Der Ausbau von Windkraft- und Solaranlagen wird mit Hochdruck vorangetrieben. Und damit das Stromsystem auch in Zukunft sicher und flexibel bleibt, sind neben dem Netzausbau auch leistungsfähige Speicherlösungen notwendig. Denn wenn mehr grüner Strom erzeugt als aktuell benötigt wird, greifen Netzbetreiber ein und nehmen Wind- und Photovoltaikanlagen vom Netz. Sie stabilisieren so das Stromnetz und sorgen für einen Ausgleich zwischen Erzeugung und Nachfrage. Aber es geht auch grüne Energie verloren. Mit einer ausreichenden Anzahl von Speichern könnten Netzbetreiber Windkraft- und Photovoltaikanlagen bei temporär zu hoher Stromproduktion häufiger am Netz lassen. "Überproduzierter" Strom würde einfach "eingelagert“ und bei Bedarf aufgebraucht werden.

Solarstrom aus Photovoltaik-Anlagen kann und muss effizient gespeichert werden, denn die Sonne scheint nicht 24 Stunden am Tag. Doch mittags gibt es Solarstrom im Überfluss, wenn nur eine geringe Nutzung der Elektrizität vorhanden ist, sodass die öffentlichen Stromnetze schon an ihre Grenzen stoßen können. Batteriespeicher und passende Energiemanagement-Systeme bieten hier einen effizienten Lösungsansatz. Zu den besonders leistungsstarken Kurzzeitspeichern zählen Batterien.

Die sonnenBatterie – unsere Stromspeicherlösung für Ihr Zuhause
sonnen GmbH

Stromspeicher kaufen fürs Haus 2022: Leitfaden & Testsieger
Patrick Jüttemann, Klein-Windkraftanlagen.com

Lithium-Ionen- oder Blei-Batterien?
Batteriespeichersysteme bestehen im Grunde genommen aus zwei Teilen: Batterie und Wechselrichter bzw. Laderegler. Auf dem Markt spielen Lithium-Ionen- und Blei-Gel die größte Rolle. Beide Technologien haben Vorteile. Blei-Batteriesysteme sind lang erprobt und Lithium-Batterie-Systeme sind noch relativ neu und deutlich teurer. Dafür bieten diese jedoch langfristig mehr Ladezyklen, sie haben also eine längere Lebensdauer. Mittlerweile spielt Blei-Gel kaum noch eine Rolle auf dem Markt, Lithium-Ionen-Technik hat sich durchgesetzt und die Preise sind drastisch gesunken.
Batteriespeicher gibt es in verschiedenen Größen:
• Kleinere stationäre Speicher: Diese werden oft mit Photovoltaikanlagen (PV-Heimspeicher) kombiniert und helfen, den selbst erzeugten Strom effizienter zu nutzen und bis in die Abendstunden zu speichern.
• Großbatteriespeicher: Sie funktionieren wie ihre kleinen Verwandten, können aber mehrere Megawatt auf einmal speichern. Diese größeren Anlagen gleichen, ähnlich wie Pumpspeicherkraftwerke, kurzfristige Schwankungen im Stromnetz aus. Sie werden auch im Intraday-Handel (kontinuierlichen Kauf und Verkauf von Strom) oder zur Frequenzstabilisierung eingesetzt.

Wissenswertes über Stromspeicher
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Superkondensatoren
Superkondensatoren (Ultrakondensatoren, Supercaps) sind elektrochemische Energiespeicher, die im Gegensatz zu Batterien keine chemischen Reaktionen benötigen, um Energie zu speichern. Stattdessen machen sie sich die physikalischen Eigenschaften von Elektrizität und Magnetismus zunutze. Sie nutzen physikalische Prozesse in sogenannten Doppelschicht-Kondensatoren (EDLC). Sie sind besonders leistungsfähige Kondensatoren, die Energie blitzschnell speichern und wieder abgeben können. Dadurch sind sie ideal für Anwendungen, die eine schnelle Energieabgabe erfordern, zum Beispiel bei Spannungsschwankungen im Stromnetz. Obwohl sie weniger Energie speichern als Batterien, punkten sie mit hoher Leistungsdichte und langer Lebensdauer.
Der Einsatz von Superkondensatoren ist zwar noch Zukunftsmusik, aber die Forschung macht große Fortschritte. Schon bald könnten sie eine wichtige Rolle in der Energieversorgung spielen. Ein faszinierendes Beispiel kommt vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dort wurden umweltfreundliche Superkondensatoren aus Zement und Wasser entwickelt. Diese könnten direkt in Betonstrukturen integriert werden und so eine nachhaltige Energiespeicherung in Gebäuden und Straßen ermöglichen.

