Die Solarstrom-Speicherung wird angesichts der Klimakrise und der Energiewende eine immer wichtigere Rolle spielen. Einen Überblick über verschiedene Ansätze, Sonnenenergie zu speichern, findest du hier.
Erneuerbare Energien wie Sonnen- oder Windenergie spielen eine immer wichtigere Rolle in der Energieversorgung, da sie im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen nahezu unbegrenzt verfügbar sind und keine schädlichen Emissionen verursachen. Allerdings stellen ihre Schwankungen eine Herausforderung dar, da sie nicht immer dann produziert werden, wenn sie auch gebraucht werden. Daher ist die Speicherung Erneuerbarer Energie eine Schlüsseltechnologie, um eine zuverlässige, nachhaltige und bezahlbare Energieversorgung zu gewährleisten und eine erfolgreiche Energiewende zu ermöglichen.
Im Folgenden stellen wir dir verschiedene Batterie- und Speichertypen für Solarenergie vor. Darunter sind sowohl bereits etablierte als auch neu entdeckte Technologien der Spolarstrom-Speicherung.
1. Solarstrom-Speicherung mit Lithium-Ionen-Batterien
Diese Art von Batterien wird am häufigsten zur Solarstrom-Speicherung eingesetzt. Lithium-Ionen-Batterien sind kostengünstig, effizient und haben eine hohe Energiedichte. Da sie jedoch Lithium und Kobalt enthalten, ist ihre Herstellung aus ökologischer und sozialer Sicht problematisch. So werden beim Abbau dieser Rohstoffe hohe Mengen an Energie und Wasser verbraucht. Zudem arbeiten Menschen in den Minen oft unter gefährlichen und menschenunwürdigen Bedingungen. Auch Kinderarbeit ist dabei oft an der Tagesordnung.
Die Entsorgung von Lithium-Ionen-Batterien birgt ebenfalls Probleme. Wenn die Batterien unsachgemäß entsorgt werden, können sie in die Umwelt gelangen und aufgrund der toxischen Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel Schäden anrichten. Zudem können die Batterien explodieren und Brände verursachen.
Darüber hinaus ist die Entsorgung von Lithium-Ionen-Batterien auch problematisch, weil sie wertvolle Rohstoffe enthalten, die für die Herstellung neuer Batterien wiederverwendet werden können. Eine unsachgemäße Entsorgung führt zu einem Verlust dieser Ressourcen und erhöht die Notwendigkeit für weiteren Rohstoffabbau, was ebenfalls umweltschädlich ist.
2. Blei-Säure-Batterien zur Solarstrom-Speicherung
(Foto: CC0 / Pixabay / ulleo)
Blei-Säure-Batterien werden seit Jahrzehnten verwendet und sind kostengünstiger als Lithium-Ionen-Batterien. Sie haben jedoch eine niedrigere Energiedichte und eine kürzere Lebensdauer. Blei-Säure-Batterien sind relativ umweltfreundlich, da sie sich zu einem hohen Prozentsatz recyceln lassen. Allerdings enthalten sie gefährliche Chemikalien wie Blei und Schwefelsäure, die bei unsachgemäßer Entsorgung Umweltschäden verursachen können.
3. Redox-Flow-Batterien
Teilweise enthalten sie jedoch das Schwermetall Vanadium. Dieses unterliegt nicht nur hohen Preisschwankungen, sondern ist in manchen Aggregatzuständen auch giftig und birgt entsprechende Risiken für die Umwelt.
4. Supraleitende Magnetenergiespeicherung
Dies ist eine relativ neue Technologie im Bereich der Solarstrom-Speicherung. Die Energie wird dabei in einem supraleitenden Material gespeichert, das auf eine sehr niedrige Temperatur heruntergekühlt wird. Die Speichermethode hat das Potenzial, große Mengen an Energie zu speichern und für längere Zeiträume aufrechtzuerhalten. Sie ist jedoch noch nicht in großem Maßstab kommerziell verfügbar und erfordert spezielle Infrastruktur, einschließlich Kühlung bei sehr niedrigen Temperaturen.
Supraleitende Magnetenergiespeicherung ist eine relativ umweltfreundliche Technologie, da sie keine Emissionen während des Betriebs erzeugt und keine schädlichen Chemikalien oder Materialien verwendet. Die Produktion von supraleitenden Materialien und die Herstellung von speziellen Kühlsystemen, die für den Betrieb erforderlich sind, erfordern jedoch den Einsatz von Energie und Rohstoffen. Daher ist es wichtig, dass diese Materialien und Systeme unter Verwendung erneuerbarer Energien und nachhaltiger Produktionsmethoden hergestellt werden.
Darüber hinaus können supraleitende Magnetenergiespeicher am Ende ihrer Lebensdauer eine Herausforderung bei der Entsorgung darstellen, insbesondere in Kombination mit anderen Materialien wie Metallen oder Kunststoffen.
