Energiespeicherung

Unter Energiespeicherung wird an dieser Stelle die Speicherung von Energie mit einem großen Nutzanteil (Exergie) verstanden. Spricht man nur von Energiespeicherung, so ist dies nicht sinnvoll, da Energie nicht verloren gehen kann. Es ist also nicht von Interesse etwas zu speichern, das nicht verloren geht. Exergie hingegen kann verloren gehen, sie kann unwiederruflich in Anergie gewandelt werden.

Thermische Energiespeicher

Es gibt Niedertemperaturspeicher, Hochtemperaturspeicher, Kurzzeitspeicher und Langzeitspeicher. Diese dienen dazu zeitliche Schwankungen von thermischer Energie auszugleichen. Werden zum Beispiel Solarkollektoren in einem Privathaushalt genutzt um warmes Wasser zum Duschen oder Wäschewaschen bereitzustellen, so muss eine kontinuierliche Versorgung gewährleistet sein.

Um die Zeit zu überbrücken, in der die Strahlungsenergie der Sonne nicht ausreicht, werden thermische Energiespeicher verwendet. Dies ist z.B. in der Nacht der Fall. Auch in großen Solarkraftwerken werden solche Speicher eingesetzt, um eine relativ konstante Leistung zu erhalten. Als Speichermedium eignet sich Wasser sehr gut, da es billig ist, eine gute Verfügbarkeit hat und ungiftig ist. Außerdem hat Wasser eine hohe spezifische Wärmekapazität und kann direkt als Brauchwasser genutzt werden.

Speicherung von Primärenergieträgern

Primärenergieträger wie Kohle, Erdgas und Erdöl können in Behältern wie Tanks gespeichert oder in Räumen (Keller, Lagerhallen, usw.) gelagert werden. Notwendig ist die Speicherung um jahreszeitliche Schwankungen im Bedarf zu kompensieren. Der Erdgasbedarf in Deutschland kann von einem warmen Sommertag zu einem kalten Wintertag um das Vierfache steigen. Außerdem sollen Engpässe, die durch Produktionsstopps oder Transportstörungen entstehen können, vermieden werden. Heizöl und Kohle werden in der Regel, im Gegensatz zu Erdgas, direkt beim Endverbraucher gelagert.

Elektrische Energiespeicher

Grundsätzlich kann elektrische Energie schlecht gespeichert werden. Dennoch besteht ein großer Bedarf an der Speicherung, um Netzausfällen und Leistungsschwankungen entgegen zu wirken. Besonders große Leistungsschwankungen gibt es bei den erneuerbaren Energien wie Windkraft und Solarenergie.

Eine direkte Speicherung ist nur in Spulen und Kondensatoren möglich. Als indirekter Speicher wird der elektrochemische Speicher, die Galvanische Zelle, verwendet. Sie wandelt chemische in elektrische Energie um. Dabei laufen Reaktions- und Oxidationsreaktion örtlich getrennt voneinander ab. Solche Galvanischen Zellen sind in Batterien und Akkus zu finden. Die größte Bedeutung in diesem Bereich besitzen Lithium-Ionen-Akkus.

Mechanische Energiespeicher

Mechanische Energie kann in Gasdruckspeichern, Massenspeichern und Pumpspeicherkraftwerken gespeichert werden. In einem Gasdruckspeicher wird ein Gas in einem Behälter stark komprimiert. Bei Bedarf wird das komprimierte Gas über eine Gasturbine entspannt, um Strom zu erzeugen. Der Massenspeicher hebt mit Hilfe eines Motors und einer hydraulischen Vorrichtung einen großen Masseblock (z.b. aus Beton) an. Dieser kann durch das Herablassen des Blocks wieder Strom generieren. Die Funktionsweise eines Pumpspeicherkraftwerk ist ausführlich unter Wasserkraft erläutert.

Zu den mechanischen Energiespeichern zählt außerdem das Schwungrad. Dieses speichert kinetische Energie. Ein einfaches Beispiel für ein Schwungrad ist in einem Aufziehauto (Spielzeug) zu finden. Durch das aufziehen wird Energie gespeichert und beim Loslassen (Fahren des Autos) wieder umgewandelt.