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„Der wirtschaftliche Speicherbedarf ist deutlich niedriger als der technische"
Debatten-Abend der Stiftung Energie & Klimaschutz Baden-Württemberg mit
Experten aus Forschung und Industrie am 19.10.2011 im Haus Heidehof der
Robert Bosch Stiftung GmbH in Stuttgart
Ein zentrales Thema beim Umbau der Energieversorgung in Deutschland auf regenerative Energieträger ist die Frage, wie Energie in großem Umfang gespeichert werden kann. Wurde in der Vergangenheit der Strom in Kraftwerken in dem Moment produziert und in das Netz eingespeist, wenn er gebraucht wurde, ist mit dem Ausbau der regenerativen Energien ein volatiles Element dazu gekommen: Wind und Sonne lassen sich nicht nach Bedarf an- oder abschalten. Mit der Erzeugung aus regenerativen Quellen steigt der Bedarf für leistungsfähige Speicherlösungen.
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Unter der Moderation von Dr. Wieland Backes (SWR) diskutierten die Referenten aus Forschung, Industrie und Energieversorgung das Thema sowohl aus dem Blickwinkel der Elektromobilität als auch im Zusammenhang mit Fragen der Versorgungssicherheit und der Stabilität der Netze.
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„Wir müssen neue Batteriearchitekturen entwickeln" Mit dem Projekt „Competence E" ist das Karlsruher Institut für Technology KIT eines der wissenschaftlichen Zentren in Deutschland, an denen zu Fragen der Elektromobilität geforscht wird. Dort konzentriert man sich bei der Erforschung neuer Batterietechnologien sowohl auf die Materialforschung als auch auf die Verfahrenstechnik, wie Prof. Dr.-Ing. Horst Hahn, geschäftsführender Direktor des Instituts für Nanotechnologie, erläuterte. Die Speicher, die wir heute haben, sind noch „deutlich zu teuer und haben eine zu geringe Speicherdichte". Dabei sind es, so Hahn, nicht die Materialien, die die Kosten nach oben treiben, denn „70 Prozent der Kosten kommen aus der Verfahrenstechnik". Um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu steigern und die Kosten zu verringern, müssen deshalb „neue Batteriearchitekturen" entwickelt werden. In Projekten am KIT seien sowohl bei der Materialforschung als auch in der Verfahrensoptimierung bereits deutliche Fortschritte gelungen.
„Der Weg zur Elektromobilität muss mit Bedacht gegangen werden" „Manchmal kommt es auf den Maßstab an" leitete Dr. Klaus Dieterich, der Vorsit-zende der Geschäftsleitung im Zentralbereich Forschung und Vorausentwicklung/Koordination Technik der Robert Bosch GmbH sein Referat zum Thema „Elektrische Speichertechnik – Status und Ausblick“ ein. Historisch betrachtet ist das Ölzeitalter der letzten hundert Jahre eine kurze Periode, „heute sind wir unterwegs, um die Energie natürlich entstandener Speicher zu nutzen." Die weltweit diskutierte Ablösung des Verbrennungsmotors vor dem Hintergrund erneuerbarer elektrischer Energien wie Windkraft oder Photovoltaik ist, so Dieterich, der richtige Weg, aber „der Weg zur Elektromobilität muss mit Bedacht gegangen werden." Bei der Entwicklung mobiler Speicher unterhält das Unternehmen ein Joint Venture mit Samsung SDI, das Zellen und komplette Batteriepacks für die Automobilindustrie entwickelt und produziert. Interessante Zukunftssysteme, die in der Forschung heftig diskutiert werden, sind hier Lithium-Schwefel- oder Lithium-Luft-Batteriesysteme der 3. und 4. Generation. |
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Hier bestehen, so Dieterich, zwischen dem, was theoretisch erreichbar ist und dem, was heute im Laborstadium möglich ist, noch sehr große Abweichungen. Das Potenzial dieser Systeme erreiche aber bereits die Größenordnung der Speicherung von einer Kilowattstunde (kWh) je Kilogramm. Im Vergleich dazu sind in einem Liter Benzin rund 10 kWh enthalten. „Bereinigt um den gegenüber dem Verbrennungsmotor ungefähr vierfach höheren Wirkungsgrad des elektrischen Antriebs würden wir damit dem Äquivalent zu Benzin schon ziemlich nahe kommen."
