OHNE ENERGIESPEICHER GEHT ES NICHT

In 7 Schritten zum Energiespeicher der Zukunft

Mit der Verbreitung von Elektromobilität und elektrisch betriebener Heizung steigt die Nachfrage nach Strom. Erneuerbare Energien aus Wind und Sonne erhöhen zugleich die Volatilität der Stromproduktion. Speicherlösungen werden damit zur Schlüsseltechnologie, wissen Experten wie der deutsche Forscher Michael Sterner.

Die Zukunft der Energiespeicherung ist dezentral: Speichercluster auf Basis erneuerbarer Energien im Burgenland.

Ohne Energiespeicher lässt sich der Pfad in Richtung Klimaneutralität nicht beschreiten. Wir stellen den Weg zum Energiespeicher der Zukunft ins sieben Schritten vor:

1. Das Energiespeicher Haus

Wie die Energieerzeugung wird auch die Energiespeicherung zunehmend dezentral. Käufer eines Elektroautos erwerben nicht nur einen fahrbaren Untersatz. Ihr E-Auto dient zugleich als Stromspeicher für den Strom aus der hauseigenen Photovoltaikanlage.

Wem das nicht genug ist, der schafft sich einen zusätzlichen Energiespeicher an – und das geschieht immer häufiger. „Viele Menschen möchten einen Beitrag zur Energiewende leisten und fragen Speicherlösungen aktiv nach – das ist die Rückmeldung, die wir von unseren Kunden bekommen“, versichert der Siemens-Experte Harald Figl. Batteriespeicher ermöglichen es, Strom dann zwischen zu speichern, wenn dieser im Überfluss vorhanden ist. Die Nachfrage nach der im Vorjahr neu eingeführten Junelight Smart Battery von Siemens lag daher über den Erwartungen. „Damit legen wir die technische Basis für ein zukunftsweisendes, nachhaltiges und wirtschaftliches Energie-Management im eigenen Zuhause“, weist Figl den Weg zum Energiespeicher Haus.

https://youtu.be/TB8a9SRhwiI Siemens-Experte Harald Figl erklärt die Vorzüge der Junelight Smart Battery.

2. Von der Heim-Batterie zum Großspeicher

Künftig könnten viele kleine Batterien – vom E-Auto bis zum Energiespeicher im Haus – zeitgleich ans Netz gehen. Das wiederum könnte zu Schwankungen im Stromnetz und damit letztlich zu einem großflächigen Blackout führen.

„Zu jeder Zeit muss gleich viel Strom erzeugt werden, wie verbraucht wird“, erläutert Gundula Konrad von Verbund Hydro Power die Erfordernisse für das Stromnetz. „Das wird jedoch umso schwieriger, je mehr Strom aus nicht vorhersehbaren Quellen wie Wind und Sonne ins Netz eingespeist wird.“ Ihre Unternehmenssparte startete daher das Projekt „Blue Battery“: Die Großbatterie, bestehend aus fünf Containern mit 60.500 Lithium-Ionen-Batteriezellen, steht beim Donau-Laufkraftwerk Wallsee-Mitterkirchen und springt bei Schwankungen der Netzfrequenz ein.

© www.christian-husar.com

Aus fünf Containern mit mehr als 60.000 Batteriezellen besteht die „Blue Battery“ des Energieversorgers Verbund.

3. E-Mobilität braucht Energiespeicher

Ein weiteres Verbund-Projekt – „Synerg-E“ genannt – widmet sich dem Schnittfeld zwischen Stromspeicherung und Mobilität. Getestet und optimiert wird dabei der Einsatz lokaler Pufferspeicher zur Glättung von Lastspitzen und zur flexiblen Energiebereitstellung.

Im Rahmen des EU-geförderten Projekts arbeitet der Energieversorger mit Smartrics und Allego, den Betreibern von Ultra-Schnellladestationen für Elektroautos in Österreich und Deutschland, zusammen. Die Pufferspeicher, die dabei zum Einsatz kommen, entsprechen kaum der landläufigen Vorstellung einer Batterie: Sechs Meter lang, knapp drei Meter hoch und bis zu 14 Tonnen schwer sind die Container, deren erster in Mellach aufgestellt wurde.

Warum die Batteriesysteme auf diese Weise im Echtbetrieb getestet werden müssen? Projektmanager Karl Zach: „Die Batterie selbst ist nur ein Teil der Lösung. Das Gesamtsystem besteht auch aus dem Netzanschluss, der Ladestation und der lokalen Steuerung. Das ist das Innovative an diesem Projekt.“

4. Der Atomausstieg braucht Energiespeicher

Ein Mann der Praxis ist Michael Sterner. Er absolvierte eine Ausbildung zum Elektriker sowie zum Rundfunk- und TV-Techniker, ehe er das Abitur nachholte und ein Studium anschloss. Heute ist Michael Sterner Professor für Energiespeicher und Energiesysteme an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg.

