Hindernisse für die elektrochemische Energiespeicherindustrie

Elektrochemische Energiespeicher für mobile Anwendungen im Fokus der Systemanalyse December 2015 TATuP Zeitschrift für Technikfolgenabschätzung in Theorie und Praxis 3(3):20-29

Was ist ein elektrochemischer Energiespeicher?

Elektrochemische Energiespeicher werden durch die Begriffe Batterien und Akkumulatoren beschrieben. Elektrochemische Systeme bestehen aus Elektroden, die über einen Elektrolyten als ionenleitende Phase miteinander verbunden sind.

Was ist ein Energiespeicher?

Energiespeicher ermöglichen die dafür nötige zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch. Somit sind die Speichersysteme in der Lage die Nutzbarkeit und Systemverträglichkeit regenerativer Energien deutlich zu verbessern und langfristig eine vollständige Umstellung auf 100 % Erneuerbare Energien zu gewährleisten.

Was ist der Unterschied zwischen elektrochemischen und thermischen energiespeicherungen?

Ein Vorteil der elektrochemischen Energiespeicherung gegenüber thermischen Prozessen ist die isotherme Prozessführung und damit die Nicht-Abhängigkeit des Umwandlungswirkungsgrads von der Carnot’schen Begrenzung (z. B. Wärmekraftmaschine). Für die Energiespeicherung in Batterien lassen sich verschiedene Kriterien für den Wirkungsgrad angeben.

Was sind die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher?

Die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher sind ihre Spannungslage und der Energieinhalt. Die Spannungslage ergibt sich aus der Differenz der Elektrodenpotenziale und somit aus der Art der eingesetzten Elektroden. Je nach betrachtetem System werden Spannungsgrenzen für den Lade- und Entladeprozess vorgegeben.

Wie hoch ist die realisierbare Energiedichte?

Die realisierbare Energiedichte hängt alleine von der vorliegenden Höhendifferenz zwischen Ober- und Unterbecken ab. Laut [Oertel 2008] bewegt sich diese in Größenordnungen zwischen 70 und 600 Metern, was Energiedichten von 200 bis 1.600 Wh/m3 entspricht.

Was ist der Unterschied zwischen Energiedichte und Leistung?

Wie bereits erwähnt, lassen sich Energiedichte und Leistung unabhängig voneinander skalieren. Die Energiedichte hängt somit lediglich von der Löslichkeit der Elektrolyte in den Flüssigkeiten ab und die Leistung von der Art der Verschaltung einzelner Stacks. Die Kapazität wiederum ist von der Größe der Tanks abhängig.