„Der wirtschaftliche Speicherbedarf ist deutlich niedriger als der technische" Die Frage „Wie viel Stromspeicher braucht Deutschland?" stellte Prof. Dr. Martin Wietschel, Leiter des Geschäftsfelds Energiewirtschaft am Competence Center Energiepolitik und Energiesysteme des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI, in den Mittelpunkt seines Diskussionsbeitrags. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien stehen wir in Deutschland vor dem Problem, dass wir zeitweise zu viel Strom erzeugen. Wenn diese Energie nicht „weggeworfen" werden soll, müssen Speichertechnologien geschaffen werden. Mit 0,1 Terrawattstunden (TWh) ist der Anteil an erneuerbarer Energie, die nicht genutzt werden kann, bezogen auf den Jahresverbrauch von 600 TWh, heute noch relativ gering. Steigt der Anteil der Erneuerbaren aber bis zum Jahr 2050 auf 80 Prozent, wie es die Politik vorgibt, erhöht sich der theoretische Bedarf an Stromspeichern, je nach zugrunde gelegten Annahmen, auf bis zu 160 TWh.
Die Konsequenzen stellte Wietschel mit Preis- und Lastberechnungen dar. Sein Fazit: „Strom ist zeitweise nichts mehr wert. Zum Teil haben wir heute schon negative Strompreise. Dieses Phänomen werden wir in der Energiebranche zukünftig verstärkt erleben.“ Deshalb brauchen wir in Deutschland andere Kraftwerksstrukturen, andere Netze und andere Speicherlösungen, denn der Bedarf an flexiblen Strukturen nimmt stark zu. |
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Durch den Ausbau der fluktuierenden erneuerbaren Energieträger wächst der Bedarf an Steuerungsoptionen im Energiesystem. Stromspeicher sind eine solche Option. Aber: Speicher sind kapitalintensiv und benötigen eine hohe Auslastung. Speicher für wenige Stunden im Jahr zu betreiben ist ökonomisch nicht zielführend. Deshalb kommt Wietschel zu dem Schluss: „Der wirtschaftliche Speicherbedarf ist deutlich niedriger als der technische."
Nicht „Entweder-Oder" sondern „Sowohl-Als-Auch" Dr. Werner Götz, Mitglied des Vorstands der EnBW Kraftwerke AG und Technischer Geschäftsführer der EnBW Erneuerbare Energien GmbH, sieht dagegen sehr wohl Bedarf für leistungsfähige und wirtschaftliche Speichertechnologien. Die Herausforderung bestehe darin, fluktuierende volatile Energie aus erneuerbaren Ressourcen in ein auf Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit ausgerichtetes Gesamtkonzept zu integrieren. „Wir sollten uns in der Diskussion vom Gedanken des „Entweder-Oder“ verabschieden und vielmehr in einem „Sowohl-Als-Auch“ denken. Das gibt uns Freiheiten, das gesuchte Optimum zu finden.“ Die Kapazität an installierter Leistung in Pumpspeicherkraftwerken liegt in Deutschland derzeit bei 7.000 Megawatt. Pumpspeicher jedoch sind ebenso wie Druckluftspeicher nicht als Langzeitspeicher konzipiert. Batteriespeicher haben einen hohen Wirkungsgrad. Die vor allem durch die beschränkte Zahl der Ladezyklen noch sehr teuren Batteriespeicher sieht Götz für kleine Leistungen und kurze Abgabezeiten geeignet. Wasserstoffspeicher, also die Umwandlung von Strom in Wasserstoff oder Methan, sei grundsätzlich für die Langzeitspeicherung geeignet. Durch den geringen Umwandlungswirkungsgrad gehe aber ein Großteil der Energie bei der Umwandlung verloren. „Wir brauchen jetzt dringend mehr Speicherkapazitäten", so das Fazit von Götz, „Pumpspeicher sind wirtschaftlich und technisch die ausgereifteste Technologie. Wir sollten aber alle Technologien weiter entwickeln und in ihrem jeweiligen Bereich einsetzen.“ |
Videos (Format: flv) zum Debatten-Abend „Technologien der Energiespeicherung" der Stiftung Energie & Klimaschutz
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