GLOSSAR
THE STORAGE 101

A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z

Akkumulator

Ein Akkumulator, kurz Akku, ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher – oder einfacher gesagt, eine wiederaufladbare Batterie. Ist der Akku an einer Stromquelle angeschlossen, wird der zugefügte Strom über Elektroden in chemische Energie umgewandelt und der Akku dadurch aufgeladen. Bei der Entladung eines Akkus wird diese chemische Energie wiederum als Elektroenergie freigesetzt. So ermöglichen sie eine zeitlich begrenzte netzunabhängige Stromversorgung. Akkumulatoren arbeiten generell nur mit Gleichstrom.

Arbeit

Im technischen Sinne bezeichnet der Begriff „Arbeit“ die Lieferung und damit den Verbrauch elektrischer Energie.

Arbeitspreis

Den Arbeitspreis kennen Verbraucher von ihrer Stromrechnung. Er wird dort extra aufgeführt und gibt an, wie viel eine verbrauchte Kilowattstunde (kWh) Strom kostet. Der Arbeitspreis beinhaltet alle Kosten, die mit dem Verbrauch zusammenhängen und deckt Beschaffungskosten, Netzentgelte, Konzessionsabgaben, staatliche Steuern und Abgaben ab.

Arbitrage

Der Begriff Arbitrage bezeichnet vereinfacht gesagt das Ausnutzen von Preisunterschieden des gleichen Produkts an unterschiedlichen Handelsplätzen, mit der Absicht schnell und risikoarm Gewinne zu erzielen. In der Praxis bedeutet das, dass ein Händler an der einen Börse ein Produkt preisgünstig einkauft und zeitgleich an der anderen Börse mit höherem Preis veräußert. Solche Geschäfte funktionieren meist nur kurz, da sich durch die Arbitrage die Märkte schnell aneinander anpassen – die Preisdifferenz verschwindet.

CCS

Carbon Capture and Storage, kurz CCS, ist die Abscheidung sowie unterirdische Speicherung von Kohlendioxid (CO2), das bei der Verbrennung fossiler Energieträger entsteht. Ziel ist es, durch die Einlagerung den CO2-Ausstoß in die Atmosphäre zu verringern. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien kann CCS zukünftig überflüssig werden.

Demand-Site-Management/Lastmanagement/Nachfragemanagement

Während heutzutage die Stromversorgung durch die Nachfrage (Demand) gesteuert wird, ist die Idee des Demand-Site-Management, Energiebedarf und -angebot entsprechend flexibel anzupassen. Wind- und Sonnenstrom soll nach Verfügbarkeit genutzt und dadurch der Bedarf an fossilen Kraftwerken deutlich reduziert werden. Der Verbraucher würde dann den Betrieb seiner Geräte nach der vorhandenen Energie richten. Hierfür müsste er jedoch stets über die aktuelle Stromkapazität informiert sein und Anreize durch eine entsprechende

Druckluftspeicherkraftwerk

Ein Druckluftspeicherkraftwerk nutzt die Energie komprimierter Luft. In Zeiten geringer Stromnachfrage und einem Überangebot an regenerativ erzeugter elektrischer Energie, verdichten elektrisch angetriebene Kompressoren die aus der Umgebung angesaugte Luft auf bis zu 100 bar. Wird die dabei entstehende Verdichtungswärme genutzt, spricht man von einem „adiabatischen“ Speicher.

Die Druckluft wird anschließend in Kavernen eingelagert. In Zeiten hoher Stromnachfrage und wenig regenerativ erzeugtem elektrischen Strom kann dann damit in einer Gasturbine Strom erzeugt werden. Bisher gibt es weltweit zwei Druckluftspeicherkraftwerke – eins davon steht in Huntorf, Deutschland.

Elektrochemische Speicher

Elektrochemische Speicher können chemische in elektrische Energie umwandeln. Hierfür reagiert ein Stoff, der Elektronen abgibt, mit einem anderen Stoff, der sie aufnimmt. Eine elektrische Zelle ist ein solcher elektrochemischer Speicher. In einer Batterie sind mehrere elektrische Zellen zusammengeschaltet. Sie ermöglichen die Speicherung und Abgabe von netzunabhängiger Energie.

Elektromobilität

Elektromobilität bezeichnet die Fortbewegung mit Elektrofahrzeugen die nicht mit fossilen Brennstoffen, sondern mit elektrischem Strom betrieben werden. Die Fahrzeuge haben eingebaute Energiespeicher (Akkus), die am Stromnetz aufgeladen werden. In Deutschland gibt es mehrere Förderprogramme für elektrische Fortbewegungsmittel, denn sie spielen auch im Bezug auf erneuerbare Energien eine Rolle: Werden Elektroautos mit erneuerbar erzeugtem Strom oder Wasserstoff betrieben, senken sie den CO2-Ausstoß. Gleichzeitig können sie als „mobile Stromspeicher“ dazu beitragen, Stromschwankungen auszugleichen und dadurch das Netz stabilisieren.

