Werden Technologien erforscht, um die Kosten für die Speicherung großer Mengen an Energie zu senken?

Weltweit streben alle Unternehmen danach, kostengünstigere Energiespeicherlösungen zu entwickeln. Die Erzeugung und Speicherung von überschüssiger Energie aus Sonne und Wind bei Spitzenbedarf ist entscheidend für die Stabilisierung des Netzes und die Gewährleistung einer konstanten Stromversorgung. 

Die hohen Kosten von Energiespeichersystemen wie Batterien, Batteriematerialien und Wechselrichtern stellen jedoch große Hürden für Verbraucher und Hersteller dar. Um dieses Problem zu lösen, werden verschiedene Technologien und Strategien entwickelt, um Kosten zu senken und Energie in großen Mengen zu speichern.

Hier kategorisieren wir die neuesten Fortschritte in der Energiespeichertechnologie in drei Bereiche: elektrochemische, mechanische und einige andere Energiespeichertechnologien. Lassen Sie uns sie alle erkunden! 

Elektrochemische Energiespeichertechnologien 

Fortschritte bei Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien sind die primäre Energiespeichertechnologie, deren weltweite Produktion teilweise auf ihre Verwendung in Elektrofahrzeugen und Wohnanwendungen zurückzuführen ist. Nur wenige andere Batteriematerialien wie Nickel oder Kobalt sind sehr teuer, was weiterhin ein Hindernis darstellt. 

Forscher arbeiten daran, den Einsatz von Kobalt und Graphit zu reduzieren, die hauptsächlich aus instabilen Lieferketten stammen. Darüber hinaus verringert die Zugabe von Lithium nicht nur die Abhängigkeit vom Ausland, sondern führt auch zu leistungsfähigeren, leichteren und erschwinglicheren Batterien. 

Lithium-Ionen-Batterien halten normalerweise 2-4 Stunden, wobei die Kostenwettbewerbsfähigkeit bei längeren Reichweiten abnimmt. Trotz der Vorteile der Technologie kam es früher zu thermischen Ausreißern, die Brandgefahr verursachten. Aber die neuesten Software- und Technologieinnovationen beheben diese Sicherheitsprobleme. Nur wenige Anbieter wie Innotinum spielen eine wichtige Rolle, indem wir die sichersten und hochwertigsten Lithium-Ionen-Batterien anbieten. 

Energiespeicherung durch Redox-Flow-Batterien

Die Speichertechnologie mit Durchflussbatterien befindet sich noch in der Entwicklungsphase, bietet jedoch eine längere Lebensdauer als Lithium-Ionen-Batterien. Ihre Fähigkeit, gespeicherte Energie weit zu entladen, ohne das Speichersystem zu beschädigen, übersteigt ihren Lebenszyklus. 

Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien speichern Durchflussbatterien Energie in flüssigen Elektrolyten und eignen sich daher am besten für Anwendungen im großen Maßstab. Diese Energiespeichertechnologie hat zwar höhere Anschaffungskosten, aber ihre längere Lebensdauer kann zu deutlich niedrigeren Lebenszykluskosten führen. Durchflussbatterien sind in der Regel weniger abhängig von seltenen Materialien wie Nickel und Kobalt und viel sicherer. 

Energiespeicherung durch Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien sind wie Lithium-Ionen-Batterien eine weit verbreitete Energiespeichertechnologie. Da sie jedoch nicht über einen längeren Zeitraum ungeladen bleiben oder ohne Schäden tief entladen werden können, sind sie nur begrenzt in der Lage, sie in Energieversorgungssystemen einzusetzen. Darüber hinaus sind sie aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer für Anwendungen im großen Maßstab weniger geeignet. 

Festkörperbatterien

Festkörperbatterien sind die beste Innovation in der Energiespeichertechnologie. Sie ersetzen den flüssigen Elektrolyten, der in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird, durch ein festes Material, das weniger anfällig für Hitze und Feuer ist, was bei anderen Batterien ein großes Problem darstellt. 

Festkörperbatterien können große Energiemengen auf kleinerem Raum speichern, was sie ideal für Energiespeicheranwendungen im größeren Maßstab macht. Darüber hinaus sind die Herstellungskosten dieser Batterien aufgrund ihres einfachen Designs und des Fehlens eines teuren Kühlsystems deutlich niedriger. 

Zwei namhafte Unternehmen, Toyota und QuantumScape, wollen Festkörperbatterien entwickeln, da diese eine höhere Energiedichte, eine längere Lebensdauer und schnellere Lademöglichkeiten als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien bieten.

Mechanische Energiespeichertechnologien

Pumpspeicherkraftwerke

Pumpspeicherkraftwerke sind eine der am weitesten verbreiteten mechanischen Energiespeichertechnologien, die weltweit kommerzialisiert werden. Wenn Wasser aus Turbinen fließt und von oberen in untere Reservoirs fließt, wird Elektrizität erzeugt. 

