Neue Speicher braucht das Land

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