Zink-Luft-Batterie

Die Zink-Luft-Batterie ist eine, nach derzeitigem Forschungsstand nicht wiederaufladbare Zelle, deren Spannung aufgrund einer Zink-Sauerstoff-Reaktion entsteht. Ursprünglich wurde sie vorallem als Knopfzelle in Hörgeräten genutzt, mittlerweile gibt es jedoch auch erste Forschungsansätze für die Verwendung in stationären Speicheranlagen. Problematisch ist jedoch, dass sich dieser Batterietyp bei Kontakt mit Sauerstoff sehr schnell entlädt.

ZEBRA-Batterie

Als ZEBRA-Batterie wird ein wiederaufladbarer Akkumulator aus Natrium-Nickelchlorid-Zelle bezeichnet. Sie zählt zu den Hochtemperaturbatterien und wird vor allem in Elektroautos und im Bereich der Rüstungsindustrie eingesetzt. Die Abkürzung ZEBRA steht für „Zero Emission Battery Research Activities“.

Spannung, elektrische

Elektrische Spannung wird mit U abgekürzt und gibt an, wie viel Energie pro Einheit der elektrischen Ladung transportiert bzw. abgegeben wird. Elektrische Spannung wird in Volt (V) gemessen.

Arbeit

Im technischen Sinne bezeichnet der Begriff „Arbeit“ die Lieferung und damit den Verbrauch elektrischer Energie.

Watt

Watt (W) ist die Einheit, in der Leistung, also Energieumsatz pro Zeitspanne, angegeben wird.

Spannungshaltung

Elektrizität wird in Deutschland über Netze mit verschiedenen Spannungsebenen transportiert, von der Höchst- bis zur Niederspannung. Damit ein stabiler Netzbetrieb möglich ist und an das Netz angeschlossene Geräte keinen Schaden nehmen, muss die Spannung in jeder dieser Ebenen in einem vorgeschriebenen Band bleiben. Schwankungen können durch die Bereitstellung von Blindleistung, zum Beispiel durch Batterien, ausgeglichen werden.

Volt

Volt – abgekürzt mit dem Einheitszeichen V – ist die Einheit der elektrischen Spannung. Ein Volt bedeutet, dass je einem Coulomb elektrischer Ladung ein Joule Energie transportiert wird: 1 V = 1 J / C.

Virtuelles Kraftwerk

Mehrere kleine Stromerzeugungsanlagen wie etwa Windenergie- oder Photovoltaikanlagen, Biogas- oder Blockheizkraftwerke speisen aktuell noch relativ unkoordiniert Energie ins Netz. Werden sie kommunikationstechnisch zusammengeschaltet und zentral verwaltet, ließe sich die Leistungsabgabe der vielen kleinen Kraftwerke besser steuern und an den tatsächlichen Energiebedarf anpassen. Diese Steuerzentrale fungiert wie ein einzelnes großes, also virtuelles Kraftwerk. Hierdurch können die Vorteile der einzeln zugeschalteten Anlagen genutzt und ihre Schwachstellen ausgeglichen werden.

Vanadium-Redox-Flow-Batterien

Vanadium-Redoxflow-Batterien haben sehr großes Potenzial als stationäre Speicher. Sie haben fast keine Selbstentladung. Damit eigenen sie sich unter anderem hervorragend als Saisonspeicher. Weil der Energieträger nicht altert oder verschleißt, sind sie – bei geringem Wartungsaufwand – nahezu unbegrenzt haltbar. Je nach Anforderung können Leistung und Energie getrennt und flexibel skaliert werden.

Übertragungsnetz

Das Verbundnetz aus Höchstspannungsleitungen, das den Strom überregional von Kraft- zu Umspannwerken transportiert, ist das Übertragungsnetz. Sein Leistungsfluss wird hauptsächlich durch den Kraftwerkeinsatz bestimmt. Deutsche Übertragungsnetze besitzen normalerweise die Spannungsebenen 220 kV und 380 kV.

Netzentgelte

Strom- und Gaslieferanten bezahlen den Netzbetreibern ein Netznutzungsentgelt oder auch Netzentgelt, das sie dem privaten Letztverbraucher wiederum als Teil des Arbeits- und Grundpreises in Rechnung stellen. Großverbraucher – etwa in der Industrie – zahlen ihr Netzentgelt direkt an die Betreiber. Mit den Entgelten werden die Frequenzregelung, der Ausgleich von Verlustenergie, die Lieferung und das Management von Blindleistung, die Erhaltung der Schwarzstartfähigkeit, die Durchführung von Redispatch-Maßnahmen bei Netzengpässen und die Kosten für Stromleitungen finanziert.

Systemdienstleistungen

Jeder Netzbetreiber hat über die Übertragung und Verteilung von Strom hinaus bestimmte Dienstleistungen, sogenannte Systemdienstleistungen, zu erbringen. Sie beinhalten vor allem die Frequenz- sowie die Spannungshaltung, der Versorgungswiederaufbau und die Systemführung.

Systemführung

Unter diesem Begriff versteht man die Überwachung, Führung und Steuerung des Übertragungsnetzes, aber auch die Koordination von kommerziellen Stromtransporten zwischen den Bilanzkreisen und den Händlern innerhalb einer Regelzone.

