DNVN – Marathonläufer benötigen verschiedene Energiearten, um während des gesamten Rennens kontinuierlich laufen zu können. Sind ihre Energiereserven aufgebraucht, suchen sie Verpflegungsstationen auf, um sie wieder aufzufüllen. Auch das Stromnetz benötigt Energiereserven, um die Nachfrage in Spitzenzeiten zu stabilisieren. Energiespeichersysteme (ESS) ermöglichen diese Möglichkeit.
Ziel der Netzmodernisierung ist es, die bestehende Strominfrastruktur so umzugestalten, dass sie den Anforderungen des 21. Jahrhunderts und darüber hinaus gerecht wird. Dieser Wandel im Netz und auf den Energiemärkten ist ein komplexer und fortlaufender Prozess. Um die Herausforderungen zu meistern und die Chancen der Netzmodernisierung zu nutzen, ist die Zusammenarbeit zwischen Versorgungsunternehmen, Technologieunternehmen, Politik und Verbrauchern erforderlich. Ein Schlüsselelement dieser Transformation ist die Integration weiterer Technologien in das Netz.
Energiespeicherung im Netz
Das gängigste Energiespeichersystem ist das Batteriespeichersystem (BESS), doch dies ist nicht der Ursprung der ESS. Pumpspeicherkraftwerke entstanden in Europa im späten 19. Jahrhundert und wuchsen im 20. Jahrhundert in Gebieten mit geeigneten Flusssystemen. Die weit verbreiteten Ölkrisen des späten 20. Jahrhunderts trieben die Forschung nach alternativen Energiespeicherquellen voran. Fortschritte in der Batterietechnologie haben BESS-Systeme von vorwiegend Blei-Säure- zu Lithium-Ionen-Systemen umgestellt.
Die Integration erneuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne treibt die Nachfrage nach ESS ebenfalls an. Große ESS-Systeme erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und spielen eine Schlüsselrolle bei der Stabilisierung des Stromnetzes und ermöglichen die kontinuierliche Erzeugung erneuerbarer Energien. Weitere Energiespeichertechnologien, die zunehmend an Bedeutung gewinnen, sind Redox-Flow-Batterien, thermische Energiespeicher und Druckluftspeicher. Die Energiespeicherung ist ein Prozess, der von der Entdeckung bis zur Nachfrage reicht, und wird eine wesentliche Rolle spielen, wenn die Welt durch die Modernisierung der Stromnetze in eine sauberere und nachhaltigere Zukunft strebt.
Herr Matthew Borst, Keysight Technologies.
Speichersysteme unterstützen die Netzmodernisierung
Mehrere Energiespeichersysteme spielen eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der Zuverlässigkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit des Netzes, darunter:
Lithium-Ionen-Batterien: Die Lithium-Ionen-Batterietechnologie hat sich aufgrund ihrer hohen Energiedichte, schnellen Ladegeschwindigkeit und sinkenden Kosten rasant entwickelt. Die Technologie zeichnet sich durch eine flexiblere Chemie aus und eignet sich daher für ein breites Anwendungsspektrum, von Elektrofahrzeugen bis hin zur Netzspeicherung. Die Lithium-Ionen-Technologie spielt auch im Bereich der erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle, da sie überschüssige Solar- und Windenergie schnell für die spätere Nutzung speichert.
Pumpspeicherkraftwerke: Pumpspeicherkraftwerke sind eine ausgereifte, bewährte Technologie mit nachgewiesener Zuverlässigkeit und Langzeitspeicherfähigkeit. Sie eignen sich ideal für groß angelegte Energiewenden, da sie tägliche und saisonale Energieschwankungen ausgleichen. Einzige Einschränkung sind die spezifischen geografischen Bedingungen für den Einsatz.
Flussbatterien: Flussbatterien können Energie über lange Zeiträume speichern und eignen sich daher für saisonale Energieverschiebungen. Sie können auch tief entladen werden, ohne an Leistung zu verlieren. Es handelt sich jedoch noch um eine junge Technologie, die sich in der Entwicklung und Kommerzialisierung befindet.
