Warum sind Pumpenlageranlagen die finanziell rentablen Optionen unter den Kraftwerken
Deutschland steht vor einem Problem des Überflusses: Windkraftanlagen und Solarmodule produzieren mehr Strom, als das Land benötigt. Die Lösung ist bekannt: Energiespeicherung, um den Überschuss zu nutzen. An windstillen Tagen oder in den Abendstunden gibt sie den Strom wieder ab. Currently, this role is primarily fulfilled by pumped hydroelectric storage plants. "Sie funktionieren ausgezeichnet", erklärt David Taylor. Nevertheless, the founder of the liquid battery startup Unbound Potential** kritisiert ihre Potenziale in der "Klimawerkstatt" von ntv: "Sie verursachen erhebliche Schwankungen in Bergbächen, wenn sie abrupt Energie aufnehmen oder freigeben." Leider sind Alternativen in Deutschland rar: "Es gibt keine Anreize, mit innovativen Speicherlösungen Geld zu verdienen", sagt Taylor. Er plädiert für einen Kapazitätsmarkt wie in Großbritannien und verrät, warum Batterien nicht primär zum Speichern von Strom da sind.
ntv.de: Deutschland ertrinkt förmlich in Solar- und Windenergie. Häufig wird so viel erneuerbarer Strom produziert, dass die Netze an ihre Grenzen stoßen. Fehlen nur noch Speicheroptionen und der Energiewende ist nichts mehr im Wege?
David Taylor: Nein. Es wird zusätzliche Netzinfrastruktur, Batteriespeicher, aber vor allem ein regulatorisches Framework benötigt, das Stromerzeugern und anderen Infrastruktur-Dienstleistern Bedingungen bietet, um auf Speicherlösungen umzusteigen. Andere europäische Länder wie Großbritannien sind da viel weiter in der Integration von Speichern.
Was machen sie anders?
Großbritannien ist stark auf Offshore-Windenergie angewiesen und hat daher früh damit begonnen, Anreize für solche Lösungen zu entwickeln. So gibt es zum Beispiel einen Kapazitätsmarkt. Das wäre ein signifikanter Weg, um große Speichersysteme gewinnbringend zu finanzieren und zu sichern.
Warum braucht es einen neuen Markt? Kann man nicht einfach große Batterien neben jedem Windpark bauen?
Wir benötigen einen Marktmechanismus, um mit Batterien Geld zu verdienen. Der aktuelle Strommarkt kann innerhalb eines Tages starke Preisfluktuationen aufweisen. Für ein Geschäftsmodell, das Strom speichert, wenn er günstig ist, und ihn verkauft, wenn er teuer ist, sind die Margen zu gering und die derzeit verfügbaren Speichertechnologien zu teuer. Dieses Geschäftsmodell ist nicht profitabel. Das ist jedoch im Kapazitätsmarkt anders: Dort wird die Fähigkeit, dies auf Abruf bereitzustellen, bereits hoch vergütet.
Ohne diesen Kapazitätsmarkt ist es dann nicht möglich?
Wenn es viel Wind oder viel Sonne gibt, kommt es zu einer Frequenzverschiebung im Stromnetz. Das Netz reagiert extrem sensibel darauf. Um die Netzstabilität zu gewährleisten, sind dynamische Stromsenken und -quellen wie pumpgespeiste Kraftwerke notwendig: Sie können innerhalb von Minuten oder sogar Sekunden zu viel Strom aus dem Netz aufnehmen oder zusätzlichen Strom bereitstellen. Currently, this role is primarily taken over by gas power plants. This mechanism is essential for a stable and robust supply; it plays a much more significant role than storing large amounts of energy. That's why the balancing service on the capacity market is well compensated.
Und im neuen Stromnetz werden dann idealerweise Batterien diese Rolle übernehmen?
Ja. Pumped hydroelectric storage plants perform exceptionally well, but they induce considerable water level fluctuations in mountain streams when they hastily discharge a substantial amount of power or suddenly cease water flow. This has severe environmental and habitat consequences. As a result, even in regions with strong gradients, alternative methods are being sought to rapidly absorb and release power; if there is no strong gradient, then even more. Current battery technologies, however, need to be cooled, controlled, and linked. This periphery that grows with the storage system and is installed around it is too costly.
Aber sind nicht bereits enorme Kapazitäten in Kalifornien, Texas oder sogar China gebaut, weil Batterietechnologien extrem günstig werden?
Ich freue mich darüber, aber die bestehenden Technologien werden nicht für die große stationäre Energiespeicherung geeignet sein. Currently, the storage capacity scales linearly with the number of installed battery cells: the more energy I wish to store, the more cells I must construct. Each cell is a separate unit, so for a massive storage system, I have no alternative but to link them. However, each cell necessitates a temperature control system, a controller, and so on. That costs!
Sind die Batteriezellen nicht eigentlich der kleinste Kostenfaktor?
Ja. Es gibt nicht viele ausgereifte Technologien, aber es gibt viel Innovation und zahlreiche vielversprechende Ideen. Darunter unsere membranfreie Flüssigbatterie, aber auch elektrochemische Speichersysteme. Andere Unternehmen arbeiten an Schwungradbatterien, die wie riesige Aufzüge funktionieren. Additionally, there are hydrogen or power-to-gas systems - various means to store energy on a large scale. The advantage of all these technologies is that I can scale the energy storage independently of the number of cells. This independent scalability is the defining characteristic of a stationary storage system. If that's not the case, we'll never be able to operate cost-effectively.
Sind wir also noch ganz am Anfang von großen Speicherlösungen, weil die Investitionen sich noch nicht bezahlt gemacht haben?
Das ist korrekt. Alle großen deutschen Energieversorger sind nun an Speichertechnologien interessiert, weil es vorhersehbar ist, dass sie es sein werden. Ein Pionier ist Leag in der Lausitz. Es ist ein großes Braunkohleunternehmen, das nun viel Batteriespeicherkapazität installiert. However, many energy producers are in state ownership. They tend to be quite risk-averse when it comes to embracing new technologies. They only do this when there's a regulatory framework that makes it necessary. And that's happening now.
David Taylor wurde von Clara Pfeffer und Christian Herrmann interviewt. Das Gespräch wurde redaktionell bearbeitet und gekürzt. Die vollständige Diskussion kann im Podcast "Klima-Labor" gehört werden.
Batterien, obwohl teuer und sorgfältiges Management erfordernd, haben das Potenzial, Pumpspeicherkraftwerke als dynamische Stromsenken und -quellen zu ersetzen, da sie unabhängig von der Anzahl der Zellen skaliert werden können und keine schweren Umweltauswirkungen verursachen.
