Stromspeicher für Windkraft

Die Windkraft hat einen großen Anteil an der Stromgewinnung aus erneuerbaren Energien und leistet einen wichtigen Beitrag zur Energiewende. Jedoch ist Wind als Energiequelle „unzuverlässig“, da nur in schwankenden Mengen verfügbar. Speicher für Windenergie erhöhen die Nutzbarkeit dieser Quelle. Mehrere Speicherverfahren sind bereits in Gebrauch oder werden intensiv erforscht. Ein Überblick.
Inhaltsverzeichnis
    Stromspeicher Windkraft
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    Speicher für Windenergie: Welche Möglichkeiten gibt es?

    Wie die Solarenergie gilt auch die Windkraft als unerschöpfliche Energiequelle. Allerdings liefert sie nicht konstant und zuverlässig genau die Menge an Strom, die benötigt wird. Speicher für Windenergie sind daher ein wichtiges Werkzeug, um das Stromnetz zu stabilisieren und überschüssige Energie für den späteren Gebrauch zu speichern. Hier erhalten Sie einen Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten, Stromspeicher für Windenergie einzusetzen. 

    Warum Speicher für Windkraft unerlässlich sind

    Die Windenergie gehört in Deutschland – und weltweit – zu den wichtigsten Quellen erneuerbarer Energien. Dabei wird nur ein minimaler Teil der Windkraftanlagen mit privaten Kleinwindkraftanlagen erzeugt, denn diese lassen sich in den seltensten Fällen wirtschaftlich betreiben. Eine Windkraftanlage mit Speicher kann hier helfen, den Eigenverbrauch an Strom zu erhöhen, was – wie bei Photovoltaikanlagen – die derzeit wirtschaftlichste Verwendung von selbst erzeugtem Strom ist. 

    Noch weitaus wichtiger als für private Anwender sind Speicher für Windenergie jedoch im öffentlichen Bereich. Hier ist es sogar unerlässlich, dass Stromspeicher für Windkraft und andere erneuerbare Energien geschaffen werden, denn das Stromnetz muss fortwährend stabilisiert werden. Ein Mangel an Strom bedeutet eine Unterversorgung der Haushalte, ein Überschuss eine Überlastung des Stromnetzes. Daher wird viel Geld in Lösungsansätze investiert, um Energiespeicher für Windkraft zu schaffen. 

    Warum wird nicht mehr in private Windanlagen investiert?

    Private Windkraftanlagen amortisieren sich nur in Ausnahmefällen. Die Preise für Kleinwindkraftanlagen im Vergleich zu den kommerziellen Windkraftanlagen recht hoch. Für private Nutzerinnen und Nutzer, die auf erneuerbare Energien setzen, ist es oft lohnender in Photovoltaik zu investieren, denn die Kosten für Photovoltaikanlagen lassen sich in etwa zehn Jahren wieder einspielen. 

    Hinzu kommt: Kleinwindkraftanlagen werden - aufgrund der hohen Kosten und gesetzlicher Auflagen - nur mit geringer Höhe (bis max. 50 Meter) gebaut.  Dadurch sind sie sehr viel stärker von optimalen Windverhältnissen abhängig als Großanlagen und arbeiten in der Regel weniger effizient. 

    Private Windkraft und Photovoltaik
    Höherer Autarkiegrad mit Windkraft im Zusammenspiel mit Photovoltaik

    Wer sich als Privatanwender dennoch aus Gründen der Unabhängigkeit oder des Umweltschutzes für Windkraft als Energiequelle entscheidet, erreicht einen höheren Autarkiegrad, wenn die Windkraft mit einem Stromspeicher und nach Möglichkeit noch mit Photovoltaik kombiniert wird. Denn Sonnenenergie und Windenergie ergänzen sich ideal: Sie erreichen in Mitteleuropa den Höhepunkt ihrer Leistungsfähigkeit immer zu entgegengesetzten Zeiten. Während Sonnenenergie vor allem in den Sommermonaten und um die Mittagszeit zur Verfügung steht, weht der Wind eher in den Herbst- und Wintermonaten, abends und nachts.

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    Wie kann man Windenergie speichern? 

