Wissenswertes Photovoltaik und Windenergie
Photovoltaik
Zur Energiewandlung wird der photoelektrische Effekt von Solarzellen genutzt, die ihrerseits wiederum zu so genannten Solarmodulen verbunden werden. Die erzeugte Elektrizität kann direkt genutzt, in Stromnetze eingespeist oder in Akkumulatoren gespeichert werden. Vor der Einspeisung in Wechselspannungs-Stromnetze wird die erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter umgewandelt. Das System aus Solarmodulen und den anderen Bauteilen (Wechselrichter, Stromleitung) wird als Photovoltaikanlage bezeichnet.
Windkraft/ Windenergie
Die Windenergie gilt aufgrund ihrer weltweiten Verfügbarkeit, ihrer niedrigen Kosten sowie ihres technologischen Entwicklungsstandes als eine der vielversprechendsten regenerativen Energiequellen.[13] Sie zählt mittlerweile zu den Mainstreamtechnologien in der Stromproduktion und spielt, auch aufgrund technologischer Fortschritte sowie der wirtschaftlichen Konkurrenzfähigkeit in vielen Märkten weltweit, eine zentrale Rolle in der Energiepolitik und den Energiestrategien in einer wachsenden Anzahl von Staaten der Erde.[14]
Windenergieanlagen können in allen Klimazonen, auf See und allen Landstandorten (Küste, Binnenland, Gebirge) zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Häufig wird nur zwischen der Windenergienutzung an Land (onshore) und der Nutzung auf See in Offshore-Windparks unterschieden. Bisher ist vor allem die Windenergie an Land von Bedeutung, während die Offshore-Windenergie global gesehen mit einem Anteil von ca. 3,5 % an der installierten Leistung bisher noch ein Nischendasein fristet.[15] Auch langfristig wird mit einer Dominanz des Onshore-Sektors gerechnet, allerdings mit steigendem Anteil der Offshore-Installationen. So geht z. B. die IEA davon aus, dass bis 2035 rund 80 % des Zubaus an Land erfolgen werden.[16]
Batterie Speicher
Bleiakkumulatoren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Der in der Vergangenheit am häufigsten für Batteriespeicher verwendete Akkutyp war der Bleiakkumulator. Für seinen Einsatz sprach der geringe Preis pro speicherbarer Energiemenge, die erreichbare Wartungsfreiheit, die geringe Selbstentladung und der vergleichsweise hohe Wirkungsgrad von etwa 80 %. Die Verluste bei Bleiakkus sind zum Teil durch das Ausgasen von Knallgas bei der Ladung zu erklären. Bei wartungsfreien Blei-Gel-Akkus sind die Ausgasungen reduziert.
Solar-Bleiakkumulatoren unterscheiden sich in ihrem inneren mechanischen Aufbau von anderen Bleiakkumulatoren: Sie sind optimiert auf eine besonders hohe Lebensdauer, Zyklenfestigkeit und das Verhalten bei tiefer Entladung. Typisch sind Zyklenzahlen von 1200 (mit einer Entladetiefe von ca. 80 %) bis zu einer Restkapazität von 80 %. Wartungsfreie Blei-Gel-Akkus haben den Vorteil, dass sich keine oder nur eine minimale Säureschichtung ausbildet, sie dafür aber nur eine wesentlich geringere Zyklenzahlen von 400 bis 600 erlauben. Eine zusätzliche Umwälzung der Säure verhindert bei Bleiakkus komplett die Säureschichtung. Dies ist vor allem im stationären Betrieb von Bedeutung.
