Speicher für erneuerbare Energien
Energiespeicher sind
entscheidend für den
Einsatz von erneuerbaren
Energien im großen Stil
– Grund dafür ist ihr
schwankendes Angebot je
nach Laune der Natur.
Das Cluster Erneuerbare
Energien Hamburg stellt
die vier wichtigsten
Speichertypen und zwei
preisgekrönte
Pilotprojekte vor.
Auf
der WindEnergy Hamburg,
der internationalen
Leitmesse der
Windenergie, die vom 27.
bis 30. September in
Hamburg stattfindet,
wird dies eines der
zentralen Themen sein.
„Das Ziel ist noch nicht
erreicht; die Branche
befasst sich aber offen
und intensiv mit dem
Speicherthema, und viele
Lösungen sind bereits
vorhanden“, sagt Jan
Rispens, Geschäftsführer
vom Cluster Erneuerbare
Energien in Hamburg. Das
Ziel der Bundesregierung
sieht vor, dass der
Anteil der erneuerbaren
Energien bis 2050
mindestens 80 Prozent
des Energiehaushalts
ausmacht. Um dies zu
realisieren, benötigt
man perspektivisch
zunächst kleinere
Speicher, um das Netz
lokal zu stützen sowie
beim steigenden Anteil
effektive Mittel- und
Langzeitspeicher. „Es
werden noch viele Wind-
und Solarparks gebaut
werden – wir brauchen
daher passende
Speicherlösungen und
natürlich auch die dazu
passenden gesetzlichen
Rahmenbedingungen“,
ergänzt Rispens. Batteriespeicher:
Mehr und mehr auch für
größere Stromsysteme
geeignet Batterien
werden momentan
hauptsächlich in
kleineren Stromsystemen
in Einzel- oder
Mehrfamilienhäuser
eingesetzt. Aufgrund
einer geringen Anzahl
möglicher Ladezyklen
sind die Gesamtkosten
bei Batterien noch recht
hoch. Zudem verringert
sich die
Speicherkapazität durch
häufiges Laden und
Entladen. Ihre
Einsatzmöglichkeiten in
Stromsystemen sind daher
eingeschränkt. Neuere
Batterietechnologien
weisen bereits eine
höhere Anzahl möglicher
Ladezyklen und größere
Speicherkapazität auf.
Die verhältnismäßig hohe
Energiekosten, und eine
immer noch geringe
Anzahl an Ladezyklen
erschweren derzeit
jedoch noch einen
wirtschaftlichen Einsatz
in größeren
Stromsystemen. In
letzter Zeit sind aber
auch etliche große
Batteriespeicher in
Betrieb gegangen, die
das lokale Netz
unterstützen – die
Technik entwickelt sich
schnell. Bei der
Pumpspeichertechnik wird
Wasser in ein hoch
gelegenes Becken gepumpt
und dort aufbewahrt.
Dies ist die technisch
bewährteste und am
meisten eingesetzte
Speichertechnologie
bisher. Bei Bedarf wird
Wasser abgelassen und
mit Hilfe einer Turbine
und eines Generators
Strom erzeugt. Es gibt
jedoch einschränkende
Faktoren beim künftigen
Ausbau: Naturschützer
haben Bedenken aufgrund
des massiven Eingriffs
in die Landschaft.
Außerdem gibt es wegen
der notwendigen,
topologischen
Eigenschaften nur noch
sehr wenige potentielle
neue Standorte für
Pumpspeicherkraftwerke
in Deutschland.
Technisch lassen sie
sich flexibel steuern
und sind schnell
einsatzbereit. Sie
können daher zuverlässig
verschiedene Arten von
Regelenergie
bereitstellen.
