Unterirdische Pumpspeicher

Unsichtbar: Unterirdische Pumpspeicher

Wie bereits mehrfach erwähnt, sind Pumpspeicher die verbreitetste Methode elektrische Energie in großer Menge abzuspeichern. Leider hat diese Technologie einige Nachteile, die gerade für die globale Energiewende problematisch sind. 

Damit ein Pumpspeicherkraftwerk arbeitet, benötigt man deutliche Höhenunterschiede, mindestens 400 Meter, besser mehr. Zudem sollte man große Täler haben, die man mit Staudämmen absperren darf und fluten kann, nicht optimal umweltverträglich.

Nicht zu vergessen, Fotovoltaik spielt sich in vielen Gegenden auf der Welt in der Wüste ab, nicht gerade mit Wasser gesegnet. Was tun?

Alte Bergwerke fluten

Eine erste Idee ist, alte Bergwerke zu fluten und dann das Wasser wieder hoch zu pumpen. Dabei wird die überschüssige  Energie von den Pumpen absorbiert und bei Bedarf kann man das Wasser wieder in die Tiefe stürzen lassen und über eine Turbine leiten. 

Je nach Anordnung benötigt man nur ein Oberbecken oder man nutzt zwei, unterschiedlich tiefe liegende Stollen und ist damit vollständig unterirdisch. Klingt verlockend, hat aber einen Haken: 

Bergwerke sind nicht gerade für das Speichern von Wasser ausgelegt. Die Stollen sind nur so gut stabilisiert, dass man Bergbau betreiben kann. Wasser regelmäßig einfüllen und abzupumpen erfordert eine sehr gute Abdichtung, damit keine Chemikalien aus dem umliegenden Gestein gelöst werden die das Wasser stark verschmutzen oder gar den Stollen zerstören.

Pumpspeicherkraftwerk, untertägig

Rechnet man die Sache durch, sieht man auch, dass die Energiemengen überschaubar bleiben. Angenommen man hat 1 km Stollen mit 20m² Querschnitt, einmal in 200m Tiefe und einmal in 700m Tiefe, dann kann man damit 

E = 20m² × 1000 m × 500 m × 1000 kg/m³ × 9,81 N/kg / 3.600.000 kW/J

E = 27.250 kWh = 27 MWh

einspeichern. 

Das klingt zwar gut, aber wenn man weiß, dass ein übliches Pumpkraftwerk 8.000 MWh speichern kann, ist es nicht sehr beeindruckend. Insbesondere, wenn man bedenkt mit welchem Aufwand die Stollen abgedichtet werden müssen. 

Würde man solch ein Kraftwerk neu bauen und einfach annehmen, dass die Herstellung von Volumen unter Tage ca. 800 Euro/m³ kosten, dann findet man einen Preis von 43,2 Mio. Euro, was umgelegt auf die Speicherkapazität 1600 Euro/kWh bedeutet, ohne Zubehör wie Pumpen und Turbinen.

Kraftwerk im Schacht

Eine Alternative ist, den Schacht zu nutzen, der ist ja oft sehr tief. Wird im Schacht, in halber Tiefe, eine Decke eingezogen, der die obere Hälfte von der Unteren trennt, dann kann man Wasser in die untere Hälfte füllen, über eine Pumpe in die obere Hälfte pumpen und genau wie oben beschrieben, elektrische Energie speichern und wieder gewinnen.

Schacht-Pumpkraftwerk

Auch hier wieder eine Energiebetrachtung:

Der Schacht soll 1000 m tief sein, nicht unüblich im Bergbau, und einen Durchmesser von 20 m haben.

E = 3,14  × 10 × 10m² × 500 m × 500 m × 1000 kg/m³ × 9,81 N/kg / 3.600.000 kW/J

E = 214.020 kWh = 214 MWh

Das Kraftwerk kann immerhin eine nennenswerte Energiemenge speichern! Allerdings ist der Bau von Schächten nicht wirklich billig, geht man von Baukosten im Bereich von 250 Mio. € aus, dann kostet die Speicherkapazität 1.168 Euro/kWh. Allerdings ist hier noch keinerlei Maschinen gekauft, zudem benötigt man eine zweiten Schacht um an die Pumpe und Turbine zu kommen. 

