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Debatten-Abend „Technologien der Energiespeicheurng“, Energiespeicherung – die Achillesferse der Energiewende
Veröffentlicht: 11. November 2011.
 

Energiespeicherung –
die Achillesferse der Energiewende

Manfred Popp
Prof. Dr. M. Popp
Diskussionsrunde
Zusammenfassung des Debattenabends,
Video (4:04 Min),
Link zu www.energieund-klimaschutzbw.de
Dr. Klaus Dietrich
Dr. Klaus Dieterich,
Video (1:27 Min),
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Dr. Werner Götz
Dr. Werner Götz,
Video (1:41 Min),
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Prof. Dr. Hahn
Prof. Dr.-Ing. Horst Hahn,
Video (1:40 Min),
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Von
Manfred Popp (Manfred.Popp@energie-fakten.de)

Bei allen Vorteilen der Nachhaltigkeit und der relativen Umweltverträglichkeit haben die wichtigsten Erneuerbaren Energien, Sonne und Wind, das Problem gemeinsam, dass das Energieangebot keine Rücksicht auf den zeitlichen Verlauf des Bedarfs nimmt. Um das zeitweise Überangebot für Zeiten des Spitzenbedarfs verfügbar machen, müssten in großem Umfang Energiespeicher gebaut werden. Welche technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten gibt es dazu?

1. Mobilität

Bisher war die Energiespeicherung vor allem ein Thema für den Individualverkehr, wo es, solange wir mit Benzin oder Diesel fahren, perfekt gelöst ist, denn mit modernen Fahrzeugen reicht eine Tankfüllung für rund 1000 km. Im Vergleich dazu kann man bezogen auf das Gewicht mit einem Blei-Akku (0,03 kWh/kg) nur 1 % und mit einer Lithium-Ionen-Batterie 5 % speichern. Batterien haben aber noch andere Probleme: Der Wirkungsgrad, mit dem sie die zur Aufladung verwendete Energie umsetzen, liegt bei Blei-Akkus nur bei 47 %, während Lithium-Ionen-Akkus bis zu 70 % erreichen. Ihre Lebensdauer ist auf ca. 2000 Ladezyklen begrenzt. Deshalb richten sich große Erwartungen auf die Forschung, vor allem die Nanotechnologie, die neue Chancen für noch leistungsfähigere Batterie-Systeme eröffnet. Dabei geht es nicht nur um neue Material-Kombinationen sondern um die Optimierung des Gesamtsystems. Ziel der gegenwärtigen Arbeiten zur Elektromobilität ist die Entwicklung von Autos mit ca. 150 km Reichweite.

Eine Alternative zum Batteriebetrieb wäre ein Antrieb über Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff betrieben werden. Hier ist aber der Gesamtwirkungsgrad mit 37 % bedenklich niedrig. Bei negativen Energiepreisen infolge eines Überangebots von Windenergie könnte diese Technologie aber auch eine Chance erhalten.

2. Energiespeicher im Stromnetz

Bisher haben Energiespeicher im Stromnetz keine große Rolle gespielt, weil der Kraftwerkspark es erlaubte, den Strom auf die Sekunde bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen. Lediglich für kurzzeitige Regelung waren Energiespeicher erforderlich. Deswegen beträgt die Speicherkapazität in Deutschland gegenwärtig nur rund 7 GW Leistung, die den Volllastbedarf nur für 30 Minuten decken könnten. Allein die Schwankungen des Windangebots liegen aber zur Zeit bereits bei 20 GW, und Windflauten können selbst im Winter mehrere Tage oder sogar einige Wochen andauern. Und diese Kapazität soll, vor allem durch den Ausbau off-shore bis 2030 in etwa verdoppelt werden.

Das bisher effizienteste Verfahren ist das Pumpspeicherwerk, in dem Wasser bei Überangebot von einem niedrigen Staubecken in ein höheres gepumpt und bei Versorgungsengpässen wieder heruntergelassen wird. Der Wirkungsgrad liegt bei 80%, die Kosten bei 5 – 7 Cent pro kWh. Die Anwendung dieses Verfahren ist in Deutschland jedoch begrenzt, gegen den weiteren Ausbau gibt es teilweise erhebliche Widerstände.

Eine echte Alternative zur sind Druckluftspeicher. Dabei wird Luft sehr hohem Druck (bis zu 100 bar) unterirdisch gespeichert. Wenn die dabei auftretende Wärme nicht genutzt wird, liegt der Wirkungsgrad einer solchen Anlage bei 70 %, andernfalls deutlich niedriger. Ein kleiner Beitrag zum Ausgleich zwischen Bedarfsschwankungen könnte später die Flotte der Elektroautos liefern, aber die Rückeinspeisung ins Netz ist wenig vorteilhaft, wenn man dabei die Abnutzung der Batterie durch zusätzliche Ladezyklen berücksichtigt.

Der Bedarf an Speicherkapazität wächst bis 2020 auf 14 GW, das entspräche ca. 10 % der bestehenden Kraftwerkskapazität, wird aber wohl nicht gedeckt. Speicher sind kapitalintensiv und brauchen damit eine hohe Auslastung. Diese Auslastung wird aber langfristig durch den Ausbau der Netzte gefährdet. Die heutigen Preissignale reichen als Anreiz für Investitionen in Speicher nicht aus. Die Vorstellung, man könne den zeitweisen Überschuss an Energie aus Erneuerbaren Quellen durch Speicherung „retten“, ist deshalb unrealistisch. Die Energiespeicherung muss ergänzt werden durch Netzausbau, Demand Side Management und flexible Kraftwerke. Ohne Zubau von Gaskraftwerken ist die Versorgungssicherheit nicht zu gewährleisten. Allerdings fehlen auch dazu die Anreize. Denn angesichts des weiteren Ausbaus der Erneuerbaren Energien und ihres Einspeise-Vorrangs ist die Nutzungsdauer eines neu gebauten Kraftwerkes und damit seine Wirtschaftlichkeit eine unbekannte Größe. Versorgungssicherheit wird nicht vergütet.

Weitere Informationen können Sie der Langfassung (pdf, rd. 345 kB) entnehmen.

Hier können Sie die Kurz- und Langfassung zusammen herunterladen (pdf, 345 kB). Dieser Text wurde am 11. November 2011 veröffentlicht.

Siehe auch

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