Speicher

    In dieser Rubrik bekommen Sie Informationen über aktuelle Beispiele im Bereich der Speichertechnologie

    Wind und Solarstrom auf dem Vormarsch: Wie viele zusätzliche Stromspeicher braucht die Energiewende?


    Energiewende in Zahlen

    Die Energiewende nimmt weiter Fahrt auf. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE stellt auf der Website www.energy-charts.de aktuelle Energiedaten für Deutschland zur Verfügung. Nach der Halbjahresauswertung 2014 ist die Stromproduktion aus Wind- und Solarenergie gegenüber den ersten sechs Monaten 2013 deutlich gestiegen. Deutschlands Solarenergie-Anlagen steigerten ihre Produktion um 28 Prozent. Die Windstromerzeugung legte um 19 Prozent zu. Damit liegt der Anteil der erneuerbaren Energiequellen Solar, Wind, Wasser und Biomasse bis Ende Juni 2014 in Summe bei ca. 81 Terrawattstunden. Das entspricht einem Anteil von ca. 31 Prozent an der öffentlichen Nettostromerzeugung. In den kommenden Jahren wird dieser Anteil weiter steigen.

    Doch bekanntlich scheint die Sonne nicht den ganzen Tag und auch der Wind weht nicht konstant an 365 Tagen im Jahr. Zudem unterliegen beide Energiequellen jahreszeitbedingten Schwankungen. Netzbetreiber, aber auch Stromerzeuger stellt die fluktuierende Einspeisung von Wind- und Sonnenstrom daher vor Herausforderungen: Netzbetreiber müssen immer häufiger korrigierend in die Netzstabilität eingreifen und konventionelle Stromerzeuger müssen ihren Kraftwerkspark den Erfordernissen der Energiewende anpassen. Denn in Zukunft werden vor allem flexibel zuschaltbare Erzeugungseinheiten, wie Gaskraftwerke, sowie bereitgestellte Regelenergie benötigt. Der wirtschaftliche Betrieb schwerfällige Kohlekraftwerke hingegen ist aufgrund stetig sinkender Vollaststunden kaum noch gegeben.

    Was heißt das nun für den weiteren Verlauf der Energiewende? Muss der Ausbau von Wind- und Sonnenkraftwerken gedrosselt werden, damit in Deutschland nicht die Lichter ausgehen? Müssen zunächst neue Speicherkapazitäten aufgebaut werden bevor die Energiewende weitergehen kann?


    Stromspeicher Voraussetzung für Ausbau erneuerbarer Energien?

    Das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik ist dieser Frage nachgegangen und bestätigt in seiner aktuellen Studie „Roadmap Speicher“ (2014) die zentrale Rolle eines flexiblen Stromversorgungssystems bei der Erreichung der Ziele der Energiewende. Die Energie-Experten kommen zu dem Ergebnis, dass diese „durch Netzausbau und den europäischen Strommarkt sowie durch Lastmanagement, flexible Biogasanlagen, Kraft-Wärme-Kopplung und Power-to-Heat zu großen Teilen gedeckt werden [kann].“

    Das Fraunhofer IWES kommt weiter zu dem Ergebnis, dass bis zu einem EE-Stromanteil von ca. 60 Prozent „der Ausbau von Stromspeichern keine Voraussetzung für den weiteren Ausbau von Windenergie- und PV-Anlagen [ist], wenn eine Abregelung geringer Mengen von Erzeugungsspitzen akzeptiert wird.“ Auch bei wesentlich höheren EE-Anteilen an der Stromversorgung – die IWES-Experten sprechen von 90 Prozent in Deutschland und über 80 Prozent in Europa – „kann bei Flexibilisierung von Erzeugung und Nachfrage der notwendige Ausgleich weitgehend ohne zusätzliche Stromspeicher geschafft werden. Dabei ist der Anteil abgeregelter EE-Erzeugung mit ca. 1% gering.“
    Zudem ist die Angst vor möglichen Blackouts unbegründet. Die Versorgungssicherheit des deutschen Stromsystems ist trotz des Atomausstiegs in den nächsten zehn Jahren in keiner Region des Landes gefährdet, wie das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung in seiner Studie „Energiewende und Versorgungssicherheit: Deutschland braucht keinen Kapazitätsmarkt“ (Neuhoff, et al., 2013) schreibt.