Gravity Power mit Betonkolben

Eine Alternative ist es, in dem Schacht statt Wasser einen Betonkolben hydraulisch auf- und absteigen zu lassen. Dies hat die Firma Gravity Power sehr weit entwickelt. 

Dort wird in einem Schacht ein Betonkolben einbetoniert und gegen die Umgebung abgedichtet. Die Dichtung muss bei 500 m Kolbenhöhe etwa 80 Bar Druck standhalten. Den unebenen Schachtwänden muss die Dichtung geeignet folgen. 

Schacht-Kolben-PSW nach Gravity Power

Während des Betriebs wird beim Einspeichern von Strom mit der Pumpe Wasser unter den Kolben gepumpt und dieser damit angehoben, bei der Rückgewinnung drückt der Kolben Wasser über die Turbine und sinkt dabei ab.

Nimmt man wieder einen Schacht mit 20 m Durchmesser und 1000 m Tiefe kann man damit bei einer Betondichte von 2600 kg/m³ folgende Menge Energie speichern:

E = 3,14 × 10 × 10m² × 500 m × 500 m × (2600 - 1000) kg/m³ × 9,81 N/kg / 3.600.000 kW/J

E = 342.433 kWh = 342 MWh

Speichern. Dabei ist allerdings der Systempreis etwas höher, da man ja den Betonzylinder herstellen muss. Dieser besteht auch 157.000 t Beton, den man optimistisch für 300 € pro Tonne hergestellt und verarbeitet bekommt. Damit kostet der Kolben 47 Mio. Euro. Die Baukosten liegen daher bei dieser Variante bei ca. 297 Mio. Euro. Damit kostet die Speicherkapazität 867 Euro/kWh. Dieser Preis liegt etwas unterhalb des reinen Schachtkraftwerks, allerdings handelt man sich damit ein nicht unerhebliches Problem beim Abdichten ein. 

Lageenergiespeicher vom Typ Gravity Storage

Eine weitere fast unterirdische Lösung ist ein Speicher, bei dem ein Felskolben aus dem umliegenden Gestein ausgeschnitten wird und ebenfalls mit Wasserdruck angehoben wird. 

Der Speicher arbeitet, indem bei Stromüberschuss eine Pumpe Wasser aus einem "Unterbecken" unter den Felskolben leitet und diesen dabei anhebt. Bei Strombedarf presst der Felskolben das Wasser wieder über eine Turbine und Strom wird mit einem Generator erzeugt.

Lageenergiespeicher nach dem Verfahren von Heindl

Auch für dieses Kraftwerk sollen, analog zu den vorherigen Rechnungen, die Kapazität und Kosten eingeschätzt werden. Nimmt man einen Durchmesser und Tiefe von 250 Meter für den Felskolben und eine Hubhöhe von 100 Meter, kann man bei einer Gesteinsdichte von 2600 kg/m³ folgende Energiemenge speichern:

E = Energie Kolben - Energie Wasser

E = (3,14 × 125 × 125 m² × 250 m × 100 m × 2600 kg/m³ - 3,14 × 125 × 125 m² × 100 m × 200 m × 1000 kg/m³) × 9,81 N/kg / 3.600.000 kW/J

E = 6.016.289 kWh = 6.016 MWh

Diese Energiemenge liegt im typischen Bereich eines Pumpspeicherwerks, aber wie teuer wird der Bau eines solchen Speichers? 

Hier wird die massiven Vereinfachung angenommen, dass analoge Preise pro Kubikmeter unter Tage gelten, wie oben verwendet. Dies waren ca. 800 Euro/m³ Baukosten für Schachtvolumen.

Im Lageenergiespeicher wird jetzt eine Schlitzbreite von drei Metern in allen Richtungen angenommen. Damit erhält man für das "Schachtvolumen" V = Wand × Boden

V = 3,14 × 250 m × 250 m × 3 m + 3,14 × 125² m² × 3 m

V = 736.000 m³

und damit Baukosten von 589 Millionen Euro, das ergibt Kosten pro kWh Speicherkapazität von 97 Euro pro kWh. Wie bei allen anderen Rechnungen wurde auch hier Pumpe, Turbine und all die anderen Sachen, die solch ein Kraftwerk teuer machen können, nicht berücksichtigt. Es geht um die reine Analyse der prinzipiell möglichen Geometrien von Pumpspeichern, die im wesentlichen unterirdisch arbeiten.