Supraleitende magnetische Energiespeicher (SMES)

SMES speichern elektrische Energie magnetisch in Spulen aus supraleitendem Material. Dort kann der Strom widerstandslos fließen, weswegen keine Energieverluste während des Haltens der Ladung auftreten. Die Energiedichte von SMES ist relativ gering, während die Leistungsdichte relativ hoch sein kann. Derzeit gibt es allerdings kaum praktische Anwendungen für diese Technologie.

Speicherkapazität

Die Speicherkapazität gibt an, wie viel Energie maximal eingespeichert und wieder abgegeben werden kann. Die Speicherkapazität wird in Wattstunden angegeben.

Natrium-Schwefel-Batterien

Natrium-Schwefel-Batterien sind sehr langlebig und unter den stationären Stromspeicher-Produkten am weitesten entwickelt. Batterien dieses Typus sind industriell im Megawatt-Bereich verfügbar und in Japan an verschiedenen Standorten seit über 15 Jahren im Einsatz. Aufgrund ihrer hohen Speicherkapazität eignen sich diese Hochtemperaturbatterien wirtschaftlich besonders für den Ausgleich der täglichen Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie. Die Produktion ließe sich bei entsprechender Nachfrage sehr schnell weiter industrialisieren. Die benötigten Rohstoffe sind nicht nur ungiftig, sondern auch weltweit verfügbar.

Sekundärregelung

Sekundärregelleistung wird eingesetzt, um länger anhaltende Frequenzabweichungen innerhalb der fehlerhaften Regelzone aufzufangen. Sie löst die Primärregelleistung ab und ist innerhalb von fünf Minuten vollständig aktivierbar bzw. deaktivierbar. Ebenso wie bei der Primärreserve wird Sekundärreserveleistung vom Übertragungsnetzbetreiber automatisch aus regelfähigen Kraftwerken abgerufen. Es gibt positive und negative Sekundärreserven.

Saisonale Reserve/ saisonale Speicherung

Genug Sonnenenergie auch im Winter- das ist die Grundidee der saisonalen Reserve. Hierbei geht es darum, große Strommengen aus Erneuerbaren über längere Zeiträume hinweg zu speichern. Es ist davon auszugehen, dass wir solche Speicher erst ab einem Anteil von etwa 80% Erneuerbare benötigen.

Blindarbeit

Blindarbeit, auch Blindenergie genannt, ist der Anteil der elektrischen Energie, der verbraucht wird, ohne dass er direkt genutzt werden kann – etwa um ein Gerät zu betreiben. Sie entsteht, wenn ein Verbraucher über einen gewissen Zeitraum Blindleistung bezieht, die notwendig ist, um elektromagnetische und elektrische Felder aufzubauen. Die Blindarbeit pendelt quasi nur zwischen Netz und Verbraucher hin und her. Sie wird in „kvarh“ angegeben und tritt nur bei Wechsel- nicht aber bei Gleichstrom auf.

Netzaufbau

Wenn es zu einem flächendeckenden Stromausfall (Black-Out) kommt, muss die Stromversorgung von der Höchstspannungsebene wieder aufgebaut werden. Dabei werden zunächst kleinere Regionen wieder ans Netz genommen und diese nach und nach zusammengeschaltet. Das koordinierte Zuschalten von Erzeugern und Verbrauchern stellt eine wesentliche Herausforderung beim Versorgungswiederaufbau dar. Hierfür werden so genannte „schwarzstartfähige Erzeugungseinheiten“ benötigt.n.

Residuallast

In Deutschland kann die Erzeugung aus Wind- oder Sonnenenergie den Energiebedarf nicht immer vollständig abdecken. Die Differenz zwischen Bedarf und tatsächlich produzierter erneuerbarer Energie heißt Residuallast. Kommt es zu einer erhöhten Nachfrage, die nicht mehr von den erneuerbaren Energien bedient werden kann, wird dieser Restbedarf mit Energie aus regelbaren Kraftwerken ausgeglichen.

Reserveleistung

Reserveleistung beschreibt die Leistung, die ein Energieunternehmen zusätzlich zum voraussichtlichen Bedarf der Verbraucher bereitstellt. Sie gewährleistet bei einem Ausfall der Stromversorgung, dass die wichtigen elektrischen Geräte in Betrieb bleiben können. Besonders relevant ist die Notstromversorgung beispielsweise für Krankenhäuser, wo lebensnotwendige Maschinen auch bei einem allgemeinen Stromausfall zuverlässig weiterarbeiten müssen.

Redispatch

Mit dem Redispatch reagieren die Betreiber auf eine drohende Überlastung des Stromnetzes, indem sie die Stromeinspeisung ihrer Kraftwerke an die Last anpassen. Konkret bedeutet dies, dass sie ihre Kraftwerke je nach Bedarf hoch- oder zurückfahren.

Blindleistung

Blindleistung oder Blindstrom erzeugt im Gegensatz zum Wirkstrom keine nutzbare Energie. Während die Wirkleistung z. B. dazu dient, elektrische Motoren anzutreiben oder Wärme zu erzeugen, ist die gleichzeitig fließende Blindleistung daran unbeteiligt. Sie kann also nicht in nutzbare Energie für den Verbraucher umgewandelt werden, sondern ist notwendig, um elektromagnetische und elektrische Felder aufzubauen, damit die Wirkleistung ihre Arbeit verrichten kann.

