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Effiziente Energiespeichersysteme für die Energiewende

Wenn die Energiewende gelingen und Sonne und Wind in Zukunft die wichtigsten Stromquellen sein sollen, werden leistungsstarke Speicher benötigt. Energiespeicher sind für den Ausgleich von Angebot und Nachfrage unerlässlich.

Energie
Erneuerbare Energien
Artikel

Juli 08, 2025

Schwankungen ausgleichen, Energieverschwendung vermeiden

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der die Luft frisch und der Himmel klar ist. Eine Welt, in der Energie nicht länger eine knappe Ressource ist, sondern eine reichlich vorhandene und vor allem eine saubere. Das ist die Vision einer Zukunft, die von erneuerbaren Energien angetrieben wird. Doch auf dem Weg zu diesem Ziel stehen wir vor einer entscheidenden Herausforderung: Wie können wir die von Sonne und Wind erzeugte Energie speichern, damit sie dann genutzt werden kann, wenn wir sie am meisten brauchen? Die Antwort liegt in modernen und effizienten Energiespeichersystemen, die Schwankungen ausgleichen, Stromnetze im Gleichgewicht halten und unnötige Energieverschwendung vermeiden. In diesem Artikel erfahren Sie, welche entscheidende Rolle Energiespeichersysteme für eine grünere Zukunft spielen und wie Halbleiter Innovationen in diesem Bereich vorantreiben.

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Von der Pumpspeicherkraft zur Batteriespeicherung

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Durch die Umstellung auf erneuerbare Energien ist die effiziente Speicherung von Energie dringlicher denn je – damit die Energie immer dann zur Verfügung steht, wenn sie gebraucht wird. Der Blick in die Geschichte zeigt, dass Menschen schon immer nach kreativen Lösungen für dieses Thema gesucht haben. So waren beispielsweise Speicher mittels Gewichten lange Zeit eine gängige Form für die Speicherung mechanischer Energie, um beispielsweise Uhrwerke in Kirchtürmen über Tage oder sogar Wochen in Gang zu halten. Jahrhundertelang experimentierte man mit mechanischen Lösungen wie Schwungrädern, Druckluft und nicht zuletzt elektrochemischen Ansätzen, die schließlich zu den Batterien führten. Lange waren Wasserkraft und Pumpspeicherkraftwerke die einzigen Technologien, um Energie im großen Maßstab und über lange Zeiträume zu speichern oder Tag und Nacht auszugleichen. Heute kommen zwei weitere Technologien ins Spiel: Neben leistungsfähigen Batteriesystemen ist das der grüne Wasserstoff, dem man eine große Zukunft voraussagt. Der Grund ist, dass Wasserstoff in großen Mengen gespeichert, transportiert und flexibel zur Verfügung gestellt werden kann. Und es gibt noch einen weiteren Aspekt: Auch tragbare Energiespeicher gewinnen immer mehr an Bedeutung. Sie können als Stromquelle für Outdoor-Aktivitäten wie Camping oder als Notstromaggregat bei einem Netzausfall genutzt werden.

Gleichgewicht von Energieangebot und -nachfrage

Aus Sicht der Energieversorger besteht der Wert von Energiespeichersystemen darin, die Zuverlässigkeit und Stabilität des Netzes zu erhöhen, Kapazitätsengpässe bei der Energieübertragung auszugleichen und wetterbedingte Angebots- und Nachfrageschwankungen zu bewältigen. Insbesondere bieten Energiespeichersysteme eine Lösung, wenn die Verhältnisse unsicher sind, z. B. bei Stromausfällen, Naturkatastrophen oder technischen Probleme. Sie liefern Energie, wenn andere Quellen nicht verfügbar sind. Bei der Übertragung kann es zu Kapazitätsengpässen kommen, wenn die Nachfrage gleichzeitig stark ansteigt. Hier bieten Energiespeichersysteme eine Möglichkeit, die in Spitzenzeiten benötigte Energie zu strecken, die Zeit zu überbrücken, in der keine Sonne oder kein Wind vorhanden ist, und das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage auszugleichen. Bei Gewerbe- und Wohngebäuden, z. B. bei Büros oder Wohnhäusern, die bereits eine Photovoltaikanlage auf dem Dach haben, kann die Energie tagsüber gespeichert und nachts genutzt oder ins Netz eingespeist werden.