5. Solarstrom-Speicherung: Wasserstoffspeicherung
(Foto: CC0 / Pixabay / ronymichaud)
Die Wasserstoffspeicherung ist eine Form der Solarstrom-Speicherung, die auf der Umwandlung von Sonnenenergie in Wasserstoffgas durch Elektrolyse basiert. Die Elektrolyse von Wasser erfordert elektrischen Strom, der aus erneuerbaren Energiequellen wie Solar- oder Windenergie stammen kann.
Die Wasserstoffspeicherung bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen Formen der Solarstrom-Speicherung. Zum einen kann Wasserstoff als Brennstoff für Brennstoffzellen genutzt werden, um Elektrizität zu erzeugen, die bei Bedarf in das Stromnetz eingespeist wird. Zum anderen kann Wasserstoff auch als Brennstoff für Transportmittel wie Wasserstoffautos oder Brennstoffzellenbusse dienen, was zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen beitragen würde.
Ein weiterer Vorteil der Wasserstoffspeicherung ist, dass keine schädlichen Emissionen entstehen, wenn Wasserstoff in Brennstoffzellen verbrannt wird. Das einzige Abfallprodukt ist Wasser. Allerdings erfordert die Wasserstoffspeicherung eine Infrastruktur, die die Herstellung, den Transport und die Lagerung von Wasserstoff unterstützt. Zudem steht die Technologie aktuell noch am Anfang und muss weiter erforscht werden.
6. PV-Speicher
Ein PV-Speicher speichert die überschüssige Solarenergie, die nicht sofort verbraucht wird, in einer Batterie. Diese Batterie lässt sich dann später verwenden, wenn die Sonnenenergie nicht verfügbar ist. PV-Speicher sind eine der häufigsten Methoden zur Solarstrom-Speicherung und können sowohl für private als auch für gewerbliche Anwendungen zum Einsatz kommen.
Die Umweltauswirkungen von PV-Speichern hängen von der Art der Batterie ab, die verwendet wird. Häufig handelt es sich dabei um Lithium-Ionen-Batterien.
7. Solarstrom-Speicherung in der Cloud
Eine Solar-Cloud ist ein virtueller Speicher für Solarenergie. Sie basiert auf der Idee, dass der Strom, den ein Solarpanel erzeugt, nicht unbedingt direkt in einer Batterie gespeichert werden muss, sondern sich in einer „Cloud“ aus anderen Solaranlagen speichern lässt. Dadurch wäre Solarenergie auch bei schlechtem Wetter oder nachts nutzbar, wenn die Sonnenenergie nicht direkt verfügbar ist.
Die Umweltauswirkungen von Solar-Clouds sind vergleichsweise gering, da sie keine zusätzlichen physischen Komponenten benötigen. Jedoch verbrauchen auch die verwendeten Datenzentren und Cloud-Computing-Technologien Energie und erhöhen dementsprechend den CO2-Fußabdruck der Technologie.
8. Solarenergie speichern mit Heizstab
Ein Heizstab ist eine Art von Widerstandsheizung, die sich in Verbindung mit einem Solarsystem verwenden lässt. Wenn genügend Solarenergie erzeugt wird, wird der Heizstab aktiviert und erwärmt das Wasser in einem Wasserspeicher. Der erwärmte Wasserspeicher dient dann später der Warmwasserbereitung oder dem Heizungsbetrieb.
Die Verwendung von Heizstäben in Verbindung mit einem Solarsystem kann dazu beitragen, den Energieverbrauch zu reduzieren, der normalerweise für die Warmwasserbereitung oder das Heizen erforderlich ist. Die Verwendung von Heizstäben kann jedoch immer noch energieverschwendend sein, wenn sie nicht effizient eingesetzt werden, und dadurch die negativen Umweltauswirkungen erhöhen.
9. MOST-Technologie: Sonnenergie als Flüssigkeit
Forschende aus Schweden und China haben 2022 eine neue Technologie namens MOST vorgestellt, mit der sich Sonnenlicht ohne Solaranlagen in Energie umwandeln lässt. Die Methode basiert auf einem speziellen Molekül, das sich bei Kontakt mit Sonnenlicht in eine energiereiche chemische Verbindung umwandelt und als Flüssigkeit thermische Energie speichern kann. Die gespeicherte Energie kann dann mithilfe eines ultradünnen Chips als thermoelektrischer Generator wieder in Strom umgewandelt werden, um damit elektrische Geräte zu betreiben. Diese Methode der Solarstrom-Speicherung hat den Vorteil, dass die Energie bis zu 18 Jahre lang gespeichert werden kann und unabhängig vom Wetter oder Standort nutzbar ist.
Es sind jedoch noch weitere Untersuchungen und Optimierungsprozesse notwendig, um das Energiesystem auch für die Produktion größerer Wärme- und Strommengen einsatzfähig zu machen. Mehr dazu erfährst du hier: „Radikal neu“: MOST-Technologie macht aus Sonnenenergie eine Flüssigkeit.
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