{"id":12564,"date":"2024-10-31T12:07:25","date_gmt":"2024-10-31T11:07:25","guid":{"rendered":"https:\/\/future-markets-magazine.com\/?p=12564"},"modified":"2024-11-06T10:01:39","modified_gmt":"2024-11-06T09:01:39","slug":"energiespeicherung-schluessel-zur-all-electric-society","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/future-markets-magazine.com\/de\/markets-technology\/energiespeicherung-schluessel-zur-all-electric-society\/","title":{"rendered":"Energiespeicherung: Schl\u00fcssel zur All Electric Society"},"content":{"rendered":"<p class=\"p1\"><span class=\"s1\"><b>Die Energiespeicherung ist ein wesentlicher Bestandteil der All Electric Society. Einerseits erm&ouml;glicht sie die netzunabh&auml;ngige Stromversorgung mobiler Ger&auml;te, von Smartwatches bis zu Elektrofahrzeugen. <\/b><\/span><b>Andererseits spielt sie eine entscheidende Rolle <\/b><span class=\"s1\"><b>beim Ausgleich der schwankenden Energie <\/b><\/span><span class=\"s2\"><b>erzeugung aus erneuerbaren Quellen <\/b><\/span><span class=\"s1\"><b>mit den aktuellen Bedarfen.<\/b><\/span><\/p>\n<p class=\"p1\">Der Ersatz konventioneller Kraftwerke auf Basis fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energien wie Photovoltaik und Windkraft f&uuml;hrt zu einer hochvariablen Stromversorgung mit Momenten von &Uuml;ber- und Unterversorgung. Laut Marktanalysten von McKinsey k&ouml;nnte die Spitzenkapazit&auml;t der erneuerbaren Energien in der Europ&auml;ischen Union bis 2030 das durchschnittliche Nachfrageniveau von 320 Gigawatt um das Drei- bis Vierfache &uuml;bersteigen. Heute wird bei einem &Uuml;berangebot die Energieproduktion h&auml;ufig gedrosselt, sodass das Potenzial der erneuerbaren Energiequellen nicht vollst&auml;ndig genutzt wird.<\/p>\n<p class=\"p2\">Um dies zu &auml;ndern, werden Energiespeichersysteme ben&ouml;tigt, die &uuml;bersch&uuml;ssigen Strom aufnehmen. Wasserkraftwerke sind derzeit die am weitesten verbreitete Speichertechnologie. Im Jahr 2020 betrug die weltweite Kapazit&auml;t etwa 8.500 Gigawattstunden, was &uuml;ber 90 Prozent der gesamten globalen Stromspeicherung ausmacht. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) muss die weltweite Speicherkapazit&auml;t bis 2030 sechsmal gr&ouml;&szlig;er werden, um Netto-Null-Ziele zu erreichen, wobei 90 Prozent des Wachstums von Batterien und der Rest &uuml;berwiegend von Pumpspeicherkraftwerken erwartet werden.<\/p>\n<h2 class=\"p3\"><span class=\"s1\"><b>Batterien als Schl&uuml;ssel zur Netzstabilit&auml;t <\/b><\/span><\/h2>\n<blockquote>\n<p class=\"p2\">&bdquo;Der Strom- und der Verkehrssektor sind zwei Schl&uuml;sselbereiche, um die Emissionen schnell genug zu senken&ldquo;, sagte IEA-Exekutivdirektor Fatih Birol. &bdquo;Batterien werden in beiden Bereichen die Grundlage bilden und eine unsch&auml;tzbare Rolle beim Ausbau der Erneuerbaren und der Elektrifizierung des Verkehrs spielen, w&auml;hrend sie sichere und nachhaltige Energie f&uuml;r Unternehmen und Haushalte liefern.&ldquo;<\/p>\n<\/blockquote>\n<p class=\"p2\">Es wird eine Vielzahl von Batterietechnologien eingesetzt. Heute sind Lithium-Ionen-Batteriespeichersysteme am weitesten verbreitet. Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)-Batterien sind insbesondere aufgrund ihrer Kosten und Energiedichte die bevorzugte Wahl f&uuml;r Netzspeicher. Lithium-Ionen-Batterien mit h&ouml;herer Energiedichte, wie Nickel-Kobalt-Aluminium (NCA) und Nickel-Mangan-Kobalt (NMC), sind bei der Energiespeicherung in Haushalten und anderen Anwendungen mit begrenztem Platz beliebt. Die kompakten Lithium-Ionen-Batterien, die bisher sehr erfolgreich waren, sind jedoch aufgrund des Energiebedarfs bei der Herstellung und der zunehmenden Nachfrage nach wertvollen und immer knapper werdenden Rohstoffen wie Lithium und Kobalt inzwischen extrem teuer und umstritten.