Ramping/Modellierung von Leistungsgradienten

PV und Wind speisen mitunter plötzlich große Energiemengen ins Netz ein. Um diese steilen Erzeugungsgradienten, die so genannte „Rampen“ zu glätten, können Speicher eingesetzt werden.

Pumpspeicherkraftwerk

In einem Pumpspeicherkraftwerk wird nicht benötigte Energie anderer Kraftwerke dazu genutzt, Wasser auf ein höhergelegenes Niveau zu pumpen und dort zu speichern. Wenn das Wasser wieder abgelassen wird, treibt es über eine Turbine einen Generator an und erzeugt dadurch Strom, der in Spitzenlastzeiten schnell zur Verfügung steht. So können diese Speicherkraftwerke das schwankende Stromangebot aus Wind- und Sonnenenergie zuverlässig ausgleichen.

Primärregelleistung

Die Primärregelleistung dient der Frequenzstützung im europäischen Verbundnetz. Sie wird automatisch aktiviert, sobald die Frequenz außerhalb von 49,99 bis 50,01 Hz liegt und muss innerhalb von 30 Sekunden erbracht sein. Die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber kaufen wöchentlich in einer stark regulierten Auktion Regelleistung von verschiedenen Anbietern. Diese müssen jederzeit in der Lage sein, bei Unterfrequenz zusätzliche Energie ins Stromnetz einzuspeisen (positive Regelleistung) oder bei zu hoher Frequenz Energie aus dem Stromnetz zu entnehmen (negative Regelleistung). Bezahlt wird dabei ausschließlich, dass die entsprechende Leistung in der Woche kontinuierlich verfügbar ist, es handelt sich also um einen Kapazitätsmarkt.

Präqualifikation

Die Präqualifikation ist eine Eignungsprüfung, die vor Beginn des Eintritts in den marktwirtschaftlichen Wettbewerb vorgenommen wird. Sie ist zum Beispiel auch für die Teilnahme am Primärregelleistungsmarkt erforderlich. Dabei muss u.a. nachgewiesen werden, dass die gesamte mit der Erzeugungseinheit vertraglich vereinbarte Primärregelleistung bei einer quasistationären Frequenzabweichung von ± 200 mHz gleichmäßig in 30 Sekunden aktiviert und mindestens über einen Zeitraum von 15 Minuten abgegeben werden kann. Die Batterien im Younicos Technologiezentrum haben diesen Prozess übrigens erfolgreich durchlaufen und nehmen seit 2012 am Primärregelleistungsmarkt teil.

AC/DC

Die Abkürzung AC/DC steht für die englischen Begriffe Alternating Current (Wechselstrom) und Direct Current (Gleichstrom). Wechselstrom ändert seine Richtung bzw.
Polung periodisch und dient hauptsächlich der elektrischen Energieversorgung. Er fließt durch Hochspannungsleitungen und erreicht die Haushalte in Europa mit einer
Frequenz von etwa 50 Hertz. Bei Gleichstrom ändern sich Stärke und Richtung nicht, sondern bleiben – wie der Name schon sagt – gleich. Typische Gleichstromquellen
sind die Batterie oder der Akku.

Ampere

Ampere – abgekürzt mit dem Einheitszeichen A – ist die Maßeinheit für elektrische Stromstärke.

Amperestunde

Die Amperestunde – abgekürzt mit dem Einheitszeichen Ah – ist eine Maßeinheit für elektrische Ladung. Sie bezeichnet die Ladungsmenge, die innerhalb einer Stunde bei konstantem Strom durch einen Leiter fließt und berechnet sich entsprechend aus Stromstärke mal Zeit. Werden beispielsweise innerhalb einer Stunde (1 h) drei Ampere (3 A) transportiert, beträgt die Amperestunde 3 Ah (3A x 1h = 3 Ah). Die verfügbare Ladung von Batterien wird häufig in Amperestunden angegeben.

Gesicherte Leistung

Mit der gesicherten Leistung ist die Kraftwerkkapazität gemeint, die von den Stromproduzenten mit 99 prozentiger Sicherheit zur Verfügung gestellt werden kann. Diese gesicherte Leistung lässt sich nur für ein System aus mehreren Kraftwerken angeben, aber nicht für einzelne Kraftwerke, da deren Verfügbarkeit separat < 99 Prozent ist. Die Verfügbarkeit von Batterien dagegen kann größer als 99 Prozent sein, da sie modular aus vielen in sich redundanten Einheiten zusammen gesetzt ist.

Batterie

Das Prinzip der Batterie oder des Akkumulators lässt sich mit zwei, durch eine Leitung verbundene Wasserbehältern veranschaulichen. Die Behälter stehen auf unterschiedlicher Höhe, so dass Wasser vom oberen Behälter nach unten strömt und dabei ein Rad antreibt. In einer Batterie wirken die Elektroden wie die Behälter, statt Wasser fließen Elektronen und treiben damit statt des Rades jedes beliebige elektrische Gerät an. Je größer der Höhenunterschied zwischen den Behältern ist, desto schneller dreht sich das Rad.
Im Fall der Batterie wird die Höhe „Spannung“, der Wasserfluss „elektrische Leistung“ und die Größe des Wasserbehälters „Kapazität“ genannt. Je höher die Spannung, desto mehr Arbeit liefern Batterie oder Akku. Je mehr Elektronen in den Elektroden gespeichert werden, desto länger wird Strom bereit gestellt. Man unterscheidet zwischen einmal verwendbaren Primär- und wiederaufladbaren Sekundärbatterien, den so genannten Akkumulatoren.