    Erdgas aus Ökostrom

    Was den Aufbau von Stromspeicherkapazitäten zur Stabilisierung des Stromnetzes betrifft, so werden diese erst benötigt, wenn es beim Netzausbau zu Verzögerungen kommt. Das Fraunhofer IWES präferiert dabei die so genannte Power-To-Gas-Technologie. Hierbei wird Wasser mit Hilfe von überschüssigem Ökostrom aus Wind- oder Solarenergie-Anlagen in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. In einem weiteren Prozessschritt wird der Wasserstoff durch die Zugabe von Kohlendioxid in synthetisches Erdgas umgewandelt. Dieses kann direkt ins Gasnetz eingespeist werden. Bei Bedarf kann es durch Verbrennung in konventionellen Industriekraftwerken oder in kleineren Blockheizkraftwerken rückverstromt und so dem Übertragungsnetz zur Verfügung gestellt werden.

    Der Vorteil dieser Speichertechnologie liegt auf der Hand: Mit dem Gasnetz steht die nötige Speicher- und Transportinfrastruktur bereits jetzt zur Verfügung. Mit einer Länge von 375.000 Kilometern hat es eine enorme Speicherkapazität. Die Fähigkeit über 200 Terrawattstunden in Gas zu speichern würde ausreichen um die gesamte Stromversorgung der Bundesrepublik für mehrere Monate zu übernehmen. Zum Vergleich: Alle gegenwärtig in Deutschland installierten Pumpspeicherkraftwerke könnten den Strombedarf der Bundesrepublik nicht einmal mehrere Tage lang aufrechterhalten.
    Darüber hinaus ist das weitverzweigte Netz in der Lage, gewaltige Gasmengen punktgenau an nahezu jeden Ort der Bundesrepublik zu liefern. So wird die Nutzung von erneuerbaren Energien zeitlich und räumlich entkoppelt. Das erleichtert das Anpassen der bestehenden Energieerzeugungsstruktur an die Bedürfnisse einer dezentralen und rein regenativen Energieversorgung.

    Technologie mit enormem Potential

    Die technische Machbarkeit des Verfahrens ist bereits mehrfach demonstriert worden. Derweil stehen Optimierungsprozesse im Fokus der weiteren Entwicklung. Vier Power-To-Gas-Anlagen gibt es bereits in Deutschland. Eine davon ganz in der Nähe, in Frankfurt am Main. Ende 2013 hat diese Strom-zu-Gas-Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe erstmals in das Gas-Verteilungsnetz eingespeist. http://www.szg-energiespeicher.de/home.html. Künftig soll die Anlage auch Regelenergie zur Verfügung stellen können. Die Forschungsphase läuft noch bis 2016. Doch auch danach wird es noch einige Jahre dauern bis die Technologie Marktreife erlangt.

    Nichtsdestotrotz erkennen viele Unternehmen bereits heute das große Potential des Verfahrens und treiben die Entwicklung mit voran: So betreibt Audi bereits eine Power-To-Gas-Anlage im niedersächsischen Werlte, ebenso wie der Eon-Konzern und das Unternehmen Enertrag aus Prenzlau.

    Vorreiter mit Vorbildfunktion

    Doch auch die Entwicklung anderer Speichertechnologien wird vorangetrieben: So hat Ende Mai der regionale Stromversorger Wemag in Mecklenburg-Vorpommern den europaweit ersten kommerziellen Batteriespeicher mit vollautomatischer Steuerung im Betrieb getestet. Im Spätsommer soll er regulär seine Arbeit aufnehmen.

    Das alles zeigt: Die Energiewende ist auch weiterhin auf einem guten Weg, die Herausforderungen sind bekannt und werden angegangen. Soll das Mehrgenerationenprojekt Energiewende aber auch in Zukunft erfolgreich sein, braucht es vor allem stabile und verlässliche politische Rahmenbedingungen. Denn je breiter die Schultern sind, die den Umbau des Energiesystems stemmen, desto breiter bleibt auch die gesellschaftliche Akzeptanz.

    Die Kurzfassung der Studie „Roadmap Speicher (2014) des IWES u.a. bekommen Sie beim Forschungsverbund Erneuerbare Energien FVEE. Sie steht auf der Website unter www.fvee.de als Download zur Verfügung.