Speicher in der Energiewende – Mythos und Wirklichkeit

Gastautor Portrait

Dr. Jörg Jasper und Dr. Bernd Schürmann

Experten Energiewirtschaft der EnBW AG

Dr. Jörg Jasper hat Ökonomik studiert. Es folgten Promotion und Habilitation in Volkswirtschaftslehre. Seit 2006 ist er Mitarbeiter der EnBW. Seit 2010 ist er als Konzernexperte mit der Energiewirtschaft und Energiepolitik befasst. Dr. Bernd Schürmann Nach Studium der Politikwissenschaft und Promotion war Bernd Schürmann zunächst bei der Unternehmensberatung McKinsey tätig. 2009 wechselte er in die Strategie der EnBW Energie Baden-Württemberg AG. Seit 2015 leitet er hier die Marktumfeldbetrachtung der Energiewirtschaft.

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08. März 2018
Das Autorenteam der EnBW über Speicher in der Energiewende

Speicher gelten vielen als das Lösungsinstrument in der Energiewende. Es erscheint ja auch naheliegend: In Zeiten großer Einspeisung der Erneuerbaren wird Strom, der nicht gebraucht wird, gespeichert, um in Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, wieder auszuspeichern. Ist das wirklich unter allen Umständen sinnvoll? Wir haben in einem umfangreichen Projekt Bedarf, Möglichkeiten und Grenzen von Speichern in der Energiewende analysiert. Die Ergebnisse sagen nicht nur einiges über die zukünftige Rolle von Speichern aus, sondern auch über das gesamte Energiesystem der Zukunft.

Speicher in der Energiewende als Flexibilitätsinstrument

Speicher sind ein Flexibilitätsinstrument. Sie sind in der Lage, schnell und verlässlich auf alle Wechsellagen des Marktes oder Netzes zu reagieren. Dabei haben Speicher ganz unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten. So können sie, ganz traditionell, zum Ausgleich von Angebots- und Nachfrageschwankungen im Strommarkt eingesetzt werden. Ein Speicherbetreiber kauft Strom in Zeiten, in denen er günstig ist und speichert in Zeiten höherer Preise wieder aus (Arbitrage). Daneben können Speicher als Anbieter von Regelenergie, als Betriebsmittel in den Netzen oder auch zur Maximierung des Eigenverbrauchs in Eigenheimen verwendet werden. Weiterhin ist (zumindest theoretisch) denkbar, dass mit Ihnen längere Perioden ohne Wind und Sonne („Dunkelflauten“) überbrückt werden oder dass sie typische saisonale Muster der Erneuerbaren nutzen (vereinfacht gesagt: Einspeicherung von Sonnenenergie im Sommer; Ausspeicherung im Winter; „saisonale Speicherung“).

Die gute Nachricht für Speicher: Künftig wird mehr Flexibilität benötigt – vor allem, weil die wetterabhängigen Erneuerbaren immer weiter wachsen. Zur Erreichung des Zieles der Bundesregierung, Deutschlands CO2-Emissionen bis 2050 um mindestens 80% gegenüber 1990 reduziert zu haben, werden etwa 250 Gigawatt Wind- und Solarkapazität (das Zweieinhalbfache des heutigen Wertes) benötigt. Das dürfte etwa dem Drei- bis Vierfachen der Durchschnittslast in 2050 entsprechen. Wir rechnen damit, dass der Flexibilitätsbedarf gegenüber heute noch einmal um etwa 50% steigen wird.

Bei einer Dunkelflaute reichen Speicher nicht

Die alles entscheidende Frage ist, ob Speicher in der Energiewende immer „das Rennen machen“ werden, wenn es darum geht, diesen Bedarf zu decken. Hier ist das Bild nach Speicher-Verwendungsart sehr unterschiedlich. Im Bereich der tagtäglichen Großhandelsarbitrage und im Bereich der Regelenergie rechnen wir damit, dass Speicher zunehmend wettbewerbsfähiger werden. Das Interessante hierbei: Es sind größtenteils nicht die klassischen Pumpspeicher (die wird es auch weiterhin geben, wenn auch in kaum wachsendem Umfang), sondern dezentrale Speicher in Gebäuden und perspektivisch auch Fahrzeugen, die im Markt zum Einsatz kommen werden. Sie sind „eh da“, weil sie aus anderen Gründen (Eigenverbrauchsmaximierung, Mobilität) angeschafft werden. Daher können sie überschüssige Kapazität sehr wettbewerblich auf den Märkten anbieten.

