Stromspeicher

Stromspeicher - Definition und Zusammenhang zur Energiewende

Inhalt des Wiki-Artikels

• Stromspeichertypen
• Förderung für Stromspeicher

Um produzierte elektrische Energie zu bewahren und bei Bedarf abzurufen, sind Stromspeicher notwendig. Im Rahmen der Energiewende in Deutschland werden neue Speichertechnologien entwickelt. Bis 2035 sollen 55 bis 60 Prozent und bis 2050 ganze 80 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien stammen. Hauptsächlich soll dabei der Strom aus Photovoltaik (PV) und Windkraft gewonnen werden, zwei Energiequellen, die starken Schwankungen unterliegen und wetterabhängig einen unterschiedlichen Wirkungsgrad aufweisen. Aus diesem Grund müssen Stromspeicher den neuen Anforderungen gerecht werden. Stromspeicher müssen zum einen flexibel sein und zum anderen große Mengen an Energie aufnehmen, um für einen Ausgleich zwischen Erzeugung und Verbrauch zu sorgen. Durch Stromspeicher können Erzeugung und Verbrauch zeitlich entkoppelt werden, darüber hinaus können sie eine sogenannte Regelleistung erbringen und damit dazu beitragen, die Stabilität der Netzfrequenz zu gewährleisten. Für die Zwischenspeicherung elektrischer Energie werden sowohl Kurzzeitspeicher als auch Langzeitspeicher genutzt. Stromspeicher, die zu den Kurzzeitspeichern gezählt werden, lassen sich noch einmal in Leistungsspeicher und Verschiebespeicher unterteilen. Leistungsspeicher dienen vor allem für Netzdienstleistungen und erbringen eine Regelleistung. Diese Art der Stromspeicher speichert elektrische Energie sekunden- bis minutenlang, sie sind vor allem auf Leistung ausgelegt und gleichen kurzfristige Schwankungen aus. Sie werden mehrmals pro Tag eingesetzt, beispielsweise sind Schwungradspeicher, Batterien und Kondensatoren Leistungsspeicher. Verschiebespeicher werden für die saisonale Energiespeicherung genutzt. Dank ihnen können zum Beispiel Windflauten überbrückt werden, sie dienen außerdem als Back-up. Zu den Langzeitspeichern zählen chemische Speicher und große Speicherwasserkraftwerke, sie durchlaufen wenige Zyklen pro Jahr.¹

Stromspeichertypen

Es gibt bereits viele Möglichkeiten, Strom zu speichern, zudem werden beständig neue Speichertechnologien erforscht und entwickelt. Ein schon lange bekannter Stromspeicher sind Batterien. Die elektrochemischen Speicher waren bisher für einen großtechnischen Einsatz noch zu teuer, ihre Weiterentwicklung schafft aber neue Möglichkeiten. Statt Blei-Säure-Batterien kommen heutzutage vermehrt Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz. Diese Stromspeicher haben einen Wirkungsgrad von etwa 85 Prozent. Bei Pumpspeicherwerken wird die potenzielle Energie von Wasser genutzt, dieses wird in ein höher gelegenes Bassin gepumpt und durch das Abfließen über eine Turbine, an die ein Generator angeschlossen ist, wieder in Strom umgewandelt. Überschüssige elektrische Energie wird bei Druckluftspeichern dazu genutzt, Luft in unterirdische Salzstöcke oder einstige Gaskavernen zu pressen. Wird Strom benötigt, wird die Druckluft über eine Turbine abgelassen. Der Wirkungsgrad dieses Stromspeichers kann gesteigert werden, indem die bei der Kompression entstehende Wärme genutzt wird. Power-to-Gas-Anlagen wandeln Wasser mittels elektrischer Energie in Wasserstoff beziehungsweise weiter in Methan um. Diese Stoffe können in das Erdgasnetz eingespeist werden und bei Bedarf rückverstromt oder für andere Anwendungen wie Gasfahrzeuge genutzt werden. Bisher ist der Wirkungsgrad bei dem Stromspeicher noch gering und die Kosten für die Technologie sind relativ hoch.² Der Ausbau der erneuerbaren Energien muss aber nicht warten, bis neue Stromspeicher entwickelt werden, da die bisherigen Möglichkeiten flexible Lösungen bieten. Erst bei einem sehr hohen Anteil an Strom, der durch Windkraft, Photovoltaik und andere regenerative Energien gewonnen wird, sind neue Stromspeicher tatsächlich notwendig. Bis dahin wird der Markt für neue Stromspeicher dynamisch wachsen. Die Märkte müssen dazu technologieoffen gestaltet werden. Stromspeicher können darüber hinaus kosteneffizient eingesetzt werden, weshalb es sinnvoll erscheint, dass Stromspeicher ein Element im Baukasten von Netzbetreibern werden.³

Förderung für Stromspeicher

Langfristig gesehen muss der Wirkungsgrad von Stromspeichern erhöht werden, damit aus Photovoltaik und Windkraft gewonnene Energie effektiv gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden kann. Für PV sind Stromspeicher wichtig, denn bei direkter Sonneneinstrahlung und tagsüber wird mehr Strom produziert als verbraucht, während bei Dunkelheit ein erhöhter Strombedarf vor allem für Lichtquellen besteht. Damit der Wirkungsgrad von Stromspeichern dynamisch entwickelt wird, setzt das Bundesministerium auf die Forschungspolitik. Seit 2012 wurden durch die Förderinitiative Energiespeicher bereits rund 250 Projekte mit 200 Millionen Euro gefördert. Dabei deckt die Förderung ein breites Spektrum ab, dieses reicht von Batterien in Haushalten über Stromspeicher im Megawatt-Bereich bis hin zu Projekten, die der Langzeitspeicherung erneuerbarer Energien dienen. Besonderes Augenmerk gilt der Kopplung von Wind und Wasserstoff, Batterien in Verteilnetzen und thermischen Stromspeichern. Des Weiteren gibt es ein Förderprogramm für dezentrale Batteriespeicher. Diese Stromspeicher werden zusammen mit einer PV-Anlage installiert und an das elektrische Netz angeschlossen. Die Rahmenbedingungen des Förderprogramms sehen eine Verbesserung der Systemdienlichkeit durch das Kappen der Höchsteinspeiseleistung einer angeschlossenen PV-Anlage auf 50 Prozent und die Anpassung der Förderung an Kostenreduktionen bei Batteriesystemen vor.⁴ Insgesamt umfassen Stromspeicher ein sehr breites Technologie- und Anwendungsspektrum, die Entwicklungen sind heterogen und unterscheiden sich auch hinsichtlich ihres Wirkungsgrades. Gefördert werden verschiedene Bereiche, die Schwerpunkte liegen auf elektrischen, stofflichen und thermischen Stromspeichern.