Energie speichern - Quarks Daily Spezial

In einem Kilogramm Holz stecken rund fünf Kilowattstunden Energie - genug für rund fünf Maschinen Wäsche oder um 100 Minuten einen Raum zu heizen. In einem Kilo Kohle stecken noch 50 Mal mehr Energie pro Kilogramm.

Jederzeit verfügbar

Holz, Kohle, Gas und Öl sind nicht nur hoch potente Energieträger, sondern waren auch leicht zu portionieren und zu transportieren. Ohne sie wären Dampfschiffe, die Entwicklung moderner Maschinen und industrieller Prozesse nicht vorstellbar gewesen. Prinzipiell liefern sie jederzeit verfügbare Energie, je nach Bedarf kann etwa ein Kraftwerk seine Leistung hochfahren. Sobald etwa mehr Kohle verfeuert wird, liefert das Kraftwerk entsprechend mehr Strom oder Wärme. Der Nachteil: Bei der Nutzung entsteht viel klimaschädliches Kohlendioxid, also CO2. Bei einer Tonne Braunkohle, die wir ins Kraftwerk stecken, entstehen zum Beispiel umgerechnet mehr als drei Tonnen CO2. Kohlekraft trägt als EIN dicker Batzen zur Erderwärmung bei. Wenn wir die Klimakrise ernst nehmen, müssen wir weg von der Nutzung fossiler Energieträger und selbst lernen Energie aus erneuerbaren Quellen jederzeit verfügbar zu machen.

Wie können wir Energie speichern?

In Deutschland sehen Expert:innen besonders großes Potenzial in der Wind- und der Solarenergie. Weil die Sonne aber nicht immer scheint und der Wind nicht immer weht, werden Energiespeicher künftig noch wichtiger. Schon jetzt nutzen wir sogenannte Pumpspeicherkraftwerke als Stromspeicher. Der eigentliche Speicher ist das Wasser in einem sogenannten Obersee: Wenn Energie übrig ist, wird diese genutzt, um das Wasser nach oben zu pumpen. Wird Energie benötigt, fließt das Wasser wieder nach unten und wird dabei über Turbinen geleitet, die mit Generatoren Strom erzeugen. Der Bau solcher Pumpspeicher verbraucht allerdings viel Platz, ist aufwendig und mit großen Eingriffen in die Natur verbunden.

Ein wichtiger Baustein der Energiewende werden deshalb wohl auch Batteriespeicher sein. Sie werden sowohl in Privathaushalten stehen, aber auch dort, wo Strom aus erneuerbaren Energien entsteht - etwa an großen Windparks. Expert:innen gehen aber auch davon aus, dass Batteriespeicher an sogenannten Knotenpunkten stehen könnten. Also dort, wo im Netz der Strom verteilt wird.

Widerspricht sich das nicht - umweltfreundlicher Strom, der dann in "bösen" Batterien gespeichert wird?

Elektrischen Strom können Batterien mit weniger Verlust speichern als andere Methoden, aber derzeit ist die Umweltbilanz vieler Batterie-Typen eher schlecht. Es werden seltene Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Kadmium verwendet und der Abbau geht oft zulasten der Menschen und Umwelt vor Ort. Aber es geht auch anders. Schon heute könnte Lithium zwar teurer, aber umweltfreundlicher gewonnen werden. Forschende arbeiten außerdem daran, dass weniger problematische Rohstoffe benötigt werden. Auch am Recycling von Batterien wird geforscht, damit die Produkte langlebiger werden. Daher gehen Forschende davon aus, dass in einigen Jahren Batterien zur Verfügung stehen, deren Umweltbilanz deutlich besser ist als heute.

Die Zukunft: "Grünen Strom" teilen

Eine zentrale Idee für die Energieversorgung der Zukunft ist die sogenannte "Sektorenkopplung". Dahinter steht ein Konzept, das alle Bereiche der Energiewirtschaft miteinander vernetzt: Strom, Wärme und Verkehr. Diese bisher getrennten Bereiche sollen dann zusammengeführt und miteinander verknüpft werden. Dann kann überschüssiger Strom - wenn nachts zum Beispiel der Wind stark weht, aber der Verbrauch niedrig ist - Batteriespeicher aufladen. Die gespeicherte Energie kann dann wieder tagsüber in Haushalten zum Heizen, für industrielle Prozesse oder die Mobilität mit E-Autos genutzt werden.

Das kann im Großen wie im Kleinen funktionieren. Ein Beispiel: Die Batterie von E-Autos ist in der Regel so leistungsfähig, dass der Durchschnittspendler sie nur selten leer fährt. Wenn es dunkel ist und die Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach gerade keinen Strom produziert, könnte in einem Privathaushalt der Strom aus der Autobatterie zum Kochen, Heizen oder Duschen verwendet werden. Wenn die Sonne scheint, wird dann die Batterie wieder aufgeladen. Bidirektionales Laden heißt das - diese Technologie können noch nicht alle Autos, doch das ändert sich allmählich.

Wie kann das funktionieren, ohne dass das Licht ausgeht?

Um diese Verknüpfung zu steuern, könnte die Digitalisierung helfen: Die Kopplung, also die Verbindung der Sektoren wird digital erfasst und gesteuert, im Haushalt kann das beispielsweise über Apps funktionieren. Programme checken, wo gerade Energie verfügbar ist und wo Strom gebraucht wird.
Damit die Energieversorgung aber wirklich klimafreundlich ist, müssten die erneuerbaren Energien deutlich ausgebaut werden und wir müssen lernen, sie effektiver zu nutzen, indem wir speichern und teilen.

Gehen wir das als Gesellschaft richtig an – brauchen wir keine Angst haben, dass bei uns das Licht ausgeht. Denn die Sonne ist eine schier unendliche Energiequelle.

DIE MACHER:INNEN 

Annika Franck ist Wissenschaftsjournalistin und liebt es, ihre Neugier vor allem mit Recherchen zu Klima, Energie und Bildung zu stillen.

Sebastian Sonntag ist leidenschaftlicher Radiomoderator und Quarks-Daily-Host.