Landwirtschaftliche Arbeit richtet sich nach Wetter, Jahreszeiten, Bodenverhältnissen, Pflanzenwachstum und Erntefenstern.
Energie wird deshalb nicht immer genau dann benötigt, wenn Sonne, Wind oder andere Energiequellen unmittelbar verfügbar sind.
Bewässerung, Kühlung, Verarbeitung, Mahd, Ernte oder Transport können auch zu Zeiten notwendig sein, in denen wenig erneuerbarer Strom erzeugt wird.
Energiespeicherung verbindet deshalb Energiegewinnung und Energiebedarf.
Sie macht Energie zeitlich verschiebbar.
Dabei entstehen jedoch zusätzliche Verluste, Materialbedarfe und technische Abhängigkeiten.
Energie kann in unterschiedlichen Formen gespeichert werden.
Dazu gehören unter anderem:
Landwirtschaft arbeitet seit jeher mit Energiespeichern.
Pflanzen speichern Sonnenenergie in Biomasse.
Menschen und Tiere speichern Energie im Körper.
Holz, Pflanzenöle, Biogas und andere Brennstoffe speichern chemische Energie.
Neuere technische Systeme ergänzen diese Formen durch Batterien, Wärmespeicher, Wasserstoff und größere Stromnetze.
Viele landwirtschaftliche Arbeiten sind zeitkritisch.
Beispiele sind:
Diese Tätigkeiten können nicht beliebig verschoben werden.
Je stärker Landwirtschaft elektrifiziert und automatisiert wird, desto größer kann deshalb der Bedarf an verfügbarer und speicherbarer Energie werden.
Biomasse ist eine biologisch entstandene Form gespeicherter Sonnenenergie.
Dazu gehören:
Biomasse kann lagerfähig sein und bei Bedarf genutzt werden.
Ihre Nutzung ist jedoch an Flächen, Wachstum, Wasser, Bodenfruchtbarkeit und ökologische Grenzen gebunden.
Biomasse sollte deshalb nicht automatisch als unbegrenzt verfügbare Energiequelle betrachtet werden.
Diesel, Benzin, Pflanzenöle und andere flüssige Kraftstoffe besitzen eine hohe Energiedichte.
Sie können leicht gelagert und transportiert werden.
Deshalb werden sie in Landwirtschaft und Logistik häufig eingesetzt.
Ihre Vorteile sind:
Ihre Nachteile können sein:
Batterien speichern elektrische Energie chemisch.
Sie können eingesetzt werden für:
Batterien ermöglichen eine direkte Nutzung elektrischer Energie.
Sie benötigen jedoch:
Auch Alterung und begrenzte Ladezyklen müssen berücksichtigt werden.
Wärmespeicher können Energie in Form von Wärme oder Kälte speichern.
Mögliche Anwendungen sind:
Mögliche Speicherformen sind:
Wärmespeicherung kann besonders sinnvoll sein, wenn Wärme direkt genutzt wird und nicht mehrfach zwischen verschiedenen Energieformen umgewandelt werden muss.
Wasserstoff kann elektrische Energie chemisch speichern.
Er kann später für Wärme, Strom, Mobilität oder industrielle Prozesse genutzt werden.
Dabei entstehen jedoch mehrere Umwandlungsschritte.
Diese können mit erheblichen Energieverlusten verbunden sein.
Zusätzlich werden benötigt:
Wasserstoff kann für bestimmte Anwendungen sinnvoll sein, sollte jedoch nicht als verlustfreie oder unbegrenzt verfügbare Lösung verstanden werden.
Auch Stromnetze übernehmen eine Speicher- und Ausgleichsfunktion.
Sie verbinden unterschiedliche Regionen, Erzeugungsanlagen und Verbrauchszeiten.
Ein Netz kann Schwankungen ausgleichen, ohne dass jeder einzelne Hof einen vollständigen eigenen Speicher besitzen muss.
Dafür braucht es:
Netze ersetzen Speicher nicht vollständig, können den lokalen Speicherbedarf jedoch verringern.
Energie kann nicht ohne Verluste gespeichert und wieder freigesetzt werden.
Verluste entstehen beispielsweise durch:
Je mehr Umwandlungsschritte notwendig sind, desto größer kann der Gesamtverlust werden.
Eine zentrale Frage lautet deshalb:
Kann die Energie möglichst direkt in der Form genutzt werden, in der sie anfällt?
Direkte Nutzung ist häufig effizienter als mehrfaches Umwandeln und Speichern.
Speicher benötigen selbst Energie und Materialien.
Dazu gehören:
Die Herstellung eines Speichers ist deshalb Teil seiner Energiebilanz.
Eine vollständige Bewertung muss berücksichtigen:
Ein Speicher kann technisch effizient sein und dennoch einen hohen materiellen Aufwand verursachen.
Automatisierte Landwirtschaft benötigt häufig Energie unabhängig von Tageszeit und Wetter.
Roboter, Sensoren, Pumpen, Steuerungen und digitale Systeme sollen auch dann funktionieren, wenn wenig Energie erzeugt wird.
Dadurch kann Automatisierung zusätzlichen Speicherbedarf erzeugen.
Es stellt sich daher die Frage:
Wird eine Aufgabe automatisiert, weil dies insgesamt sinnvoller ist – oder entsteht durch die Automatisierung ein neuer dauerhafter Energie- und Speicherbedarf?
Biologische Speicher und technische Speicher erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
Biologische Speicher sind beispielsweise:
Technische Speicher sind beispielsweise:
Biologische Speicher sind Teil lebendiger Kreisläufe.
Technische Speicher ermöglichen gezielte Verfügbarkeit, benötigen aber zusätzliche Infrastruktur.
Eine sinnvolle Landwirtschaft verbindet beide Formen dort, wo sie jeweils angemessen sind.
Für die Bewertung eines Speichers können folgende Fragen helfen:
Energiespeicherung steht in enger Verbindung mit:
Dieser Beitrag soll Energiespeicherung nicht nur als technische Frage betrachten.
Speicherung beeinflusst:
Das Ziel ist nicht, möglichst viel Energie zu speichern.
Das Ziel ist, den Energiebedarf zunächst zu verringern, Energie möglichst direkt zu nutzen und nur dort zu speichern, wo dies für ein tragfähiges Landwirtschaftssystem tatsächlich notwendig ist.