Erneuerbare Energie und Stromspeicher: Die nächste Stufe der Energiewende

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Erneuerbare Energie ist das zentrale Thema unserer Generation und Stromspeicher spielen auch eine entscheidende Rolle. Der negativen Folgen der Erderwärmung sind wissenschaftlich belegt und allgemein anerkannt. Deutschland ist seit den 1990er Jahren Vorreiter der Energiewende; andere Länder haben mit dem mit dem Ausbau von Solar- Wind und anderen erneuerbaren Energieanlagen erst sehr spät begonnen. Das EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) aus dem Jahr 2000 hat dazu geführt, dass Strom aus Windenergie, Photovoltaik, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie attraktiv vergütet wurde und garantiert abgenommen wurde. In den ersten 10 Jahren des EEGs war es durch diese Regelung möglich, attraktive Renditen von weit über 10% zu erwirtschaften. Es gab einen regelrechten Solarboom in Deutschland. Durch das stetige Absinken der Vergütungssätze aus dem EEG wird es in Deutschland immer schwieriger Anlagen zur Produktion von erneuerbaren Energien so zu bauen, dass diese attraktiv für Investoren sind.

Ein Problem der Energiewende war bislang, dass der Strom nicht gespeichert werden konnte, sondern gleichzeitig im Moment seiner Erzeugung verbraucht werden musste. Dieses Problem wird durch den technologischen Fortschritt in den Bereichen Stromspeicher und Smart Grid immer weiter gelöst. Im Verbindung mit der immer weiteren Verbreitung von Elektromobilität kann so das Ziel von 100% Erneuerbaren erreicht werden.

Ziele der Energiewende

Die Transformation der Stromgewinnung von Kohle, Gas und Atomkraft hin zu erneuerbaren Energien hat viele Vorteile. Das wichtigste Thema hierbei ist die Frage der Nachhaltigkeit. Kohle, Öl und Gas sind endliche Ressourcen, die zum Teil nur noch wenige Jahrzehnte zur Verfügung stehen. Damit auch kommende Generationen Frieden und Wohlstand genießen können muss daher eine Alternative zu fossilen Energieträgern gefunden werden. Solar, Windkraft, Wasserkraft und Biomasse sind hierfür geeignete Energieträger.

Die globale Erwärmung ist wahrscheinlich die größte Herausforderung des 21. Jahrhunderts. Damit die Erde sich nur um höchstens 2 Grad erwärmt müssen bis zu 95% der Emissionen von Treibhausgasen reduziert werden (gegenüber dem Stand von 1990). Hierzu wurde im Jahr 2015 das Pariser Klimabkommen geschlossen, was die bis heute weitreichendste internationale Vereinbarung auf diesem Gebiet darstellt.

Ein weiteres Ziel der Energiewende ist der komplette, weltweite Ausstieg aus der Atomenergie. Katastrophen wie Tschernobyl und Fukushima haben den Menschen weltweit die katastrophalen Konsequenzen von Störfällen in Atomkraftwerden vor Augen geführt. Dies hat auch Bundeskanzlerin Angela Merkel nach der Katastrophe im japanischen Fukushima erkannt und in der Folge Deutschlands Atomausstieg verkündet.

Erneuerbare Energie kann auch zu einer neuen Verteilungsgerechtigkeit führen, wodurch Kriege um Rohstoffe seltener werden und den Raubbau an der Natur reduzieren. Viele Entwicklungsländer haben heute noch kein funktionierendes Stromsystem. Hier stellen erneuerbare Energien eine wichtige Technologie für die Zukunft dar.

Luftverschmutzung ist ein weiterer wichtiger Aspekt der Energiewende. Weltweit sollen etwa 7 Mio. Menschen jährlich an den Folgen von schmutziger Luft frühzeitig sterben. Krankheiten wie Asthma und Krebs werden durch schädliche Bestandteile in der Atemluft gefördert.

Erneuerbare Energien im Energie-Mix von Deutschland 2015

Im Jahr 2015 wurden 30% des erzeugten Stroms aus regenerativer, erneuerbarer Energie gewonnen. Dies verteilte sich wie folgt auf die verschiedenen Erneuerbaren-Energie-Quellen:

·        13,3% aus Windkraft

·        6,8% aus Biomasse

·        6,0% aus Photovoltaik

·        3,0% aus Wasserkraft

·        0,9%  aus Hausmüll

Durch den Atomausstieg werden erneuerbare Energien in Zukunft einen immer größeren Teil des Strombedarfs stillen müssen.