Fazit

Unterirdische Speicherkraftwerke sind von den Kosten nicht in einer anderen Welt als Batterien oder obertägige Pumpspeicher. Allerdings gibt es je nach Technologie erhebliche unterschiedliche technische Probleme und spezifische Kosten. 

Am kostengünstigsten erscheint mir der Lageenergiespeicher "Gravity Storage", allerdings muss ich zugeben, dass ich in diesem Fall voreingenommen bin. Gerne lasse ich mich aber von anderen Rechnungen überzeugen. 

Auf jeden Fall sind alle vorgestellten Technologien auch in trockenen Gebieten für lange Zeit nachhaltig einsetzbar. Aspekte die bei Batterien, Lebensdauer, Rohstoffe, bisher eine Schwäche darstellen.

Mehr zu Schwerkraftspeicher

• Pumpspeicherkraftwerke
• Energiespeicher Schwerkraft
• Unkonventionelle Pumpspeicher
• Unterirdische Pumpspeicher
• Lageenergiespeicher ohne Fels

Vergleich der Energiespeicher mit Lageenergie

Energiespeicher mit Lageenergie

Durch die starke weltweite Zunahme von Wind- und Solarenergieanlagen sind viele Erfinder mit der Frage beschäftigt, wie man die Energie möglichst ökologisch und ökonomisch speichern kann. Neben den vielen chemischen Konzepten spielt dabei die Nutzung der Schwerkraft in Form von Lageenergie eine wichtige Rolle. In diesem Blog sollen alle mir relevant erscheinenden Verfahren verglichen werden.

Kriterien für Energiespeicher 

Für alle Speicher werden dabei folgende Kriterien betrachtet:

• Flächenbedarf 
• Bautechnische Probleme
• Kosten pro kWh Speicherkapazität
• Besondere Anforderungen
• Offene Probleme

Der Wirkungsgrad wird hier nicht betrachtet, da vermutlich alle Verfahren zwischen 80% und 95% Zyklus-Wirkungsgrad erreichen und damit praktisch alle hier beschriebenen Ansätze die bekannten chemischen Speicherverfahren übertreffen (Ausgenommen: Batterien).

Alle vorgestellten Verfahren sind noch nicht in der praktischen Umsetzung und daher wird die Marktreife ebenfalls nicht berücksichtigt. Das klassische Pumpspeicherwerk wird als Referenzsystem zum Vergleich herangezogen, daher zunächst die Daten:

Pumpspeicherwerk 

Das klassische Pumpspeicherkraftwerk nutzt zwei Wasserreservoirs auf unterschiedlicher Höhe und pumpt zwischen beiden Wasser hin und her. Bei günstigen Strom wird hochgepumpt, bei hohen Strompreisen wird Wasser über eine Turbine mit Generator geleitet. Der Flächenbedarf ist erheblich, zusammen mit dem Unterbecken benötigt man pro Megawattstunde (1000 kWh) 200 Quadratmeter. Bautechnisch stellen der Damm und das Becken sowie die verschiedenen Stollen die größte Herausforderung dar. Die Kosten der Speicherkapazität werden in der Literatur sehr unterschiedlich angesetzt, 100 Euro pro kWh wird für bereits gebaute Anlagen oft angegeben. Die besondere Anforderung ist, dass ein natürlicher Höhenunterschied von mindestens 400 Meter vorhanden sein sollte. Weiterhin kann durch Verdunstung in warmen, ariden Gegenden erheblich Wasser verloren gehen. Technisch gibt es keine offenen Probleme, allerdings gibt es inzwischen erhebliche Widerstände gegen Neubauten, da oft wertvolle Hochflächen geflutet und verbaut werden. 

Energy Cache

Eine sehr originelle Idee ist das anheben von Schotter mit einer Art Skilift, wie es die Firma Energy Cache verfolgt und von Bill Gates [1] (teilweise) finanziert wird.

