Energiekonzept neu denken: Speichertechnologien intelligent koppeln

Hamburg: Im ersten Halbjahr 2018 lag der Anteil Erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung in Deutschland bei rund 36 Prozent, so die ersten Schätzungen des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW). Das entspricht einem Anstieg von über zehn Prozent gegenüber dem Vorjahreszeitraum. Um jedoch den Anteil Erneuerbarer Energien weiter zu erhöhen, wie es das Ziel der Bundesregierung ist, muss unter anderem das aktuelle Konzept der Energiespeicherung neu gedacht werden, fordert Silvio Konrad, der für den Energiesektor verantwortliche Geschäftsführer im Geschäftsbereich Industrie Service bei TÜV NORD: Die einzelnen Speichertechnologien müssen intelligent miteinander vernetzt werden. Voraussetzung dafür ist, dass sie sich auf einem ähnlich ausgereiften Entwicklungsstand befinden – was aktuell nicht der Fall ist. Besonders der Bund ist dabei in der Pflicht, ähnlich wie es bereits beim Thema Netzausbau geschieht.

Es ist eine simple Rechnung: Wenn die potenziellen Speicherkapazitäten geringer sind als die Kapazitäten, welche die zu speichernde Energie benötigt, rückt eine ganzheitliche Umstellung auf Erneuerbare Energien, wie es auf lange Sicht seitens der Bundesregierung geplant ist, in weite Ferne. Wie aber kann und sollte diesem Problem begegnet werden? Eine wichtige Maßnahme ist die Nutzung diverser Speichertechnologien: Batteriespeicher, Power-to-Gas, Pump- und Druckluftspeicher – die Liste ist lang. Es stellt sich die Frage: Wenn es die Technologien gibt, weshalb scheinen sie nicht den gewünschten Erfolg zu erzielen?

Energiespeicher kombinieren

„Um die Arbeitsweise und Notwendigkeit von Energiespeichern richtig einordnen zu können, muss man sich vor Augen führen, dass Speicherkapazitäten nicht für die gesamte produzierte oder verbrauchte Energie benötigt werden“, erläutert Silvio Konrad die Lage. Denn: Ein variabler Anteil der produzierten Energie wird direkt verbraucht und muss gar nicht erst gespeichert werden. Speicherkapazitäten werden nur für die überschüssig gewonnene Energie benötigt. Und da der Energieverbrauch zu unterschiedlichen Zeiten auch verschieden hoch ist, schwankt ebenso der Speicherbedarf.

„Es gibt bereits eine Vielzahl verschiedener Technologien in Deutschland, die eine effiziente Aufbewahrung von Energie theoretisch ermöglichen“, sagt Konrad. „Allerdings variiert deren Entwicklungsstand extrem“. Theoretisch sei es möglich diese Speichertechnologien so miteinander zu kombinieren, dass sie den erforderlichen Speicherbedarf abdecken könnten. Lang- und Kurzzeitspeicher können so miteinander gekoppelt werden, dass ihre Laufzeiten und Kapazitäten sich ergänzen und so die maximale Auslastung erreichen können, ähnlich wie sich aktuell erneuerbare und fossile Energien ergänzen. Aber: Aufgrund des unterschiedlichen und bei einzelnen Technologien noch frühen Entwicklungsstands – Pumpspeicher werden beispielsweise bereits seit Jahren eingesetzt, während größere Batteriespeicher noch relativ weit am Anfang stehen – gibt es aktuell keine konstante Basis. Es ist nicht klar, wann genau und in welchem Speicher Energie gelagert werden kann. Entsprechend ist auch nicht klar, wie hoch die verfügbaren Kapazitäten insgesamt sind. Ohne dieses Wissen kann nicht garantiert werden, dass ausreichend Speicherplatz für überschüssige Energie verfügbar ist. Zum jetzigen Zeitpunkt sind weder die Technologien selbst noch die intelligente Verknüpfung zwischen ihnen ausgereift genug, um bereits effizient miteinander arbeiten zu können.

Kurz- und Langzeitspeicher

„Um eine flächendeckende Versorgung mit sauberem Strom zu realisieren, muss das Konzept der Energiespeicherung optimiert und ganzheitlich gestaltet werden“, sagt Konrad. Die jeweiligen Speicher-Technologien seien dabei als einzelne Komponenten zu verstehen, die intelligent miteinander verbunden werden müssen. Es mache wenig Sinn, unzählige unabhängige Energiespeicher-Anlagen zu installieren. „Natürlich kann damit mehr Energie gespeichert werden. Allerdings muss dabei auch der finanzielle Aufwand sowie die Umweltbelastung durch den Bau berücksichtigt und entsprechend in Relation zur effektiv gewonnenen Speicherkapazität gesetzt werden“, erläutert Konrad. Zu bedenken ist dabei auch die Art der Energiespeicherung: Dabei wird maßgeblich zwischen den oben bereits erwähnten Lang- und Kurzzeitspeichern unterschieden. Langzeitspeicher, wie beispielsweise Solarspeicher, sind darauf ausgelegt, Energie nach längerer Zeit wieder abrufen zu können. Das macht sie besonders für planbaren Energiebedarf geeignet. Dazu gehört unter anderem der durchschnittliche Stromverbrauch aller deutschen Haushalte. Kurzzeitspeicher wiederum, zum Beispiel Batteriespeicher, können Energie für kurze Zeit ad hoc bereithalten. Damit sind sie prädestiniert dafür, kurzfristigen Energiebedarf, wie er beispielsweise durch die schwankenden Leistungspeaks diverser Industrieanlagen entsteht, abzudecken. Entsprechend muss das aktuelle Konzept der Energieversorgung ganzheitlich betrachtet und dahingehend bewertet werden, an welcher Stelle, wann, wie viel Energie benötigt wird.

„Nur, wenn man umfassende Kenntnis über den ganzheitlichen Energiebedarf hat und basierend darauf analysiert, welche Art der Speichertechnologien erforderlich und sinnvoll sind, ist eine intelligente und effiziente Verknüpfung der einzelnen Komponenten wirksam“, sagt Konrad. „Hier ist insbesondere der Bund in der Pflicht, sich einen Überblick über die Lage zu verschaffen und entsprechend zu reagieren. Im Fall eines derart übergreifenden Konzepts wird eine neutrale Instanz benötigt, um möglichst unparteiisch alle Aspekte zu betrachten und zu analysieren. Letztendlich muss gewährleistet sein, dass ein für alle Parteien entgegenkommender Ansatz entwickelt wird. Da der Aufwand denkbar hoch ist, ist die Entwicklung allein durch einen Branchenverband eher unwahrscheinlich.“

Der nächste Schritt in diese Richtung: Die einzelnen Technologien so aufeinander einspielen und optimieren, dass sie im gemeinsamen Zusammenspiel eine zuverlässige, konstante und vor allem flächendeckende Energieversorgung bewerkstelligen können. Denn aktuell haben die einzelnen Speichermöglichkeiten noch diverse Schwächen – so fehlen beispielsweise geeignete Standorte oder aber es geht noch zu viel Energie verloren. Dennoch: Der Grundstein für ein entsprechendes Energiekonzept ist dank der Präsenz des Themas selbst bereits gelegt.