SCHWARMENERGIE

Dezentral erzeugen, dezentral speichern

Ohne Speicher ist ein Gelingen der Energiewende nicht möglich. Doch in den Medien war zu lesen, dass sich Pumpspeicherkraftwerke – bislang machen sie einen Großteil der Speicherkapazität in Deutschland aus – für ihre Betreiber nicht mehr rentieren. Was bedeutet das für die Energiewende und welche Speicheralternativen gibt es? Ein Interview mit unserem LichtBlick-Kollegen Johannes Kehl, Projektingenieur im Bereich Technik, Forschung & Entwicklung.

Speicher sind für die Energiewende notwendig

Die Energiewende braucht Speicher - doch in welcher Form?, Foto: Tama66, pixabay
Die Energiewende braucht Speicher – doch in welcher Form?, Foto: Tama66, pixabay

Johannes, für die Energiewende benötigen wir Speicher, um die wetterbedingten Schwankungen bei der Sonnen- und Windenergieerzeugung auszugleichen. Doch jetzt sind große Speicher nicht mehr rentabel und der Ausbau gerät ins Stocken. Warum?
Alles hängt mit den Börsenpreisen für den Strom zusammen. Sie sinken seit Jahren und bringen damit nicht nur den Kraftwerksbetreibern, sondern auch den von Speicherkraftwerken immer weniger Einnahmen.
Die Strompreise sind nachts häufig sehr gering bis negativ, weil durch die unflexiblen Großkraftwerke eine gewisse „Must-Run-Kapazität“ am Netz ist. Bei hohem Wind-Anteil im Netz und gleichzeitig schwacher Last, also wenig Verbrauch, besteht eine Überkapazität im Netz. Für die Kraftwerksbetreiber ist es aber günstiger dafür zu zahlen, dass man ihnen den Strom abnimmt als ihre Kraftwerke herunterzufahren. Dadurch sinken die Börsenpreise. Das hat wiederum Auswirkungen auf die Pumpspeicherkraftwerke. Wir müssen also Großkraftwerke abbauen und gleichzeitig erneuerbare Energien an der Börse vermarkten, um damit den Markt wieder anzukurbeln und langfristig das EEG abzulösen. Damit machen wir Speicher einerseits rentabel und andererseits auch notwendig.

Konventionelle Kraftwerke abschalten – neue Speicher entwickeln

Warum benötigen wir für das Gelingen der Energiewende überhaupt Speicher?
Früher haben Großkraftwerke, die über Turbinen und Generatoren Strom erzeugen, als sogenannte Spinning Reserve, also drehende Reserve gedient: Wird zum Beispiel für einen kurzen Moment mehr Energie benötigt als zur Verfügung steht, fällt die Drehzahl der Generatoren ab. Damit sinkt die Netzfrequenz und die Leistung aller Verbraucher und das Netz wird stabilisiert, eine einfach physikalische Gesetzmäßigkeit. So können Schwankungen bei der Energieerzeugung – beispielsweise aufgrund der wetterabhängigen Erzeugung von Sonnen- und Windenergie – herkömmlich ausgeglichen werden. Bei Photovoltaik-Anlagen gibt es jedoch keine Turbinen, deren Drehzahl mit der Netzfrequenz fallen kann. Ist zu viel Energie oder auch zu wenig im Netz, können diese Anlagen nicht darauf reagieren und werden abgeschaltet.
Das ist allerdings kein Plädoyer für konventionelle Großkraftwerke. Vielmehr sorgen diese Kraftwerke mit ihrer Must-Run-Kapazität für Überkapazität am Strommarkt und nach wie vor steigende CO2-Emissionen, obwohl wir in Deutschland die Energiewende schon sehr weit vorangebracht haben. Mit einem Abschalten der konventionellen Kraftwerke steigt der Anteil der erneuerbaren Energien im Strommarkt und schädliche Klimagase werden reduziert. Dafür benötigen wir aber neue, effiziente Speicher.

Dezentral speichern

Welche Speicher gibt es zurzeit in Deutschland?
Wirklich nennenswert sind hier derzeit nur die Pumpspeicherkraftwerke. Zudem gibt es Pilotprojekte für Batteriespeicher – sowohl dezentrale, wie beispielsweise beim Forschungsprojekt INEES von LichtBlick und weiteren Partnern, als auch größere zentrale Speicher. Auch Power-to-gas befindet sich in Deutschland zurzeit noch in der Entwicklungsphase und kann noch nicht als etablierte Speicherform gesehen werden.

Und Batteriespeicher und Power-to-gas könnten die Speicher der Zukunft sein?
Ja, am effizientesten und am weitesten ausgereift sind derzeit elektrochemische Speicher auf Basis von Batterien. Sie haben einen Wirkungsgrad von ca. 80 Prozent. Projekte wie Power-to-gas oder Druckluftspeicher maximal 60 Prozent. Darüber hinaus können Batteriespeicher in Millisekunden ihre volle Leistung erbringen und sind damit für die Primärregelleistung gut geeignet. Dieser Markt ist auch noch sehr profitabel. Tendenz steigend!

Kurze Zwischenfrage: Warum lässt sich mit Primärregelleistung noch Geld verdienen?
Der Primärregelleistungsmarkt ist unabhängig von den Strombörsen. Die vier großen Übertragungsnetzbetreiber schreiben den Bedarf an Regelleistung aus und die präqualifizierten „Bewerber“ geben Gebote für die Leistung ab. Da es in dem Markt noch keine große Konkurrenz gibt, sind die Preise in der Vergangenheit recht stabil geblieben.