Dabei wird Schotter mit einer Kübelkette bei Stromüberschuss nach oben gezogen, dort automatisch entladen und bei Strombedarf wird der Prozess einfach umgedreht.

• Flächenbedarf: 100m²/MWh, stark vom Wirkungsgrad (Schütthöhe!) und Höhenunterschied abhängig
• Bautechnische Probleme: Seile nutzen sich ab
• Kosten pro kWh Speicherkapazität: Sehr hoch, vermutlich weit über 1000€/kWh
• Besondere Anforderungen: Großer Höhenunterschied, viel Schotter
• Offene Probleme: Prototyp funktioniert

Gesamturteil: Nicht geeignet da zu aufwendig.

Das Meer-Ei

Eine inverse Version des Pumpspeichers ist das Meer-Ei [2], eine Hohlkugel aus Beton, die tief in das Meer versenkt ist. Bei Stromüberschuss, insbesondere aus Offshore-Windparks, wird Wasser aus der Kugel herausgepumpt, bei Strommangel strömt das Wasser wieder über eine Turbine in die Kugel ein und erzeugt Strom.

Das Meer-Ei tief in der See versenkt kann günstig Energie speichern. Bild: Fraunhofer IWES

• Flächenbedarf: nur Meeresboden notwendig
• Bautechnische Probleme: Betonkugeln müssen sehr massiv und groß sein, Verschalung problematisch
• Kosten pro kWh Speicherkapazität: Unbekannt, aber vermutlich erträglich (200€/kWh denkbar)
• Besondere Anforderungen: Tiefe Meeresstelle erforderlich, daher nicht für die Nordsee geeignet.
• Offene Probleme: Seewasser erfordert gute Materialien und maritime Roboter-Techniken da nicht für Taucher zugänglich (Aufschwimmen denkbar).

Gesamturteil: System hat Potential im Offshorebereich.

Der Schottersack

Analog zum Ansatz des Meer-Ei arbeitet der Schottersack [3] unter Wasser. 

Das Prinzip des Schottersack Energiespeichers nach Heindl

Ein sehr großer Kunstoffsack, etwa aus LKW Plane, wird mit Schottersteinen unter Wasser gefüllt. In den Zwischenräumen befindet sich zunächst Wasser. Bei günstiger Energie wird das Wasser ausgepumpt, Luft strömt über einen Schnorchel nach. Bei Energiebedarf lässt man das Wasser über eine Turbine wieder einströmen. Vorteil, der Schotter kann nicht kollabieren, da er sehr fest ist.

• Flächenbedarf: nur Meeresboden notwendig
• Bautechnische Probleme: Herstellen eines großen Kunstoffplanenbehälters der Wasserdicht ist
• Kosten pro kWh Speicherkapazität: Abhängig von Tiefe und Schotterpreis, deutlich unter 100€/kWh möglich
• Besondere Anforderungen: Tiefe Meeresstelle erforderlich, daher nicht für die Nordsee geeignet.
• Offene Probleme: Seewasser erfordert gute Materialien und maritime Roboter-Techniken da nicht für Taucher zugänglich.

Gesamturteil: System hat Potential im Offshorebereich.

Gravity Power

Das kalifornische Unternehmen Gravity Power [4] will in alten Bergwerksschächten große Massen hydraulisch anheben und absenken. Dabei wird Wasser bei Stromüberschuss unter den Zylinder gepumpt oder bei Strommangel senkt sich der Kolben und presst Wasser über eine Turbine.

Gewichte im Schacht bei Gravity Power (Copyright Gravity Power)

• Flächenbedarf: sehr gering, da vollständig unterirdisch.
• Bautechnische Probleme: Sehr tiefer Schacht muss vorhanden sein und muss präzise ausgekleidet werden
• Kosten pro kWh Speicherkapazität: Abhängig von Tiefe, 100€/kWh möglich, wenn geeigneter Schacht mit 2000 m Tiefe vorhanden ist. Bei Neubau von Schächten völlig unwirtschaftlich.
• Besondere Anforderungen: Verwaister, tiefer Schacht in gutem Zustand erforderlich.
• Offene Probleme: Dichtung muss extrem hohe Drücke (200 Bar und höher) aushalten, da sehr große Bautiefe

Gesamturteil: System hat Potential falls Schacht vorhanden ist

Lagenergiespeicher, Gravity Storage

Der Lageenergiespeicher, nach Heindl [5], hat eine gewisse Ähnlichkeit zum Konzept von Gravity Power. Dabei wird eine große Felsmasse, 50 m Radius oder mehr, ausgeschnitten und als Kolben für die Energiespeicherung verwendet.

