Stromspeicher für Photovoltaikanlagen

Die Entwicklung leistungsfähiger Stromspeicher gehört zu den wichtigsten Aufgaben im Rahmen der Energiewende. Die entsprechenden Konzepte reichen von kleinen Batteriespeichern für jedes Haus bis zu großen Pumpspeicherkraftwerken.

Solange Strom nicht in großem Umfang gespeichert werden kann, muss er in dem Moment verbraucht werden, in dem er erzeugt wird. Selbst für herkömmliche Kraftwerke stellt das hohe Anforderungen an die Regelbarkeit der Leistung. Umso größer sind die Herausforderungen, denen sich die Photovoltaik und die Windenergie in diesem Zusammenhang gegenübersehen. Die Leistung schwankt wetterbedingt sehr kurzfristig, hinzu kommt im Fall der Photovoltaik eine langfristig im Rhythmus der Jahreszeiten veränderliche Leistung. Grundsätzlich verfügt die Photovoltaik über das Potenzial, einen erheblichen Teil des gesamten Strombedarfs zu liefern. Wenn deutliche Steigerungen des Wirkungsgrads der Module gelingen, kann möglicherweise sogar die Hälfte des gesamten Strombedarfs so gedeckt werden. Das setzt allerdings die Entwicklung von Stromspeichern voraus.

Solange entsprechende Stromspeicher nicht flächendeckend verfügbar sind, ist ein Eigenverbrauch des erzeugten Stroms nur sehr eingeschränkt möglich. Das gilt nicht nur für Privathaushalte mit einer Dachanlage, deren Stromerzeugung ausgerechnet mittags besonders hoch ist, wenn der Verbrauch sehr niedrig ist. Es gilt zunehmend auch auf der Ebene des großflächigen Stromnetzes. Hier wird der Stromverbrauch zwar maßgeblich von der Industrie und anderen Großverbrauchern bestimmt, die am Mittag einen hohen Bedarf haben. Aber dennoch hat der große Erfolg der Photovoltaik dazu geführt, dass es an sonnigen Sommertagen mittags zu einem Überangebot an Strom kommt. Vereinzelt muss der Strom zu negativen Preisen ins Ausland verkauft werden.

Im großen Stil lässt sich Strom in Pumpspeicherkraftwerken speichern. Steht zu viel Strom zur Verfügung, wird Wasser in einen höher gelegenen Stausee gepumpt. Bei Bedarf strömt das Wasser zurück ins Tal und treibt dabei Turbinen zur Stromerzeugung an. Daneben wird intensiv an der Entwicklung von Batteriespeichern gearbeitet, die auf dem Prinzip normaler Akkus basieren. Entsprechende Modellversuche setzen auf Speicher unterschiedlicher Größe. Kleine Speicher stehen direkt beim Endverbraucher und speichern den selbst erzeugten Strom. Größere Speicher sind in die regionalen Verteilernetze integriert und versorgen Wohnanlagen oder ganze Stadtteile. Einige Probleme sind dabei noch zu lösen. Diese Speicher müssen für den praktischen Einsatz langlebig und weitgehend wartungsfrei sein.

Darüber hinaus müssen die Lade- und Entladezeiten sehr kurz sein, um mit den kurzfristigen Leistungsschwankungen der Photovoltaik Schritt zu halten. Andere Speicherformen befinden sich noch in einer frühen Testphase. Dazu gehören Druckluftspeicher, in denen Luft mit überschüssigem Strom komprimiert wird. Experimentiert wird auch mit Wasserstoffspeichern, in denen dieser Strom genutzt wird, um Wasserstoff in Ionen und Elektronen aufzuspalten.

Die Entwicklung von Stromspeichern schreitet sichtbar voran. Batteriespeicher befinden sich bereits in der Testphase, sind aber noch nicht wirtschaftlich. Aber die grundsätzliche Machbarkeit konnte bereits erfolgreich demonstriert werden. Eines der größten Probleme der Pumpspeicherkraftwerke ist der Mangel an geeigneten Standorten in Deutschland. Verlustarme Fernleitungen ermöglichen es jedoch, beispielsweise geeignete Standorte in dünn besiedelten Regionen Norwegens zu nutzen.