Sie verfügt über etwa 90 % der weltweiten Energiespeicherkapazität. Diese größere Kapazität und lange Laufzeit machen sie zur perfekten Wahl für Energiearbitrage, zum Laden bei billigerem Strom und zum Erfüllen von Anforderungen in Zeiten mit hoher Nachfrage. Ein Nachteil dieser Technologie sind jedoch die hohen Vorlaufkosten und die geografischen Anforderungen. 

Druckluft-Energiespeicher

CAES ist eine weitere mechanische Energiespeichertechnologie, die Elektrizität einsetzt, um Umgebungsluft für die spätere Verwendung zu komprimieren und zu speichern. Bei Bedarf wird diese komprimierte Luft aus dem Speicherraum entnommen, entspannt und durch eine Turbine geleitet, um Elektrizität zu erzeugen.

Dank der hohen Energiekapazität, der längeren Laufzeiten und langsameren Reaktionszeiten eignet sich CAES am besten für Energiearbitrage und Spitzenkapazität. Die Energiepreise sind niedriger als bei anderen Technologien, aber der Betrieb ist aufgrund geografischer Anforderungen eingeschränkt. 

Andere fortschrittliche Varianten, wie etwa die Technologien zur Speicherung von Flüssigluftenergie (LAES) und zur adiabatischen Druckluftenergiespeicherung (A-CAES), befinden sich zwar noch in der Entwicklung, stellen jedoch kostengünstige Optionen für die Speicherung großer Energiemengen dar.

Schwungrad-Energiespeicher

Schwungräder sind weit verbreitete und kommerzialisierte Energiespeichertechnologien, die reibungsarme Lager und Rotoren verwenden, um Rotationsenergie in Elektrizität umzuwandeln. Durch ihre schnellere Aufladung, Langlebigkeit, kurze Entladezeiten und geringen Wartungsaufwand sind sie für zahlreiche Anwendungen geeignet, wie beispielsweise Hurd-Frequenzregelungen. 

Schwerkraft-Energiespeicherung

GES ist eine noch in der Entwicklung befindliche Technologie, die bewährte mechanische Prinzipien der Massenspeicherung einsetzt. Sie nutzt die potenzielle Energie einer Masse auf der Höhe eines Angebots und verwendet Wasser als erhöhte Masse. 

Diese Technologie ermöglicht die langfristige Speicherung von Energie und eignet sich daher am besten für Anwendungen mit längerer Dauer und langsamerer Nutzung, wie z. B. Lastverfolgung bei Spitzenkapazität und Energiearbitrage. Darüber hinaus verwenden fortschrittliche Technologien kostengünstige und billigere Materialien wie Sand, Stein oder Beton, um die Kosten für Massenspeichersysteme für Energie zu senken. 

Andere Energiespeichertechnologien 

Thermische Energiespeicherung

Die thermische Energiespeichertechnologie beruht darauf, Energie als Wärme zu speichern und diese zu einem späteren Zeitpunkt zu entnehmen, entweder um Strom zu erzeugen oder um den Wärmebedarf zu decken. Sie zeichnet sich durch eine längere Speicherdauer von mehreren Stunden aus und ist eine gute Wahl für hohe Kapazitätsanforderungen. Sie wird häufig mit konzentrierenden Solarkraftwerken betrieben, um die während der Stunden mit hoher Sonneneinstrahlung erzeugte Energie auf die Nachtzeit umzuwandeln. 

Wasserstoff-Energiespeichersystem

Wasserstoff-Energiespeichersysteme für Elektrizität basieren auf der Erzeugung, Speicherung und Umwandlung von Wasserstoff in Elektrizität. Sie sind die beste Technologie für die Langzeitspeicherung und wandeln einen Überschuss an erneuerbarer Energie im Frühjahr in einen Mangel im Sommer oder Winter um. Das Wasserstoff-Energiespeichersystem ist jedoch eine vielversprechende Technologie für die Integration massiver erneuerbarer Energie in das Netz. Die weiteren Forschungs- und Investitionspläne konzentrieren sich auf die Kostensenkung, um es optimal für Massenspeicherlösungen zu machen. 

Fazit

Kurz gesagt ist die Kostensenkung bei der Speicherung von Energie in großen Mengen unerlässlich, um den Übergang zu erneuerbaren Energien voranzutreiben. Es werden mehrere vielversprechende Technologien entdeckt, um die Kosten für die Speicherung von Energie in großem Maßstab zu minimieren, wie Lithium-Ionen-Batterien, Durchflussbatterien, Festkörperbatterien, CAES, TES, GES und Wasserstoffspeicher. Jede Technologie hat ihre eigenen Stärken und Schwächen. 

Mehrere Unternehmen wie Innotinum tragen dazu bei, solche Fortschritte, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, für jedermann zugänglich zu machen. Sie bieten hochmoderne All-in-One-Technologie, die nicht nur risikofreie Lösungen bietet, sondern auch die Kosten für die Speicherung großer Mengen an Energie senkt, um die Netzabhängigkeit und Energieverschwendung zu reduzieren.