Energiespeicher

Batteriestandsanzeige symbolisiert Energiespeicher; Quelle: istockphoto.com/alengo
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Energiewirtschaftliche Ausgangslage

Die sich in Zukunft abzeichnenden Änderungen in der Erzeugungsstruktur für elektrische Energie erfordern mittel- bis langfristig einen steigenden Bedarf an Speicherkapazitäten. Heute bereits wirtschaftlich verfügbar ist die Pumpspeichertechnologie. Alternative Technologien, wie z. B. hocheffiziente Druckluftspeicher, stehen erst am Anfang der Entwicklung.

Elektrochemische Speicher auf Lithiumbasis werden z. Z. als zukunftsweisende Technologieoption für den Einsatz in teil- oder vollelektrisch betriebenen Fahrzeugen eingestuft. Entsprechend den Zielen der "Nationalen Plattform Elektromobilität" strebt die Bundesregierung für das Jahr 2020 den Bestand von einer Million Elektrofahrzeugen an. Das BMWi hat dazu den Förderschwerpunkt "Energiewirtschaftliche Schlüsselelemente der Elektromobilität" aufgelegt. Langfristig wird den elektrochemischen Speichern auch eine Option zur Regelung der Stromnetze eingeräumt. Heute verfügbare elektrochemische Speicher weisen nicht die für beide Einsatzfälle erforderlichen technischen und wirtschaftlichen Bedingungen auf.

Thermische Speicher finden in den Bereichen Energieumwandlung, Energieversorgung und in allen Sektoren des Endverbrauches ihren Einsatz. Sie stellen ein wichtiges Element für die weitere Steigerung der Energieeffizienz dar und leisten einen wesentlichen Beitrag bei der Optimierung von Energieversorgungssystemen (Kraft-Wärme-Kopplungs-Systeme).

Stoffliche Speicher, beispielsweise Wasserstoff, werden durch die zu erwartende Verknappung und damit einhergehende Verteuerung von Primärenergieträgern als Alternative zu herkömmlichen Brenn- und Kraftstoffen zunehmend interessant.

Technologieentwicklung und Förderstruktur

Bis vor einigen Jahren stand die Forschungsförderung für Energiespeicher nicht im Fokus des Energieforschungsprogramms, was u. a. daran lag, dass der Bedarf an Stromspeichern zur Regelung der Netze vergleichsweise gering war und bei elektrochemischen Speichern keine wesentlichen Durchbrüche zu beobachten waren.

Die Situation hat sich in den letzten Jahren drastisch geändert. Der Bedarf an Speichern in den Stromnetzen wird künftig enorm zunehmen und neue Lithium-Ionen-Techniken versprechen aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energie- und Leistungsdichte den Einsatz in der Elektromobilität.

Energiespeicher umfassen ein breites Technologie- und Anwendungsspektrum und die technologischen Entwicklungen weisen eine hohe Heterogenität auf. Aus diesem Grund werden wesentliche Anteile der Aktivitäten zur Entwicklung von stationären Energiespeichern im Rahmen einer gemeinsam von den Bundesministerien für Wirtschaft und Energie (BMWi) und für Bildung und Forschung (BMBF) initiierten "Forschungsinitiative Energiespeicher" durchgeführt.

Strategisch wichtige Förderbereiche

In der ressortübergreifenden Förderinitiative zu stationären Speichern sind Themen in folgenden Bereichen Gegenstand der Förderung:

  • elektrische Speiche (Batterien, Druckluftspeicher, virtuelle Speicher, Kondensatoren, Schwungrad- sowie Pumpspeicher),
  • stoffliche Speicher (Umwandlung flexibler Strommengen in Wasserstoff und Methan, geologische Speicherung, effiziente Rückverstromung stofflicher Speicher),
  • thermische Speicher (Materialien und Konstruktionsprinzipien, Konzepte für solarthermische Kraftwerke, für Gebäudeversorgung, Integration in Wärmenetze),
  • übergeordnete Themen (Management verteilter Speicher, Herstellungsverfahren, systemanalytische Untersuchungen und Akzeptanz von Speichern).

Die Aktivitäten des BMWi konzentrieren sich darüber hinaus im Wesentlichen auf die mobilen Anwendungen, die durch die vorgenannte gemeinsame Förderinitiative nicht abgedeckt sind:

  • elektrische Speicher mit Schwerpunkten auf der Weiterentwicklung der Lithium-Technologie,
  • stoffliche Speicher, insbesondere bei der Nutzung von Wasserstoff,
  • thermische Speicher mit Blick auf Effizienz, Verfügbarkeit und Kosten bei der Anwendung in Kraftwerksanlagen, industriellen Prozessen und im Gebäudebereich.

Beispielprojekte

Beispielprojekte finden sich auf den Seiten des Webportals der Forschungsinitiative Energiespeicher.