Zum Teil wurden auch sogenannte Staplerbatterien eingesetzt; das sind Akkus, die üblicherweise bei Gabelstaplern als Antriebsbatterie zum Einsatz kommen. Dabei handelt es sich ebenfalls um Bleiakkumulatoren, jedoch mit 1500 Ladezyklen.[2]
Lithium-Ionen-Akkumulatoren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
In jüngerer Zeit haben sich Lithium-Ionen-Akkumulatoren als meist verwendeter Batteriespeicher durchgesetzt: Im vierten Quartal 2015 waren in Deutschland 90 Prozent aller geförderten Speichersysteme Lithiumbatterien.[3] Insbesondere werden auch Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren eingesetzt, welche sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit, hohe Sicherheit und kleinen Preis auszeichnen und auch als Antriebsbatterien zum Einsatz kommen.[4][5][6][7]
Grund für die zunehmende Verbreitung sind stark gefallene Preise (siehe auch Akku-Preise)[8][5] und eine höhere Zyklenfestigkeit als bei Bleiakkus. Einige Hersteller geben aufgrund von Simulationen an, mehr als 10.000 Lade- und Entladezyklen erreichen zu können.[9][10][11] Unabhängige wissenschaftliche Publikationen verweisen auf geringe Erfahrungswerte im Praxiseinsatz;[12] die Verbraucherzentrale NRW nimmt eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren an.[13]
Weitere Konzepte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Als Batteriespeicher können ebenfalls gebrauchte Akkus von Elektroautos genutzt werden, die für ihren ursprünglichen Einsatzzweck nicht mehr genug Kapazität haben, als Batteriespeicher jedoch noch ausreichen. Derartige Akkus haben oft noch 70 bis 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität, sind aber deutlich günstiger als fabrikneue Batteriespeicher.[14]
In Deutschland sind auch Lösungen realisiert, bei denen Hausbesitzer mit Solaranlagen den Akku des eigenen Elektroautos als Stromspeicher nutzen („bidirektionales Laden“).[15] Derzeit fehlen aber noch die technischen und regulatorischen Voraussetzungen für einen Masseneinsatz.
Der Ökostromversorger Lichtblick schaltet die Batteriespeicher seiner Kunden zu einer Schwarmbatterie zusammen, die dann zentral gesteuert wird. Die Kunden erhalten Geld für die Bereitstellung ihrer Speicher.[16]
Eine Marktübersicht der erhältlichen Batteriespeichersysteme hat das PV Magazin[17] und C.A.R.M.E.N. e.V.[18] jeweils erstellt.
Siehe auch Liste von Batterie-Speicherkraftwerken
Wasserstoff Speicher
ie Wasserstoffspeicherung ist die umkehrbare Aufbewahrung von Wasserstoff, mit dem Ziel, dessen chemische und physikalische Eigenschaften für eine weitere Verwendung zu erhalten. Die Speicherung umfasst die Vorgänge der Einspeicherung oder Speicherbeladung, der zeitlich befristeten Lagerung und der Ausspeicherung oder Speicherentladung. Konventionelle Methoden der Speicherung von Wasserstoff sind:
- Druckgasspeicherung (Speicherung in Druckbehältern durch Verdichten mit Kompressoren)
- Flüssiggasspeicherung (Speicherung in verflüssigter Form durch Kühlung und Verdichten)
Alternative Formen der Speicherung von Wasserstoff nutzen die physikalische oder chemische Bindung an einen anderen Stoff:
- Absorption im Metallhydridspeicher (Speicherung als chemische Verbindung zwischen Wasserstoff und einem Metall bzw. einer Legierung)
- Adsorptionsspeicherung (adsorptive Speicherung von Wasserstoff in hochporösen Materialien)
- chemische Bindung, bei der der Wasserstoff durch eine chemische Reaktion in einen anderen Stoff überführt wird, der z. B. drucklos und bei Raumtemperatur gelagert und transportiert werden kann („Chemisch gebundener Wasserstoff“). Bei der Ausspeicherung erfolgt dann die Umkehrreaktion. Beispiele sind Hydrierung organischer Substanzen oder Bildung von Alkoholen mit CO.
© Urheberrecht. Alle Rechte vorbehalten.
Wir benötigen Ihre Zustimmung zum Laden der Übersetzungen
Wir nutzen einen Drittanbieter-Service, um den Inhalt der Website zu übersetzen, der möglicherweise Daten über Ihre Aktivitäten sammelt. Bitte prüfen Sie die Details und akzeptieren Sie den Dienst, um die Übersetzungen zu sehen.