Der Energiespeicher, eine Erfindung der Natur

FOCUS
Der Stausee in Nant de Drance speichert Energie.
Mit dem im Bau befindlichen Pumpspeicher können
die IWB die wetterabhängige Stromproduktion aus
Wind und Sonne flexibel und wirtschaftlich einsetzen.
LÜCKENLOSE VERSORGUNG MIT STROM
Der Energiespeicher, eine Erfindung
der Natur
Pflanze, Tier, Mensch: Alle brauchen Energie zum Leben – und sie alle sind
fähig, diese zu speichern. Auch die IWB greifen auf Energiespeicher zurück,
um die Stromversorgung rund um die Uhr und übers ganze Jahr zu sichern.
Notabene mit einem Stromangebot, das zu 100 Prozent aus erneuerbaren
Energien besteht und zu 100 Prozent auf Eigenproduktion beruht.
Fast drei Stunden lang schlägt sie die Bälle
mal lang, mal kurz, mal mit Drall, am Ende wirft
sie ihr Racket in die Luft: Soeben hat Tennisprofi
Victoria Azarenka das Australian Open gewonnen.
Woher nimmt sie die Energie, vergleichbar
mit einem durch kurze Stopps unterbrochenen
Marathon? Und benötigt Sprinter Usain Bolt
ebenso viel Energie, um bei einem 100-Meter-
Lauf mit seinem Athletenbody (196 cm, 94 kg)
nach etwas über neun Sekunden und Geschwindigkeitsspitzen
von 45 km/h über die Ziellinie zu
preschen?
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FOTO: ALPIQ, MARCEL STUDER
Bolt erbringt dank Muskeln und Koordinationsgenie
eine kurzzeitige Höchstleistung, sein
Gesamtenergieverbrauch bleibt eher gering.
Dem Sieg von Azarenka geht hingegen eine
stundenlange mittlere Leistung voraus, gleichbedeutend
mit einem grossen Energieverbrauch.
Könnte ihr Körper null Energie speichern, müsste
sie während des ganzen Matchs nonstop Nahrung
zu sich nehmen: dem erfolgreichen Spiel
nicht gerade förderlich. Doch Frau Azarenka isst
höchstens während einer kurzen Pause mal eine
Banane oder einen Kraftriegel. Weil ihr eigener
Energiespeicher sie über die gesamte Spieldistanz
mit Kraft versorgt.
ebenso wie in der Werkstatt. Wir tun dies auch in
der Freizeit, wir tun dies sogar im Schlaf. Ob
Mensch, ob Tier, für die Energieversorgung des
Organismus sind meistens die jederzeit abrufbaren
Fettspeicher zuständig.
Auch Pflanzen speichern Energie, Sonnenenergie.
Das Blattgrün (Chlorophyll) wandelt
Licht in Energie um und verwendet diese in der
Photosynthese zur Bildung von Stärke und Sauerstoff.
Während die Pflanze den Sauerstoff ausstösst,
dient ihr der Stärkezucker als Energiereservoir.
Wer hat’s also erfunden? Die Natur.
Nicht so beliebter Fettspeicher
In Zeiten des Body-Mass-Index-Kultes steht’s
ums Image von Körperfett nicht zum Besten. Und
doch: Die aus Energieüberschüssen der Nahrung
in den Zellen gebildeten Fettreserven sind wichtige
Energiespeicher, nebst Kohlenhydraten und
Eiweissen unsere fast unerschöpflichen Energieversorger.
Nicht nur Spitzensportler zapfen bei Bedarf
ihren Energiespeicher an und bauen damit Fettreserven
ab. Wir tun dies bei der Arbeit, im Büro
Dank ihres eigenen Energiespeichers kann Victoria
Azarenka ein mehrstündiges Tennisspiel beim
Australian Open bewältigen.
FOTO: KEYSTONE
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FOTO: ISTOCKPHOTO
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Blattgrün wandelt mittels Photosynthese Licht in Energie in Form von Stärke um. Viele Tiere füllen ihre Körperspeicher mit
Nahrung, die teilweise in Fettzellen umgewandelt und zu einem späteren Zeitpunkt «angezapft» werden.
Ständig unter Strom
Elektrizität deckt einen Viertel der
von Wirtschaft, Staat und Privaten
verbrauchten Energie. Wir finden es
längst selbstverständlich, dass unsere
Geräte rund um die Uhr mit Strom
versorgt sind. Kommt es zu einem der
seltenen Stromausfälle, ist der Medienhype
garantiert.
Die IWB speisten 2012 rund 1,6
Milliarden Kilo wattstunden Strom aus
Eigenproduktion ins Netz ein, zur
exklusiv auf erneuerbaren Energien
beruhenden Basler Vollversorgung
(90 Prozent Wasserkraft, 10 Prozent
Energie aus Wind, Sonne, Biomasse).
Stromnetze sind sensibel, sie rea gieren
empfindlich auf Über- wie Unterversorgung,
müssen dem Endabnehmer
aber jederzeit genau die gewünschte
Strommenge liefern. Wie schaffen die
IWB diese Parforceleistung, zumal die
verstärkte Nutzung wetterabhängiger
Ressourcen wie Wind und Sonne die
Aufgabe nicht vereinfachen?
Das Zauberwort heisst Speicherung.
Kurzzeitige wie auch saisonale
Speichermöglichkeiten sind Grundbedingungen
einer lückenlosen Stromversorgung.
