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Energieversorgung der Zukunft: Deutschland sucht den Superspeicher

Aufmacherbild: (C) BirgitH / Pixelio

Strom – das ist das Thema für die intelligente Welt. Von Smartphone, Netzwerk bis hin zum Auto: Alles braucht Energie. Nur: Die Speicherung ist das große Problem. Scheitert die Intelligente Welt an der Steckdose? Wenn man sich den aktuellen Stand von Forschungsprojekten ansieht, ist es wohl eine Frage der Zeit. Hoffentlich…

Die Zeichen stehen buchstäblich auf Grün: Weltweit wird an immer mehr Orten Strom günstiger produziert als aus klassischen Kraftwerken, überall wird vor allem die Solarkraft stark ausgebaut, und der globale Boom soll laut Experten erst noch bevorstehen. Erneuerbare Energien wirtschaftlich zu nutzen, ist also nicht mehr das Problem – viel mehr aber die Speicherung, um die Grundlast zu gewährleisten und auch dann Strom zu liefern, wenn Sonne und Wind gerade mal Pause machen. Die Vielfalt der Konzepte ist beeindruckend – und wie immer braucht es einen Visionär, damit ein Ruck durch die Branche geht und Verbraucher mobilisiert werden.

Auf einer Messe in Frankfurt 2014 durfte ich mal einen anfassen. Nein, keinen Visionär, sondern sein Produkt. Nicht einfach nur von außen, ich durfte mich sogar hineinsetzen. Das Lenkrad in die Hand nehmen, den gigantischen Cockpit-Bildschirm bewundern, die ganze Kraft der elektrischen Fortbewegung spüren – okay, nur im Stehen, aber wenigstens in meiner Vorstellung. Und dann… habe ich mich verliebt. Und jetzt… will ich auch einen. Einen Elektro-Sportwagen von Tesla. Den und keinen anderen.

Wenn er nur nicht so teuer wäre! Demnächst soll es ein günstigeres Einstiegsmodell geben – weil immer mehr Leute Autos von Tesla kaufen wollen. Das Zauberwort heißt Massenfertigung, und von der träumen nun auch Millionen von Käufern, die nicht unbedingt einen Sportwagen brauchen. Sondern: einen Akku.

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Wandbatterie „Powerwall“ und Elektro-Sportwagen von Tesla. Foto: (C) Tesla Motors

Denn gerade erst hat Tesla-Chef Elon Musk eine kleine Revolution eingeläutet (die eigentlich keine ist) und die Markteinführung einer erschwinglichen Wandbatterie (nur ein Drittel so teuer wie bisherige Lösungen) geradezu „zelebriert“ – so immens medienwirksam, dass deutsche Batterie-Hersteller (die längst eigene, teilweise leistungsfähigere Produkte auf dem Markt haben) einerseits dem Hype verblüfft zuschauen, andererseits dankbar sind für die plötzliche Aufmerksamkeit rund um das Thema Energiespeicherung zu Hause. Bis Mitte 2016 sollen die beiden „Powerwall“-Varianten von Tesla (für 3000 bzw. 3500 Dollar das Stück) bereits ausverkauft sein.

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Energiewende durch Energiewände – keine schlechte Idee, wie Experten bestätigen und die Fachpresse bereits in Sachen Rentabilität nachgerechnet hat. „Diese Technologie ermöglicht einen fundamentalen Wandel, wie Energie über die Erde verteilt wird“, wird Musk von Golem.de zitiert. Denn der Ausbau von Solarstrom nimmt weltweit rasant zu, und so träumt der Tesla-Chef schon von einer flächendeckenden Versorgung – wobei dazu allerdings Milliarden dezentraler Stromspeicher nötig wären. „Diese Zahl klingt irrsinnig, liegt aber im Rahmen dessen, was die Menschheit leisten könnte.“

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Der Ausbau der Solarkraft nimmt in der ganzen Welt stark zu. Deutschland fällt allerdings leicht zurück. – Foto: (C) DW

Egal ob Tesla-Akkus oder Batterien anderer Hersteller: Es geht ein spürbarer Ruck durch die Branche, potenzielle Nutzer erneuerbarer Energien werden sensibilisiert und mobilisiert. Mit bezahlbaren Speichern wird nicht nur der Verbrauch des selbstproduzierten Solarstroms angekurbelt, sondern auch die Vernetzung ganzer Regionen zu einem „Schwarm-Strom-Speicher“ ermöglicht, der – intelligent gesteuert – Leistungsschwankungen der Erneuerbaren ausgleicht.

