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Nachhaltige Speichertechniken für das Stromnetz – Akkus brauchen noch etwas…

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Nachhaltige Speichertechniken für das Stromnetz – Akkus brauchen noch etwas…

13.03.13  08:30 | Artikel: 955274 | Proteus Fach-Artikel

Nachhaltige Speichertechniken für das Stromnetz – Akkus brauchen noch etwas…Strom zu speichern ist für das Netz der Zukunft von großer Bedeutung. Speziell beim Ausbau einer dezentralen Energieversorgung sollen Schwankungen auch dezentral (lokal) lösbar gemacht werden können. Möglich wird dies nur, wenn flexible und vor allem nachhaltige Speichertechnologien vorhanden sind. Alle aktuell verfügbaren Verfahren haben dabei ihre Vor- und Nachteile. Sicher ist allerdings auch, dass bereits heute einige Kapazität an Stromspeichern existiert.

Eine Studie der Stanford Universtiy, die vom Mineralölkonzern ExxoMobil, Schlumberger und DuPont gesponsort wurde hat die Kriterien der investierten Energie zur Erstellung des Speichers vs. der gesamt speicherbaren Energie über die Nutzungszeit untersucht. Ein wichtiges Kriterium, wenn es darum nachhaltige Speicher zu schaffen, deren Erstellung nicht zu intensiv an Ressourcen ist. Klarer Verlierer sind dabei die aktuellen Akku-Techniken. Zwar leisten sie in Mobilfunkgeräten, Elektroautos und Eigenstromspeicher gute Dienste, jedoch kann durch die beschränkten Ladezyklen im Laufe des Akkulebens nur 2-10 mal die Energie gepeichert und abgerufen werden, die bei der Produktion eingesetzt wurde.

Deutlich effizienter sind Pumpspeicherkraftwerke (Wasserkraft). Hier kommt man auf einen Faktor von 210, so die Studie. Lediglich die relativ neue Technik der Speicherung als Luftdruck (CAES) kam in der Studie zu einem besseren Ergebnis der 240 fachen Energiemenge. Das erste CAES-Kraftwerk ging bereits 1978 in Huntorf bei Bremen in Betrieb und hat eine Kapazität von 321 MW. Ein nützlicher Nebeneffekt ist die Abwärme, die bei der Kompression von Luft als Abfallprodukt entsteht und zum Aufheizen (Verflüssigen) der Luft genutzt werden kann (siehe auch Ruhr-Uni Bochum).

Nicht von der Studie in Standord beachtet wurden die ebenfalls relativ neuen Entwicklungen auf dem Bereich der Power-To-Gas Technik, die nach dem Prinzip der Elektrolyse (Wasserstofferzeugung) arbeitet und auf ähnliche Zyklenzahlen kommen sollte wie CAES. Bei Energynet gab es im Januar dazu einen Bericht, der auf kurzfristige Ergebnisse in der Weiterentwicklung hoffen lässt.

Gelingt es effiziente Speichertechniken zu finden, die sich durch wenig Energieeinsatz bei der Erstellung auszeichnen, so treten diese direkt in einen sehr wirtschaftlichen Bereich des Strommarktes ein. Alle bislang genannten Speichertechniken sind in der Lage innerhalb von Sekunden die volle Entladeleistung zu bringen. Dies zeichnet sie als Lieferant für positive Primärregelleistung aus. Ebenso zeichnen sich die Techniken dadurch aus, dass sie innerhalb von Sekunden auf “Laden” gesetzt werden können, was ein Angebot von negativer Regelleistung entspricht. Steigt das Angebot von Regelleistung im Stromnetz, so sind weniger Minutenreserven notwendig, was zur Verdrängung von Gaskraftwerken führt, die bislang diesen Dienst erbringen.

Kraftwerk Walchensee
Das Walchenseekraftwerk ist ein Hochdruck-Speicherkraftwerk
in Bayern. Es ist mit einer installierten Leistung von 124 MW
bis heute eines der größten seiner Art in Deutschland und
gehört der E.ON Wasserkraft GmbH. | Bild: Oliver Spalt
Pumpspeicherkraftwerke, stellen auch im Deutschen Stromnetz, zur Zeit noch die größte Speicherkapazität zur Verfügung. Allerdings ist deren Ausbau durch den großen Einfluss auf die Natur eher schwierig. In der breiten Fläche Deutschlands ist ohnehin nur ein System denkbar, welches “lokal” wirken kann. Fehlende Energie aus Speichern durch die ganze Republik zu transportieren würde endgültig einen Netzausbau notwendig machen.

Akkus, wie wir sie heute kennen, bringen hier den entscheidenden Vorteil. Sie sind überall dort im Einsetzbar, wo Energie benötigt wird. Auch gibt es eine hohe Akzeptanz dieser Technik. Ein kleines Rechenspiel, stark vereinfacht:

Angenommen die Hersteller von Smartphones würden verpflichtet werden einen billigen (Cent-Bereich) Sensor für die Netzfrequenz in ihre Geräte einzubauen. Die Smartphones haben ein Mini-Programm, welches nur erlaubt zu laden, wenn die Frequenz im Netz über 50,05 Herz ist. Lediglich bei Geräten, die nur noch weniger als 20% Ladezustand haben, darf auch unter 50,05 Herz geladen werden.

In Deutschland existieren aktuell rund 23 Millionen Smartphones mit jeweils ca. 5 Watt an Stromspeicher. Macht insgesamt 125 MW Kapazität, die durch Notebooks und andere Akkubetriebenen Geräten vergrößert werden könnte. Da nicht immer alle Geräte am Netz hängen, muss natürlich die verfügbare Kapazität angepasst werden. Wirft man einen Blick in das Betriebshandbuch der Europäischen Verbundnetzbetreiber, so sieht man, dass eine intelligente Ladestrategie bei Smartphone-Akkus in der Summe auch Misst macht. Selbstverständlich ist diese Überlegung nur ein Hingespinst, da es letztendlich um sehr viel Geld geht, welches über die Jahre mit Regelleistung verdient werden kann.

Politisch ist daher davon auszugehen, dass der Aufbau von dezentralen Speicherkapazitäten nicht erwünscht ist. Selbst ein Speicher in den Ortsnetzen/Verteilnetzen zur lokalen Stabilisierung dürfte zwar nachhaltig sein – aber keine Lobby-Unterstützung finden.


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Autor: Thorsten Zoerner

blog.stromhaltig.de

Thorsten Zoerner betreibt den Blog stromhaltig.de. Einen Großteil seiner Fachartikel veröffentlichen wir regelmäßig auch hier auf unserer Seite. Thorsten Zoerner ist Gründungsmitglied der Energieblogger.



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Themenbereiche:

Technik | Speicher | TopFachTipps | Netze

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