Wie kann man verfügbare Speicherkapazitäten ausbauen?

Aktuell entfällt der größte Anteil der Batteriespeicher noch auf Klein- beziehungsweise Heimspeicher

Laut Simon Schlichenmaier, Referent für Netze und Speicher im Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, bietet sich nach heutigem Stand zur langfristigen beziehungsweise saisonalen Speicherung von Energieüberschüssen vor allem die chemische Energiespeicherung (Power-to-Gas) an. Strom würde dabei langfristig durch die Umwandlung in Wasserstoff oder gegebenenfalls grünes Methan speicherbar gemacht und bei Bedarf (zum Beispiel in den Wintermonaten) in Gaskraftwerken rückverstromt werden. Zur langfristigen Speicherung des Wasserstoffs könne man bestehende Erdgasspeicher umrüsten.

Simon Schlichenmaier ist Referent für Netze und Speicher im Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg.

Die richtige Mischung zwischen flexiblen, leistungsfähigen Speichern macht‘s

Simon Schlichenmaier: „Die verfügbare Speicherkapazität muss ausgebaut werden.“

„Der notwendige und voranschreitende Ausbau der erneuerbaren Energien stellt das bestehende Energiesystem vor neue Herausforderungen. Fossile Großkraftwerke wie Kern-, Kohle- und Gaskraftwerke wurden beziehungsweise werden durch eine Vielzahl von dezentralen erneuerbaren Energien-Anlagen (EE-Anlagen) ersetzt. Im Gegensatz zu fossilen Kraftwerken ist die Energieerzeugung der EE-Anlagen (vor allem Photovoltaik und Windkraft) volatil – also unbeständig –, da diese Anlagen abhängig von externen Einflüssen wie beispielsweise Wetter und Tageszeit sind. Weitere EE-Anlagen, die auf Geothermie, Wasserkraft oder Biomasse basieren, sind zwar weniger volatil, können aber nicht in dem Maße ausgebaut werden, wie es notwendig wäre, um den gesamten Energiebedarf zu decken.

In einem Energiesystem, welches mittel- bis langfristig auf erneuerbarer Energie basiert, nimmt die Bedeutung der Bereitstellung von Flexibilitäten zur Aufrechthaltung der Versorgungssicherheit und zur Integration der fluktuierenden Erzeugung sowohl auf der Angebots- als auch auf der Nachfrageseite daher deutlich zu. Zur zeitlichen Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch spielen Speichertechnologien eine herausragende Rolle. Leistungsfähige Speicher können Energieüberschüsse aus dem System aufnehmen, zwischenspeichern und im Bedarfsfall wieder an das System abgeben.

Insgesamt muss daher die verfügbare Speicherkapazität ausgebaut werden, wobei man zwischen Kurzzeit- und Langzeitspeichern unterscheiden muss. Zur kurzfristigen zeitlichen Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch bieten sich Stromspeicher an. Diese werden benötigt, um die durch die fluktuierende Erzeugung bedingten Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Hierfür eignen sich vor allem Pumpspeicherkraftwerke (PSW) (zentral) und Batteriespeicher (dezentral).

PSW sind eine etablierte und aktuell mit Abstand am meisten genutzte Speichertechnologie, die aufgrund der hohen installierten Speicherkapazität (deutschlandweit etwa 40 GWh) das Potential haben, auch große Leistungsschwankungen im Stromnetz auszugleichen. Das Aus- und Neubaupotential von PSW ist in Deutschland allerdings stark begrenzt. Im Gegensatz zu PSW ist das Ausbaupotential von Batteriespeichern enorm, da diese unabhängig der geografischen Begebenheiten quasi überall installiert werden können. Hierdurch können Batteriespeicher direkt vor Ort Erzeugungsschwankungen ausgleichen und die Effizienz von EE-Anlagen erhöhen. Durch die Kombination großer EE-Anlagen mit einem Batteriespeicher können Leistungsspitzen abgeflacht und die Volatilität der Erzeugung reduziert werden. Darüber hinaus bieten ehemalige Kraftwerksstandorte aufgrund der bestehenden Infrastruktur erhebliche Potentiale zum Aufbau von Batteriegroßspeichern.

Aktuell entfällt der größte Anteil der Batteriespeicher allerdings noch auf Klein- beziehungsweise Heimspeicher, die in Kombination mit Photovoltaik-Dachanlagen überwiegend zur Erhöhung des Autarkiegrades privater Haushalte genutzt werden. Kleinspeicher bieten ein enormes Potential zukünftig regionale Schwankungen des Stromnetzes zu minimieren, wenn im Bedarfsfall geringe Mengen an Strom in den einzelnen privaten Kleinspeichern zwischengespeichert beziehungsweise aus ihnen entnommen werden können. Entsprechende Angebote sind bereits am Markt erhältlich.

Perspektivisch könnten auch die Batteriespeicher von Elektrofahrzeugen über das sogenannte bidirektionale Laden dazu beitragen, Schwankungen im Stromnetz zu minimieren.

Zur langfristigen beziehungsweise saisonalen Speicherung von Energieüberschüssen bietet sich nach heutigem Stand vor allem die chemische Energiespeicherung (Power-to-Gas) an. Strom wird dabei durch die Umwandlung in Wasserstoff oder gegebenenfalls grünes Methan langfristig speicherbar gemacht und bei Bedarf (zum Beispiel höherer Energiebedarf in den Wintermonaten) in Gaskraftwerken rückverstromt. Zur langfristigen Speicherung des Wasserstoffs können bestehende Erdgasspeicher umgerüstet werden. Darüber hinaus ist ein Neubau von Wasserstoffspeichern (vor allem Kavernenspeicher in Norddeutschland) notwendig. Bei Kavernenspeichern handelt es sich um große, künstlich angelegte Hohlräume in unterirdischen Salzformationen. Aufgrund der geologischen Beschaffenheit in Baden-Württemberg können derartige Speicher hierzulande allerdings nicht errichtet werden. Die Versorgung Baden-Württembergs muss deswegen über den Aufbau eines Wasserstoffkernnetzes sichergestellt werden. Eine weitere Alternative zur langfristigen Speicherung überschüssiger erneuerbarer Energien bieten Wärmespeicher in Kombination mit Großwärmepumpen. Das Energiesystem der Zukunft wird aller Voraussicht nach durch einen hohen Grad der Elektrifizierung gekennzeichnet sein. Um die dauerhafte Versorgungssicherheit und die Integration der fluktuierenden Erzeugung zu gewährleisten, ist eine Kombination verschiedener Maßnahmen erforderlich. Neben dem Ausbau der kurz- und langfristigen Speicherkapazitäten werden auch die Bereitstellung weiterer Flexibilitäten am Energiemarkt (zum Beispiel Demand Side Management), der Ausbau der Übertragungs- und Verteilnetze sowie eine erhöhte Sektorenkopplung (Power-to-Gas, Power-to-Heat) notwendig sein.“

Kontakt:
Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg
Kernerplatz 9
70182 Stuttgart
Tel.: +49 711 126-0
Fax: +49 711 126-2881
poststelle@um.bwl.de
www.um.baden-wuerttemberg.de/de/energie

Weitere Statements zum Thema von:
– Beatrice Schulz, Bundesverband Energiespeicher Systeme e.V.
– Gerhard Stryi-Hipp, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg
– Michael Class, Leiter des Bereichs „Erzeugung und Portfolioentwicklung“ bei EnBW

Wir bedanken uns ganz herzlich dafür!

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