Schwarzstartfähigkeit

Wenn ein Kraftwerk in der Lage ist, unabhängig vom Stromnetz hochzufahren, spricht man von Schwarzstartfähigkeit. Diese Möglichkeit ist vor allem bei einem flächendeckenden Stromausfall wichtig und funktioniert zumeist mit Energie aus Akkus oder Stromerzeugungsaggregaten, sogenannten Generatoren. Schwarzstartfähige Kraftwerke helfen nach einem Zusammenbruch der Stromversorgung, die Netze wieder aufzubauen.

Negative Börsenpreise

Im Winter 2009 kam es in Deutschland erstmals zu negativen Strompreisen, die durch ein Überangebot an Strom entstanden sind. Diese zu hohe Verfügbarkeit kommt zustande, wenn trotz geringer Stromnachfrage in hohem Maße erneuerbare Energien ins Netz eingespeist werden – und die konventionellen Kraftwerke dennoch weiterlaufen. Durch ihre mangelnde Flexibilität müssen konventionelle Anlagen oft auch dann mit einer gewissen Mindestleistung weiterbetrieben werden, wenn das Netz sie eigentlich nicht als Lieferanten benötigt. Denn nach der Drosslung brauchen sie zum einen sehr lang, um wieder vollständig hochzufahren. Zum anderen erhöht häufiges Aus- und wieder Anschalten den Verschleiß. Zudem bleiben Kraftwerke oftmals auch am Netz, um weiterhin Systemdienstleistungen bereitzustellen.

Nickel-Cadmium

Ein Nickel-Cadmium-Akkumulator (NiCd-Akku) ist wiederaufladbar und zeichnet sich durch eine hohe Robustheit gegen Tiefentladung und Überladung aus. Da Cadmium allerdings ein hochgiftiges Schwermetall ist, wurde die Einsatzmöglichkeiten dieses Batterietyps gesetzlich stark eingeschränkt. Heute finden sie noch in Not- und Alarmsystemen sowie schnurlosen Elektrowerkzeugen Anwendung.

Nickel-Metall-Hydrid

Als umweltverträgliche Alternative zum NiCd-Akku wird beim Nickel-Metall-Hydrid-Akku (NiMH) das Cadmium durch eine Metalllegierung ersetzt. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo ein hoher Energiebedarf besteht, aber hohe Batteriekosten vermieden werden sollen, zum Beispiel bei Haushaltselektronik. NiMH-Akkus reagieren allerdings empfindlich, zum Beispiel auf Überladung, Überhitzung oder Tiefentladung (Stromentnahme bis zur nahezu vollständigen Erschöpfung der Ladekapazität).

Peak Shaving/Lastspitzenmanagement

Ziel des Peak Shavings ist es, Versorgungsengpässe auch dann zu vermeiden und das Netz zu entlasten, wenn der Bedarf an Energie besonders hoch ist. Das funktioniert entweder, indem die Verbraucher ihren Mehrbedarf selbstständig decken, indem sie zusätzliche Erzeugungs- und Speicheranlagen wie etwa Großbatterien zuschalten, oder indem sie ihren Bedarf ans Angebot anpassen.

Leistung

Bei dem Begriff Leistung im Sinne der Energiewirtschaft handelt es sich um die Energiemenge, die innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit erzeugt oder verbraucht wird. Die Leistung wird in Watt, Kilo-, Mega- oder Gigawatt angegeben.

POWER TO GAS

Power-to-Gas ist ein chemisches Verfahren, bei dem Strom aus erneuerbaren Energien in Wasserstoff oder synthetisches Erdgas umgewandelt wird. Hierfür wird mithilfe von Elektrolyse zunächst Wasserstoff erzeugt und anschließend erfolgt die Methanisierung, also die Umwandlung zu Methan. Der Vorgang macht es möglich, große Mengen Strom aus erneuerbaren Energien langfristig zu speichern und bei Bedarf abzurufen.

Kondensatoren

Kondensatoren können elektrische Energie speichern, ohne dass sie in andere Energieformen umgewandelt werden muss. Sie bestehen aus zwei etwas voneinander entfernten elektrisch leitenden Flächen – den Elektroden – in deren Mitte sich ein isolierender Bereich befindet. Durch einen elektrischen Stromfluss wird eine der Elektroden positiv, die andere negativ aufgeladen. Der Kondensator speichert diese Ladung und kann sie später wieder abgeben. Hierbei entstehen kaum Energieverluste. Allerdings können Kondensatoren nur geringe Energiemengen speichern.

ZENTRAL/DEZENTRAL

Strom wird entweder zentral in einem Großkraftwerk, wie einem Kern-, Kohle oder Gaskraftwerk produziert oder aber dezentral von vielen kleinen Anlagen, die ihre Energie separat ins Netz einspeisen.