Diese Techniken ermöglichen
es, den in einem Zeitfenster
überschüssig produzierten Strom für
Phasen zu lagern, in denen der Strombedarf
das momentane Angebot
übersteigt. Es ist wie mit den Energieüberschüssen,
die wir uns mit dem
Essen zuführen, in Fettzellen umwandeln
und so zum späteren Verbrauch
aufbewahren.
So wird gespeichert
Elektrizität, dieses kaum fassbare
Wesen, ist als solches relativ schlecht
speicherbar. Nur Kondensatoren vermögen
Strom direkt zu speichern, haben
jedoch eine beschränkte Speicherleistung.
Ihr grosser Vorteil: Sie können
die Energie in Sekundenbruchteilen
wieder abgeben und so Spannungsspitzen
oder -täler rasch aus gleichen.
Für kurze Bedarfsspit zen, vergleichbar
mit denjenigen von Sprinter Usain
Bolt, reicht dies allemal.
Schwierig, direkt zu speichern,
hingegen leicht wandelbar: In Akkus
und Batterien, zum Beispiel, wird
elek trische Energie chemisch gespeichert.
Batterien sind verbreitet, deren
Kapazitäten aber vergleichsweise gering.
Würden sie künftig mit dem
Stromnetz verbunden, stünden jedoch
unzählige dezentrale Speicher
bereit – mal vom Netz gespeist, mal
ins Netz einspeisend.
Die bekannteste Form, Strom
zwecks Speicherung umzuwandeln,
ist das Pumpspeicherwerk. Ist ein Zuviel
an Strom vorhanden, wird damit
Wasser in einen höher gelegenen
Speichersee gepumpt – wobei Energie
verloren geht. Die überschüssige
Der Oberaarsee ist einer der acht Stauseen im Grimselgebiet, die die Kraftwerke
Oberhasli AG als Energiespeicher nutzen.
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FOTO: BEAT KEHRLI
FOTO: ISTOCKPHOTO
Das Wasser in den Stauseen wird bei Bedarf durch die Turbinen (links) geleitet, die so Strom erzeugen. Die Seen werden immer
wieder auf natürliche Weise mit Wasser aufgefüllt, sodass die Stromversorgung stets gesichert ist.
Elektrizität wird als Wasser zwischengelagert.
Übersteigt die Stromnachfrage
das Angebot, wird das Wasser abgelassen
und dabei turbiniert. Die
erprobte Technik mit hohen Pumpund
Produktionsleistungen dient einerseits
der Behebung kurz- bis mittelfristiger
Versorgungsengpässe, so wie
bei einem Dreistundenmatch am Australian
Open körpereigene Energiereserven
aktiviert werden. Anderseits ermöglichen
grosse Pumpspeicherseen
eine saisonale Strom speicherung, einen
Energietransfer vom Sommer zum
verbrauchsintensiven Winter.
Wirkungsgrad in Natur und Technik
Sowohl bei der Speicherung als auch bei der Umwandlung von Energie
treten Verluste auf. Für den Energiehaushalt ist der Wirkungsgrad eines
Speichersystems ein entscheidender Faktor. Erstaunlicher Befund: Technik
ist effizienter als die Natur! (Vorausgesetzt, allein der Wirkungsgrad wird
betrachtet.)
Speichersystem
Wirkungsgrad
Photosynthese (Pflanze) max. 20%
Fettspeicher (Säugetier) ca. 60%
Der Stausee bringt‘s schon lange
Im vollauf erneuerbar gespeisten
Versorgungsnetz der IWB spielen Wasserspeicher
in den Alpen eine zentrale
Rolle. Die gesammelten Schmelz- und
Regenwasser sind Rohstoff zur Stromproduktion:
eine erneuerbare Energieressource
pur.
Stauseen sind Langzeitspeicher,
ihre Wasser stehen in Zeiten knapper
Elektrizität über Wochen und Monate
zur Stromerzeugung bereit. Mit nahezu
100 Prozent Wirkungsgrad tragen
Schweizer Speicherseen seit über 100
Jahren zur sicheren Stromversorgung
von Industrie, Gewerbe und Haushalten
bei.
Die IWB haben ihren Speicher-
Backup im Grimselgebiet, am obersten
Aarelauf im Berner Oberland. Sie
sind mit 16,6 Prozent des Aktienkapitals
an den 1925 gegründeten Kraftwerken
Oberhasli (KWO) beteiligt.
Mit einem System von acht Speicherseen
können insgesamt 195 Millionen
Kubikmeter Wasser gefasst und
gelagert werden. Die beiden grössten
sind der Grimselsee (in Betrieb seit
1932, 103 Mio. m 3 ) und der Oberaarsee
(in Betrieb seit 1953, 61 Mio. m 3 ).
Die KWO produzieren im Durchschnitt
jährlich 2,4 Milliarden Kilowattstunden
Strom, rund 50 Prozent
mehr als der gesamte Bedarf der IWB.
Durch den Zubau von erneuerbaren
Energien wie Wind und Sonne,
aber auch aufgrund des Klimawandels
werden Speicherseen weiter an Bedeutung
gewinnen. Die IWB beteiligen
sich darum mit 15 Prozent am Bau
des Pumpspeicherkraftwerks Nant de
Drance. Nach dem Motto: Schnell mit
viel Power Strom produzieren!
Bernard Gutknecht
Speichersee 99%
Pumpspeichersee ca. 80%
Kondensator 99%
Akku, Batterie bis 90%
energie-und-wasser.ch
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