Eine Information des Bundeswirtschaftsministeriums
An sonnen- und windstarken Tagen produzieren erneuerbare Energieanlagen bald mehr als 100 Prozent des deutschen Strombedarfs, bei Dunkelheit und Flaute dagegen fast nichts. Speicher können helfen, diese Schwankungen auszugleichen. Dazu braucht es einen Mix verschiedener Technologien.
Deutschland im Jahr 2050: Im Jahresdurchschnitt liefern erneuerbare Energien über 80 Prozent des Strombedarfs. Das funktioniert, weil es ein größeres und leistungsfähigeres Stromnetz gibt als heute. Neue Leitungen transportieren Strom über weite Strecken von Norden nach Süden. Doch die Stromerzeugung aus Wind und Sonne schwankt je nach Wetter, Tages- und Jahreszeit sehr stark. Es gibt viele Stunden in denen Wind und Sonne deutlich mehr Strom erzeugen, als die Verbraucher in Deutschland gerade benötigen. Damit dieser Strom nicht verpufft, wird er gespeichert. Batterien und große Wasserreservoirs nehmen ihn auf, oder er wird in Gas verwandelt. In den Stunden, in denen die Produktion aus Wind- und Solaranlagen absinkt, geben die Speicher ihre Energie wieder ab.
Förderinitiative „Energiespeicher“
Dieses zukünftige, auf erneuerbaren Energien basierende Energiesystem braucht einen Mix aus verschiedenen Speicherarten und -technologien. Heute sind viele dieser Technologien noch nicht ausgereift. Deshalb hat die Bundesregierung die Förderinitiative „Energiespeicher“ gestartet. 200 Millionen Euro stellen die Bundesministerien für Wirtschaft, für Umwelt sowie für Forschung bereit. Mit diesen Mitteln sollen kleine wie große Speicher erforscht werden, solche, die Energie für Minuten oder Stunden, und solche, die Energie über Tage oder Wochen speichern können. Da noch nicht absehbar ist, welche der verschiedenen Technologien am Ende wirtschaftlich sind, muss ihre Erforschung technologieneutral sein.
Neue flexible Kurzzeitspeicher gefragt
Experten unterscheiden zwischen Kurzzeitspeichern und Langzeitspeichern. Ein Kurzzeitspeicher soll innerhalb eines Tages mehrfach Energie aufnehmen und wieder abgeben. Pumpspeicher, Batterien oder Druckluftspeicher haben diese Eigenschaft. Alle drei bieten aber nur ein begrenztes Speichervolumen. Pumpspeicher sind technisch zwar ausgereift und derzeit die einzige in Deutschland in nennenswertem Umfang nutzbare Speichertechnik. Aber es gibt hierzulande wenig Ausbaupotenzial, weil die geografischen Voraussetzungen fehlen.
Adiabate Druckluftspeicher
Ein relativ neues Konzept sind sogenannte adiabate Druckluftspeicher. Hier wird der überschüssige Strom genutzt, um Luft in Hohlräume zu pressen, zum Beispiel in unterirdische Salzstöcke. Das Grundprinzip ist erprobt, eine Anlage im niedersächsischen Huntorf seit 1978 in Betrieb. Neu ist, dass die bei der Luftkompression entstehende Wärme gleich mitgespeichert werden soll. Dafür steht der Fachbegriff adiabat. Um die Energie zurückzugewinnen, lässt man die Luft wieder ab und erhitzt sie mit der ebenfalls gespeicherten Wärme. Die warme Luft treibt dann eine Turbine an. Diese Technik ist sehr effizient, muss sich allerdings erst in der Praxis bewähren. Das Bundeswirtschaftsministerium fördert im Rahmen der Speicherinitiative eine Demonstrationsanlage, das Projekt ADELE in Sachsen-Anhalt. Ab 2016 könnte sie in Betrieb gehen.
Mit Langzeitspeichern durch den Winter
Im Energiesystem der Zukunft muss es auch dann genügend Strom geben, wenn über mehrere Tage oder gar Wochen kaum Wind weht und wenig Sonne scheint. Das kann vor allem in den Wintermonaten vorkommen. Um solche Flaute-Phasen zu überbrücken, braucht es Speicher, die große Mengen Energie aufnehmen können, kurz: Langzeitspeicher.
Eine Technologie, die das leisten könnte, heißt Power-to-Gas. Strom setzt hier eine mehrstufige chemische Reaktion in Gang, bei der Wasser in Wasserstoff oder Methan umgewandelt wird. Vorteile dieses Verfahrens: Wasser ist nahezu überall vorhanden, ein Anschluss an das Erdgasnetz ebenso. Wasserstoff und Methan können vorhandene Infrastruktur nutzen und direkt in die Erdgasleitungen eingespeist werden. Und: Deutschland hat die größten Gasspeicher in Europa. Sie würden theoretisch ausreichen, um gut ein Drittel des jährlichen Strombedarfs zu decken.
Das Herstellungsverfahren ist allerdings erst in wenigen Pilotanlagen im Praxistest. Bis zum großtechnischen Einsatz muss noch viel geforscht werden. So geht bei der Umwandlung von Windstrom in Gas und dem Zurückverwandeln in Strom viel Energie verloren. Nur 35 Prozent der ursprünglichen Energie lassen sich derzeit wieder nutzen. Jenseits deutscher Landesgrenzen kommen andere Langzeitspeicherungen zum Einsatz. Norwegen etwa hat enorme Wasserspeicherkapazitäten, es sind die mit Abstand größten in ganz Europa. Bisher gibt es allerdings keine Leitungen, die das deutsche und das norwegische Stromnetz direkt miteinander verbinden. Das soll sich ändern: Im letzten Jahr haben das norwegische Energieunternehmen Statnett, der Netzbetreiber Tennet und die staatliche Förderbank KfW den Bau eines Unterseekabels mit 1.400 Megawatt Übertragungskapazität von Deutschland nach Norwegen beschlossen.
Für die Speicheraufgaben von morgen gibt es also schon viele gute Lösungsansätze. In den kommenden Jahren können sie zeigen, was in ihnen steckt.
->Quelle: bmwi-energiewende.de