Energiespeicher - eine effektive Waffe im Kampf gegen Emissionen

30. January 2020 von Radoslav Stompf
Energiespeicher - eine effektive Waffe im Kampf gegen Emissionen

Mehr als ein Viertel aller CO2-Emissionen sind schwer zu eliminierende Emissionen. Der politische Wille, in solche Technologien zu investieren, ist in vielen Ländern einfach nicht ausreichend vorhanden. Im Energiesektor scheint die Umstellung auf erneuerbare Energiequellen (EE) eine logische und wirtschaftliche Lösung zu sein. Mit FUERGY kann die ganze Welt jetzt mit der Reduzierung der CO2-Emissionen beginnen. Und der beste Weg, um die kurzfristigen Ungleichgewichte zu bewältigen, die durch Verbrauchsspitzen wie die Entenkurve entstehen, ist die Lithium-Ionen-Batterie. Eine Technologie wie brAIn von FERGY kann sehr genaue Vorhersagen über die Energieerzeugung machen. Die kurzfristige Energiespeicherung (im Sinne von Wochen oder Monaten) ist eine härtere Nuss zu knacken. Es gibt andere Methoden, mit denen Energie effizient über einen längeren Zeitraum gespeichert werden kann. Reservekraftwerke können zur Energiespeicherung genutzt werden, wir haben die Betonschwerkraftwerke, die den Berg hinauf- und hinunterfahren, Kräne, die die Betonblöcke bewegen, und andere Methoden.


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Mit den steigenden Temperaturen und häufigeren Naturkatastrophen, die durch extreme Wetterlagen verursacht werden, werden die Debatten über die Senkung oder sogar Beseitigung von CO2 und Treibhausgasen immer intensiver. Leider sind nicht alle Sektoren und Branchen so einfach zu dekarbonisieren.

Eine Studieaus dem Jahr 2018 hat diese problematischen Sektoren identifiziert und ihren Anteil an den Gesamtemissionen quantifiziert. Wie die Grafik zeigt, gehören mehr als ein Viertel aller CO2-Emissionen zu den schwer zu eliminierenden Emissionen. Auch wenn die heutigen Technologien uns helfen können, sie zu bekämpfen, stehen sie oft noch am Anfang und sind daher sehr kostspielig. Hinzu kommt, dass der politische Wille, in solche Technologien zu investieren, in vielen Ländern einfach nicht vorhanden ist.

Wenn es um die Luftfahrt, die Schifffahrt und den Fernverkehr auf der Straße geht, sind alternative Kraftstoffe vielleicht der beste Weg, den man einschlagen kann. Wasserstoff, Ammoniak, Biokraftstoffe oder synthetische Kraftstoffe haben also noch eines gemeinsam - ihren Preis. Sie können einfach nicht mit den klassischen fossilen Brennstoffen konkurrieren. Eine zunehmende Verbreitung und Nutzung dieser Kraftstoffe könnte letztendlich die Preise nach unten drücken und neue Investitionen in Forschung und Entwicklung anziehen. Die Motivation von Seiten der Kunden ist aber leider nicht ausreichend.

Der Preis spielt auch bei der Produktion von Zement, Eisen und Stahl eine große Rolle. Diese Materialien sind entscheidend für die moderne Wirtschaft und extrem schwer zu dekarbonisieren. Ja, wir versuchen es.Europa zum Beispiel macht einen großartigen Job. Aber all seine Bemühungen stehen immer nochin scharfer und billiger Konkurrenz zu den Ländern, denen die CO2-Reduzierung nicht so wichtig ist. Zum Beispiel China. Was wir brauchen, ist eine globale Lösung.

Reaktion auf die Nachfrage

Im Energiesektor scheint der Umstieg auf erneuerbare Energiequellen (RES) eine logische und wirtschaftliche Lösung zu sein, um die Emissionen zu bekämpfen. Im Falle von Elektrizität gibt es eine besondere Regel, die beachtet werden muss. Die erzeugte Strommenge muss der Menge an Strom entsprechen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt wird. Nicht mehr und nicht weniger. Dies könnte eine Herausforderung für die variablen und unvorhersehbaren grünen Energiequellen, wie z. B. Sonnenkollektoren, sein.

Jeder Überschuss oder Mangel an Energie muss mit schnell reagierenden Technologien ausgeglichen werden. Zum Beispiel fossile Kraftwerke, um Energie zu erzeugen, Pumpspeicherkraftwerke, um überschüssige Energie zu speichern. Dies ist mit tonnenschweren CO2-Emissionen verbunden. Die Dekarbonisierung des Energiesektors muss also gar nicht so schwer sein. Mit FUERGY kann die ganze Welt jetzt anfangen, den CO2-Ausstoß zu reduzieren.