Der Lageenergiespeicher, eine große, natürliche Felsmasse wird angehoben

• Flächenbedarf: Deutlich geringer als bei Pumpspeicher, je nach Größe 10m²/MWh
• Bautechnische Probleme: Fels freilegen und abdichten
• Kosten pro kWh Speicherkapazität: Abhängig vom Radius, 100€/kWh möglich. 
• Besondere Anforderungen: Günstige Geologie
• Offene Probleme: technisch umsetzbar erfordert aber hohe Investitionen.  

 Gesamturteil: System hat großes Potential 

Fazit

Es gibt viele neue Ideen im Bereich der Schwerkraftspeicher. Leider gibt es praktisch keine öffentliche Förderung für die einzelnen Konzepte. Das ist insbesondere schade, da vorab schwer zu erkennen ist, welche Technologie optimal ist. Zudem ist das Speicherproblem drängend und muss rechtzeitig angegangen werden, da zwischen Forschung und Umsetzung immer einige Jahre vergehen.

Weitere Informationen:

• Unkonventionelle Pumpspeicherkraftwerke, Konferenzbericht
• Konferenzberichte zu verschiedenen Speichertechniken
• Unterirdische Pumpspeicher
• Energiespeicher Schwerkraft
• Lageenergiespeicher ohne Fels

Quellen:

[1] The startup behind Bill Gates’ ‘ski lift for energy storage’ Gigaom

[2] Das Meer-Ei, HORST SCHMIDT-BÖCKING, et al. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/piuz.201301330/pdf

[3] Eduard Heindl, Patentanmeldung DE2012100174

[4] Gravity Power

[5] Heindl Energy

Norwegen die Superbatterie

Die größten Batterien der Welt können etwa 100 MWh (100.000 kWh) speichern. Das ist die Strommenge, die ein durchschnittlicher Deutscher in 12 Jahren verbraucht. Das größte Pumpspeicherkraftwerk in Deutschland, Goldisthal, hat etwa hundertmal mehr Kapazität, 8,4 GWh Strom. Soviel als Vorrede um die Größenordnungen in Erinnerung zu rufen, über die man spricht, wenn es um die Speicherkapazität geht.

Norwegen, eine andere Dimension

Die Speicherseen in Norwegen spielen in einer anderen Liga, die erschlossene Kapazität beträgt 84 TWh, das entspricht ziemlich genau 10.000 mal Goldisthal. Das bedeutet, auch wenn  wir jedes Jahr 100 solche Speicher bauen würden, erst nach hundert Jahren hätten wir die gleiche Speicherkapazität!

Speichersee ist nicht gleich Pumpspeicherkraftwerk

Ein Speichersee ist ein See, der hinter einen Staudamm liegt und Wasser zurückhalten kann. Je mehr es regnet, um so mehr Wasser fliest in den See und der Wasserspiegel steigt. Wird Strom benötigt, öffnet man eine Schleuse und leitet das Wasser über eine Turbine und erzeugt damit Strom. Der See leert sich langsam. Je nach Bauart und Genehmigung kann der Wasserstand um mehrere zehn Meter absinken und später durch Zufluss wieder ansteigen.

In einem Pumpspeicherkraftwerk ist es zusätzlich möglich, durch Pumpen Wasser in den See zu Pumpen, so dass man nicht auf Regen warten muss, um den See wieder zu füllen.

Virtuelle Pumpspeicher

In der Energiediskussion wird häufig gefordert, mehr Pumpspeicher zu bauen, damit überschüssiger Windstrom aus der Nordsee gespeichert werden kann. Da der Bau von solchen Kraftwerken einerseits teuer und andererseits nicht sehr beliebt bei der Bevölkerung ist, sucht man nach Alternativen.

