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 26.04.2019

Energiewende

Batterien sollen Solarstrom puffern

Ohne Energiespeicher kann die Energiewende nicht funktionieren. Doch die Wirtschaftlichkeit ist noch ein Problem. Auch ökologisch gibt es ein paar Fragezeichen.

Ende 2017 ging im abgelegenen Südaustralien der damals grösste Stromspeicher der Welt ans Netz. Die Leistung der Lithium-Ionen-Batterien: 100 Megawatt. Damals ahnte niemand, dass die Ansammlung von Containern Furore machen würde. Die Batterien von Tesla hätten die Kosten für das Ausbalancieren der Stromversorgung innerhalb von vier Monaten um 90 Prozent gesenkt, berichtete ein McKinsey-Analyst
Mitte 2018 an einer Energiekonferenz in Melbourne.

Das Ausbalancieren gehört zu den Aufgaben der Stromversorgung wesentlich dazu. Immer wenn ein grosser Verbraucher ans Netz geht, schiessen die Netzbetreiber so schnell wie möglich zusätzliche Energie nach. Dafür hatten Energieversorger bis anhin eine einfache Lösung: Sie fuhren etwa Kern- oder Pumpspeicherkraftwerke stets ein wenig unter ihrer maximalen Kapazität und konnten sie bei Bedarf innerhalb von 30 Sekunden hochregeln. Das ging zwar auf Kosten der Rendite, war aber unerlässlich, um Leistungsspitzen abzupuffern. Doch zunehmend hat die Energiewirtschaft ein Problem: Je mehr Energie sie aus Wind, Sonne und Wasser gewinnt, desto weniger Kraftwerke sind am Netz, welche diese sogenannte Primärreserve zur Verfügung stellen können.

Der ganze Kontinent profitiert
In der Schweiz nahmen die Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (EKZ) daher im Mai 2018 in Volketswil einen 18-Megawatt-Speicher aus Lithium-Ionen-Batterien in Betrieb. Er liefert seither Energie für die Primärreserve und gleicht damit nicht nur Schwankungen in der Schweiz, sondern auf dem gesamten Kontinent aus. Batteriespeicher hätten tiefere Wartungskosten und seien flexibler als konventionelle Kraftwerke, sagt Marina Gonzälez Vayä, die Projektleiterin der Anlage. Bei gleicher Leistung könne der Batteriespeicher im Vergleich zu Pumpspeicherkraftwerken deutlich mehr Primärregelleistung anbieten.

Während herkömmliche Kraftwerke einige Zeit brauchen, um ihre Leistung hochzufahren, ist ein Batteriespeicher sogar besser, als er sein muss: Statt innerhalb der geforderten 30 Sekunden ist er gemäss EKZ schon nach einer halben Sekunde am Netz. Die Idee der Batteriespeicher wirkt einleuchtend, doch noch behindern wirtschaftliche Zwänge ihren Einsatz. Diese Erfahrung hat auch Hauke Beeck gemacht, bei Vattenfall verantwortlich für die Anbindung von Batteriespeichern. In Hamburg testet der schwedische Energieversorger seit 2016 einen Batterie-speicher aus gebrauchten BMW-Batte-rien. «Alle Welt sagt zwar, die Energiewende braucht Speicher», sagt Beeck, «aber schon herkömmliche Pumpspeicher-Kraftwerke haben grosse Probleme, Geld zu verdienen.»

Hinter dem Begriff Primärreserve verbergen sich fest auf dem Strommarkt etablierte Energieprodukte, die von Energieversorgern wie EKZ und Vattenfall wöchentlich verkauft werden. Batteriekraftwerke lohnen sich für Energiebetreiber erst, wenn sie günstiger sind als diese bestehenden Lösungen - und wenn es überhaupt einen Markt für ihre Produkte gibt. Lithium-Ionen-Batterien können deshalb ihre blitzschnelle Reaktionszeit wirtschaftlich gar nicht ausspielen. «Bis jetzt dreht sich irgendwo in einem Kraftwerk ein tonnenschwerer Generator mit Turbine. Wenn es zu einem Frequenzabfall kommt, dreht sich derwegen seiner kinetischen Energie einfach weiter», so Beeck. Was aber, wenn diese kinetische Reserve ausfällt, weil es immer weniger Kraftwerke gibt?

