Energiespeicher für stationäre und mobile Anwendungen

eine Initiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung

Die von der Bundesregierung verfolgte Strategie zum Ausbau der erneuerbaren Energien erhöht in gleichem Maße die Anforderungen zur Anpassung der Nachfrage an das zunehmend volatil anfallende Energieangebot. Energiespeicher besitzen deshalb eine Schlüsselstellung für eine effiziente Energieversorgung.

Energiespeicher umfassen ein breites Technologie- und Anwendungsspektrum und die technologischen Entwicklungen weisen eine hohe Heterogenität auf. Die Fördermaßnahmen des BMWi umfassen die angewandte Forschung, Entwicklung und Demonstration von Systemen ohne direkten Bezug zu den erneuerbaren Energien. 

 

Elektrische Speicher

Generelle Zielsetzung der Forschungs- und Entwicklungsmaßnahmen bei allen elektrischen Speichersystemen ist die Erhöhung der Leistungs- und Energiedichte sowie die Senkung der Kosten. Bei den elektrochemischen Speichern muss darüber hinaus die Zyklenfestigkeit gesteigert werden. Bei den Technologien zur Regelung und Stabilisierung der Stromnetze stehen beispielsweise die adiabate Druckluftspeicherung, Schwungradspeicher oder auch supraleitende Speicher (SMES) im Vordergrund der Förderung. Doppelschichtkondensatoren werden für Geräte entwickelt, die einen hohen kurzfristigen Leistungsbedarf bei vergleichsweise geringem Energiebedarf aufweisen. Elektrochemische Speicher, insbesondere die Lithium-Technologie, werden kurz- bis mittelfristig für den mobilen wie auch stationären Einsatz entwickelt. Hierbei gilt es, einen Entwicklungsvorsprung von asiatischen Firmen und Forschungseinrichtungen aufzuholen.

Bei der Entwicklung elektrischer Speicher konzentriert sich die Förderung auf folgende Schwerpunkte:

  • Neue Materialien und Materialentwicklung (unter Berücksichtigung von Kostenstruktur, Rohstoffbedarf und Rohstoffverfügbarkeit)
  • Prototyp-/System-Entwicklung inkl. Batteriemanagement, Sensorik und Leistungselektronik
  • Ersterprobung unter besonderer Berücksichtigung der Sicherheitsfragen
  • Konzepte und Verfahren zur kostengünstigen Fertigung
  • Effizienzsteigerung beim Einspeise-/Ausspeisevorgang
  • Integration verteilter Speicher in die Netzinfrastruktur

Stoffliche Speicher

Leicht speicherbare stoffliche Energieträger werden künftig an Bedeutung gewinnen. Technologien zur Erzeugung von Wasserstoff sind verfügbar, müssen aber effizienter und flexibler werden. Für alle Umwandlungstechnologien gilt in gleicher Weise, die Wirkungsgrade der Verfahren zu optimieren. Darüber hinaus besteht eine wesentliche Zielsetzung darin, die Kosten der Umwandlung gering zu halten, um der Forderung nach wirtschaftlich günstigen Energiepreisen gerecht zu werden. Ein Schwerpunkt wird dabei die Erprobung der Gesamtkette der Erzeugung, Speicherung und Nutzung von stofflichen Speichern, inklusive Ermittlung der Anforderungen an geologische Speicherformationen, sein.

Thermische Speicher

Thermische Speicher sind die Querschnittstechnologie in den Bereichen Energieumwandlung, Energieversorgung und allen Sektoren des Endverbrauches. Thermische Speicher zeichnen sich durch eine hohe Vielfalt grundsätzlich geeigneter Materialien und durch ein sehr breites Anwendungsspektrum aus. Thermische Speicher können in einem integralen Ansatz auch zur Netzstabilisierung beitragen und damit den Bedarf an elektrischen Speichern reduzieren. Damit thermische Speicher kurzfristig relevante Beiträge zu einem hocheffizienten Energieversorgungssystem liefern können, müssen jedoch signifikante Verbesserungen in der Wärmespeichertechnik und insbesondere bei der Wirtschaftlichkeit erzielt werden. Wesentliche Ziele der Maßnahmen in diesem Bereich sind deshalb die Erhöhung der Speicherdichte und Zyklenfestigkeit und die Reduzierung der Herstellkosten.

Techniken und Konzepte der Wärme- und Kältespeicherung sollen schwerpunktmäßig in folgenden Anwendungen untersucht werden:

  • Gebäudeklimatisierung
  • Nahwärmekonzepte mit Speicherung von Abwärme, Solarenergie und Geothermie
  • Abwärmenutzung
  • Kraftwerkstechnik

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