“Wir arbeiten daran, die Lieferung von Wind- und Sonnenenergie ebenso planbar zu machen wie die Energie aus konventionellen Kraftwerken”, sagte Christian Dötsch, Leiter des Geschäftsfelds Energiesysteme am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energiesysteme Umsicht in Oberhausen. Dabei habe man die gesamte Prozesskette der Energiespeicherung im Blick.
Dötsch: “Wissenschaftler aus acht Fraunhofer-Instituten bearbeiten die komplexen Systemlösungen: Beispiele sind neue Materialien für Energiespeicher, hybride Speicher, Entwicklungen in der Leistungselektronik, Energiemanagement und Integration von Speichern in das vorhandene Netz.”
Es gebe verschiedene Technologien, um elektrische Energie zu speichern, aber keine könne alles. “Wir gehen von der jeweiligen Anwendung aus. Zum Beispiel arbeiten wir an Kurzzeitspeichern für schnelle Lastspitzen, an Langzeitspeichern und am Energiemanagement”, sagte Dötsch.
Die Wissenschaftler möchten auch die Anzahl der ‘Schattenkraftwerke’ reduzieren, die notwendig sind, um die unregelmäßige Energielieferung von Windkraft und Solarenergie auszugleichen. Schattenkraftwerke sind konventionelle Kraftwerke, die die meiste Zeit des Jahres lediglich in Bereitschaft stehen.
Überschüssige Energie wird bisher vor allem in Pumpspeicherwerken gespeichert, die Wasser in hoch gelegene Reservoire pumpen. Bei Bedarf fließt das Wasser von dort durch Turbinen wieder talwärts. Energie lässt sich zudem in Druckluftspeichern vorhalten. Dazu wird Luft komprimiert und in unterirdischen Kavernen gespeichert. Die Experten versuchen jetzt, diese Technologie auch für kleinere Leistungen und unabhängig von Kavernen in dezentralen Mini-Druckluftspeichern zu nutzen. Diese können in der Nähe von Windparks installiert werden und Leistungsschwankungen ausgleichen.
Forschungsschwerpunkte sind zudem zwei, bisher nicht für große Leistung genutzte Technologien: Redoxflow- und Lithium-Batterien. Mit Redox-Flow-Batterien kann Energie langfristig über Stunden oder Tage und in großer Menge gespeichert werden. Sie bestehen aus zwei flüssigen Elektrolyten, die in Tanks lagern. Dort wird die Energie gespeichert. Die Umwandlung in Strom erfolgt in einem Redox-Flow-Stack, der im Aufbau einer Brennstoffzelle ähnelt. Die Wissenschaftler arbeiten daran, diese Technologie mit neuen Materialien effizienter und kostengünstiger zu machen.
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