Energiespeicherung
Übergreifend
Klasse 9, 10
- Warum ist Speichern die Schlüsselfrage der Energiewende?
- Welche Speicherarten gibt es – und wofür eignen sie sich?
Schlau Fassung
Energiespeicherung
- Sonne und Wind liefern Energie nicht immer dann, wenn sie gebraucht wird – Speicher gleichen Erzeugung und Verbrauch aus.
- Pumpspeicherwerke: Wasser wird bei Überschuss hochgepumpt (\(E = m g h\)), bei Bedarf treibt es Turbinen (η ≈ 75–80 %); größte etablierte Speichertechnik.
- Akkus (Lithium-Ionen): schnell, effizient (> 90 %), ideal für Stunden bis Tage und für Fahrzeuge; Rohstoff- und Recycling-Fragen.
- Wasserstoff / Power-to-X: Strom → Elektrolyse → H\(_2\) → Speicherung/Rückverstromung; geeignet für Wochen- und Saisonspeicher, aber Kettenwirkungsgrad nur ≈ 30–40 %.
- Weitere: Schwungräder (Sekunden), Wärmespeicher, Druckluft.
Aufgaben
- Ein Pumpspeicherwerk hebt \(10^7\,\mathrm{kg}\) Wasser um \(300\,\mathrm{m}\). Wie viel Energie ist gespeichert (in kWh)?
Lösung
\(E = 10^7 \cdot 9{,}81 \cdot 300 \approx 2{,}9 \cdot 10^{10}\,\mathrm{J} \approx 8200\,\mathrm{kWh}\). - Warum eignet sich Wasserstoff besser als Akkus, um Sommer-Solarstrom für den Winter aufzuheben?
Lösung
H\(_2\) lässt sich in großen Mengen (Kavernen) über Monate praktisch verlustfrei lagern; Akkus sind pro kWh zu teuer und entladen sich selbst.
Weiterführende Aufgaben
- Entwirf ein Speicherkonzept für eure Schule mit PV-Anlage: Welche Speicher für Tag/Nacht, welche für die Ferien? Begründe physikalisch.