Sind damit alle Probleme gelöst? Leider nein, denn Pump- oder Batteriespeicher können allenfalls für wenige Stunden ausspeichern. Eine Dunkelflaute kann aber mehrere Wochen dauern. In einer Dunkelflaute werden leicht etwa 20 Terawattstunden zur Überbrückung von Erzeugungstälern bei den Erneuerbaren benötigt, die von verlässlich disponiblen Einheiten zur Verfügung gestellt werden müssen. Im Jahr 2030 wird die Summe aus Pumpspeicherkapazität und Batteriespeichern aber allenfalls 0,06 Terawattstunden betragen. Auch saisonale Speicherung ist voraussichtlich nicht wirtschaftlich. Hierzu müsste man Mammutspeicher bereitstellen, die nur sehr wenige Zyklen durchlaufen würden, in denen sie Geld verdienen könnten.

Strom muss von Steuern und Abgaben entlastet werden

Die Lösung für dieses Problem wird wahrscheinlich anders aussehen. In Zeiten mit überschüssiger Stromproduktion aus Erneuerbaren lohnt es sich vermutlich, diese direkt in Wärme umzuwandeln; die Sektorkopplung wird also (neben der Elektromobilität) zuerst im Wärmebereich kommen. So könnte man Erneuerbaren-Strom dazu nutzen, Elektrokessel zu betreiben, um Wärmenetze CO2-frei damit zu versorgen. Leider steht die Regulierung dem derzeit noch entgegen. Der Strom, der zur Wärmeerzeugung verwendet werden kann, ist in Deutschland derart stark mit Steuern und Umlagen belastet, dass allein diese den Wert der verkauften Wärme übertreffen. Hier besteht regulatorischer Anpassungsbedarf.

In Zeiten der Unterdeckung (also der Dunkelflaute) wird man weiterhin auf thermische Kraftwerke zurückreifen müssen. Dies werden nach heutigem Stand der Technik Gaskraftwerke Speicher in der Energiewende. Hier das Beispiel Kraftwerksbatterie Heilbronn.sein müssen, denn sie können sowohl mit Erdgas als auch mit synthetischem Gas betrieben werden, das mittels Erneuerbaren Energien hergestellt wird. Letzteres ist allerdings nur nötig, wenn Deutschland nahezu vollständig dekarbonisiert werden soll. In einer „80-Prozent-Welt“ reichen die verbleibenden zulässigen Emissionen des Energiesektors noch aus, um Kraftwerke mit Erdgas zu betreiben. Wir rechnen damit, dass neue Gaskraftwerke in der zweiten Hälfte der 2020er Jahre gebaut werden müssen, um jederzeit den Bedarf decken zu können. Wie viele dies sein werden, hängt nicht zuletzt davon ab, welche Entscheidungen Deutschland zum „Kohleausstieg“ trifft.

Verschiedene Lösungsansätze werden benötigt

In Verteilnetzen sind Speicher voraussichtlich nur sehr eingeschränkt erforderlich – z.B. dort, wo schnell ein Kundenanschluss für Elektrofahrzeuge geschaffen werden soll, obwohl das örtliche Netz dies eigentlich nicht mehr hergeben würde. Ökonomisch und technisch überlegen sind hier aber meist andere Lösungen, z.B. „smarte“ Ortsnetztransformatoren oder auch der traditionelle Netzausbau.

Unsere Untersuchung zu Speichern zeigt mehrerlei: Zum einen reicht es in der komplexen Welt der Energiewende nicht mehr aus, sich mit einem einzigen Lösungsansatz zu befassen. Man muss sich bemühen, das ganze Bild zu erhalten. Dies führt zum anderen aber dazu, dass der Pfad, den Deutschland bis 2050 einschlagen muss, nun in immer größerer Detailschärfe vor uns auftaucht.

EnBW bereitet sich intensiv auf diese Zukunft vor, bspw. über Vertriebsprodukte, die Heimspeicher beinhalten, über den Ausbau der Elektromobilität oder den Aufbau eines virtuellen Kraftwerkes, in dem zahlreiche dezentrale Erzeuger, Speicherbetreiber und Konsumenten so intelligent vernetzt werden, dass sie gemeinsam am Strommarkt teilnehmen können.

(Hinweis der Redaktion: Das Thema Speicher wird auch Gegenstand eines Debattenabends der Stiftung Energie & Klimaschutz sein, der am 19. Juni in Stuttgart stattfinden wird. Mit-Autor Dr. Jörg Jasper wird dort auf dem Podium sitzen.)

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