„Es sind nicht nur rein sachliche Gründe, weshalb sich Hausbesitzer einen Speicher zulegen“, zitiert das „manager magazin“ Markus Hoehner, den Chef des internationalen Verbands der Hersteller von Batterien und Energiespeichern (Ibesa). „Käufer wollen ihr fortschrittliches Handeln auch nach außen demonstrieren. Und dabei kann es nicht schaden, einen schick designten Speicher ‚made in Kalifornien‘ an der Hauswand vorzuweisen.“ Der Verband schätzt, dass in Deutschland gut 15.000 Anlagen installiert sind – so viele wie bisher in keinem anderen Land.

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Was aber ist überhaupt ein guter Speicher? Den „besten“ gibt es im Grunde nicht, weil Leistungsschwankungen bei Solar- und Windkraft meist völlig unterschiedlich auftreten. Wenn zum Beispiel Sonne und Wolken sich abwechseln, muss immer nur wenig Energie und auch nur für kurze Zeit gespeichert werden – das aber relativ oft. Tritt jedoch mehrere Stunden Windflaute ein, muss viel Energie lange gespeichert werden. Je nach Anwendung sind also verschiedene Speicherlösungen gefragt.

Die Speicher der Zukunft sind…
(C) University of Illinois
Winziger Akku, kleiner als eine Fingerkuppe. Foto: (C) University of Illinois

winzig – wie der Prototyp der Universität von Illinois, deren Forscher an „holographischer Lithographie“ arbeiten. Der so hergestellte Akku ist kleiner als eine Fingerkuppe und könnte künftig die Sensoren in Wearables (Technik an oder in Kleidung) oder medizinischen Geräten mit Strom versorgen.

überall verfügbar – weil hoffentlich immer mehr Elektroautos auf den Straßen unterwegs sind. Werden sie gerade nicht genutzt, könnten sie durch intelligente Verteilung als öffentliche Stromspeicher genutzt werden.

extrem schnell geladen – durch Verwendung der Aluminium-Ionen-Technik, die einen Smartphone-Akku in nur einer Minute voll macht. Wissenschaftler der Stanford-Universität haben ihn schon entwickelt, nur reicht die Spannung noch nicht aus. Er kann aber sogar gebogen oder gefaltet werden, so dass völlig neue Formfaktoren möglich sein werden.

(C) Virginia Tech
Zuckerbatterie der Forscher Zhiguang Zho und Percival Zhang. Foto: (C) Virginia Tech

kalorienreich – weil aus Glukose ein kontinuierlicher Stromfluss erzeugt werden kann. Forscher der Virginia Tech haben bereits die erste Zuckerbatterie gebaut und erhoffen sich die Entwicklung von Herzschrittmachern, die sich im Körper selbst wieder aufladen. Schon in drei Jahren sollen sogar kleine Zucker-Akkus für Tablets & Co. möglich sein.

erdrückend groß – wenn man der Theorie des Physikers Eduard Heindl folgt und einen gigantischen künstlichen Berg baut, in dem ein 500 Meter hoher und 1000 Meter breiter Granitfelsen auf hineingepumptes Wasser drückt, das durch stromerzeugende Turbinen gequetscht wird. Diese Lösung würde zwar in ihrer Umsetzung eine Milliarde Euro kosten, aber auch den täglichen Energiebedarf Deutschlands decken.

schwimmend – in der Gestalt von 100 Meter langen, computergesteuerten Segelschiffen, die auf dem Nordatlantik mit Hilfe der Wasserströmung Strom produzieren und per Elektrolyse Wasserstoff als Energieträger erzeugen.

unterirdisch gelagert – durch Wasserstoff in Salzstöcken oder sogar im bestehenden Erdgasnetz. Über die Verbrennung in einer Gas-Dampf-Turbine wird ein elektrischer Generator zur Stromerzeugung angetrieben.

im Wasser – genauer: in Staustufen von Kanälen. Hier wird in Zeiten von Stromüberschuss das Wasser gegen die Strömung hineingepumpt, während es bei Strommangel „losgelassen“ und durch eine Turbine gejagt wird.

Einige Ideen werden wohl noch Zukunftsmusik sein, andere wiederum liegen bereits als Prototypen vor oder stehen vor der Serienreife. Man darf gespannt sein, wann der nächste Visionär im Stile eines Elon Musk einen neuen Hype lostreten wird. Von den technischen Innovationen, die auf solchen Basis-Entwicklungen aufsetzen, gar nicht erst zu reden.

„Unser“ Tesla ist übrigens noch nicht ganz vom Tisch. Eine schicke Batterie in der Garage, die unseren Solarstrom zwischenspeichert, ist ja schon mal ein Anfang. Irgendwann klappt das dann auch mit dem Akku auf vier Rädern – „betankt“ mit dem eigenen Strom. Die Zeichen stehen jedenfalls auf Grün.

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