Speicher für die Energiewende

//Speicher für die Energiewende

Wir befinden uns hier im Solarhaus der Hochschule für Technik und Wirtschaft HTW Berlin. In diesem Haus haben wir einen Batteriespeicher integriert. Das ist ein handelsüblicher Speicher, wie er heute in Einfamilienhäusern in Kombination mit Photovoltaikanlagen verbaut wird.

Speicher in Kombination mit Photovoltaik, das sind neue Trends. Und das sind auch gute Lösungen, die wir für die Energiewende brauchen. Für die Energiewende brauchen wir aber natürlich noch ganz andere Speicherund viel mehr Speicher.

Die Frage ist: Welche Speicherpotenziale brauchen wir, welche Verluste treten dabei auf. Und genau diesen Fragen wollen wir heute in diesem Videoclip nachgehen.

Je weiter wir mit der Energiewende voranschreiten, desto größer wird der Anteil der Photovoltaik und der Windenergie in Deutschland sein. Wenn wir die Energiewende fertig haben, müssen wir im Wesentlichen unsere Energieversorgung mit der Photovoltaik und Windenergie decken.

Dann wird aber auch der Speicherbedarf signifikant zunehmen. Nachts scheint die Sonne nicht. Dann liefern Photovoltaikanlagen gar keinen Strom. Und es gibt auch Zeiten, an denen die Windenergie sehr wenig zur Energieversorgung beitragen kann. In diesen Zeiten müssen wir einen Großteil unseres Energiebedarfs durch die Speicher decken. Und dann wird der Speicherbedarf im Gegensatz zu den heute verfügbaren Speichern mal etwaum den Faktor 1000 steigen. Das heißt, wir müssen uns dringend Gedanken machen, Gedanken machen, welche Speicherlösungen wir einsetzen können.

Und da können wir auf ein ganzes Portfolio, auf Dutzende von verschiedenen Speicherlösungen zurückgreifen. Es gibt aber im Wesentlichen drei Technologien,die am Vielversprechendsten sind. Und diese werden wir uns heute in diesem Video einfach mal näher anschauen.

Die Speicher, die wir heute am meisten in der Elektrizitätsversorgungin Deutschland verwenden, sind Pumpspeicherkraftwerke. Pumpspeicherkraftwerke existierenschon seit vielen vielen Jahren. Wir brauchen für den Betrieb zwei Speicherbecken: ein Speicherbecken auf der unteren Ebene, eins weiter oben. Wir können uns das Ganze hier auf dem Foto anschauen.

Das hier ist das Kraftwerk Waldeck in Hessen.

Wenn wir zu viel Strom haben, dann wird in dem Pumpspeicherkraftwerk Wasser vom unteren Becken ins obere Becken gepumpt und dann dort zwischengelagert bzw. gespeichert.

Und wenn wir den Strom wieder brauchen, dann lassen wir das Wasser den Berg wieder herunter. Das treibt dann eine Turbine an und einen Generator. Dann machen wir dort elektrischen Strom.

Pumpspeicherkraftwerke sind wie gesagt schon sehr lange im Einsatz, technisch recht gut ausgereift. Wir haben wirkungsgrade von bis zu 80 Prozent mit diesen Anlagen. Das Problem ist, dass wir immer einen großen Eingriff in die Natur haben. Wir müssen wir diese Speicherbecken, also diese Seen auf den unterschiedlichen Höhen meistens künstlich anlegen. Deswegen gibt es natürlich auch berechtigterweise relativ viele Widerstände gegen den Neubau von solchen Pumpspeicherkraftwerken und deswegen sind die Potenziale zum Ausbau in Deutschland doch sehr begrenzt.

Für die Energiewende brauchen wir aber viel, viel größere Speicherkapazitäten. Das heißt, das was wir heute in Deutschland haben, müssen wir fast vertausendfachen. Und dann werden wir mit Pumpspeicherkraftwerken das sicherlich nicht abdecken können. Dafür haben wir andere Technologien, zum Beispiel die Power-to-Gas und die Batterietechnologie. Und die schauen wir uns jetzt an.

Für die künftige Energiewende brauchen wir ganz andere Speicherdimensionen als wir es mit Pumpspeicherkraftwerkenabdecken können. Und dafür stellen wir uns heute eine Kombination aus Batteriespeichern und Power-to-Gas-Anlagen vor. Die Pumpspeicherkraftwerke werden wir weiter betreiben.

Aber wie gesagt, sie sind nur ein Tropfen auf den heißen Stein. Und wir schauen uns gleich an, dass wir hier ganz andere Dimensionen mit dieser Lösung hier erschließen können. Wir haben also die Überschüsse aus Solar- und Windkraftanlagen. Die werden wir dann erst mal in dezentralen Batterien zwischenspeichern.

Die Batterien werden nicht sehr groß sein. Wir können hier nur über wenige Stunden zwischenspeichern. Es ist möglich, zum Beispiel auch Elektroautos dann gezielt zu laden, wenn wir Überschüsse an Solar- und Windstrom haben.

