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Energieverteilung & -speicherung

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Batteriespeicher für die Energiewende

Text: Dr. Karlhorst Klotz, Energy 2.0
Als Puffer für Stromschwankungen im Netz wären dezentral verteilte Batterien der Megawatt-Klasse ideal, und auch viele Industriebetriebe könnten davon profitieren. Heute sind sie allerdings noch relativ teuer, wenn auch erste Anwendungsfälle sich rechnen. Ein „Startup“ innerhalb des Siemens-Konzerns soll diesen Zukunftsmarkt erobern.

Noch kann Jan Teichmann die Kunden, an die sein Team Batterielösungen liefert, gut überblicken. Für die Referenzkunden, über die er sprechen darf, reichen die Finger einer Hand, und das Dutzend laufender Projekte hat er mühelos im Kopf. Lieber spricht der Chef der „Head of Active Power Systems“ bei Siemens in Erlangen, die beispielsweise auch Stromversorgungslösungen für Schiffe im Hafen liefert, allerdings noch von den Märkten, die sich entwickeln: Batterieprojekte in Chile etwa, wo es um deutlich zweistellige Millionenbeträge gehen könnte. Warum gerade dort, ist schnell erklärt: Ein so langgestrecktes Land ist topographisch im Nachteil, wenn das Netz an einer Stelle aus dem Gleichgewicht zu geraten droht – Nachbar-Netze, die aushelfen könnten, sind da nicht unbedingt vorhanden. Ähnlich die Situation in Europa in Italien, wo die steigende Solareinspeisung die Energieversorger noch vor denen in anderen Südeuropäischen Ländern dazu brachte, sich nach Lösungen für ihre überlasteten Verteilnetzknoten umzusehen.

Nicht von Deutschland abhängig

Ein Paukenschlag ist da die provokante These, mit der die Stiftung Agora Energiewende Mitte September ihre Studie „Stromspeicher in der Energiewende“ vorgestellt hat: „Die Energiewende muss nicht auf Speicher warten“, heißt es da (siehe Seite 22). „Das würde unser Geschäft torpedieren, wenn wir allein von Deutschland abhängig wären“, pariert Teichmann die Batterien-feindliche These. „Aber unabhängig davon glaube ich nicht, dass die Aussage stimmt. Wir werden Speicher brauchen, um eine Stabilisierung zu bekommen, auch in Deutschland“, ist er sich sicher.

„Dass die Energiewende nicht auf Speicher warten muss, ist aus meiner Sicht zu verkürzt dargestellt“, pflichtet auch Dr. Frank Büchner bei, seit Oktober verantwortlich für die Division Energy Management bei Siemens Deutschland in Berlin. „Wir brauchen langfristig Speicher, um die Energiewende zum Erfolg zu führen und vor allem, die Energieeffizienz in Summe wesentlich zu erhöhen.“ Er denkt dabei an das Gesamtsystem: Speicher können sowohl als Last wie auch als Erzeuger wirken. Diese Kombination stabilisiert das Netz und sorgt dafür, dass das Netz mehr erneuerbare Energien verkraftet, Windmühlen und Solaranlagen also weniger oft und weniger stark abgeregelt werden müssen. Somit kann das Stromnetz mehr von der kostenlos verfügbaren Energie aufnehmen – seine Gesamt­effizienz steigt. „Speicher gehören in die Diskussion um die Energieeffizienz“, lautet daher seine Forderung.

Hohe Kosten

Landauf, landab hören viele Unternehmen die Botschaft zwar eigentlich gerne, doch Batteriespeicher sind ihnen oft noch zu teuer. „Momentan ist auch die Errichtung einer Anlage für erneuerbare Energie teuer“, relativiert Dr. Büchner. „Die Einführung solcher Anlagen in großem Stil ist aufgrund festgelegter Zuschüsse erfolgt. Für Speicher gibt es eine derartige Förderung nicht.“ Um besser und kostengünstiger zu werden, sei eine Investitionswelle nötig. Doch dem steht eine Ungereimtheit der derzeitigen Regulierung entgegen: Speicher im System rechnen sich heute noch nicht, weil man – als Verbraucher – für die Energie zum Laden des Speichers Netzentgelte und die EEG-Umlage bezahlt. Gibt man die Energie später ins Netz ab, erhält man die EEG-Umlage aber nicht zurück – ein klarer Nachteil. Sein Fazit: „Wer in Erneuerbare investiert, bekommt 20 Jahre lang eine gesicherte Rendite. Wer dagegen in Speicher investiert, wird in keiner Weise gefördert. Das lohnt sich finanziell oft nicht.“

