Kurzzeitspeicher wie Pumpspeicher und Batterien werden deutlich früher benötigt, aber die Unsicherheit hinsichtlich des sinnvollen Umfangs ist groß. Viel hängt davon ab, wie gut andere Flexibilitätsoptionen erschlossen werden und wie gut der Ausbau der Stromnetze vorankommt. Zu diesen Ergebnissen kommt eine Metaanalyse der Agentur für Erneuerbare Energien (AEE), die 15 wissenschaftliche Arbeiten hinsichtlich ihrer Aussagen zum Bedarf, zum Potenzial und zur Entwicklung verschiedener Speichertechnologien in Deutschland vergleicht.
In Deutschland sind derzeit 14 Pilotanlagen mit Power-to-Gas-Technologie in Betrieb. Sechs weitere Anlagen sind in Bau oder in Planung. Auch neue Pumpspeicherkraftwerke sind geplant. Wegen der hohen Kosten mangelt es Speicherprojekten jedoch an Wirtschaftlichkeit und es ist unklar, ob und wann sie realisiert werden. Wie viele und welche neuen Stromspeicher für die Energiewende benötigt werden bzw. ökonomisch sinnvoll sind, wird intensiv diskutiert. „Die neue AEE-Metaanalyse zeigt, dass der Ausbau der Stromnetze für einen verstärkten nationalen und internationalen Lastausgleich eine Flexibilitätsoption ist, die aus Kostengründen hohe Priorität genießen sollte“, erklärt Philipp Vohrer, Geschäftsführer der Agentur für Erneuerbare Energien. „Dennoch kommt der Entwicklung von Speichern für die Energiewende perspektivisch eine große Bedeutung zu. Bei Batterien zeichnet sich aktuell eine hohe Entwicklungsdynamik ab und die Power-to-Gas-Technologie ist interessant, weil sie nicht nur für den Stromsektor relevant ist, sondern Erneuerbare Energien auch verstärkt für Wärme, Verkehr und Chemie nutzbar machen kann.“
Die Metaanalyse, die im Rahmen des AEE-Projektes Forschungsradar Energiewende erstellt wurde, zeigt auf, dass die Aussagen zur künftigen Bedeutung von Energiespeichern stark abhängig sind von den Erwartungen für den Zubau der verschiedenen erneuerbaren und konventionellen Erzeugungskapazitäten, dem nationalen und europäischen Netzausbau und der Erschließung weiterer Flexibilitätsoptionen, insbesondere dem Lastmanagement. Nicht zuletzt spielt die technologische Entwicklung derjenigen Speichertechnologien eine zentrale Rolle, die zwar grundsätzlich verfügbar, aber noch nicht oder nur in Ausnahmefällen wirtschaftlich rentabel zu betreiben sind.
So gehen die meisten untersuchten Studien davon aus, dass als Langfristspeicher für die Aufnahme größerer Strommengen nur die Power-to- Gas-Technologie in Frage kommt. Diese Anlagen wandeln (Überschuss)-Strom per Elektrolyse zu Wasserstoff und gegebenenfalls zu Methan um. Beide Stoffe lassen sich gut speichern und können zeitversetzt Energie liefern für Anwendungen im Strom-, Wärme- und Verkehrssektor. Zudem können sie in der chemischen Industrie zum Einsatz kommen. Wesentlicher Nachteil sind die hohen Energieverluste bei der Umwandlung, weshalb die Frage nach dem ökonomisch und ökologisch sinnvollen Nutzungsumfang gründlich zu erörtern ist.
Wann die Technik in größerem Umfang zum Einsatz kommt, hängt von Faktoren wie dem Fortschritt beim Ausbau der Stromerzeugung aus fluktuierenden Erneuerbaren Energien, dem europäischen Netzausbau, der Erschließung von Lastmanagementoptionen und der Entwicklung von Kosten und Preisen ab. So zeigt die Metaanalyse, dass sehr hohe Elektrolyseleistungen nur jene Szenarien aufweisen, die keinen oder nur einen geringen Stromaustausch mit dem Ausland berücksichtigen bzw. Strom aus Wind- und Solarenergie in hohem Umfang auch für andere Sektoren verfügbar machen. Solche Szenarien wurden zum Beispiel vom Fraunhofer ISE oder dem Umweltbundesamt erstellt.
Grundsätzlich gilt, dass sich die verschiedenen Flexibilitätsoptionen im Energiesystem gegenseitig beeinflussen: Je stärker der direkte innerdeutsche und grenzüberschreitende Lastausgleich gelingt, desto weiter rückt der Bedarf an Langzeitspeichern zeitlich nach hinten bzw. fällt wesentlich geringer aus. „Um Schwankungen der Stromerzeugung aus Wind und Sonne abzufedern, stehen mit steuerbaren Erneuerbaren Energien, Lastmanagementoptionen, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und Kurz- und Langfristspeichern eine umfangreiche Anzahl von Flexibilitätsoptionen zur Verfügung, um auch in einem klimaneutralen Energieversorgungssystem Versorgungssicherheit zu gewährleisten“, so Vohrer.
Die Metaanalyse steht zum Download unter www.forschungsradar.de