Es gibt dann aber auch Zeiten, an denen wir größere Überschüsse haben. Diese werden dann zu Power-to-Gas-Anlagen geleitet und diese erzeugen dann aus Wasser und Kohlendioxid Wasserstoff und Methan.

Methan ist direkt kompatibel mit dem heutigen Erdgas.

Wir können es in Erdgasspeichern zwischenspeichern und dann bei Bedarf von diesen Speichern wieder nutzen, in entsprechend kleinen Kraftwerken oder Brennstoffzellen wieder zu Strom umwandeln. Und wenn dann wirklich keine Sonneund kein Wind da ist, dann kriegen wir über den Gaspfad ausreichend Strom und auch ein Teil der Wärme, um unsere Versorgung sicherzustellen.

In dieser Grafik haben wir noch einmal die Power-to-Gas-Variante detaillierter dargestellt. Wir nehmen also den Überschussstrom, nehmen Wasser und einer Elektrolyse wird erst einmal dieses Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Das kennen wir der Regel aus dem Physikunterricht.

Der Wasserstoff an sich ist auch schon durchaus speicherbar. Wir können ihn verwenden. Das Problem ist, dass unsere heutigen Speicher und auch die Möglichkeiten aus Gas Strom zu erzeugen auf Erdgas basieren. Dann haben wir technisch die Möglichkeit, Wasserstoff mit der Verwendung von Kohlendioxid über eine Methanisierungsanlage in Wasser und Methan umzuwandeln.

Das Methan ist direkt kompatibel mit dem heutigen Erdgas und wir können es dann direkt ins Erdgasnetz einspeichern, in Erdgasspeicher die heute schon vorhanden sind. Und wenn wir dann eine Versorgungslücke haben, nehmen wir dieses Gas, verstromen es wieder zurück. Das heißt, wir erzeugen dann Strom. Bei dieser Stromerzeugung entsteht dann Kohlendioxid.

Aber das Schöne an diesem Kreislauf ist, wir brauchen ja für die Methanerzeugung Kohlendioxid. Und wir haben dann einen geschlossenen CO2-Kreislauf. Das heißt, wir verwenden in diesem Kreislauf genau immer die gleiche Menge an Kohlendioxid, so dass wir nicht mehr CO2 in der Atmosphäre anreichern.

Das Schöne an der Power-to-Gas-Lösung ist, dass die Speicher, die wir brauchen, heute zum größten Teil schon da sind. Wir sehen in dieser Aufnahme hier den Gasspeicher Rehden. Und eigentlich sehen wir relativ wenig, weil der Speicher sich unter der Erde befindet.

Wir sehen hier die Landschaft.

Und was wir mal in der Nähe uns anschauen können, ist die technische Anlage vor Ort. Sie ist eigentlich relativ überschaubar.

Und hier kann sich kaum jemand vorstellen, dass das die größte deutsche Gasspeicheranlage ist. Unter der Erde haben wir 4,4 Milliarden Kubikmeter Gas gespeichert. Wenn wir dieses Gas nehmen würden und in Gaskraftwerken zu Strom umwandeln, vorausgesetzt natürlich wir hätten genug Gaskraftwerke, könnten wir mit dem gespeicherten Gas zwei Wochen am Stück die komplette heutige Stromversorgung sicherstellen. Und das ist ja nicht der einzige Speicher.

Wir haben Deutschland noch viel mehr Speicher. Damit könnten wir über weit einen Monat die komplette Stromversorgung sicherstellen. Das heißt, eine Speicherproblematik haben wir nicht, wenn wir den Power-to-Gas-Pfad anschauen. Das Probelm, das kritisieren Viele, ist der schlechte Wirkungsgrad. Das heißt, wir haben hier erstmal bei der Umwandlung von Strom zu Gas Wirkungsgrade in der Größenordnung von 60 bis 80 Prozent. Das heißt, 20 bis 40 Prozent der im Strom gespeicherten Energie geht verloren.

Bei der Rückverstromung können wir auch mit Wirkungsgraden von bis zu 60 Prozent rechnen, so dass wir dann in der Summe Gesamtwirkungsgrade von 35 bis 50 Prozent haben. Das heißt, über die Hälfte des Stroms können wir nicht mehr zu Strom zurückumwandeln.

Er geht einfach bei der Zwischenspeicherung verloren. Es entsteht dabei Abwärme.

Diese können wir natürlich zum Teil nutzen, was den Gesamtwirkungsgrad wieder ein bisschen verbessert. Aber natürlich ist es eine Technologie mit einem schlechten Wirkungsgrad. Und deswegen werden wir diese Technologie vor allen Dingen für die saisonale Speicherung einsetzen.

Das heißt für die Speicherung, bei der wir ein, zwei, dreimal im Jahr diesen Speicher nutzen also relativ selten. Dann fallen auch diese Verluste nicht mehr so stark ins Gewicht.

Wenn wir dann häufiger den Speicher benutzen, kürzere Speicherzeiten haben, sehr häufig den Speicher beladen und die Verluste sich zu hohen Werten aufsummieren würden, dafür kommen dann anderen Speicher in Frage.