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-12329\" src=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices.jpg\" alt=\"Die Preise f&uuml;r Lithium-Ionen-Batterien sind von 1.400 USD pro Kilowattstunde im Jahr 2010 auf weniger als 140 USD pro Kilowattstunde im Jahr 2023 gesunken &ndash; einer der schnellsten Kostenr&uuml;ckg&auml;nge aller Energietechnologien &uuml;berhaupt, bedingt durch Fortschritte in Forschung und Entwicklung und Skaleneffekte in der Produktion.\" width=\"1772\" height=\"1181\" srcset=\"https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices.jpg 1772w, https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices-300x200.jpg 300w, https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices-800x533.jpg 800w, https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices-768x512.jpg 768w, https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices-1536x1024.jpg 1536w, https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices-320x213.jpg 320w, https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices-225x150.jpg 225w, https:\/\/future-markets-magazine.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/Lithium_ion_battery_prices-470x313.jpg 470w\" sizes=\"auto, (max-width: 1772px) 100vw, 1772px\"><\/p>\n<h2 class=\"p3\"><span class=\"s1\"><b>Alternativen zu Lithium<\/b><\/span><\/h2>\n<p class=\"p2\">Eine im Herbst 2023 vom Fraunhofer ISI ver&ouml;ffentlichte Roadmap untersucht die Rolle, die nicht auf Lithium basierende Batterietechnologien spielen k&ouml;nnten. Laut der Studie k&ouml;nnten Alternativen wie Metall-Ionen-, Metall-Schwefel-, Metall-Luft- und Redox-Flow-Batterien in ausgew&auml;hlten M&auml;rkten und Anwendungen Entlastung bieten. Dar&uuml;ber hinaus gewinnt die Natrium-Ionen-Technologie an Bedeutung. Ihre l&auml;ngere Speicherzeit, niedrigere Kosten und die aktuelle Lage der Lieferketten in anderen Bereichen machen diese Technologie zunehmend attraktiv, da sie nicht auf Kobalt, Nickel oder Lithium angewiesen ist.<\/p>\n<p class=\"p2\">Flow-Batterien zeigen ebenfalls gro&szlig;es Potenzial, da sie &uuml;ber 25 bis 30 Jahre hinweg keine Leistungsdegradation erfahren und mit begrenztem Investitionsaufwand an die spezifischen Energiespeicherbedarfe angepasst werden k&ouml;nnen.<\/p>\n<p class=\"p2\">Im Verkehrssektor k&ouml;nnten Festk&ouml;rperbatterien in Zukunft eine interessante Alternative sein. Sie sind in ihrer Struktur konventionellen Lithium-Ionen-Batterien &auml;hnlich, wobei der Hauptunterschied das feste anstelle des fl&uuml;ssigen Elektrolyts ist. Festk&ouml;rperbatterien versprechen eine sehr hohe Energiedichte in Elektrofahrzeugbatterien, was zu einer gr&ouml;&szlig;eren Reichweite f&uuml;hren k&ouml;nnte, insbesondere bei Verwendung von Lithium-Anoden oder &bdquo;anodenlosen&ldquo; Zellkonzepten. Zudem verringert das Fehlen fl&uuml;ssiger Elektrolyte in Festk&ouml;rperbatterien das Unfallrisiko, da &uuml;berwiegend nicht brennbare Komponenten verwendet werden. Sie haben jedoch eine k&uuml;rzere Lebensdauer, da ihre Kapazit&auml;t mit jedem Ladezyklus abnimmt.