Welche Rolle werden Batterien in der Zukunft der Elektrizität spielen?
Das Fossilienzeitalter geht zu Ende. Um die Energiewende zu schaffen, werden erneuerbare Energien benötigt. Diese sind jedoch nicht immer auf Anfrage verfügbar. Im Interview erklären die Speichertechnik-Experten Professor Martin Winter von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster und Dirk-Uwe Sauer von der RWTH Aachen, wie die Zukunft der Stromversorgung aussieht und welchen Beitrag Batterien leisten können.
ntv: Welchen Beitrag können Batterien zur Energiewende leisten? Was ist die größte Herausforderung?
Martin Winter: Es muss klar sein, dass unser Netzwerk über viele Jahre hinweg aktualisiert werden muss. Wir investieren dort zu wenig. Wenn wir die Elektromobilität jetzt wirklich mit Elektroautos, Wärmepumpen und allen Haushaltsgeräten hochfahren, wird es vor allem lokal zu Engpässen kommen. Wir müssen das Stromnetz ausbauen, es intelligenter machen und eine Ladeinfrastruktur aufbauen. Deshalb brauchen wir ein Smart Grid, das sich idealerweise in Echtzeit steuern lässt.
Dirk-Uwe Sauer: Speicher sind Teil der Infrastruktur, genau wie das Stromnetz. Der Speicherbedarf hängt von vielen Faktoren ab. In jedem Fall soll der Einsatz von Energiespeichersystemen einerseits den wirtschaftlichen Nutzen der Energieversorgung verbessern und andererseits die Zuverlässigkeit der Energieversorgung gewährleisten. Die Frage ist also nicht „so viel wie möglich“, sondern die richtige Menge, damit die Wirtschaft funktioniert.
Welche Batterien gibt es?
WINTER: Die Lithium-Ionen-Technologie ist derzeit unübertroffen. Der Hauptvorteil dieser Batterie ist ihre Effizienz. Es hat einen sehr hohen Wirkungsgrad. Batterien geben mehr als 90 % ihrer gespeicherten Energie ab. Es ist außerdem skalierbar, von klein bis groß. Der Maßstab kann so klein sein wie der Akku eines Mobiltelefons oder einer Uhr oder so groß wie ein riesiges Energiespeicherkraftwerk.
Welche Alternativen gibt es?
Winter: Spitzenkandidaten sind Lithium-Metall-Technologie und Natrium-Ionen-Batterien. Lithium-Metall-Batterien sind eine alte Technologie und noch nicht sicher genug. Mittlerweile geht man davon aus, dass er als Festkörperbatterie gesteuert werden kann. Flüssigelektrolyt ersetzen. Der Vorteil liegt in der hohen Energiedichte, was bedeutet, dass diese Batterien bei gleicher Größe und gleichem Gewicht eine höhere Kapazität haben. Gleichzeitig fördert China energisch Natrium-Ionen-Batterien. Der Vorteil besteht darin, dass Natrium leichter verfügbar ist als Lithium. Darüber hinaus sind Kostenvorteile erkennbar. Wir sind also speichertechnisch wirklich gut aufgestellt.
Wie schnell baut sich das Batteriesystem auf?
Sauer: Ziemlich schnell. Wir haben technische Vorbereitungen getroffen. Wir hatten kein Problem damit, den nötigen Speicher einzurichten, und der Platz war eigentlich kein Problem. Nehmen wir als Beispiel Deutschlands größtes Pumpspeicherkraftwerk im Goldistal: Würde man das Wasser aus dem Obersee ableiten und den See mit Lithium-Ionen-Batterien füllen, könnte die Kapazität dieser Batterien leicht das 300-fache der heutigen Wasserrealisierung erreichen. Darüber hinaus kann der Einsatz von Speicher beispielsweise Engpässe im lokalen Netzwerk oder Spitzenleistungen in einer Fabrik lindern.
Was ist mit Lithiumvorkommen?
