Energiewende! Aber wie? Energiespeicher als intelligente Schlüssel für den deutschen Energiemarkt nach dem EnWG, EEG und StromStG

Textprobe: Kapitel B., Notwendigkeit von Speichern in der Energieversorgung: Nach den Ereignissen rund um die Reaktorkatastrophe in Fukushima spiegelt sich ein breiter Konsens in der deutschen Gesellschaft wieder. Deutschland wird in Zukunft auf eine Energieversorgung mit Erneuerbaren Energien setzen. Der Deutsche Bundestag hat infolgedessen beschlossen, alle Kernkraftwerke bis zum Jahr 2022 abzuschalten und somit endgültig aus der Atomenergie auszusteigen. Ziel des EEG für den Strombereich ist es, den Anteil der Erneuerbaren Energien an der Gesamtstromerzeugung bis 2020 auf 35 Prozent und bis zum Jahr 2050 auf 80 Prozent zu steigern. Der solaren Strahlungsenergie und der Windenergie, insbesondere der Offshore-Windenergie, wird künftig die größte Bedeutung beizumessen sein. Ein Problem der Energieerzeugung durch Solar- und Windkraft, ist die bereits oben erwähnte Fluktuation der regenerativen Energiequellen. Um dieser entgegenzuwirken und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, nehmen Stromspeicher eine immer bedeutender werdende Rolle im Energieversorgungssystem ein. Besonders der unvorhersehbar energische Zubau der Photovoltaikanlagen und der damit ansteigende Anteil der Erneuerbaren Energien im Stromsystem, macht die Notwendigkeit zur Speicherung der Überkapazitäten deutlich. I., Aktueller und künftiger Speicherbedarf: Um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten haben Energiespeicher die Aufgabe, Erzeugung und Letztverbrauch zeitlich voneinander zu entkoppeln. Hierzu nehmen sie zu viel erzeugte und eingespeiste Leistung mit geringen variablen Kosten, früher Atom und Kohle, heute zunehmend regenerativ, aus dem Stromnetz ab und speisen sie zeitlich verzögert, wenn mehr Leistung benötigt als erzeugt wird, wieder ein. Die derzeit verfügbare Speicherleistung der Pumpspeicherkraftwerke, welche ca. 95 Prozent der zur Verfügung stehenden Speicherleistung in Deutschland ausmachen, reicht, mit einer Turbinenleistung von 6,3 GW und einer Speicherkapazität von 40 GW/h, bei weitem nicht aus. Allein für den saisonalen Ausgleich, Überschüsse aus dem Sommer in den energieintensiven Winter zu verlagern, wird ein Speicherbedarf von einigen 10 GW Leistung und mehreren 100 GW/h oder sogar TW/h Kapazität vorausgesagt. Der künftige Bedarf an Speicherleistung und -Kapazität hängt dabei von zahllosen weiteren ungewissen Einflussfaktoren ab. Wie dem künftigen Strombedarf, dem weiteren Ausbau der Stromnetze, der fluktuierenden Stromeinspeisung sowie möglicher Erzeugungsreserven (Kaltreserven). Daneben ist zu prüfen welche Speicherzeiträume erforderlich sind. Speicherzeiträume: 1. von wenigen Minuten (Einspeisefluktuationen); 2. bis zu einem Tag (Tagesmuster Sonnenenergie); 3. bis zu mehreren Tagen (Zufallsschwankungen Sonnenenergie); 4. ein bis zwei Wochen (anhaltende Stark- oder Schwachwindperioden) und 5. saisonale Zeiträume. Speziell für die Größenordnung der saisonalen Zeiträume bieten sich besonders die Pump- und Druckluftspeicherkraftwerke sowie eine Wasserstoff-/Methanspeicherung an, da sie große Mengen an Energie speichern können. II., Optionen zur Verminderung von Energieschwankungen: 1., Speicher als Option: Energiespeicher übernehmen den Ausgleich zwischen den Erneuerbaren Energien im Stromnetz und dem Verbrauch, um Energieschwankungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck stellen sie minütlich Regelleistung bereit und entlasten dadurch die Stromnetze. Wird mehr Elektrizität aus Erneuerbaren Energiequellen erzeugt als verbraucht, kann der Strom für eine spätere Nutzung gespeichert werden und die Anlagen müssen nicht abgeregelt werden. Der starke Ausbau der Erneuerbaren Energien schafft auch Herausforderungen. Er erfordert mittel- und langfristig den Einsatz großer zusätzlicher Stromspeicher. Vor diesem Hintergrund formuliert die Bundesregierung in ihrem Energiekonzept von 2010 vier zentrale Handlungsfelder: 1. Die mittelfristige Erschließung der verfügbaren Potentiale für Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland im Rahmen der technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten. 2. Die Nutzung von Pumpspeichern im Ausland (insbesondere in Norwegen und den Alpen) für Deutschland 3. Die Prüfung von Investitionsanreizen, damit Strom aus Biomasse gezielt zum Ausgleich der Fluktuationen von Wind und Sonne erzeugt und eingespeist wird. 4. Die Forschung und Entwicklung neuer Speichertechnologien bis zur Marktreife (z.B. Druckluftspeicher, Batterien für Elektrofahrzeuge, Wasserstoffspeicher und aus Wasserstoff hergestelltes Methan). An dieser Stelle ist festzuhalten, dass Energiespeicher in der deutschen Politik immer präsenter werden. Dies spiegelt sich besonders in dem Energiekonzept der Bundesregierung von 2010. Der Stand des Ausbaus der Speicherkapazität in Deutschland reicht jedoch zu einer Verminderung von Energieschwankungen derzeit noch nicht aus. 2., Sonstige Optionen: Durch einen großen Stromverbund und durch gut regelbare Kraftwerke, wird versucht den Speicherbedarf möglichst gering zu halten. Es ist das Ziel der Netzbetreiber möglichst viel Energie direkt ohne Zwischenspeicherung zu nutzen, um Energieverluste und zusätzliche Kosten zu vermeiden. a., Erzeugungsebene: Auf der Erzeugungsebene ist besonders eine geeignete Mischung an Energieträgern wichtig. Durch eine möglichst bedarfsgerechte Einspeisung dieser Mischung kann der Ausgleichsbedarf von Netzschwankungen stark gesenkt werden. Ein zu einseitiger Ausbau der Erneuerbaren Energien sollte daher nicht erfolgen. Daneben könnte eine finanzielle Förderung für eine bedarfsgerechte Einspeisung festgelegt werden. Ebenso verringern der Einsatz flexibler, schneller und verlustarm regelbarer Kraftwerkstechnologien, sowie eine Verbesserung der Einspeiseprognosen bei Erneuerbaren Energien, die Anforderungen an Speicherkapazitäten.