Regelleistung

Für ein stabiles Stromnetz müssen Last und Erzeugung kontinuierlich im Gleichgewicht sein. Durch Lastprognosefehler, Kraftwerks-, Last- und Leitungsausfälle oder die Volatilität der Einspeisung von erneuerbaren Energien entstehen aber kurzfristige Ungleichgewichte im Netz. Die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber sind verpflichtet, solche Schwankungen durch kurzfristige Bereitstellung von Regelleistung auszugleichen und so die Netzfrequenz auf 50,00 Hertz zu stabilisieren. Dazu wird bei Überfrequenz (> 50 Hertz) negative Regelarbeit und bei Unterfrequenz (< 50 Hertz) positive Regelarbeit erbracht. Es werden drei Regelleistungsarten unterschieden: Primärregelleistung, Sekundärregelleistung und Minutenreserve (Tertiärregelleistung).

Stromstärke, elektrische

Die in einem Leiter pro Zeiteinheit fließende elektrische Ladung heißt Stromstärke und wird in der Maßeinheit Ampere (A) ausgewiesen.

Zyklus

Wenn eine Batterie einmal komplett geladen und entladen wird, spricht man von einem Zyklus. Der sogenannte Vollzyklus wird dann erreicht, wenn eine von der Speicherkapazität der Batteriezelle abhängige Energiemenge einmal umgeschlagen wurde. Um anzugeben, wie oft eine Batterie entladen und danach wieder aufgeladen werden kann, bis ihre Kapazität einen gewissen Wert unterschreitet, spricht man von Zyklenfestigkeit.

Kilowattstunde

Eine Kilowattstunde – abgekürzt mit kWh – gibt die Energiemenge an, die bei einer Leistung von einem Kilowatt (1 kW) innerhalb einer Stunde umgesetzt wird. Vor allem Strom- und Heizwärmekosten werden in Kilowattstunden berechnet.

Arbeitspreis

Den Arbeitspreis kennen Verbraucher von ihrer Stromrechnung. Er wird dort extra aufgeführt und gibt an, wie viel eine verbrauchte Kilowattstunde (kWh) Strom kostet. Der Arbeitspreis beinhaltet alle Kosten, die mit dem Verbrauch zusammenhängen und deckt Beschaffungskosten, Netzentgelte, Konzessionsabgaben, staatliche Steuern und Abgaben ab.

 

Grenzkosten

Der Begriff beschreibt die Kosten, die ein Kraftwerk mindestens einnehmen muss, um keine Verluste zu machen. Die Grenzkosten orientieren sich an den Betriebskosten des jeweiligen Kraftwerks und beinhalten unter anderem Brennstoff- und Verschleißkosten sowie Ausgaben für Emissionszertifikate. Für den Stromhandel haben sie eine wichtige Bedeutung, denn der an der Börse ermittelte Strompreis richtet sich immer nach den Kosten des teuersten Kraftwerks, dem sogenannten Grenzkraftwerk.

Merit-Order / Merit-Order-Effekt

Merit-Order ist die Einsatzreihenfolge von Kraftwerken. Bestimmt wird sie durch die Grenzkosten, also die Mindestkosten, zu denen ein Kraftwerk Strom produzieren kann. Angefangen mit dem Kraftwerk mit den niedrigsten Grenzkosten werden nach und nach andere Kraftwerke dazu geschaltet – bis der Strombedarf gedeckt ist. Das letzte und somit teuerste Kraftwerk bestimmt im aktuellen Strommarktmodell den Strompreis, man spricht vom markträumenden Preis (MCP – market clearing price). Seit nun die erneuerbaren Energien am Markt sind, gibt es den sogenannten Merit-Order-Effekt. Dadurch, dass hier keine Brennstoffe benötigt werden und etwa Solarenergie tagsüber quasi immer verfügbar ist, werden mit der Zuschaltung

dieser erneuerbaren Energien weniger konventionelle Kraftwerke gebraucht. Günstigere Kraftwerke, die zuerst ans Netz gehen, bestimmen nun den Preis und die Stromkosten sinken insgesamt.

Minutenreserve

Nach 15 Minuten wird die Sekundärreserve durch die dritte Regelstufe, die sogenannte Minutenreserve (auch Tertiärregelung genannt) abgelöst. Diese wird nach einer Anfrage des Netzbetreibers manuell zugeschaltet. Bei der Minutenreserve wird zwischen negativer und positiver Regelenergie unterschieden. Kraftwerke der Minutenreserve sind zum Beispiel Steinkohle-, Gas-, Blockheiz- und Pumpspeicherkraftwerke.

Must-Run-Kapazitäten

Konventionelle Kraftwerke sind nicht beliebig flexibel. Um überhaupt den notwendigen Verbrennungsprozess in Gang zu bekommen, muss eine gewisse Schwelle überschritten sein. Bei Braunkohlekraftwerken sind das etwa 60 Prozent, bei Steinkohlekraftwerken etwa 50 Prozent der Gesamtleistung. Weil die Kraftwerke aber auch in der Lage sein müssen, ihre Leistung zu drosseln, müssen sie meist bei mindestens 60 % ihrer Leistung laufen. Diese sogenannte Must-run-Leistung aus fossiler Energie muss im Stromsystem abgenommen werden. Das begrenzt den Einsatz jeglicher anderer Energieform auf die Differenz der Must-Run-Leistung und die gerade vorherrschende Nachfrage.