Druckluftspeicherung (CAE): Ähnlich wie Pumpspeicherkraftwerke kann CAE Energie über lange Zeiträume speichern und erfordert spezielle geologische Strukturen zur Komprimierung des Gases. Ein wesentlicher Vorteil von CAE ist die effiziente Energieumwandlung mit minimalen Verlusten.
Thermische Energie: Thermische Energiespeicher können Energie über Tage oder sogar Monate speichern. Wärme kann in vielen Formen gespeichert werden, beispielsweise als geschmolzenes Salz, Eis und heißes Wasser. Thermische Energiespeicher sind mit Solar- und Geothermieenergie kompatibel und erleichtern die Integration mit erneuerbaren Wärmequellen.
Zahlreiche weitere neue Technologien wie Festkörperbatterien, Wasserstoffspeicher und Schwerkraftspeicher werden derzeit für den großflächigen Einsatz geprüft. Diese Technologien modernisieren das Stromnetz – einzeln oder in Kombination – und machen es zu einem stabileren und widerstandsfähigeren System.
Vorteile und Herausforderungen der Energiespeicherung für die Netzmodernisierung
Modernere ESS-Systeme sind ein Schlüsselelement für die intelligentere und effizientere Umgestaltung des herkömmlichen Stromnetzes. Die Modernisierung des Stromnetzes bringt sowohl dem System als auch den Nutzern zahlreiche Vorteile. Energieversorger profitieren, da Energiespeicher die Netzeffizienz verbessern können, indem sie den Stromverbrauch in verbrauchsärmere Zeiten verlagern und die Nutzung der bestehenden Netzinfrastruktur optimieren – was die Gesamtbelastung des bestehenden Stromnetzes reduziert. ESS spielen auch eine Schlüsselrolle bei der Integration erneuerbarer Energiequellen, indem sie überschüssige erneuerbare Energie in Zeiten hoher Erzeugung speichern und in Zeiten hoher Nachfrage oder geringer Erzeugung nutzen. Dies kann dazu beitragen, den Bau neuer Kraftwerke hinauszuzögern.
Für Verbraucher bietet die Energiespeicherung Redundanz und reduziert so die Häufigkeit und Dauer von Stromausfällen. ESS-Systeme können zudem zur Senkung der Betriebskosten beitragen, indem sie die Nutzung von Energieressourcen optimieren und die Kosten für die Stromerzeugung zur Deckung von Spitzenlasten senken.
Trotz der erheblichen Vorteile der Netzmodernisierung ist die Einführung und Nutzung von Energiespeichern eine Herausforderung. Die Anfangsinvestition in ESS kann beträchtlich sein, die Kosten werden jedoch mit fortschreitender Entwicklung weiter sinken. Einige Energiespeichertechnologien haben eine relativ kurze Lebensdauer, was ihre Wirksamkeit bei der langfristigen Energiestabilität einschränkt. Abbau, Herstellung und Entsorgung von Batterien können negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Die Integration von ESS in das bestehende Netz erfordert sorgfältige Planung und Koordination, um die Systeminteroperabilität zu gewährleisten.
Die Bewältigung dieser Herausforderungen ist für den erfolgreichen Einsatz von Energiespeichersystemen und die Modernisierung des Stromnetzes von entscheidender Bedeutung. Die Zusammenarbeit zwischen Energieversorgern, Technologieanbietern, Regulierungsbehörden, Normungsentwicklern und Kunden ist der Schlüssel zum erfolgreichen Einsatz dieser Technologie.
Zukunftsplan
Die Transformation des Energiesektors und des Stromnetzes ist ein komplexer und fortlaufender Prozess. Investitionen in Infrastrukturverbesserungen, die Entwicklung innovativer Technologien und die Sensibilisierung für die Verfügbarkeit von Energiespeichern sind allesamt Möglichkeiten, das volle Potenzial von Energiespeichersystemen für die Netzmodernisierung zu erschließen, damit die Welt ein widerstandsfähigeres, effizienteres und nachhaltigeres Netz für die Zukunft aufbauen kann. Wie ein gut trainierter Marathonläufer wird das Netz der Zukunft über mehrere Quellen zuverlässiger Energieversorgung verfügen.
Matthew Borst, Keysight Technologies
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Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/kinh-te/kinh-doanh/luu-tru-nang-luong-chia-khoa-on-dinh-hien-dai-hoa-luoi-dien/20250220062800796
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