    Das öffentliche Stromnetz ist auf Stabilität angewiesen, das heißt, zu jedem Zeitpunkt muss genau so viel Strom zur Verfügung stehen, wie verbraucht wird. Durch den kontinuierlichen Ausbau der erneuerbaren Energien nehmen die Schwankungen jedoch zu, denn die verfügbare Strommenge aus Wind- und Sonnenenergie lässt sich nicht über lange Zeit im Voraus einschätzen und kaum kontrollieren. Stromspeicher für Windkraftanlagen (und andere erneuerbare Energien gleichermaßen) müssen daher drei Voraussetzungen erfüllen:

    • Sie müssen kurzfristig einsetzbar sein, um das Stromnetz bei einem Überschuss sofort stabilisieren zu können. Solche Speicher  können mehrfach pro Tag mit  Windenergie geladen und wieder entladen werden.
    • Sie müssen mittelfristig, also beispielsweise über die Dauer eines Tages oder mehrerer Tage, Schwankungen in der Stromproduktion ausgleichen können, also über ausreichend Kapazitäten verfügen.
    • Sie müssen den aus Windkraft gewonnenen Strom langfristig speichern können, um ein eventuelles Stromdefizit während anderer Zeiten im Jahr zu kompensieren. 

    Mittlerweile gibt es vielfältige Speicher für Windkraft und Solarenergie. Hier ein Überblick über die wichtigsten Verfahren:

    • Pumpspeicherkraftwerke: An Standorten mit einem angemessenen Gefälle werden ein Ober- und ein Unterbecken errichtet. Bei einem Überschuss an gewonnenem Strom wird mit dessen Hilfe Wasser aus dem Unter- in das Oberbecken gepumpt. Wird Strom benötigt, kann das Wasser in das Unterbecken abgelassen werden, wo es Turbinen antreibt.
    • Windenergie in Akkus speichern: In privaten Haushalten, aber auch bei größeren Projekten kommen Batteriespeicher wie Blei-Säure-Akkus oder die moderneren Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Diese lassen sich beliebig skalieren und zu intelligenten Stromnetzen ‒ sogenannten „Smart Grids“ ‒ kombinieren. 
    • Power-to-X-Verfahren: Die Power-to-X-Verfahren wandeln den aus Windenergie gewonnenen Strom in andere Energieträger um, beispielsweise indem Wasser in Wasserstoff aufgespalten wird (Power-to-Gas-Verfahren), durch die Herstellung von Flüssigkraftstoff (Power-to-Liquid-Verfahren) oder indem Wärme erzeugt wird (Power-to-Heat-Verfahren). 
    Wasserstoff als Speicher für Windenergie
    Umwandung in Wasserstoff als Power-to-Gas Verfahren um Energie zu speichern

    Der entscheidende Unterschied zwischen Strom aus Windkraft und Solarstrom besteht darin, dass von der Windkraft im Allgemeinen an einem Ort größere Mengen an Strom zur Verfügung gestellt werden, als bei der Photovoltaik. Der derzeit größte Windpark auf See (Offshore) liefert knapp 500 MW, an Land sind es bei 318 MW (Quelle). Der größte Solarpark liefert knapp 190 MW, allerdings liefern Solarparks nur etwa 15 % des PV-Stroms. Aufgrund der Größe der Windparks lohnt es sich, auch aufwendige Speicher in unmittelbarer räumlicher Nähe zu bauen, um so die Transportwege gering zu halten.

    Fazit: Windkraftanlagen mit Speicher gibt es im privaten Bereich äußerst selten. Die Kosten sind zu hoch und die Wirtschaftlichkeit zudem noch stark standortabhängig, sodass sich die meisten privaten Anlagen auch ohne Speicher kaum amortisieren. Für die Energiewende ist es dennoch unerlässlich, Stromspeicher für Windkraftanlagen zu schaffen, um so Überschüsse zu nutzen und das Stromnetz zu stabilisieren. Derzeit sind die Möglichkeiten, Windenergie zu speichern, noch begrenzt. Lesen Sie mehr über die Energiespeicher der Zukunft, die derzeit noch intensiv erforscht und stetig weiterentwickelt werden.