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Halbleiter sorgen für Stabilität in hochkomplexen verteilten Netzen

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Das Stromnetz entwickelt sich weiter: von einer Einbahnstraße vom Kraftwerk zu den industriellen Verbrauchern und Endkonsumenten hin zu einem hochkomplexen verteilten Netz. Deshalb werden mobile und stationäre Energiespeichersysteme, die durch Halbleitertechnologien erst ermöglicht werden, zu einem wesentlichen Bestandteil der gesamten Energieversorgungskette. Halbleiter bieten ein breites Spektrum an technologischen Lösungen. Mit ihnen bewältigen Energiespeichersysteme die veränderte Angebots-Nachfrage-Situation, die durch die Umstellung auf erneuerbare Energiequellen bedingt ist. Modernste Halbleitertechnologien werden überall benötigt, sei es für die effiziente Energieumwandlung an verschiedenen Punkten der Energieversorgungskette oder für das Batteriemanagement, um die Speicher optimal zu nutzen. Da potenziell jeder Punkt, an dem Strom erzeugt und verbraucht wird, zu einem aktiven, intelligenten Knoten im System werden kann, ist die von Infineon-Halbleitern ermöglichte Energieeffizienz an allen Schnittstellen entscheidend.

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Was Energiespeichersysteme ausmacht: Energieumwandlung und Batteriemanagement

Energiespeichersysteme haben zwei Hauptfunktionen, die erst durch Halbleiter ermöglicht werden: die energieeffiziente Energieumwandlung und das Batteriemanagementsystem. Das Energieumwandlungssystem (Power Conversion System, PCS) sorgt für die Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom und umgekehrt. Dabei fließt die Energie in die Batterien, um sie zu laden, oder sie wird aus dem Batteriespeicher in Wechselstrom umgewandelt und in das Netz eingespeist. Die Effizienz dieses Energieumwandlungsprozesses hängt stark von der Halbleitertechnologie ab.

Bei der Energiespeicherung ist es jedoch ebenso wichtig, die Batterie sicher und effizient zu verwalten. Aus diesem Grund ist das Batteriemanagementsystem (BMS) eine Schlüsselkomponente von Energiespeichersystemen. Basierend auf speziellen integrierten Schaltkreisen (IC) und ergänzt durch einen Mikrocontroller, der die Systemsteuerung und Kommunikation übernimmt, ist das Batteriemanagementsystem zuständig für den Schutz der Zellen, das Laden und Entladen, das Zellen-Balancing, die Leistungsoptimierung und die Zustandsüberwachung.

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Unser Ziel ist es, die Nachhaltigkeit in diesem Bereich voranzutreiben, indem wir Lösungen entwickeln, um auch aus gebrauchten Batterien so viel wie möglich herauszuholen. Infineon unterstützt daher Batteriemanagementansätze, die alten Batterien mit Hilfe von Halbleitertechnologien ein zweites Leben geben.

Auf dem Weg in eine Zukunft, die von erneuerbaren Energien bestimmt wird, kann die Bedeutung effizienter Energiespeichersysteme gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Indem sie Schwankungen ausgleichen, Energieverschwendung vermeiden und die effiziente Verteilung von sauberer Energie ermöglichen, spielen diese Systeme eine entscheidende Rolle auf dem Weg zur Dekarbonisierung. Und mit Halbleitern, die Innovation und Effizienz bei der Energiespeicherung vorantreiben, kommen wir diesem Ziel näher. 

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