Die Notwendigkeit der Energiewende ist nicht nur in der Politik, sondern auch bei den meisten Menschen angekommen. Neben den vielfältigen Unsicherheiten durch die Corona-Pandemie haben die extremen Wetterereignisse von 2021 die Dringlichkeit der Energiewende verdeutlicht.
Die Bundestagswahl 2021 markiert eine Zäsur für Deutschland und seine Energiepolitik. Jetzt werden die Weichen für eine zielgerichtete Klimapolitik gestellt. Studien haben mittlerweile herausgefunden, dass die Erneuerbaren Energien wirtschaftlicher sein können als operierende Kohlekraftwerke.
STABL Energy erklärt, welche Herausforderungen es bei der Energiewende aus elektrotechnischer Sicht noch zu bewältigen gilt und weshalb Batteriespeicher eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende sind. Erfolgsversprechend sind Investitionen in flexible, CO₂- arme Technologien sowie Klimaschutzlösungen im Strom- und Wärmesektor. Dabei dürfen bei der erfolgreichen Energiewende flächendeckende Energiespeicher nicht fehlen.
Herausforderungen für die Energiewende
Deutschland möchte klimaneutral werden und sein Energienetz auf Erneuerbaren Energien aufbauen. Die Kernherausforderung besteht darin, wie Kohle und Atomenergie ersetzt werden und das Netz trotzdem stabil gehalten werden kann und was passiert, wenn bei Wind und Sonne Flaute herrscht.
Hierzu müssen Kohle- und Atomkraftwerke abgeschaltet werden. Doch wenn in Zukunft immer mehr Kraftwerke abgeschaltet werden, geht die Trägheit der stabilisierenden Synchrongeneratoren für das Stromnetz verloren. Wie kann also in Zukunft, wenn sich unsere Energieversorgung nur aus regenerativen Quellen speist, das Netz stabil gehalten werden?
Das Problem der Netzregelung
Im Stromnetz muss immer gleich viel Energie eingespeist werden, wie in diesem Moment verbraucht wird. Die Netzfrequenz von 50 Hertz ist hierbei die Sollgröße. Sollte dieses Verhältnis kurzfristig aus dem Gleichgewicht kommen, drehen die Generatoren in den Kohle- und Atomkraftwerken etwas langsamer oder schneller. Durch diese sogenannte Momentanreserve ist sichergestellt, dass das Stromnetz nicht zusammenbricht.
Was passiert nun, wenn die großen zentralen Kraftwerke und ihre Generatoren durch sehr viele dezentrale Windanlagen und Solarpanels ersetzt werden? Diese Erzeuger haben keine rotierenden Generatoren und können per se keine Momentanreserve liefern. Denn Sie werden meistens durch Wechselrichter ans Stromnetz angeschlossen und Wechselrichter haben keine Schwungmassen.
Wind und Sonnenflaute – was tun?
Des Weiteren sind die Erneuerbaren Energien natürlich abhängig von den Umwelteinflüssen und bei Wind und Sonnenflaute nicht verfügbar. Anfang dieses Jahres schwächelten die Windräder und Photovoltaik-Anlagen, denn in ganz Deutschland herrschte vor den Küsten wenig Wind und die Sonne kam selten durch. Mit der Windenergie am Land und auf See plus den PV-Anlagen kam die Leistung nicht über 10 Gigawatt hinaus. Wie soll das nach dem Kohleausstieg gehen, wenn die Grundlast nur noch von erneuerbarer Energie abhängt?
Per Gesetz haben am 3. Juli 2020 der Bundestag und Bundesrat das Kohleausstiegsgesetz beschlossen. Gleichzeitig wurde ein Strukturstärkungsgesetz verabschiedet, um den betroffenen Regionen bei der Bewältigung des Strukturwandels zu helfen. Zur selben Zeit soll der Ausbau von erneuerbaren Energien vorangetrieben werden. Aber was ist, wenn mit jedem vom Netz gegangenen Kraftwerk, das Blackout-Risiko steigt?
Wie Batteriespeicher helfen können
Bei den beiden Problemstellungen der Energiewende – Netzstabilisierung und Sonnen- und Windflaute – können Speichertechnologien die Lösung sein. Energie- und speziell Batteriespeicher sind für eine erfolgreiche Energiewende enorm wichtig. Die hohen Produktionsvolumen, begünstigt durch das Voranschreiten der Elektromobilität haben die Preise von Lithium-Ionen-Batterien über die Jahre fallen lassen. In den letzten 10 Jahren sind die Preise um beachtliche 88 % gefallen, wodurch Stromspeicher auf Netzebene, aber auch im privaten und gewerblichen Bereich immer wirtschaftlicher werden.
Beispiele aus der Praxis zeigen, dass Batteriespeicher das Netz aufrechterhalten können, wenn konventionelle Kraftwerke ausfallen. 2017 zum Beispiel hat ein Batteriespeicherkraftwerk von Tesla in Australien einen Stromausfall verhindert, in dem es innerhalb von 140 Millisekunden Strom geliefert hat. Der Tesla Megaspeicher hat außerdem Kosten für Systemdienstleistungen in Höhe von mehr als 30 Mio. Dollar vermieden.
Und auch in Deutschland werden solche Projekte vorangetrieben. Im Sommer dieses Jahres hat EnbW in Heilbronn eine Kraftwerksbatterie gebaut, die rund 5 MW Leistung und eine Kapazität von 5 MWh bereitstellen kann. Auch sie wird zur Netzstabilisierung eingesetzt.
Batteriespeicher für die private und gewerbliche Energiewende
Doch auch im privaten und gewerblichen Bereich können Stromspeicher sinnvoll und wirtschaftlich sein, sodass die Energiewende auch auf kleiner Ebene gelingen kann.
Durch die finanzielle Förderung nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz, kam es im privaten und gewerblichen Bereich zur vermehrten Anschaffung von Photovoltaik-Anlagen. Am meisten Potential hat PV-Strom heutzutage im Handel, Gewerbe und Industrie mit Schwerpunkt Eigenverbrauch. Während es sich früher gelohnt hat eine PV-Anlage zu installieren, um den Strom ins Netz einzuspeisen, sind die Einspeisevergütungen mittlerweile so gering, dass es sich oft mehr lohnt, den Strom selbst zu verbrauchen und für die Abendstunden oder Hochverbrauchszeiten zu speichern. Private Haushalte und Unternehmen können so ihre Energiekosten senken und zum Umweltschutz beitragen.
Andere Anwendungen, die ebenfalls rentabel sein können, sind die Erhöhung des Netzanschlusses um zum Beispiel Ladesäulen für Elektrofahrzeuge bereitstellen zu können oder das klassische Peak Shaving wodurch Lastspitzen von Batteriespeichern gekappt werden, um den Leistungspreis im gewerblichen Betrieb zu senken.
Fazit
In den nächsten Jahren wird sich unser Energiesystem radikal ändern. Zwar wird der Kohle- und Atomausstieg die deutsche Energiewirtschaft vor hohe Herausforderungen stellen, doch kann man optimistisch in die Zukunft blicken. Mit Batteriespeichern können die Netze stabilisiert und die Energiewende erfolgreich gemeistert werden. Sie sind eine Schlüsseltechnologie, um Deutschland klimaneutral zu machen und unseren Planeten für kommende Generationen zu bewahren.
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