Blei-Säure-Akkus

Bleiakkumulatoren sind eine sehr verbreitete Speichertechnologie, vornehmlich als Starterbatterien von Autos, aber auch im Bereich Hausspeicher. Die Zellspannung von Bleiakkus liegt bei 2 V, und meist werden mehrere Zellen kombiniert, um eine Spannung von z. B. 6 V, 12 V oder 24 V zu erhalten. Die Energiedichte und die Zyklenlebensdauer ist erheblich niedriger als etwa bei Lithium-Ionen-Akkus, der Preis jedoch auch. Die enthaltene Schwefelsäure ist stark ätzend.

Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Akkus eignen sich besonders als Kurzzeitspeicher über Minuten oder Stunden. Lithium-Ionen-Batterien sind von wenigen Kilowatt bis mehreren Megawatt verfügbar und können somit sowohl in sehr kleinen als auch großen Systemen eingesetzt werden. Da sie eine sehr hohe Energiedichte haben, benötigen sie wenig Platz und können leicht sowohl in Häuser als auch in Verteilnetze integriert werden. Auch für den Ausgleich großer kurzfristiger Schwankungen durch Regelenergie sind sie ideal geeignet.

Last/ Grundlast, Mittellast, Spitzenlast

Last meint in der Energiewirtschaft vom Verbraucher in Anspruch genommene Leistung.

 

Grundlast (engl. Baseload) ist der kontinuierliche Verbrauch eines Stromnetzes. Die Grundlast wird von kontinuierlich arbeitenden Kraftwerken (Grundlastkraftwerke) gedeckt, die aktuell noch vorwiegend mit Atomenergie oder Braunkohle betrieben werden. Wird die Grundlast überschritten, weil der Strombedarf für kurze Zeit ansteigt, spricht man von Mittel- oder Spitzenlast. Steinkohlekraftwerke dienen oft als Mittellastkraftwerke und decken die zusätzlich benötigte Leistung ab. Bei sehr hohem Strombedarf werden zudem Spitzenlastkraftwerke hinzugenommen. Hierzu zählen beispielsweise Pumpspeicher- und Gaskraftwerke. Durch den wachsenden Anteil an erneuerbaren Energien bei der Stromerzeugung werden weniger Grundlastkraftwerke benötigt. Die Idee: Wind und Sonne werden je nach Bedarf flexibel eingesetzt, um den Strombedarf zu decken.

Lastabwurf

Beim Lastabwurf werden Verbraucher vom Stromnetz getrennt, etwa bei einem Stromausfall. Wenn einzelne Anlagen abgeschaltet werden, bezeichnet man das ebenfalls als Lastabwurf. Das Abschalten ist eine Schutzmaßnahme und geschieht automatisch, wenn die Überlastung, und damit der Zusammenbruch eines Energienetzes droht.

Entladezeit

Entladezeit ist die Dauer, in der ein Speicher Energie abgibt. Die verschiedenen Speicher haben unterschiedliche Kapazitäten und Aktivierungsgeschwindigkeiten. So können Kurzzeitspeicher etwa in Sekunden oder Minuten Energie bereitstellen, verfügen aber über ein geringes Volumen. Tagesspeicher brauchen hingegen ein bis zehn Stunden zur Bereitstellung, haben dafür aber eine höhere Kapazität.

Verteilnetz

Der Strom aus dem Übertragungsnetz wird in Umspannwerken auf das Spannungsniveau der regionalen Verteilnetze gebracht. Diese transportieren die Energie anschließend zu den einzelnen Verbrauchern. Für den Transport im Verteilnetz sind die Verteilnetzbetreiber zuständig, die sich auch um dessen Instandhaltung kümmern müssen. In ganz Deutschland gibt es etwa 900 Verteilnetzbetreiber. Durch den zunehmenden Ausbau der dezentralen Erneuerbaren sind die Aufgaben der Verteilnetzbetreiber komplexer geworden. Sie müssen nun verstärkt Strom aud Wind und Sonne aufnehmen und zur überregionalen Verteilung an die Übertragungsnetzbetreiber weiterleiten.

Gasspeicher

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, Gas zu speichern. Während ein Porenspeicher eine natürliche Erdgaslagerstätte ist, die erneut gefüllt werden kann, ist ein Kavernenspeicher ein künstlich angelegter Hohlraum. Zudem gibt es oberirdische Gasbehälter oder bodennahe Röhrenspeicher. In Deutschland gibt es 44 Erdgasspeicher, die insgesamt 19,1 Milliarden Kubikmeter Erdgas aufnehmen können.

Wärmespeicher

Wärmespeicher nehmen Energie in Form von Wärme auf, lagern sie ein und geben sie bei Bedarf wieder ab. Hierbei wird zwischen sensiblen Wärmespeichern, Latentwärmespeichern und thermochemischen Wärmespeichern unterschieden. Die sensiblen Wärmespeicher verändern beim Laden und Entladen ihre eigene Temperatur, während Latentwärmespeicher nicht ihre „fühlbare“ Temperatur, sondern ihren Aggregatzustand ändern. Thermochemische Wärmespeicher lagern die Wärme mithilfe von endo- und exothermen, also chemischen Reaktionen ein und geben sie auch so wieder ab.