© fotografie Wolf Birke Wuppertal

Michael Sterner: „Es braucht alle Speichertechnologien, die wir haben.“

Prof. Dr. Michael Sterner gehört zum wissenschaftlichen Beirat der deutschen Bundesregierung und berät die bayerische Landesregierung. Um letzterer Aufgabe nachzukommen, formulierte er acht Thesen. Darin heißt es unter anderem: „Um den Atom- und Kohleausstieg sicher zu vollziehen und die kommende Kapazitätslücke von rund vier Gigawatt zu schließen, ist in Bayern parallel zum Wind- und Solarausbau im gleichen Maße der Ausbau an gesicherter Leistung in Form von Gaskraft und Speichern nötig.“ 

Es gibt nicht den einen Energiespeicher der Zukunft. Stattdessen braucht es „alle Speichertechnologien, die wir haben“: Dazu gehören neben Wärmespeichern und Batteriespeichern eben auch Gasspeicher für Überschuss-Strom, der zuvor im Power-to-X-Verfahren in Gas verwandelt wurde. Auf diese Weise ließe sich bestehende Infrastruktur für den Energietransport nutzen – in Deutschland sind dies immerhin 500.000 Kilometer an Gasleitungen. Der als Gas zwischengespeicherte Strom könnte bei Bedarf wieder in elektrische Energie verwandelt werden.

Video: https://www.youtube.com/watch?v=gXWPybZYYtA&t=144s

5. Name it!

Klingende Marken können viel für die Durchsetzung eines Paradigmenwechsels im Energiesystem leisten. Das beweist Elon Musk mit Tesla spätestens seit der Präsentation seines Roadster-Modells. Das Unternehmen kann jedoch auch Energiespeicher wie die Tesla Powerwall-Reihe – darunter den im Vorjahr vorgestellten Megapack als Speicher und Puffer für Wind- und Solarkraftwerke. Der Tesla Energiespeicher kann drei Megawattstunden speichern und elektrische Energie mit bis zu 1,5 Megawatt wieder abgeben. Werden mehrere Megapacks miteinander kombiniert, entsteht sogar ein Speicher mit einer Kapazität von rund einer Gigawattstunde.

Am Weg zur klingenden Marke beim Energiespeicher ist auch die Sonnen GmbH. Das im Vorjahr von Shell übernommene Unternehmen aus dem Allgäu erweist sich schon seit längerem als zäher Konkurrent für Tesla. Immer wieder setzten sich die Sonnen-Jünger im Match um Großaufträge durch, zuletzt etwa bei einem Großprojekt im kalifornischen Silicon Valley. Über 600 Sonnen Energiespeicher wurden in einer Wohnsiedlung in Herriman installiert. Zusammengeschlossen sollen die Batterien ein virtuelles Kraftwerk bilden, um lokale Netzschwankungen auszugleichen.

© Sonnen

Sonnen Energiespeicher steigen zur ernstzunehmenden Konkurrenz für Tesla Energiespeicher auf.

6. Brennstoffzelle statt Batterie

Wie Michael Sterner sitzt auch der Chemiker Michael Fröba in zahlreichen politischen Gremien. Aufgabe dieser ist es, die Energiewende in Norddeutschland voranzutreiben. Fröba hat es dabei insbesondere ein chemisches Element angetan: „Wasserstoff ist das erste Element im Periodensystem und zugleich das erste, das nach dem Urknall entstanden ist.“

Auch im Energiesystem der Zukunft könne Wasserstoff aufgrund seiner hohen Energiedichte eine zentrale Rolle einnehmen. „Batterien sind sehr effizient, aber für große Strommengen ungeeignet“, so die Überzeugung des Forschers der Universität Hamburg. Stattdessen sollten Wassermoleküle mit Hilfe von Strom in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten werden. „Wenn man dazu grünen Strom benutzt, hat man ihn sinnvoll gespeichert und keine Treibhausgase produziert.“ Die Nutzung hänge künftig vom Einsatzbereich ab: Mit Brennstoffzelle könnten etwa schwere Fahrzeuge große Strecken bewältigen, für das herkömmliche Elektroauto und bei kürzeren Strecken könnte eine Batterie als Energiespeicher dienen.

Energy Management, EM, PR2019020166EMDE, IM2019020249EMDE, Junelight Smart Battery, Batteriespeicher, Photovoltaik-Anlage, eigenerzeugte Energie, Lithium-Ionen-Speicher, Junelight Smart App, PR2019020166EMDE © Siemens AG

Die Smart Battery von Siemens verwandelt jeden Haushalt in ein Energiespeicher Haus.

7. Ein Energiespeicher wie ein Schwungrad

Neben den großen Fragen nach stabilen Stromnetzen in einem zunehmend dezentral organisierten System der Energieerzeugung, sind noch zahlreiche Detaillösungen notwendig für das Energiesystem der Zukunft. Eine dieser Lösungen lieferte jüngst das israelische Start-up Chakratec mit einem Schwungrad Energiespeicher: Mit dem Kinetic Power Booster entwickelte das Unternehmen einen Zwischenspeicher, der ausschließlich mechanisch arbeitet und deutlich länger hält als ein herkömmlicher Akku.

Die Funktionsweise erklärt Chakratecs Technikchef Nir Zohar gerne über einen Vergleich mit dem Spülkasten einer Toilette: Dieser läuft bei niedrigem Druck langsam voll, um bei Bedarf einen kräftigen Wasserschwall abgeben zu können. Im Fall des Kinetic Power Booster erfüllt ein Schwungrad diesen Zweck: Ein strombetriebener Elektromotor treibt eine Scheibe an, die mit bis zu 18.000 Umdrehungen in der Minute rotiert. Wird nun ein Elektro-Auto an der Ladesäule angedockt wirkt der Motor als Generator und erzeugt Strom, der zusätzlich zur Leistung des bestehenden Stromnetzes zur Verfügung steht.

https://youtu.be/p6dDjBnSl00