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Superkondensator
Beim Laden des Superkondensators werden die positiven Ionen des Elektrolyten von der mit Aktivkohle beschichteten negativen Platte und die negativen Ionen von der positiven Platte angezogen. Während der Entladung entfernen sich die Ionen von der Oberfläche des Kohlenstoffs, da die Elektronen von der negativen Platte durch den Lastwiderstand zur positiven Platte zirkulieren, wodurch beide Platten zunehmend neutral werden und die Ionen nicht mehr anziehen, wodurch sie sich von der Kohle entfernen sich wieder miteinander verbinden.

Schematische Synthese des Ladens des Superkondensators aus einer Batterie und des Entladens über einen Lastwiderstand. Im Bild links lädt sich der Superkondensator auf und die Ionen nähern sich den Elektroden. Im mittleren Bild wird die Batterie geladen und im rechten Bild entlädt sich die Batterie über den Widerstand und die Ionen entfernen sich von den Elektroden.

Superkondensatoren
Jorge Ignacio Andreotti

SUNSYS HES-Systeme sind eine Outdoor-Lösung für die netzgekoppelte Energiespeicherung sowohl auf der Erzeugungsseite als auch auf der Verteilungsseite. Die Systeme unterstützen spezifische Anwendungen wie die Optimierung von PV-Erzeugung und Eigenverbrauch sowie Spitzenabdeckung und Notstromversorgung in Gewerbe, Industrie und Ladeinfrastrukturen für Elektrofahrzeuge.
Die Systeme eignen sich ebenfalls für den Inselnetzbetrieb (off grid), wo eine Energiereserve bereitstellen oder Dieselgeneratoren als Stromquelle ersetzen. Außerdem können sie im Dualbetrieb durch die Netzkopplung mit Inselbildung die Resilienz von Smart Grids steigern.

Wenn die Energiewende gelingen soll, dann werden kostengünstige, leistungsfähige Stromspeicher benötigt, die den aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenen Strom dezentral speichern können und bei Bedarf wieder abgeben. Eine Möglichkeit, neben den zentralen Speichern (z. B. Pumpspeicherwerk), sind neuentwickelte Sonnenbatterien (Akkus). Mit diesen können der selbst erzeugte Strom aus Photovoltaik- oder Kleinwindkraftanlagen, BHKW's, Mini-Wasserkraft- oder Biogasanlagen gespeichert werden.
Die Anlage kann in jedes Hausnetz mit 3-Phasen und 230 V Wechselspannung integrieren werden.
Sie basiert auf neuester Lithium-Technologie, die auch bei modernen Elektroautos zum Einsatz kommt. Alle Batteriezellen werden einzeln überwacht und gesteuert. Die Speicherkapazität der Sonnenbatterie reicht von 8 bis 17 kWh. Die zusätzliche Anreicherung mit Yttrium verlängert die Lebenszeit der Batteriezellen.

