Sonnenstrom aus dem Sixpack

Im Jahr 2000 hatte Mirko Bodach als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Universität Chemnitz ein Mehrfamilienhaus unter die Energie-Lupe genommen: Welche Energiemengen fließen in das Gebäude hinein, wo werden sie verbraucht. Und wo gibt das Gebäude vielleicht auch wieder Energie ab.

"Unter anderem war dort eine Solaranlage auf dem Dach, und wir haben dort die Globalstrahlung und die eingespeiste Leistung vermessen. Und im Gegensatz zu den allgemeinen Messungen, die man sonst so kennt, also in Viertelstunden-Mittelwerten oder in Stundenwerten, haben wir dort sekündlich die Messwerte aufgezeichnet und festgestellt, dass die Solarenergie aus solchen Anlagen eben sehr diskontinuierlich, also sehr schwankend, sehr fluktuierend in das Netz einspeist."

Wolken ziehen über den Himmel und verdunkeln die Sonne. In wenigen Sekunden kann die Leistung einer Photovoltaikanlage auf zwanzig Prozent sinken. Bloß um wenig später wieder auf die vollen hundert Prozent empor zu schnellen. Das wird den Energieversorgern in Zukunft Kopfzerbrechen bereiten, wenn der Anteil von Solarstrom steigt. Denn solch eine unstetige Energiequelle kann das Gleichgewicht aus Erzeugung und Verbrauch im Stromnetz gehörig durcheinander bringen. Allerdings: Mit einem Energiespeicher könnte der Besitzer einer Photovoltaikanlage die Energie von der Sonne sammeln.

"Und er kann dann Energie liefern, wenn es zum Beispiel der Energieversorger benötigt. Wenn der Energieversorger sagt: Ich möchte jetzt Energie, dann kann er jetzt zuschalten. Unabhängig davon, ob die Sonne scheint oder nicht."

Wie solch ein System im Detail aussehen muss, hat Mirko Bodach untersucht. Als Speicher für Elektrizität bieten sich natürlich Batterien an, zum Beispiel die sehr robusten Bleiakkumulatoren. Die haben aber einen Nachteil: Ihre Lebensdauer. Sie überstehen nur eine bestimmte Zahl von Zyklen aus Beladen und Entladen, aus Licht und Schatten. Deshalb hat Mirko Bodach sich einem anderen Speicher zugewandt: den so genannten Superkondensatoren. Sie leben deutlich länger als Akkus.

"Ein Superkondensator hat mögliche Zyklen von einer Million, das heißt, ich kann den eine Million mal laden und wieder entladen, und bei Batterien ist das natürlich nicht so hoch. Dort habe ich vielleicht tausend oder zweitausend solcher möglichen Zyklen."

Im Inneren eines Akkumulators laufen chemische Reaktionen ab, die immer zu einem gewissen Verschleiß führen. Bei einem Superkondensator ist das anders: hier werden einfach nur elektrische Ladungen voneinander getrennt. Das garantiert die lange Haltbarkeit des Systems. Im Jahr 2002 hat Mirko Bodach einen Prototypen eines Energiespeichers auf Basis von Superkondensatoren vorgestellt, an der TU Chemnitz. Mittlerweile arbeitet er als Professor an der Westsächsischen Hochschule Zwickau und versucht, den Speicher zu verbessern. Denn Superkondensatoren haben einen Nachteil: sie können – verglichen mit einer Batterie – nur sehr wenig Strom speichern. Ihre Kapazität ist kleiner.

"Die größeren Energiemengen sind natürlich nicht in einem Superkondensator speicherbar, sondern das wird man dann in einem anderen Speichersystem machen müssen. Beispielsweise in einem Akkumulator, Bleiakkumulator, Blei-Gel-Akkumulator – da gibt es verschiedene Möglichkeiten. Aber ich kann mit diesem Superkondensator die Zyklenbelastung von so einer Batterie natürlich deutlich reduzieren. Man kann durch die Kombination dieser beiden Speicher eben die Batterie entsprechend schonen."

Ein Superkondensator, der die schnellen Wechsel zwischen Sonne und Wolken abfängt und dafür sorgt, dass eine Batterie sich möglichst schonend aufladen kann. Eine Batterie, die sich im Laufe des Tages auflädt und bei Bedarf die Energie wieder abgibt. So sieht laut Mirko Bodach der Stromspeicher der Zukunft aus.