Energiespeichersysteme werden hauptsächlich in fünf Kategorien unterteilt: physikalische Energiespeicher, elektrochemische Energiespeicher, thermische Energiespeicher, Wasserstoff-Energiespeicher und elektromagnetische Energiespeicher. Unter ihnen sind die physikalische Energiespeicherung und die elektrochemische Energiespeicherung die am weitesten verbreiteten.
Physische Energiespeicherung
Speicherung von Energie durch physische Medien. Zu den gängigen Technologien gehören:
Pumpspeicherung: Unter Ausnutzung von Nebenzeiten-wird Wasser in ein oberes Reservoir gepumpt, um potenzielle Energie zu speichern, und während der Spitzenzeiten zur Stromerzeugung freigegeben. Ausgereifte Technologie, große Kapazität und lange Lebensdauer, jedoch abhängig von den geografischen Bedingungen.
Druckluft-Energiespeicherung: Speicherung von Druckluft in unterirdischen Salzkavernen oder Tanks außerhalb -der Stromspitzenzeiten und Abgabe dieser Luft an den Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung während der Spitzenzeiten. Geeignet für groß angelegte Energiespeicherung, wirtschaftlich, aber die Standortauswahl ist begrenzt.
Schwungrad-Energiespeicher: Umwandlung elektrischer Energie in die kinetische Energie eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Schwungrads zur Speicherung. Schnelle Reaktionszeit (Millisekunden), geeignet für kurzfristige, hochfrequente-Szenarien wie die Netzfrequenzregulierung.
Schwerkraft-Energiespeicher: Nutzt die potenziellen Energieänderungen beim Heben und Senken schwerer Gegenstände, um Energie zu speichern. Es zeichnet sich durch eine lange Lebensdauer und keine Selbstentladung aus, befindet sich jedoch derzeit in einem frühen Entwicklungsstadium.
Elektrochemische Energiespeicherung: Ermöglicht die Speicherung und Freisetzung von Energie durch interne chemische Reaktionen innerhalb der Batterie. Dies ist derzeit die am schnellsten wachsende Technologie:
Lithium-Ionen-Batterien: Dominieren den Markt mit einem Anteil von über 90 %, insbesondere Lithium-Eisenphosphat-Batterien. Sie bieten eine hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer und werden häufig in Stromversorgungssystemen sowie zur Energiespeicherung im privaten und gewerblichen Bereich eingesetzt.
Natriumionenbatterien: Reich an Natriumressourcen, kostengünstig und mit guter Leistung bei niedrigen Temperaturen (Kapazitätserhaltung über 90 % bei -40 Grad). Sie gelten als wichtige Ergänzung zu Lithiumbatterien und beschleunigen deren Kommerzialisierung.
Flow-Batterien (z. B. Vanadium-Redox-Flow-Batterien): Energie wird in einem externen Elektrolyttank gespeichert. Leistung und Kapazität können unabhängig voneinander ausgelegt werden. Sie bieten eine hohe Eigensicherheit und eine lange Lebensdauer und eignen sich daher für langfristige Energiespeicherszenarien.
Blei--Säure-/Blei--Kohle-Batterien: Kostengünstige und ausgereifte Technologie, aber mit geringer Energiedichte und kurzer Lebensdauer. Sie werden meist in kleinen netzunabhängigen Systemen oder als Notstromversorgung eingesetzt.