Entwicklungsrichtungen der Forschung zu Energiespeichertechnologien weltweit
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Am 19. Januar gab die Weltenergieagentur bekannt, dass aufgrund neuer Solarmodultechnologien sowie anderer wissenschaftlicher Fortschritte die Preise sinken werden. In den nächsten 15 Jahren werden somit die Kosten für die Speicherung von Energie in Form von Batterien um 70 Prozent zurückgehen. Mit dem schnellen Rückgang der Kosten ist die Energiespeicherindustrie in eine Phase des raschen Wachstums eingetreten; die Zukunftsmärkte sind groß. Speicher mit großem Ausmaß im Stromnetz werden die schwankende Versorgung mit erneuerbaren Energien flexibler machen und es ermöglichen, in Zeiten hoher Stromnachfrage schnell Energie ins Netz einzuspeisen. Derzeit verhindern die hohen Kosten der Batteriesysteme es den Kraftwerksbetreibern, Energiespeichersysteme in kommerzieller Größenordnung einzusetzen. Doch mit steigender Produktion werden die Kosten einiger Energiespeichertechnologien sinken. Kürzlich haben die Universität Southampton in Großbritannien und REAP Systems in Zusammenarbeit eine neue Art von Lithiumbatterie entwickelt, die als Energiespeichersystem für Photovoltaikanlagen eingesetzt werden kann. Die Speichereffizienz dieser Batterien liegt bei 95 Prozent – dadurch können die Kosten für die Erzeugung von Solarenergie erheblich gesenkt werden. Die meisten Photovoltaiksysteme verwenden derzeit noch Blei-Säure-Batterien als Energiespeicher. Im Vergleich dazu können Lithium-Eisenphosphat-Batterien ihre Vorteile voll ausspielen – darunter eine höhere Energiespeichereffizienz, eine längere Lebensdauer sowie niedrigere Kosten pro Einheit. Diese Art von Lithiumbatterien wird als Energiespeichersystem eingesetzt und kann die Energieeffizienz auf 95 % erhöhen – das ist deutlich mehr als die 80 % der herkömmlichen Blei-Säure-Batterien. Zudem haben sie eine Lebensdauer von 1600 Lade- und Entladezyklen.
Obwohl die Batterien vor dem Einbau in kommerzielle Photovoltaikanlagen weitere Tests benötigen. Doch Studien haben gezeigt, dass LiFePO4-Batterien die Effizienz von Solarenergieanlagen steigern können und dazu beitragen, die Kosten für deren Installation und Wartung zu senken. Im Vergleich zu herkömmlichen Blei-Säure-Batterien weisen LiFePO4-Batterien eine höhere Effizienz, eine längere Lebensdauer, ein geringeres Gewicht sowie niedrigere Kosten auf. Energiespeicherung ist ein Schlüsselelement zur Realisierung des Energienetzes. In der Zukunft werden verschiedene Erzeugungs- und Verbrauchsformen wie Ladeanlagen, Photovoltaik und Windkraft in großem Umfang in das Stromnetz eingebunden. Durch den Einsatz von Energiespeichern kann die Schwankungsfähigkeit der dezentral erzeugten Energie abgemildert werden, wodurch der Druck auf das Stromnetz verringert wird. Gleichzeitig wird die Reform des Strommarktes die Aktivierung der Nutzerseite beschleunigen, wodurch Funktionen wie die Speicherung von Energie zur Abschwächung von Spitzenlasten zum Tragen kommen werden. Der derzeit große Unterschied zwischen den Preisen für Strom in Spitzen- und Tiefstzeiten in einigen Regionen wird ebenfalls die Entwicklung von Energiespeichersystemen fördern. Dadurch sinken die Kosten für Unternehmen, die Strom verbrauchen, was wiederum wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt. Die Energiespeicherindustrie befindet sich in einer Phase des schnellen Wachstums. Die Eigenschaften der Lithium-Ionen-Batterien entsprechen genau den besonderen Anforderungen bei der Energiespeicherung in dezentralen Photovoltaikanlagen sowie in Kommunikationsstationen. Mit dem stetigen Sinken der Preise für Photovoltaikzellen steigt auch die Anzahl der installierten Anlagen. Dadurch nimmt auch die Nachfrage nach Energiespeichersystemen rapide zu. In der ersten Hälfte dieses Jahres wurden von Tesla die Lithium-Ionen-Energiespeichersysteme „Power Pack“ und „Power Wall“ auf den Markt gebracht – diese Produkte gelten als wegweisend für den Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien zur Energiespeicherung in dezentralen Photovoltaikanlagen. Der Trend zur Verkleinerung und Integration von Kommunikationsstationen ist somit der Hauptantrieb für die Verwendung von Lithiumbatterien als Ersatzenergiequellen für solche Stationen. Mit der zunehmenden Nutzung von Lithiumbatterien zur Energiespeicherung rücken Hersteller aus dem In- und Ausland immer stärker in diesem Bereich in den Fokus. Einige große Projekte gegen Ende des Jahres 2015 zeigten, dass die Speichertechnologie sich von Forschungs- und Entwicklungsprojekten hin zu projektbezogenen Lösungen mit wirtschaftlicher Rentabilität entwickelt. Laut den IHS-Technologie-Speicherkonzepten sowie der Company Database werden weltweit voraussichtlich etwa 900 MW an in das Stromnetz eingebundenen Batteriesystemen im Jahr 2016 in Betrieb genommen. Damit wird sich der Markt für Speichertechnologien im Jahr 2016 verdoppeln. Der von den USA geplante Speichermarkt wird fast die Hälfte der gesamten erwarteten installierten Kapazitäten ausmachen (etwa 45 %), in Japan sind es 20 %.
Gibt es derzeit in China bereits Fertigungstechnologien für LiFePO4-Batterien?