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Chemische Speichersysteme

Chemische Speichersysteme sind Energiespeicher, die chemische Reaktionen oder Effekte dazu nutzen, Energie kurzfristig (Wärmezwischenspeicher) oder langfristig (Batterie) zu speichern. Dabei gibt es verschiedene Herangehensweisen. Einige Speichersysteme sind direkt in der Lage, ein elektrisches Potential ohne große Verluste zu speichern, bei anderen wird die Energie zunächst in eine Art Energieträger (Wasserstoff oder Methan) umgewandelt, um später wieder in elektrische Ladung gewandelt werden zu können.

Verschiedene Arten chemischer Speichersysteme

Die heute wohl meistgenutzten Formen chemischer Speichersysteme sind Batterie und Akkumulator. Beide Systeme funktionieren ähnlich, beim Akkumulator lässt sich der chemische Prozess, der für die Entladung sorgt, jedoch dadurch umkehren, dass Anode und Kathode erneut mit einer elektrischen Ladung versehen werden. Sie können wieder "aufgeladen" werden. Batterien und Akkumulatoren verwendet man vor allem in der Unterhaltungselektronik bei Geräten, die auch dann funktionieren sollen, wenn sie nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, beispielsweise Handys oder Kameras. Auch bei Elektroautos kommen Akkumulatoren zum Einsatz, die zwar einen höheren Wirkungsgrad besitzen, ansonsten jedoch ähnlich funktionieren.

Speichersysteme
Speichersysteme - Matthew Cole - Fotolia.com

Daneben gibt es zwei Arten chemischer Speichersysteme, die besonders in den letzten Jahren und wahrscheinlich auch in den nächsten immer mehr an Bedeutung gewannen. Wasserstoff und Methan. Eigentlich sind beide keine wirklichen "Speichersysteme", da man hauptsächlich die physikalischen Eigenschaften der beiden Stoffe ausnutzt. Beide haben eine hohe Energiedichte, können also im Verhältnis zum Volumen eine große Menge Energie speichern, jedoch einen niedrigen Wirkungsgrad. Mehr als die Hälfte der zugegebenen Energie gehen bei der Speicherung verloren.

Wasserstoff als Energiespeicher

Die Nutzung von Wasserstoff als chemisches Speichersystem wird immer wichtiger, da durch die sogenannte "Energiewende" immer mehr Länder auf die Erzeugung von Strom mithilfe von regenerativen Energien umsteigen. Gerade Wind- und Sonnenkraftwerke unterliegen jedoch starken Schwankungen. Hier wird Wasserstoff als langfristiger Pufferspeicher verwendet. Statt den Strom direkt zu produzieren, nutzt man die Strahlungsenergie der Sonne für die Elektrolyse von Wasser, spaltet die Moleküle in Wasserstoff- und Sauerstoffatome. Das Ergebnis ist reiner Wasserstoff und Sauerstoff als Nebenprodukt. Diese können wiederum durch Verbrennung in Wärme und Strom umgewandelt werden.

Methan als Energiespeicher

Bisher ist die Nutzung von Methan zur Energiespeicherung mehr konzeptuell und liegt zwar im Bereich des Möglichen, scheint aber weniger effizient und vor allem kostenintensiver als die Nutzung von Wasserstoff. Die Energiedichte von Methan ist etwas höher als bei Wasserstoff. Dies liegt daran, dass ein Methanmolekül aus vier Wasserstoffatomen besteht, die ein Kohlenstoffatom umschließen. Die Herstellung von Methan ist etwas komplizierter, denn es kann bisher nur durch den sogenannten "Sabatier-Prozess" hergestellt werden, für den man einen kohlenstoffreichen Stoff (Müll, Gülle, Klärschlamm) sowie reinen Wasserstoff benötigt. Zwar ist die Elektrolyse von Methan durch den Sabatier-Prozess relativ effizient, der Wirkungsgrad von Methan selbst liegt jedoch nur bei etwa 30%. Hinzu kommt, dass durch die spätere Verbrennung des Gases zur Gewinnung von Wärme oder Strom Treibhausgase entstehen. Genau solche, die durch die Energiewende eigentlich vermieden werden sollen.

Weitere chemische Energiespeicher

Neben Methan- und Wasserstoff-Speichern gibt es noch diverse andere chemische Speichersysteme. Zu den prominentesten Vertretern gehört sicher der Lithium-Ionen-Akku, den fast jeder in irgendeiner Form im Haushalt hat – zum Beispiel im Handy oder in der elektrischen Zahnbürste. Autobesitzer nutzen einen Blei-Akku zum Starten ihres Fahrzeuges. Nickel-Cadmium- und Vanadium-Energiespeicher runden das Spektrum ab. Alle diese Speichertechnologien werden auch als Energiespeicher für regenerative Energien erprobt oder sogar schon genutzt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Quelle: Wikipedia
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