspeicherkraftwerke und eventuell Luftzerlegungsanlagen erganzt werden konnten. Im Bereich der elektrochemischen Energiespeicher befinden sich verschiedene Technologien im Forschungs-, Entwicklungs- und/oder Demonstrationsstadium fur einen Einsatz in der stationaren grostechnischen Stromspeicherung. Thermische Speichertechnologien beruhen auf der Speicherung von sensibler Warme, der Ausnutzung von Phasenubergangen, Adsorption-/Desorptionsprozessen oder chemischen Reaktionen, die prinzipiell eine dauerhafte und verlustfreie Speicherung von Warme ermoglichen konnen. Die Speicherung von Energie in Form chemischer Bindungen in stofflichen Speichern verlauft uber Substanzen, die selbst als Energietrager oder Chemikalien verwendet werden konnen; sie befinden sich damit in direkter Konkurrenz zu alternativen Bereitstellungs- und Nutzungsvarianten. Die Schlusseltechnologie hierbei ist auf absehbare Zeit die Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff kann wiederum durch verschiedene Verfahren in andere Energietrager umgewandelt werden. So lasst er sich in verschiedenen Sektoren des Energiesystems und/oder in energieintensiven Industrieprozessen stofflich nutzen. Teilfunktionen von Energiespeichern konnen auch von Industrieprozessen wahrgenommen werden. Dem Energiesystem in seiner Gesamtheit eroffnen sich neue Optionen, die bisher weitgehend getrennten Energieversorgungsstrome zu verknupfen und zu vernetzen. Neben der Moglichkeit, verstarkt erneuerbare Energien auserhalb des Stromsektors zu nutzen, ergeben sich auch neue Bedingungen fur eine verstarkte Flexibilisierung, neuartige Synergieeffekte und zusatzliche Optimierungsmoglichkeiten. Anhand verschiedener Referenzfalle wird der mogliche Einsatz von Speichertechnologien aufgezeigt und bewertet.