Gefragt, wie man sich eine Verbesserung der Situation vorstellen könne, verweist Dr. Büchner darauf, dass zuerst die Belastungen durch die Netzentgelt- und EEG-Abgaben wegfallen müssten. Speicher sollten nicht wie Netzverbraucher behandelt werden, sondern wie Stromerzeuger. Der erste Schritt dahin könne zügig umgesetzt werden. In einem zweiten Schritt müssten Speicher in das Strommarktdesign mit integriert werden, „zum Beispiel, wenn erneuerbare Energien künftig Bilanzkreisverantwortung zu übernehmen haben, wobei sie Speicher dann als flexible Erzeugung nutzen könnten“, versucht Dr. Büchner Linien aufzuzeigen, um Speicher in das Gesamtsystem zu integrieren. Denn es werde viel zu wenig der systemische Charakter der Energiewende gesehen. „Nach wie vor strebt jeder Abnehmer eine glatte Abnahmekurve gegenüber seinem Versorger an. Man versucht, Lastspitzen zu vermeiden, während andererseits die Einspeisung aber mehr durch sich schnell ändernde Amplituden geprägt ist“, beschreibt er die überkommenen Strategien. Daher müsste die Abnahme überschüssiger Energie aus dem Netz belohnt werden, wobei Speicher helfen können.

Hoffnung auf Elektromobilität

Tatsächlich werden Speicher auf unterschiedlichen Ebenen eine Rolle spielen: Von der kurzzeitigen Pufferung der Last- oder Erzeugungsspitzen für wenige Minuten oder allenfalls Stunden bis hin zu Speichern, die Unterschiede in Energie­angebot und Nachfrage über mehrere Tage kompensieren können, wie das etwa mit Hilfe von Pumpspeicherkraftwerken gelingt. Am kurzen Ende, wenn es darum geht, hohe Leistungen nur für einige Sekunden zu absorbieren und wieder bereit­zustellen, sind technisch eher Supercaps das Mittel der Wahl. Dazwischen aber scheint sich für Batterien nun eine Markt­nische zu öffnen, die umso größer wird, je mehr Elektromobile die Straßen bevölkern. Denn von steigenden Zulassungszahlen erhoffen sich die Zellhersteller eine massiv steigende Nachfrage, die dank der Skalierungseffekte in der Produktion schon bald in deutlich fallende Preise für Batteriezellen münden sollte, was stationären Lösungen ebenfalls zugutekommt.

Obwohl auf den Schränken letztlich der Name Siemens prangt – unter die Zell- oder Modulhersteller sind die Erlanger nicht gegangen: „Wir integrieren komplette Batterieschränke in unsere Lösungen und haben drei globale Lieferanten“, erläutert Teichmann. „In Kürze wird wahrscheinlich ein Lieferant aus Deutschland dazukommen, dessen Namen ich noch nicht verraten kann, weil wir noch in der Qualifizierungsphase sind.“ Dieser Prozess kann bis zu sechs Monate dauern, weil es nicht nur um die Batterie-Eigenschaften sondern auch um Kommunikation mit den Komponenten geht sowie um Themen wie die Vermeidung von Kriechströmen und Überschlägen.

Die eigentliche Komplexität der kundenspezifischen Lösungen besteht in der Software, wo sehr viel Anpassungsarbeit nötig ist. Die Umrichter sind schon relativ aufwendige Komponenten, der größte Aufwand jedoch liegt in der Regelung, also auf Basis von bestimmten Netzparametern die richtige Reaktion auszulösen. „Genau da liegt für uns als Siemens der Reiz, weil wir uns am besten auf einem Feld mit hoher Komplexität etablieren können“, nimmt Teichmann es sportlich und hebt als Alleinstellungsmerkmale hervor: „Wir verwenden dank unseres Baukasten-Systems kleinere Umrichterscheiben, so dass auch nur ein kleinerer Teil der Anlage betroffen ist, sollte je ein Defekt an der Leistungselektronik oder in einem Batterieschrank auftreten.“

Dieser Aufbau führe zu einer sehr hohen Verfügbarkeit. „Wer sich so eine Anlage hinstellt, der tut das ja, um seine Versorgung zu verbessern und Instabilitäten zu reduzieren oder im Störfall eine alternative Stromversorgung hochfahren zu können. Da kommt es nicht nur darauf an, dass das heute funktioniert, sondern auch in zehn Jahren noch“, argumentiert Teichmann, und ist dann doch wieder froh, mit seinem Team Teil einer großen Einheit zu sein: „Da hat ein Konzern wie Siemens mit seinem weltweiten Netz und seiner Finanzkraft ein gutes Standing.“

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