Wenn ein Stromspeicher geplant ist, dann sollte dieser eine zukunftsfähige Ausstattung haben, damit er bei einer Systemerweiterung flexibel ist. Ein Stromspeicher kann umfangreiche Aufgaben des Energiemanagements erfüllen, was aber davon abhängt, welche Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle das Gerät unterstützt. Wichtig ist auch, dass offene Standards und herstellerübergreifende Lösungen eingebunden werden können. Die Möglichkeit der modularen Erweiterung mit zusätzlichen Speicherblöcken sollte möglich sein.
Der Käufer eines Stromspeichers sollte überlegen, welche Aufgaben zur Zeit und in Zukunft anstehen:

• Anschluss einer Mini-PV-Anlage oder Photovoltaikanlage
• Anschluss einer Klein- bzw. Mikrowindkraftanlage
• Integration einer Wärmepumpe
• Wärmeerzeugung durch Solar- und Windstrom per Heizstab
• Integration einer Ladestation für ein E-Auto
• Steuerung von Heizungs- und Lüftungselementen
• Hausautomatisierung - Smart-Home (Sicherheitssystemen, Waschmaschine, Spülmaschine, Eisschrank)
• Teilnahme an zukünftigen Regelenergiemärkten

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Stromspeicher kaufen fürs Haus 2022: Leitfaden & Testsieger
Patrick Jüttemann, Klein-Windkraftanlagen.com

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E-Auto als Stromspeicher
Ein Stromspeicher ist eine sinnvolle Ergänzung zur PV-Anlage. Den grünen Sonnenstrom von der eigenen Photovoltaikanlage gibt es nur tagsüber, aber das Auto wird meistens nachts geladen. Also benötigt man einen Strom- bzw. Heimspeicher. In diesem wird die Solarenergie gespeichert und bei Bedarf später genutzt. Wichtig ist, dass der Stromspeicher auf die Wallbox abgestimmt ist.
Hier bietet sich ein Energiemanagement-System (EMS) an. Wenn man die Möglichkeit hat, das eigene E-Auto auch tagsüber zuhause zu "betanken", dann kann das Auto als Stromspeicher genutzt werden. Hierfür gibt es eigene Systeme, die im Haushalt gerade nicht benötigten Strom von der PV-Anlage in das Auto laden. Das System beobachtet etwaige PV-Überschüsse. Wenn die Wallbox eine Energiemanagement-Funktion hat, kann das EMS integrieren werden. Dieses erfasst die Ladeleistung der Ladestation digital und passt sie automatisch an die Auslastung in dem Energienetz an.

Der Akku des E-Autos muss nicht nur Strom aufnehmen, sondern auch abgeben und das Auto muss bei dem nächsten Start wieder voll einsatzfähig sein. Hier kommt die Technik des bidirektionalen Ladens (Vehicle-to-Grid [V2G[, Vehicle-to-Home [V2H]) zum Einsatz. Mit dieser Technik kann der gespeicherten Strom im Akku selbst genutzt werden und steigert den Eigenverbrauch.
Eine andere Mögkichkeit ist, den Akku (Stromspeicher) so zu nutzen, dass die überschüssige Energie gegen ein Entgelt zurück in das Stromnetz des Stromanbieters eingespeist wird. Das bidirektionale Laden über die Autoakkus als Stromspeicher könnten den Spitzenbedarf ideal abdecken.
Leider kann man zur Zeit noch nicht jedes Elektroauto als Stromspeicher zu nutzen. Trotzdem sollte das Auto mit einem CHAdeMO-Stecker ausgerüstet sein, damit das bidirektionale Laden überhaupt funktionieren kann. Diesen Stecker haben fast ausschließlich Fahrzeuge asiatischer Hersteller.

Wenn die beschriebenen Voraussetzungen vorhanden sind, hat das viele Vorteile:
• Die alternativ gewonnene Energie aus der Photovoltaikanlage und/oder Windkraftanlage kann zu 100 Prozent selbst genutzt werden.
• Mit jeder Kilowattstunde (kWh), die im Eigenverbrauch grenutzt wird, spart bares Geld.
• In Zeiten, in denen die Anlage nicht genügend Energie liefert, nimmt man einfach den Strom aus dem Autoakku. Das Elektroauto ist also ein Heimspeicher.
• Das macht auch von steigenden Strompreisen unabhängig.
• Wenn mehr Strom produziert wird, als verbraucht und gespeicht werden kann, kann gegen Bezahlung in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Quelle: Giuliano Fuchs, net4energy GmbH