<\/p>\n<h2 class=\"p3\"><span class=\"s1\"><b>Zweiter Pfeiler Wasserstoff <\/b><\/span><\/h2>\n<p class=\"p2\"><span class=\"s2\">Andere Energiespeichermethoden wie Druckluft- oder Schwerkraftspeicher spielen in den aktuellen Stromsystemen eine relativ geringe Rolle. Wasserstoff wird jedoch wahrscheinlich als Speichermedium f&uuml;r &uuml;bersch&uuml;ssige Energie in Zukunft eine weitaus gr&ouml;&szlig;ere Bedeutung erlangen. Er bietet das Potenzial f&uuml;r die saisonale Speicherung erneuerbarer Energie, kann direkt im Transportsektor oder als Kraftstoff durch eFuels eingesetzt werden und dient als <\/span>CO<sub>2<\/sub><span class=\"s2\">-freies Prozessgas in industriellen Prozessen wie der Ammoniakproduktion oder Methanisierung. Das klassische Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff ist die Elektrolyse, bei der Wasser unter Verwendung von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Kommt der f&uuml;r die Elektrolyse ben&ouml;tigte Strom aus erneuerbaren Quellen wie Photovoltaik, entsteht gr&uuml;ner, <\/span>CO<sub>2<\/sub><span class=\"s2\">-neutraler Wasserstoff.<\/span><\/p>\n<blockquote>\n<p class=\"p2\"><span class=\"s2\">&bdquo;F&uuml;r die Dekarbonisierung des Energiesystems m&uuml;ssen wir neben Elektronen auch gr&uuml;ne Molek&uuml;le nutzen, um unsere Klimaziele zu erreichen. Die lokale Umwandlung erneuerbarer Energien versorgt nicht nur Industrie und Unternehmen mit gr&uuml;nem Wasserstoff, sondern hilft auch, die Stromnetze zu entlasten&ldquo;, sagt Christoph Ullmer, Leiter des Innovationskompetenzzentrums bei Th&uuml;ga AG. Dies wird in einem Bericht hervorgehoben, der von der kommunalen Beteiligungs- und Beratungsgesellschaft in Zusammenarbeit mit E-ON in Auftrag gegeben wurde.<\/span><\/p>\n<\/blockquote>\n<h2 class=\"p4\"><span class=\"s1\"><b>Photoelektrisch erzeugter Wasserstoff <\/b><\/span><\/h2>\n<p class=\"p5\">Besonders f&uuml;r die dezentrale Wasserstoffproduktion bietet die direkte solare Wasserspaltung, bekannt als Photoelektrochemische Zelle (PEC), eine spannende Alternative zu herk&ouml;mmlichen, komplexen Elektrolyseuren. Im Verbundprojekt Neo-PEC haben Forscher von drei Fraunhofer-Instituten eine modulare L&ouml;sung entwickelt, die eine hochflexible Wasserstoffproduktion und -versorgung mit Solarenergie erm&ouml;glicht. Das Kernst&uuml;ck der Entwicklung ist ein Tandem-PEC-Modul, in dem durch Sonnenlicht Ladungstr&auml;ger in einem Halbleiter freigesetzt werden. Diese werden direkt zur Wasserspaltung genutzt. Wasserstoff und Sauerstoff entstehen direkt an der Oberfl&auml;che der beleuchteten Halbleiter.<\/p>\n<h2 class=\"p4\"><span class=\"s1\"><b>Strategische Investition<\/b><\/span><\/h2>\n<p class=\"p5\">Die europ&auml;ische Wasserstoffindustrie investiert betr&auml;chtlich in neue Projekte. Derzeit gibt es in der Europ&auml;ischen Union 254 Projekte f&uuml;r erneuerbaren Wasserstoff, von denen sich 170 in Betrieb und 84 im Bau befinden.<\/p>\n<blockquote>\n<p class=\"p5\">&bdquo;Wasserstoff ist ein strategischer Bestandteil des &Uuml;bergangs zu sauberer Energie in der EU&ldquo;, betont Maro&scaron; &Scaron;ef&#269;ovi&#269;, Vizepr&auml;sident f&uuml;r den europ&auml;ischen Gr&uuml;nen Deal, Interinstitutionelle Beziehungen und Zukunftsforschung. &bdquo;Er ist nicht nur entscheidend f&uuml;r die Erreichung unserer Netto-Null-Ziele, sondern auch, um unsere Wettbewerbsf&auml;higkeit zu sichern und Europas Position als f&uuml;hrende globale Wirtschaftsmacht zu erhalten.&ldquo;<\/p>\n<\/blockquote>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Energiespeicherung ist ein wesentlicher Bestandteil der All Electric Society. 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