Die Rolle von Elektrolyseuren und Batterien Energiespeicher reduzieren Kosten der Energiewende

Ein Forschungsteam der Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) hat herausgefunden, dass die effiziente Nutzung von Elektrolyseuren und Batteriespeichern die Energiewende-Kosten maßgeblich beeinflusst. Die Anpassung des Energiesystems an die schwankenden Angebote von Wind- und Sonnenenergie stellt nämlich eine große Herausforderung dar. Bei viel Wind und Sonne entsteht ein Stromüberschuss. Zu anderen Zeiten gibt es wenig Wind und Sonne, manchmal sogar sogenannte Dunkelflauten, bei denen Wind und Sonnenschein gleichzeitig ausbleiben.

Was also tun, wenn der Wind stärker weht oder die Sonne heller scheint als der Bedarf es gerade verlangt? Ein Teil des überschüssigen Stroms kann in Batterien gespeichert oder in Wasserstoff umgewandelt werden. Mithilfe dieser Technologien kann der Strom bei Bedarf wieder verfügbar gemacht werden. Wasserstoff kann darüber hinaus auch außerhalb des Stromsystems, beispielsweise in der Industrie, genutzt werden.

Kosteneffizienz in der Energiewende

Das Forschungsteam der LUH und des ISFH hat ein Modell entwickelt, mit dem sich das deutsche Energiesystem verbessern lässt und der Beitrag von Elektrolyseuren und Batteriespeichern zum Erfolg der Energiewende ermittelt werden kann. Dadurch werden Kosteneinsparpotenziale aufgezeigt und eine bessere Nutzung von ansonsten ungenutzten Strommengen ermöglicht.

In dem von der Studie vorgeschlagenen verbesserten Szenario kommen Elektrolyseure zur Produktion von grünem Wasserstoff vor allem im Norden Deutschlands zum Einsatz, da dort viel erneuerbarer Strom aus Windenergieanlagen verfügbar ist. Sie laufen immer dann, wenn mehr Strom verfügbar ist, als benötigt wird. Batteriespeicher hingegen werden im Szenario überall in Deutschland verteilt aufgebaut, mit einem Schwerpunkt im Süden des Landes, da dort mehr Strom aus Photovoltaik-Anlagen zur Verfügung steht als im Norden.

„Unsere Studie zeigt, dass 2050 etwa 35 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien zunächst gespeichert oder in Wasserstoff umgewandelt werden müssen, um effizient genutzt zu werden“, erklärt Alexander Mahner, der Erstautor der Studie. „Wenn wir das nicht in ausreichendem Maße tun, könnten die Gesamtkosten der Energiewende um bis zu 60 Milliarden Euro steigen, weil wir mehr Importe benötigen.“ Ein verzögerter oder zu geringer Ausbau von Wasserstoffanlagen und Speichern würde nicht nur die Kosten des Umbaus erhöhen, sondern auch dazu führen, dass Deutschland seine Klimaziele schwerer erreicht.

Welche Rolle spielen Batteriespeicher und Elektrolyseure?

Die beiden Technologien Batteriespeicher und Elektrolyseure funktionieren unterschiedlich. Elektrolyseure wandeln Strom in grünen Wasserstoff um, der dann vorwiegend in der Industrie zum Einsatz kommt. Die Umwandlung von Strom in Wasserstoff ermöglicht die Speicherung von Energie über einen längeren Zeitraum. Batteriespeicher hingegen werden für den kurzfristigen Ausgleich von Energieangebot und -nachfrage eingesetzt. Sie übernehmen insbesondere den Tag-Nacht-Ausgleich der Solarenergie und eignen sich nicht für eine längerfristige Speicherung.

Bei einer idealen Ausstattung des Energiesystems mit Speichern wird es weniger häufig zu der Situation kommen, dass Windräder stillstehen, obwohl viel Wind weht. Derzeit muss das manchmal geschehen, um Überlastungen zu verhindern, wenn zu viel Strom im Netz ist. Die Studie liefert wertvolle Grundlagen für Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft, die den Übergang zu einem klimafreundlichen Energiesystem steuern müssen. Es gilt, den hinterherhinkenden Ausbau der Elektrolyseure und Stromspeicher sinnvoll und nicht „im Blindflug“ anzugehen. Das Forschungsprojekt wurde mit finanzieller Unterstützung von EWE durchgeführt.