Das Elektroauto als Stromspeicher fürs Haus:
So funktioniert bidirektionales Laden
Allgemeiner Deutscher Automobil-Club e.V. (ADAC)
Wie funktioniert ein Elektroauto als Stromspeicher?
Giuliano Fuchs, net4energy GmbH
Die Autobatterie als Stromspeicher für zu Hause
Kai Rüsberg, Deutschlandfunk

Dunkelflaute
Die Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind) und die "kalte" Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind, hohe Stromnachfrage [Winter]) sind eine Hürde der Energiewende, denn ein Totalausfall von Wind und Sonne gefährden die Versorgungssicherheit mit Strom und Wärme.
Im Rahmen der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, werden die Erneuerbare Energien (Windkraft, Photovoltaik) den Hauptanteil der Energieversorgung übernehmen und die konventionellen Energieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle, Holz, Atomkraft) ersetzen. Wie sieht es aber aus, wenn über Tage hinweg kein Wind weht und es eine längere Zeit keine Sonne scheint? Die bestehenden Biogasanlage und die eventuell vorhandene Wasserkraftwerke werden den notwendigen Bedarf energetischer Nutzung (Strom, Wärme, Verkehr, Produktherstellung und Grundstoffindustrie) nicht zur Verfügung stellen können. Hier ist der Einsatz von Energiespeichern notwendig.
In systemrelevante Bereichen (z. B. Krankenhäuser, Arztpraxeb, Altenheime, Wassererke, Tankstellen) sind auch Netzersatzanlagen (Notstromaggregate) installiert. Diese sind nicht für eine dauerhafte und klimaneutrale Stromerzeugung geeignet, können aber reaktionsschnell kurzfristig auftretende Spitzen abfangen. Die Netzersatzanlagen werden in Virtuellen Kraftwerken (Ein Zusammenschluss von dezentralen Einheiten im Stromnetz, die über ein gemeinsames Leitsystem koordiniert werden) zum Ausgleich von Netzfrequenzschwankungen genutzt. Im Notfall kann auch Wärme und Kälte gemietet werden.

Ausgleich in der "kalten Dunkelflaute"
Kalte Dunkelflaute - Robustheit des Stromsystems bei Extremwetter
- F. Huneke, C. Perez Linkenheil, M. Niggemeie - Greenpeace Energy eG
Dunkelflaute: Wie ernst ist der Ausfall von Wind & Solar?
- Florian Blümm, Tech for Future

Blackout

Blackout - Wahrscheinlich oder Panikmache? Eine Antwort auf diese Frage ist nicht einfach. Auch die Experten sind sich hier nicht einig. Auf jeden Fall darf die Diskussion in den Medien nicht zu einer Panik führen. Wichtig sind leichtverständliche Informationen über das Thema "Blackout". Schon der Begriff kann in der Bevölkerung zur Panik führen. Leider sind zunehmend "schlechte Nachrichten" in den Medien die "besten Nachrichten" >((
In vielen Fällen ist es aber kein totaler Stromausfall, sondern ein "Brownout* ".
* Ein Brownout bezeichnet eine zu geringe Spannung im Stromnetz, sozusagen die Vorstufe eines Stromausfalls. Brownouts entstehen bei einem Ungleichgewicht im Stromnetz.

>>> hier ausführlicher - Stromnetzstörungen <<<

Energiespeicher können den Erfolg der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, entscheiden. Pumpspeicherkraftwerke oder Blei-Säure-Batterien haben sich seit Jahrzehnten bewährt. An der Entwicklung, dem Bau und der Integration neuer Energiespeichersysteme in die Energieversorgung wir gearbeitet. Die Energiespeicher sind für die Verbreitung erneuerbarer Energien zur Stromversorgung entscheidend. Es gibt zurzeit verschiedene Energiespeicher, die sich im Aufbau, in der Betriebsart und der Energieform, die sie speichern, unterscheiden.

>>>> hier ausführlicher - Energiespeicher <<<<