Kritik an erneuerbaren Energien: Flatterstrom

Nicht alle Menschen stehen den erneuerbaren Energien so positiv gegenüber. Kritiker von erneuerbaren Energien führen gerne an, dass erneuerbare Energie aus verschiedenen Gründen nicht geeignet ist um den Energiemix der Zukunft darzustellen. Hier ist die Rede von „Flatterstrom“, der von den Netzbetreibern nicht sinnvoll gehandhabt werden kann. Wenn beispielsweise ein sonnenreicher Tag ist, dann produzieren die Solaranlagen in Deutschland mehr Strom als benötigt wird. Da es aber eine Abnahmegarantie für erneuerbare Energien gibt, müssen konventionelle Kraftwerke (vor allem Kohle- und Gaskraftwerke) ihre Leistung drosseln. Im Falle eines sonnenarmen Tags müssen diese konventionellen Kraftwerke auf Hochtouren laufen.

Lösung des Problems der Versorgungsunsicherheit: Stromspeicher

Um die Problematik der unzuverlässigen und nicht bedarfsgerechten Stromproduktion zu begegnen kommen Stromspeicher zum Einsatz. Mit Stromspeichern kann erzeugte Energie gespeichert und dann abgerufen werden, wenn sie benötigt wird. Zur Speicherung von Strom kommen verschiedene Arten der Speicherung zum Einsatz:

Akkus als Stromspeicher

In den meisten elektronischen Geräten gibt es heutzutage einen Akku, sei es das Smartphone, der Laptop, Kinderspielzeug oder Taschenlampen. Die erste Batterie wurde um das Jahr 1800 vom italienischen Physiker Alessandro Volta erfunden. Akkus bzw. Batterien speichern Energie, so dass Sie später abgerufen werden kann. Heutzutage kommen vorzugsweise Lithium-Ionen Akkus zum Einsatz um diese Aufgabe zu übernehmen. Akkus müssen aber nicht nur für kleine Elektrogeräte eingesetzt werden. Im Zuge der Energiewende kommen heute auch immer mehr Solarstromspeicher zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um große Akkus, meistens mit Energiemanagementsystem, die Hausbesitzern dabei hilft den Strom der Solaranlage zu speichern.

In der Anfangsjahren des EEG war es nicht sehr attraktiv sich einen (vergleichsweise teuren) Solarstromspeicher zu kaufen, da die Vergütung für eingespeisten Strom höher war als der eingekaufte konventionelle Strom. Dieses Verhältnis hat sich heute aber umgekehrt. Viele Besitzer einer Solaranlage streben heute einen Autarkiegrad von 100% an.

Auch große Speicheranlagen werden heute schon testweise gebaut. Hierbei handelt es sich um große Speichereinheiten, die direkt ans öffentliche Stromnetz angebunden sind und Regelleistungen zur Entlastung des Stromnetzes durchführen. Großspeicher-Batterieparks sind heute noch vergleichsweise teuer und ein richtiger Business Case muss erst noch gefunden werden.

Pumpspeicherkraftwerke als Stromspeicher

Pumpspeicherkraftwerke speichern Energie indem überschüssige Energie dazu genutzt wird Wasser auf eine höhere Ebene zu pumpen. Wenn zusätzliche Energie benötigt wird, dann wird das oben „gespeicherte“ Wasser durch Turbinen nach unten geführt und wie bei einem Wasserkraftwerk wird dann Strom produziert. Pumpspeicherkraftwerke können nur an geeigneten Orten gebaut werden, jedoch gibt es in Deutschland hierfür nur sehr wenige geeignete Orte.

Power-to-Gas als Stromspeicher

Als letzten Punkt dieser Auflistung soll Power-to-Gas genannt werden. Power-to-Gas stellt eine Technologie dar, bei der überschüssige Energie genutzt wird um Energieträger herzustellen. Das klassische Beispiel ist hierfür, dass eine Offshore Windanlage in der Nacht auf Hochtouren läuft, wenn kein hoher Energiebedarf auf dem Festland besteht. Indem aus Wasser Wasserstoff hergestellt wird, kann die produzierte Energie trotzdem sinnvoll genutzt werden. Wasserstoff eignet sich als Energieträger für Brennstoffzellen, die als Heizung oder Antrieb für Autos zum Einsatz kommen.

Abschließend kann gesagt werden, dass der reine Ausbau von erneuerbaren Energien sicher sinnvoll ist, aber aufgrund der „Flatterstrom-Problematik“ müssen Stromspeicher zum Einsatz kommen.

Aktuelle News zu Stromspeichern, Energiewende und Elektromobilität finden sich tagesaktuell auf energyload.eu.

Bildquelle: © Martin Büdenbender / pixelio – www.pixelio.de