Batterien im Schwarm

Batteriesystem Eco der Firma Sonnenbatterie, Foto: Sonnenbatterie
Batteriesystem Eco der Firma Sonnenbatterie, Foto: Sonnenbatterie

LichtBlick stellt selber keine Speicher her, engagiert sich aber im Rahmen des SchwarmEnergie®-Konzepts mit mehreren Projekte für den Ausbau von Speichern. Kannst Du uns mehr dazu sagen?
Zukünftig wird es statt großer, zentraler Kraftwerke viele, dezentrale Stromerzeuger geben. Unsere Lösung heißt daher SchwarmEnergie®– die intelligente Vernetzung und Steuerung lokaler Solaranlagen, Elektromobile, Windräder und Blockheizkraftwerke. LichtBlick führt zurzeit das Forschungsprojekt INEES mit Batterien von E-Autos durch, die so umgerüstet sind, dass sie auch entladen werden können. So können die E-Autos bzw. deren Batterien, angeschlossen an das Stromnetz und mit einer entsprechenden Kommunikationseinheit ausgestattet, je nach Bedarf Energie speichern oder ins Netz abgeben und somit zur Netzstabilität beitragen.
Oder nehmen wir die SchwarmBatterie®, die wir gerade gemeinsam mit unseren Partnern Sonnenbatterie und Varta Storage anbieten. Kunden, die sich im Haus eine Solarbatterie installieren, mit der sie den Strom ihrer PV-Anlage speichern, können diese Batterie zukünftig in den Schwarm einbinden. So nutzen sie die Batterie nicht nur für den eigenen Bedarf, sondern tragen zur allgemeinen Netzstabilität bei, indem ihre Batterien Energie aus dem Netz speichern, wenn zu viel produziert wird, oder Strom ins Netz einspeisen, wenn der der Bedarf höher ist. Da immer mehr Energie dezentral erzeugt wird, macht eine dezentrale Speicherung absolut Sinn.

E-Autos als Speicher

Bis es genug Elektroautos in Deutschland gibt, wird aber sicher noch etwas Zeit vergehen. Und die überschüssige Energie der großen Wind- und Solarparks muss schließlich auch gespeichert werden.
Die Regierung müsste den Markt für E-Autos nur attraktiver gestalten, dann ließe sich das Ziel schneller erreichen. Ich war kürzlich in Norwegen und hab dort so viele E-Autos wie noch nie auf den Straßen gesehen. Das Land unterstützt den Absatz massiv, zum Beispiel durch den Wegfall der Luxussteuer und dank kostenfreier Ladestationen. Außerdem parken die Autos kostenfrei und können die Bus- und Taxispuren nutzen. In Norwegen gibt es inzwischen mehr als 35.000 E-Autos und Plug-in-Hybride. Es ist also möglich.
Aber die Batteriespeicher können natürlich auch bei größeren Anlagen zum Einsatz kommen, dann mit entsprechend mehr Speicherleistung. Zwei gute Beispiele sind ein Pilotprojekt des Energieversorgers Wemag in Schwerin und ein Forschungsprojekt von eon Hanse und weiteren Partnern auf der Insel Pellworm. Wemag verwendet Batteriespeicher auf Lithium-Ionen-Basis. Da Lithium-Batterien immer preiswerter werden, höchst flexibel sind und einen Wirkungsgrad von rund 80 Prozent haben, sind sie gerade für Netzbetreiber sehr rentabel.
Bei dem Projekt von eon Hanse werden so genannte Redox-Flow-Batterien verwendet. Das sind Batterien mit flüssigem Elektrolyt, das bei der Be- und Entladung durch chemische Reaktion Energie aufnehmen oder abgeben kann. Die Flüssigkeit kann außerhalb der Batteriezelle gelagert werden, wodurch die Speicherleistung je nach Bedarf erhöht werden kann.

Rahmenbedingungen anpassen

Und was müsste aus Deiner Sicht noch gemacht, um den Ausbau der Speicher voranzubringen?
Der Ausbau der Speicherleistungen müsste mehr gefördert werden. Dabei geht es nicht um finanzielle Unterstützung, sondern die regulativen Rahmenbedingungen müssen so angepasst werden, das bestehende Geschäftsmodelle wirtschaftlich werden. Die Politik wäre also am Zug. Wenn wir die Kohlekraftwerke wirklich abschalten wollen, müssen wir die Speicherkapazität massiv ausbauen: Die meisten Kohlekraftwerke müssen im Betrieb immer eine Leistung von 50 bis 60 Prozent ihrer Nennleistung liefern, die so genannte Must-Run-Kapazität. Diese Must-Run-Kapazität wird im Moment aber auch für Netzstabilität gebraucht. Das heißt, dass der Anteil der Erneuerbaren bei weiterer Laufzeit der Kohlekraftwerke bei maximal 40 bis 50 Prozent liegen könnte ohne dass das Stromnetz überlastet wird. Soll der Anteil der erneuerbaren Energien aber steigen, müssen die Kraftwerke abgeschaltet werden und mehr Speicher installiert werden.


Zurück zur Übersicht »

Artikel kommentieren