Intelligente Stromspeichersysteme: Kurzzeitspeicher

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Supraleitende Spulen (SMES)

Supraleitende Spulen, genauer gesagt Supraleitende Magnetische Energiespeicher, speichern Energie innerhalb eines Magnetfelds, das in einer supraleitenden Spule erzeugt wird, welche mittels Helium auf eine Temperatur von -269° Celsius abgekühlt wurde (Supraleiter sind Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschreiten einer kritischen Temperatur auf Null fällt und die externe Magnetfelder aus ihrem Inneren verdrängen).

Dabei wird das Magnetfeld durch Gleichstrom erzeugt und damit die Spule „geladen“. Durch Entladung der Spule kann die im Magnetfeld gespeicherte Energie wieder ins Energienetz abgegeben werden.

In der rein physikalischen Theorie dürfte der in der Spule gespeicherte Strom eigentlich nicht abnehmen und sich über längere Zeit speichern lassen. In der Praxis funktioniert das bisher jedoch nur bis zu 20 Sekunden.

Der begrenzende Faktor ist dabei die sehr aufwendige Kühlung des gesamten Systems. Auch wenn nur etwa zwei bis drei Prozent der eingebrachten Energie als Wärme verloren gehen und der Wirkungsgrad von Supraleitenden Spulen somit bei bis zu 95 Prozent liegt, muss relativ viel Energie für die Kühlung aufgewandt werden, da die Temperatur ja auf konstant -269° Celsius gehalten werden muss.

Kondensatoren (supracaps)

Ein weiterer Vertreter der kurzzeitigen Speichermedien sind die so genannten Doppelschichtkondensatoren. Diese zeichnen sich aus durch einen hohen Wirkungsgrad von bis zu 95 Prozent, hohe Lebensdauer (können teilweise bis zu eine Million Mal ge- und wieder entladen werden) und große Energiedichte.

Die so genannten Supracaps oder auch Supercaps basieren einfach gesagt auf der Fähigkeit, bestimmte chemische Verbindungen zu zerlegen und damit Energie speichern zu können. Ihr Haupteinsatzgebiet sind Hybridmotoren, wo sie Puffer zwischen Akkus und Verbrennungsmotor sind.

Darüber hinaus werden sie auch vermehrt als Starterbatterie eingesetzt. Grob gesagt, kommen Doppelschichtkondensatoren immer dort zum Einsatz, wo relativ schnell und kurzfristig eine mittlere bis hohe Startenergie benötigt wird.

Schwungmassespeicher

Bei so genannten Schwungmassespeichern handelt es sich um die kinetische Speicherung von Elektrizität. Das Prinzip ist ähnlich wie bei einer Töpferscheibe:

Hat man diese einmal in Schwung gebracht, dreht sie sich einige Sekunden selbstständig weiter, weil sie die zugeführte Energie mehr oder minder in ihrer Bewegung gespeichert hat und diese allmählich wieder abgibt.

Physikalisch gesehen, sind dabei weniger große Schwungscheiben als vielmehr eine möglichst schnelle Rotation zu bevorzugen. Moderne Schwungräder können bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute erreichen.

Derartige Energiespeicher sind jedoch nur zur kurzfristigen Überbrückung von Energietälern zu gebrauchen. Die neueste Generation kann gerade einmal für sieben Minuten Energie zur Verfügung stellen, wobei diese mit zunehmender Dauer natürlich – ähnlich wie bei der Töpferscheibe – rapide abnimmt.

Immerhin wurden in jüngsten Versuchen kurzzeitig Leistungen von bis zu 50 Megawatt erreicht. Der Wirkungsgrad von Schwungmassespeichern liegt bei bis zu 95 Prozent. Der begrenzende Faktor liegt vor allem in der Lagerung der Schwungräder.

Im nächsten Teil dieser Artikelserie zu intelligenten Stromspeichersystemen erhalten Sie einen Überblick zu “elektrochemischen Speichern”.

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2 Gedanken zu “Intelligente Stromspeichersysteme: Kurzzeitspeicher

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