Momentanreserve

Das Trägheitsmoment rotierender Massen eines synchron am Netz operierenden Generators (Synchrongenerator) speichert im laufenden Betrieb kinetische Energie. Diese gespeicherte Energie steht bei unvorhergesehenen Frequenzschwankungen sofort systemstabilisierend zur Verfügung.

Wasserstoff

Im Rahmen der erneuerbaren Energiewirtschaft spielt Wasserstoff eine wichtige Rolle: Er kann mithilfe eines Elektrolyseurs gewonnen und dann gespeichert werden. Anschließend ist es möglich, Wasserstoff zu elektrischer Energie umzuwandeln.

Netz

Das Stromnetz besteht aus Leitungen, Schalt- und Umspannwerke sowie den betreibenden Kraftwerken. Innerhalb des Netzes wird elektrische Energie produziert und transportiert. In Europa sind die meisten Verbraucher an das europäische Verbundnetz angeschlossen, das durch die Verbindung vieler kleiner Netze entstanden ist. Schwankungen bei Stromerzeugung und Verbrauch können in großen Netzen sehr viel leichter ausgeglichen werden als in abgegrenzten Inselnetzen.

Netzfrequenz

Strom und Spannung verlaufen in Form von Sinuswellen mit einer bestimmten Frequenz im Stromnetz. Diese sogenannten Netzfrequenz muss von den Übertragungsnetzbetreibern im Rahmen der Systemverantwortung gesichert werden und liegt im europäischen Verbundnetz bei 50 Hertz.

Schwungradspeicher

Bei Schwungradspeichern handelt es sich um Kurzzeitspeicher, die sich durch hohe Leistung, aber eine begrenzte Energiedichte auszeichnen. Ein durch einen Elektromotor in Bewegung gesetztes Schwungrad lädt sich zunächst auf – speichert also kurzzeitig Energie. Wird es anschließend wieder entladen, dient meist der gleiche Generator, der es angetrieben hat dazu, Strom zu erzeugen.

Frequenzhaltung

Generatoren, die in konventionellen Kraftwerken Strom erzeugen, müssen mit genau 50 Umdrehungen pro Sekunde rotieren. Nur dann durchläuft der erzeugte Wechselstrom genau 50-mal pro Sekunde eine volle Phase. Wenn der Stromverbrauch unvorhergesehen zunimmt und  die momentan einspeiste Leistung aller Kraftwerke übersteigt, führt dies zum einem leichten Abbremsen der Generatoren und damit zu einem Absinken der Netzfrequenz. Gleiches geschieht, wenn die Einspeisung unerwartet abnimmt, etwa durch den unvorhergesehen Ausfall eines Kraftwerks. Umgekehrt steigt die Netzfrequenz an, wenn die Einspeisung höher oder die Last geringer  als erwartet ist. Es sind also aktive korrigierende Eingriffe nötig, um die Netzfrequenz ausreichend stabil zu halten. Bei einer zu niedriger Netzfrequenz sind zusätzliche Einspeisungen oder auch eine Reduktion der Netzlast nötig. Beides wird als positive Regelenergie bezeichnet. Bei einer zu hoher Netzfrequenz muss die Einspeisung reduziert oder die Netzlast erhöht werden, man spricht von negativer Regelenergie.

Energie

Energie ist Leistung mal Zeit. Leistung ist die Menge des Stromflusses zu jedem beliebigen Zeitpunkt. Energie dagegen bezeichnet wie lange wie viel Leistung erbracht wird. Zur Illustration kann man Strom mit Wasser vergleichen: Die Größe eines Wassertanks bestimmt, wie viel Energie insgesamt hineinpasst, der Durchmesser des Ein- und Ausgangs bestimmt die maximale Leistung.

 

Energie wird in Watt-, Kilowatt-, Mega- oder Gigawattstunden (Wh, kWh, MWh, GWh) gemessen. Zwischen den Einheiten liegen 1.000-Schritte, also: 1 GW = 1.000 MW = 1.000.000 kW. Elektrische Energiemengen dagegen werden in wattstunden gemessen. Wenn ein 1-GW Kohlekraftwerk einen Tag mit voller Leistung läuft, produziert es 24 GWh Energie. Am Tag werden in Deutschland durchschnittlich 1.600 GWh Energie verbraucht, die durchschnittliche Leistung beträgt entsprechend rund 67 GW, die Spitzenlast liegt bei 80 GW.

Energiespeicher

Energiespeicher dienen der Aufnahme und Speicherung von Energie, die im Bedarfsfall abgerufen werden kann. Es gibt unterschiedliche Speichermöglichkeiten für unterschiedliche Energieformen – etwa für mechanische, elektrische, thermische oder chemische Energie. Normalerweise wird die Energie in der gleichen Form entnommen, in der sie eingespeist wurde, jedoch nicht immer in dieser Form gespeichert. So kann elektrische beispielsweise als mechanische Energie gespeichert und dann für die Abgabe wieder umgewandelt werden. In diesem Fall spricht man auch von „Energiewandler“.