Eine strategische Alternative sind die Speicherseen in Norwegen, auch wenn sie nicht als Pumpspeicher ausgelegt sind. Und das geht so: Wenn bei uns der Wind wieder mal heftig weht und mehr Strom produziert als genutzt werden kann, überträgt man den Strom über Unterwasserleitungen nach Norwegen. Dort wird der Strom von den Norwegern verbraucht, hauptsächlich um die Häuser elektrisch zu heizen. Gleichzeitig schaltet man aber die Turbinen der Speicherseen ab. Damit bleibt das Wasser im Speichersee bis wieder Bedarf entsteht.

Damit hat man einen virtuellen Pumpspeicher, der bis zu 20 GW Leistung aufnehmen kann, so groß ist nämlich im Durchschnitt der Stromverbrauch in Norwegen und Norwegen hat zu 99% eine Stromversorgung, die auf Wasserkraft basiert.

Stromleitungen nach Norwegen

Das einzige finanzielle Problem bei der Nutzung der größten "Batterie" der Welt, den Speicherseen in Norwegen, sind die Leitungen. Eine Leitung von Deutschland nach Norwegen kostet etwa 1000 € pro kW Leistungskapazität. Das ist eine überschaubare Summe, wenn man bedenkt, dass man für jeden Deutschen etwa ein Kilowatt Kapazität benötigt. In der Summe sind die Zahlen natürlich gewaltig, um 20 GW anzuschließen, benötigt man 20 Mrd.€, eine große Summe, die allerdings im Vergleich zu anderen Investitionen im Bereich der erneuerbaren Energien eher gering erscheint, man bedenke, dass das etwa der Betrag ist, der jedes Jahr in den Ausbau der Fotovoltaik geflossen ist.  

Ungleich teurer wären vergleichbare Batterien, diese würden mindestens 100 €/kWh kosten, oder in anderen Worten, um die 84 TWh von Norwegen mit Batterien abzubilden, benötigt man 84.000 Mrd.€. Eine absolut utopische Summe, die das Bruttosozialprodukt der Erde (56.000 Mrd.€) übertrifft!

Das Problem der Politik

Jedem Ingenieur und auch jedem wirtschaftlich denkenden Menschen erschließt sich sofort der Vorteil dieser Superbatterie. Allerdings sollte auch beachtet werden, dass die Anbindung eines anderen Landes an das Stromnetz in einem derartigen Umfang sorgfältiger politischer Abwägung bedarf. Was würde passieren, wen es zu einem Boykott käme, was wenn die Preise willkürlich verändert werden, aus der Abhängigkeit von Öl haben wir da einiges gelernt. Trotzdem wird es in Zukunft sinnvoll sein, diese Speicherkapazität optimal in eine ökologische, nachhaltige Energieversorgung einzubinden.

Mehr zur Problematik von Stromleitungen und Energiespeicher.

Speicher und Konverter trennen

Es gibt im Prinzip zwei Arten von Stromspeicher, solche, die direkt den Strom speichern und solche, die die Energie erst in eine andere Form umwandeln.
Batterien gehören zur ersten Art, aber auch sogenannte Supercups, Kondensatoren, die ungewöhnlich viel Energie aufnehmen können. Der Strom fliest direkt in diese Systeme hinein und man kann die Spannung einfach abgreifen. Benötigt man doppelt so viel Speicherkapazität, nutzt man doppelt so viele Batterien. 
Die zweite Art der Energiespeicher ähnelt immer einem Pumpspeicherkraftwerk. Es wird mit einer elektrischen Pumpe Wasser auf einen Berg in einen Speichersee gepumpt und bei Strombedarf wird die im Wasser gespeicherte Energie wieder über eine Turbine in Strom umgewandelt. Die meisten Pumpeicherkraftwerke werden in einen Modus betrieben, der eher einem Akku entspricht, das bedeutet, komplett aufladen, komplett entladen. Der Speicher und die Turbinen sind darauf abgestimmt, jeden Tag einen solchen Zyklus zu durchlaufen.