Für diese sogenannte Momentanreserve gebe es hier noch keinen Marktplatz, erläutert Beeck. «Den wird es aber in Zukunft geben.» Wie diese Zukunft aussieht, lässt sich an Inselstaaten wie Grossbritannien erkennen, wo die Momentanreserve bereits als Stromware gehandelt wird. Dort überstieg im Sommer 2018 der Anteil erneuerbarer Energien den aus fossilen Brennstoffen. Da das Inselreich vom kontinentalen Verbundnetz isoliert ist, kann es immer weniger mit Grosskraftwerken auf plötzliche Frequenzabfälle reagieren. Aus diesem Grund hat der britische Netzbetreiber National Grid in Wales einen Lithium-Ionen-Speicher mit 22 Megawatt Leistung für das neue Energieprodukt «Enhanced FrequencyResponse» bauen lassen - in unmittelbarer Nähe eines Windparks. Der langfristige Plan der Briten: 45 Batteriespeicher mit zusammen zwei Gigawatt Leistung. Das sind rund zwei Drittel der Leistung aller Kernkraftwerke in der Schweiz.

Die Energie-Wolke als Vision
In diesem Spiel der klassischen Energieunternehmen dürften bald neue Mitspieler auftauchen: wir alle. Denn sobald sich eine Privatperson einen Energiespeicher in die Garage oder Keller montiert - womöglich gekoppelt an eine Solaranlageauf dem Dach -, wird er zum Marktteilnehmer. In der Schweiz ist das bereits verhältnismässig einfach. «Seit vergangenem Jahr können Wohnanlagen zu einem sogenannten Zusammenschluss-Eigenverbrauch zusammengenommen werden», sagt Mattias Gienal von EcoCoach, einem Unternehmen in Brunnen, das Systeme zum Energiemanagement für Haushalte anbietet.

Der auf den Parzellen produzierte Photovoltaikstrom, so Gienal, könne direkt vor Ort verkauft werden. Beispielsweise könne der Eigentümer einer Photovoltaikanlage im Mehrfamilienhaus den Strom direkt an seine Mieter verkaufen, statt den Strom wie bis anhin ins Netz des Energiedienstleisters einspeisen zu müssen. Schliesst man die Batterien der zukünftig zu erwartenden Elektroautos in die Überlegung ein, führt dies zu einer riesigen, dezentralen Energie-Wolke, welche die Stromspeicher der Energieversorger um ein Vielfaches übertreffen wird.

Schon 2015 errechnete die Berliner Energiewende-Denkfabrik «Agora» für die Elektromobilität in Deutschland ein Speicherpotenzial von 250 Gigawattstunden; für Hausspeicher eines von 40 Gigawattstunden. Ob der Strom aus der Steckdose von einem Kraftwerk stammt oder aus der Batterie eines Autos, merkt und erfährt der Kunde gar nicht.

Strom von Nachbars Solarzelle
Im nächsten Schritt könnte die massenhafte Verbreitung kleiner Stromspeicher zu einer Nutzung von «regionalem Strom» führen. Das zeigt ein Pilotprojekt in Walenstadt im Kanton St. Gallen schon heute. Dort beziehen die Bewohner von 37 Häusern ihren Strom seit Anfang Januar nicht mehr nur vom Elektrizitätswerk, sondern auch von Solarzellen auf dem Dach der Nachbarn - je nachdem, wessen Batterien gerade am stärksten geladen sind. Abgerechnet wird untereinander mehrmals täglich. Wann und ob es überhaupt zu einer Energie-Wolke kommen wird, lässt sich noch nicht sagen. Zu den regulatorischen und wirtschaftlichen Unwägbar-keiten kommen auch moralische: Die Hauptbestandteile der Lithium-Cobalt-Batterie, auf denen der Speicher-Boom beruht, werden teilweise unter menschlich und ökologisch fragwürdigen Bedingungen abgebaut. Für den Fortgang des Booms sprechen allerdings dramatisch sinkende Preise. Noch 2010 kostete eine Kilowattstunde Akku-Kapazität um die 1000 Euro, heute weniger als 200 Euro. Und Elon Musk hat bereits erklärt, bis 2020 werde Tesla Akkus für 100 Euro die Kilowattstunde produzieren.
(Quelle: NZZ)

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