Regelenergie hält die
Frequenz im Stromnetz
konstant und sichert die
Stabilität des
Stromsystems. Bei diesem Verfahren wird bei einer Überspeisung des Stromnetzes durch erneuerbare Energien der überschüssige Strom in Wärme umgewandelt. Dabei dienen Power-to-Heat-Anlagen (PtHAnlagen) nicht nur der Netzstabilität, sondern auch der Reduktion von Kohlenstoffdioxidemissionen. Da bei dieser Technik mit relativ geringen Investitionskosten Strom aus erneuerbaren Energien integriert wird, reduzieren PtH-Anlagen die Leistung fossiler Heizkraftwerke in Nah- und Fernwärmesysteme und senken damit die CO2-Emission. Diese Anlagen sind eine vergleichsweise kostengünstige Technologie und gleichzeitig eine wirtschaftlich schon heute attraktive Option für die Stabilisierung des deutschen Stromnetzes, die in den nächsten Jahren immer wichtiger werden wird. Überschüssiger Strom könnte direkt in Wärmespeicher
gespeichert werden, aber
kann auch genutzt
werden, um elektrische
Wärmepumpen anzutreiben,
die damit Umgebungswärme
aus dem Erdreich oder
aus der Luft aufnehmen.
Damit könnte sich die
Wärmeausbeute des
eingesetzten Stroms
künftig nochmal deutlich
erhöhen. Bei dieser Technik
wird Wasser mit Hilfe
von Strom in Wasserstoff
und manchmal in einem
weiteren Schritt in
Methan umgewandelt.
Diese gasförmige Stoffe
können in das bestehende
Erdgasnetz eingespeist
und dort gespeichert
werden. Das
Power-to-Gas-Verfahren
kann durch die Kopplung
an das vorhandene sehr
große Erdgasnetz eine
Speicherreichweite von
mehreren Monaten sowie
eine große
Speicherkapazität für
überschüssige
Energiemengen
bereitstellen. Auf Grund
der identischen
Eigenschaften und
chemischen Struktur von
fossilem und
erneuerbarem Methan kann
das Erdgasnetz für
Transport und
Speicherung großer
Energiemengen genutzt
werden. Ein weiterer
möglicher Vorteil der
Power-to-Gas-Verfahren
liegt in der Verwertung
von in der Industrie
oder in Kraftwerken
(auch
Biomassekraftwerken)
erzeugten
Kohlenstoffdioxids.
Durch die Technik, es
zusammen mit Wasserstoff
in Methan zu
transformieren, steht
ein Verfahren zur
Verfügung, durch das
Kohlenstoffdioxid quasi
„recycelt“ werden kann.
Jedoch ist diese
Technologie noch
verhältnismäßig teuer. Das größte am Markt verfügbare und standardisierte PEM-Elektrolyse-System (PEM = Proton Exchange Membrane) – der SILYZER – brachte der Siemens AG den German Renewables Award 2015 in der Kategorie „Produktinnovation des Jahres“ ein. Mit Hilfe von Elektrolyse lässt sich überschüssiger erneuerbarer Strom hochflexibel in Wasserstoff umwandeln, der bei Bedarf gespeichert werden kann. Wasserstoff ist für die Industrie und im Mobilitätssektor in Verbindung mit der Brennstoffzelle für eine spätere Rückverstromung vielseitig einsetzbar.
Die SmartRegion Pellworm: Die Bedeutung intelligenter Speicher in der lokalen Energieversorgung unterstreicht das Projekt SmartRegion Pellworm, Sieger in der Rubrik „Projekt des Jahres“ beim German Renewables Award 2015. Die Hanse Werk AG und die Schleswig-Holstein Netz AG haben über Jahrzehnte auf der Nordseeinsel ein Versorgungssystem geschaffen, das sich durch einen hohen Einsatz erneuerbarer Energien auszeichnet. In der Jahresbilanz wird die rund dreifache Menge an Elektrizität aus Erneuerbaren Energien erzeugt wie verbraucht, auch durch den Einsatz mehrerer innovativer Speichersysteme mit Batteriespeicher sowie einer Redox-Flow-Batterie, gesteuert mit einer intelligenten Leittechnik. Die 37 km² große Insel ist mit zwei Seekabeln an das Festland angebunden.
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