Winter: Auch in Deutschland gibt es große Lithiumvorkommen. Die Frage ist, ob wir sie angreifen wollen. Der Lithiumabbau im Rheingraben wird uns den Lithiumbedarf der nächsten 50 Jahre liefern.
Keine Einbahnstraße mehr vom Lieferanten zum Kunden: Wie gestalten wir die Zukunft der Elektrizität?
Winter: Unser Energiesystem braucht dringend eine Dezentralisierung. Bestenfalls müssen wir Strom dort nutzen oder speichern, wo er gerade erzeugt wird. Wir schließen also nicht nur das Auto zum Laden ans Netz, sondern entladen auch die Batterie wieder. Die Ladestation ist durch das Batteriemanagement meine Verbindung zum Stromversorger. Es bezieht nachts Strom von mir, stellt aber sicher, dass ich genug Akku habe, um morgens zur Arbeit zu kommen. Dies erfordert natürlich mehr Planung. Aber es trägt tatsächlich dazu bei, die Batterielebensdauer zu verlängern. Die Batteriepflege erfolgt durch kontrolliertes Laden und Entladen und verlängert so die Batterielebensdauer. Vielleicht haben wir dann große Anlagen zur Zwischenspeicherung erneuerbarer Energien. Ich denke darüber nach, eine Tankstelle zu bauen, an der Fahrzeuge Strom sammeln und dort zwischenspeichern können.
Sauer: Heute verfügen Elektroautos in Deutschland über doppelt so viel Batteriespeicherkapazität wie Pumpspeicherwerke wie seit mehr als hundert Jahren. Die zunehmende Digitalisierung der Energiesysteme wird hier immer mehr Möglichkeiten schaffen. Die intelligente Steuerung des Ladens von Elektrofahrzeugen, die Energierückgewinnung von Fahrzeugen und die Steuerung von reinen Wärmespeicher-Heizsystemen bringen enorme Erfolge mit sich, die Probleme innerhalb eines Tages lösen können. Die Nutzung dieser Flexibilität ist deutlich wirtschaftlicher als der Bau eines neuen Speichersystems.
Warum spielen Autobatterien eine so wichtige Rolle?
Sauer: Wenn die Investitionskosten für eine Elektroautobatterie bezahlt sind, wird die Autobatterie bei kluger Nutzung nicht wesentlich stärker altern, als wenn die Batterie nicht verwendet würde. Es müssen also zunächst nur die Betriebskosten getragen werden.
Welche Aufgaben sollte das Land bei der Energiewende übernehmen?
Winter: Wir müssen die Freiheit der Strommärkte anpassen. Insbesondere Netzwerke müssen daher permanent auf ihre Stabilität überwacht werden. Ich denke, das liegt in der Verantwortung des Staates. Es ist keine gute Idee, die Stromversorgung und Elektrofahrzeuge ausschließlich aus wirtschaftlicher Sicht zu betrachten. Es wäre sicherlich sehr praktisch, weiterhin fossile Brennstoffe zu verbrennen, wenn wir einfach Erdgas aus der ganzen Welt beziehen könnten. Aber wir müssen uns ändern. Die Politik muss die Menschen Schritt für Schritt voranbringen, realistische Ziele setzen und immer darüber nachdenken, was möglich ist. Es ist besser, den Menschen zu sagen, was morgen erreicht werden kann, als sich utopische Szenarien für die ferne Zukunft auszumalen.
Sauer: Ende Januar 2023 erlebten wir einen nahezu perfekten dunklen Einbruch.Wenn wir den Anteil von Wind und Sonne verdreifachen würden, würde das immer noch nicht ausreichen, um den Strombedarf in diesem Zeitraum zu decken. Dies erfordert eine langfristige Lagerung. Bei einer Langzeitlagerung ist möglicherweise nur einmal im Jahr eine Volllagerung erforderlich. Daher gibt es nur sehr wenige Möglichkeiten, Investitionskosten zu refinanzieren.
Oliver Scheel im Gespräch mit Martin Winter und Dirk-Uwe Sauer
Quelle: www.ntv.de