Und das sind dann die Batterien.

Das schöne an den Batterien ist, dass wir diese dezentral aufstellen können. Für die Gasspeicher brauchen wir ja in der Erde entsprechende große Speichermöglichkeiten. Das heißt, hier brauchen wir die Lokalität. Das werden verschiedene Orte sein über Deutschland verteilt, aber natürlich nicht bei jedem Garten.

Wenn wir uns die Batterien anschauen, dann können wir diese optimal mit Photovoltaikanlagen koppeln. Wenn wir eine Photovoltaikanlage, wie sie in den letzten Jahren gebaut wurde, uns anschauen, dann haben wir Photovoltaikmodule.

Wir haben den Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Und dann wird der Strom entweder vor Ort verbraucht oder ins Netz eingespeist. Dann muss man den Strom transportieren bis zum nächsten Speicher und dort zwischenlagern.

Jetzt können wir vor Ort die Photovoltaikanlage mit Batteriespeichern erweitern.

Das heißt, wir können jetzt einen Speicher einbauen, der Überschussstrom, den wir zu Hause nicht verwenden können, in dem Batteriespeicher zwischengespeichern und der kann zum Beispiel nachts herausgeholt werden. Der Vorteil ist, wir brauchen dann keine Leitungen mehr, beziehungsweise die Leitung auch nicht weiter auszubauen.

Der Solarstrom wird vor Ort genutzt und belastet immer weniger die Netze, was für die Energiewende ein großer Vorteil ist. Was wir auch noch machen können, ist das Elektroauto zu verwenden und auch gesteuert vor Ort zu laden. Da ist dann auch ein sehr großer Speicher drin, so dass wir dann also die Speicherproblematik wirklich dezentral an die Haushalte verteilen. Und die Potenziale sind durchaus groß.

Wenn wir hier in jedem zweiten Haushalt einen Batteriespeicher einbauen, dann können wir hier mehr Energie speichern als wir derzeit insgesamt an großen zentralen Pumpspeicherkraftwerken haben. Und das spricht auf alle Fälle dafür, auch diese Technologie weiter auszubauen.

Das hier ist ein Batteriespeicher wie wir ihn in der Animation eben gesehen haben. Und wenn wir in die Kiste mal reinschauen, dann sehen wir Lithium-Batteriezellen. Das ist derzeit Stand der Technik. Hier hat sich in den letzten Jahren auch viel entwickelt. Wenn wir in jedem zweiten Haushalt so einen Batteriespeicher einbauen, dann könnten wir insgesamt mehr Speicherkapazität zur Verfügung stellen als alle Pumpspeicherkraftwerke der großen Energieversorger zusammen in die Waagschale werfen.

Und so ein Speicher in der Größe eines Kühlschranks kann immerhin so viel Strom speichern, dass ein Haushalt sich locker über die Nacht selber aus dem Speicher versorgen kann. Am nächsten Tag würde dann der Speicher wieder von der eigenen Photovoltaikanlage aufgeladen.

Wir sehen: Wir kennen die Lösungen, die wir für die Energiewende brauchen. Jetzt müssen wir schauen, dass wir diese Lösungen schnell umsetzen und schnell an den Markt bringen. Denn wir wollen die erneuerbaren Energien, die Photovoltaik, die Windenergie wirklich zügig ausbauen.

Und dafür brauchen wir die Speicher, denn sonst müssen wir immer, wenn wir Probleme im Netz kriegen, ein Gang zurückschalten und Solar und Windkraftanlagen abregeln, weil wir ohne Speicher einfach nicht diese Mengen integrieren können.

Und insofern können Sie auch was für die Energiewende tun. Wenn Sie ein Einfamilienhaus haben, dann kümmern Sie sich mal um einen Speicher. Und wenn nicht, dann fragen Sie einfach mal ihre Energieversorger oder ihre Politiker und ihre Abgeordneten, was sie denn tun, damit wir endlich die nötigen Speicher, die wir für die Energiewende brauchen, auch ans Netz bekommen.

2017-03-17T13:06:07+00:00 0 Comments

UNSER ANGEBOT: EXKLUSIV, NACHHALTIG & MEHR

.. und viel mehr als nur ein Treuebonus! Unsere Kunden erhalten dauerhafte! Bonifkationen in Form von:
  • Gutscheine für diverse energiesparende LED Leuchtmittel
Erfahren Sie mehr in den FAQ’s und auch hierZudem verlosen wir unter unseren Kunden 5 moderne Elektroautos im Gesamtwert von EUR 250.000,-
  • Freundschaftprogramm: Erhalten Sie dauerhafte Prämien für jede positive Empfehlung
  • Und als unabhängiger ENERGIEMAKLER bieten wir unseren Kunden natürlich langfristig garantierte TOP-Konditionen bei STROMund GAS.

    GANZ IM TREND: LED Lampen für Haus, Firma und mehr

    LED Beleuchtung, Licht

    ElektroAuto Gewinnspiel: 5 moderne Elektroautos gewinnen

    Elektroauto, eMobile, aAuto, Gewinnspiel,

    Send this to a friend