Der größte Verdienst für die Beseitigung der Kohlenstoffemissionen in den letzten Jahren ist derÜbergang von Kohle- zu Gaskraftwerken. Was wir auch herausgefunden haben, ist, dass die erneuerbaren Energien nur den wachsenden Energiebedarf decken, anstatt fossile Kraftwerke zu ersetzen. Wenn wir nicht immer mehr fossile Kraftwerke bauen wollten,hätten wir im Jahr 20183,5 Mal mehr Erneuerbare installieren müssen, als wir es in Wirklichkeit getan haben. Trotzdem ist der langsame Ausstieg aus den fossilen Brennstoffen im Energiesektor zu erwarten. Erneuerbare Energien allein haben nicht genug Kraft, um die fossilen Kraftwerke vollständig zu ersetzen. Das liegt vor allem an ihrer unberechenbaren Natur. Gepaart mit intelligenten Technologien und Energiespeichern können sie jedoch die Grundfesten des Energiesektors, wie wir ihn kennen, erschüttern.

Sonnig, aber windig, nachts regnerisch

So sollte die ideale Wettervorhersage für erneuerbare Energien klingen. Unglücklicherweise wissen wir (noch) nicht, wie wir das Wetter kontrollieren können, so dass die Stromversorgung in hohem Maße von Reservekraftwerken abhängig ist. Für das Missverhältnis von Erzeugung und Verbrauch, das durch tägliche Verbrauchsspitzen, Extremereignisse (z. B. Hitzewellen) oder den Wechsel der Jahreszeiten entsteht, gibt es jedoch eine kohlenstofffreie Lösung - die Energiespeicherung. Es gibt vier Hauptkategorien der Energiespeicherung - mechanische, chemische, elektrochemische und thermische.

Der beste Weg, um mit den kurzfristigen Ungleichgewichten umzugehen, die durch die Verbrauchsspitzen verursacht werden, wie z. B. dieEntenkurve, ist die Lithium-Ionen-Batterie ("li-ion"). Dank ihrer Skalierbarkeit ist dieseBatterie ideal für Hausinstallationen. Um den maximalen Nutzen aus ihr zu ziehen (finanziell und in Bezug auf die Kapazität), ist es notwendig, die Batterie relativ häufig zu laden und zu entladen - sogar mehrmals am Tag.

Technologie, wie "brAIn" von FUERGY, kann nicht nur sehr genaue Vorhersagen über Energieproduktion und -verbrauch des Standorts erstellen, sondern auch schnell reagieren und die Batterie entsprechend den spezifischen Bedürfnissen verwalten.

Energie für schlechte Zeiten

Langfristige Energiespeicherung (verstehen Sie Wochen oder Monate) ist eine härtere Nuss zu knacken. Neben Batterien gibt es auch andere Methoden, die Energie effizient über einen längeren Zeitraum konservieren können.

Mechanische Methoden, die kinetische und Gravitationsenergie nutzen, sind nicht nur technologisch sehr einfach, sondern auch sehr resistent gegen Energieverluste über die Zeit. Neben den klassischen mechanischen Technologien wie Pumpspeicher- oder Druckluftgeneratoren gibt es dieBeton-Schwerkraftzüge, die den Berg hinauf- und hinunterfahren, oder Kräne, diedie Betonblöcke bewegen. Die Nutzung der vorhandenen Infrastruktur oder günstiger natürlicher Bedingungen kann auch dazu beitragen, dass diese alternativen Technologien wirtschaftlich sinnvoller sind. In Großbritannien zum Beispiel will mandie stillgelegten Minenschächte auf der Basis des Winden- und Hebesystems nutzen.

Die Speicherung von Energie in Form von Wärme ist in manchen Fällen überraschend effizienter. Vor allem bei längeren Laufzeiten. Alles, was wir tun müssen, ist, die Materialien wie Sand, Beton oder verschiedene Gesteinsarten zu erhitzen. Der Untergrund bietet dann eine hervorragende Isolierung für die Wärmeerhaltung. Die größte Wärmespeichergrube der Welt mit einem Wasservolumen von 200 000 m3 befindet sich in Vojens, Dänemark. Die Solarwärmeanlage in Verbindung mit dem Speicher kann bis zu 50 % der örtlichen Jahreswärmeproduktion ins Netz einspeisen.

Alternative Brennstoffe sind eine chemische Lösung für die langfristige Energiespeicherung und auch elektrochemische Batterien haben ihren Platz in dieser Kategorie. Die Redox-Flow-Batterie (RFB) verwendet zwei Elektrolyte (einen Anolyten und einen Katholyten), um die Energie zu speichern. Diese Batterie hat eine lange Lebensdauer sowie eine hohe Beständigkeit gegen Selbstentladung. Die am besten geeignete Füllung scheint jedoch das teure Vanadium zu sein. Deshalb arbeiten die Forscher intensiv an günstigeren Alternativen auf Basisorganischer Verbindungen. Die größte Vanadium-Redox-Flow-Batterie mit einer Kapazität von 800 MWh soll2020 in Dalian, China, in Betrieb gehen.

Technologien, die uns helfen können, den Kohlenstoffausstoß zu eliminieren, sind in greifbarer Nähe. Einige von ihnen brauchen nur mehr Zeit für eine kleine Feinabstimmung. Was wir in erster Linie brauchen, ist eine umweltorientierte politische Einstellung und mehr Geld, das in ihre Entwicklung und Massenanwendung fließt. In der Zwischenzeit können wir als Einzelpersonen unseren Teil dazu beitragen. Und wie? Wir werden Ihnen in einem unserer nächsten Artikel ein paar Tipps geben ;-) Vergessen Sie nicht, FUERGY auf densozialen Medien zu folgen!