Chemische Stromspeicher

Mit zunehmendem Anteil regenerativer Energien ist es erforderlich, auch die damit zusammenhängenden Technologien weiterzuentwickeln. Der gesteigerte Bedarf an Energie vor allem in den Schwellenländern macht es erforderlich, dass das Gesamtsystem - also Energieerzeugung an dem dafür am besten geeigneten Ort, Energietransport zum Bedarf und Speicherung der Überproduktion für eine spätere Nachfrage – weiter optimiert wird. Dies gilt insbesondere vor dem Hintergrund, dass fossile Brennstoffe endlich sind und bestimmte Arten der Stromerzeugung aus Umweltschutzaspekten zurückgefahren werden sollen.

Chemische Stromspeicher sind schon lange im Einsatz

Zentraler Aspekt ist die Entwicklung der Energiespeichersysteme, die im Gegensatz zur Energiegewinnung noch nicht den derzeitigen Anforderungen und Ansprüchen genügen, da gerade Sonnen- und Windenergie wenig beeinflussbar sind und Erzeugung und Nachfrage zeitlich entkoppelt werden müssen. Zu den möglichen Stromspeichersystemen gehören unter anderem diejenigen, die zum Beispiel die zugeführte Energie in chemische Energie umwandeln. Bekanntestes Beispiel eines solchen chemischen Energiespeichers ist der Bleiakkumulator, der als Starterbatterie in Kraftfahrzeugen verwendet wird.Der Bleiakkumulator arbeitet wie andere galvanische Zellen auch auf der Grundlage von „Redox-Reaktionen“, also einer Kombination von Reduktion und Oxidation. Hierbei treten an den Elektroden, die in eine Elektrolytlösung getaucht sind, Potenzialdifferenzen auf, die als frei werdende elektrische Energie genutzt werden kann. Solche Akkumulatoren werden neben der Privatnutzung auch in Batterie-Speicherkraftwerken eingesetzt.
Eine andere Form der galvanischen Zelle ist die sogenannte „Redox-Flow-Zelle“. Diese galvanische Zelle besteht aus zwei Halbzellen, die eine Membran verbindet. Auch bei der Redox-Flow-Zelle findet die chemische Reaktion, also eine Reduktion oder Oxidation, an einer Grafit-Elektrode statt. Als Elektrolyt fungiert eine Lösung von Salzen in einem bestimmten Lösungsmittel, meist anorganische oder organische Säuren.

Wasserstoff und Methan als leicht herstellbare Energieträger

Eine weitere Möglichkeit für chemische Energiespeicher ist die Verwendung von Wasserstoff. Dieser Wasserstoff, der zum Beispiel bei der Wasserelektrolyse erzeugt wird, kann direkt in Brennstoffzellen oder Kraftwerken zur Energiegewinnung genutzt werden. Vorteil ist das große Maß an Energiegewinnungspotenzial, Nachteil sicherlich der geringe Wirkungsgrad von rund 40 Prozent. Dies gilt auch für die Nutzung von Methan. Methan kann leicht hergestellt werden, zum Beispiel elektrolytisch aus Biogasanlagen oder durch den „Sabatier-Prozess“ (Reaktion von Kohlenstoff und Wasserstoff). Gleichzeitig hat aber auch Methan nur einen geringen Wirkungsgrad von ungefähr 30 Prozent.
Ein weiterer Vorteil des Methans liegt darin, dass bereits bestehende Infrastrukturen genutzt werden können, da Erdgasleitungen bereits vorhanden sind. Somit könnte das regenerative Methan aus Biogasanlagen das fossile Erdgas ersetzen. Stromnetze würden zudem durch die Nutzung der Leitungen entlastet.