Stromspeicher sollten die Umwandlung und das Speichermedium getrennt durchführen

Speicher für die Solare Zukunft
Für die zukünftigen Formen der erneuerbaren Energien, Sonne und Windenergie, wird dieses Konzept nicht mehr genügen. Es muss eine Trennung zwischen Konverter, das sind die Pumpen, respektive die Turbinen und dem Speichersee bei der Auslegung geben. Der Speicher, hier der Speichersee, akkumuliert über eine längere Phase Energie, dazwischen wird aber immer wieder auch etwas Energie entnommen.
Dies hat den Vorteil, dass die Pumpen und Turbinen, die sehr teuer sind, wirtschaftlich arbeiten können.
Mit jedem Teilladezyklus kann Geld verdient werden, der Strom wird billig eingekauft, wenn etwa die Sonne scheint und die Solarzellen eine Strom-Überproduktion abwerfen. In der Nacht, wenn die Lichter eingeschaltet werden, liefert der Speicher etwas Strom zu einem deutlich höheren Preis, weil jetzt kein anderer, günstiger Strom zur Verfügung steht.
Nach einigen Wochen, wenn der Speicher richtig voll ist, dann kann in einer Phase schlechten Wetters, das ist Wetter, wo weder die Sonne scheint, noch der Wind weht, der Speicher entleert werden. Jetzt ist der Strom sehr wertvoll, weil normale Batterien sicher nicht so lange mithalten können.
Wie sieht so ein Speicher aus?
Obwohl ich bisher einen Speichersee beschrieben habe, kann der Speicher aber auch völlig anders aussehen. Etwa ein Druckbehälter mit Wasserstoff, der als Konverter einen Elektrolyseur hat, der Wasserstoff erzeugt, wenn genügend günstiger Strom vorhanden ist. Ist der Strombedarf hoch, dann wird wie oben beschrieben, aus dem Speicher Wasserstoff (statt Wasser) entnommen und über eine Brennstoffzelle (statt einer Turbine) Strom an das Netz abgegeben. 
Als drittes Konzept kommt hier der Lageenergiespeicher in Frage, der, statt Wasser hochzuheben, eine große Felsmasse anhebt. Auch hier kommen Pumpen und Turbinen, wie bei einem Speichersee, zum Einsatz.
Eine heute oft diskutierte Speicherform ist die Herstellung von künstlichen Erdgas aus Wasserstoff. Dies hat den Vorteil, dass man das Erdgasnetz als Speicher verwenden kann, das, aufgrund der vielen Leitungen, 50 TWh Energie aufnehmen kann, was sehr viel ist!
Vor- und Nachteile
Obwohl alle Verfahren im Prinzip geeignet sind, große Energiemengen zu speichern, gibt es doch eine sehr unterschiedliche Eignung.
Speicherseen kann man kaum noch anlegen, da diese viel Fläche benötigen. Pro Quadratmeter können nur 10 kWh gespeichert werden. Für die notwendige Speicherung von sieben Tagesladungen Strom (11TWh) müssten 1200 km² überflutet werden, das wäre etwa der gesamte Südschwarzwald, höchst unrealistisch. 
Wasserstoff muss auch gespeichert werden, dafür könnten gegebenenfalls unterirdische Tanks geeignet sein. Das Problem sind der geringe Wirkungsgrad (ca. 50%) und die sehr aufwendigen chemischen Anlagen.
Erdgas aus Wasserstoff kann zwar die bestehende Speicherinfrastruktur (Erdgasnetz) nutzen, aber durch die vielen Umwandlungsschritte: Strom>Wasserstoff>Erdgas>Strom, bleibt am Schluss nur noch 25% der eingesetzten Energie übrig. 
Der Lageenergiespeicher hat eine Speicherdichte von 2MWh pro Quadratmeter, daher benötigt er nur ein Hundertstel des Platzes den ein Speichersee braucht. Der Wirkungsgrad von 75% ist den chemischen Verfahren deutlich überlegen.
Wäre der Lageenergiespeicher schon verfügbar, würde er ohne Frage genutzt, das Problem hier ist, dass er noch entwickelt werden muss, aber das sollte in einem Hochtechnologie-Land wie Deutschland kein Problem sein!