VDE-Studie: Stromnetz und Verkehrssektor wachsen zusammen / LANGVERSION

Frankfurt am Main (ots) -

- Neue Speichertechnologien bieten große Chancen für Umwelt,
Autobranche und Energieversorgung
- Japan liegt bei Batterieforschung vor Deutschland
- Mit E-Mobility wird Straße Teil des Energienetzes

Die Bundesregierung plant einen massiven Ausbau erneuerbarer
Energien bis zu 40 Prozent Anteil an der Stromversorgung im Jahr
2020. Die vorhandene Infrastruktur ist allerdings nicht für große
Mengen unregelmäßig eingespeiste Energie ausgelegt. Auch die
Verbraucher sind nicht darauf vorbereitet, die dann in Spitzenzeiten
verfügbare Erzeugungsleistung abzunehmen. Deshalb ist eine
ausreichende Speicherkapazität notwendig. Andernfalls muss die
Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zeitweise gedrosselt werden,
um die Stabilität der Netze zu gewährleisten. Nach einer aktuellen
VDE-Studie bieten große stationäre Wasserstoffspeicher ein großes
Potenzial für die Aufnahme von Stromüberschüssen bei hohem Angebot
elektrischer Energie aus erneuerbaren Quellen. Dieser Wasserstoff
könnte dann entweder bei Bedarf wieder rückverstromt oder aber in
Hybid-Elektrofahrzeugen für mehr Reichweite eingesetzt werden.
E-Autos könnten bei einem Großteil der jährlich mehr als 60
Milliarden Autofahrten in Deutschland Benziner und Diesel ersetzen
und damit Bestandteil des Stromnetzes werden. Damit würden
Energienetz und Verkehrssektor zusammenwachsen, Wind- und
regenerative Energien effizient genutzt und der CO2-Ausstoß
verringert werden, so die Prognose der VDE-Studie "Energiespeicher in
Stromversorgungssystemen: Trends, Perspektiven, Chancen". In ihr
zeigt der VDE, wie Speicher zur Integration erneuerbarer Energien
beitragen können, welche Entwicklungspotenziale diese Technologie für
den Standort Deutschland bietet und wie viel Speicherung kostet.

Schlüsseltechnologie für Elektrofahrzeuge

Der Reiz einer umweltfreundlichen und importunabhängigen
Energieversorgung wird zu einem Umdenken im Verkehrssektor führen.
Der VDE prognostiziert, dass Elektrofahrzeuge das traditionelle Auto
sukzessive ablösen werden. Als schnell umsetzbare Lösung bieten sich
laut Studie sogenannte Plug-in-Hybridfahrzeuge an, die zum Laden der
Batterie ans Netz angeschlossen werden können und zusätzlich noch
einen herkömmlichen Verbrennungsmotor haben. Dies ist für eine
schnelle Markteinführung von Plug-in-Hybridfahrzeugen von großem
Vorteil. Aufgrund hoher Energiedichte und Effizienz favorisieren die
VDE-Experten hierbei die Lithium-Ionen-Batterie. Steigt der Anteil
von Fahrzeugen mit Elektroantrieb, nimmt auch der Bedarf an mobilen
Energiespeichern zu. Um den Verbrauch fossiler Energieträger weiter
zu reduzieren, wird langfristig das "Brennstoffzellenhybridfahrzeug",
also die Kombination von Batterie und Wasserstoff, genutzt in
Brennstoffzellen, favorisiert. Der Einsatz von Batterien hat
gegenüber Wasserstoff den großen Vorteil, dass der aus erneuerbaren
Energien gewonnene Strom etwa um den Faktor 2 bis 3 besser genutzt
wird. So könnte im Stadtverkehr sehr effizient mit der Batterie -
auftankbar an jeder Steckdose - gefahren und damit bereits der größte
Teil der täglich gefahrenen Kilometer abgedeckt werden. Zusätzlich
würde Wasserstoff in Kombination mit Brennstoffzellen für die
Langstrecke das Handicap der relativ geringen Reichweite von reinen
Batteriefahrzeugen auch umweltfreundlich lösen. Speichersysteme im
Verkehr eröffnen damit attraktive Potenziale zur Entkopplung von
Stromerzeugung und bedarf. Damit ergeben sich auch Synergien für das
Netz.

Markteinführung erfordert Infrastruktur

Noch scheitert die flächendeckende Einführung des
Brennstoffzellenhybridfahrzeugs an der fehlenden Infrastruktur für
die Betankung mit Wasserstoff. Ein Übergang zu Wasserstoff erfordert
eine konzertierte Aktion von Energie- und Kraftstoffversorgern sowie
der Fahrzeugindustrie. Um einen Kaufanreiz für die Bürger zu
schaffen, muss die flächendeckende Versorgung mit Wasserstoff als
Kraftstoff gewährleistet sein. Das hohe Risiko der
Anfangsinvestitionen - insbesondere für die Tankstellen - muss dabei
durch die öffentliche Hand abgesichert werden. Die VDE-Studie geht
davon aus, dass Synergien mit den großen stationären
Wasserstoffspeichern die Markteinführung beschleunigen werden.

Deutschland in FuE bei Speichertechnologien unzureichend
aufgestellt Die notwendigen Speichertechnologien für die vielfältigen
Aufgaben bei einer Stromversorgung mit hohem Anteil erneuerbarer
Energien sind grundsätzlich verfügbar. Für die Entwicklung bis zur
Marktreife muss allerdings noch viel getan werden. So muss
schnellstmöglich in Forschung und Entwicklung (FuE) von
Speichersystemen sowie in den Ausbau der industriellen Basis
investiert werden. Im internationalen Vergleich sind Deutschland und
Europa aber sowohl in Forschung und Entwicklung als auch bei der
Industrieproduktion von Speichersystemen unzureichend aufgestellt.
Nordamerika, Japan und Australien weisen deutlich weiterentwickelte
Strukturen auf.

Die neuen Speichertechnologien müssen nach Ansicht des VDE weitaus
mehr gefördert werden als jetzt. Ohne Anschubförderung werden sie den
Sprung in den Markt nicht oder nicht schnell genug schaffen. Damit
besteht die Gefahr, dass der Ausbau der erneuerbaren Energien auf
halber Strecke stecken bleibt, die ehrgeizigen Ziele der
Bundesregierung damit nicht umgesetzt werden können und dass
Deutschland den Anschluss im internationalen Wettbewerb verliert. Der
VDE schlägt neben direkter Forschungsförderung für die Anwendung von
Speichertechnik Anreizprogramme nach dem Vorbild des
Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) vor.

Kosten lassen sich drastisch senken

Die Speicherung elektrischer Energie ist mit signifikanten Kosten
verbunden. Am kostengünstigsten sind derzeit Pumpspeicherkraftwerke
für die stundenweise Speicherung mit günstigstenfalls 3 Cent pro
Kilowattstunde (kWh). Für andere, heute noch sehr teure Speicher
sieht der VDE große Kostensenkungspotenziale durch Massenproduktion
und technischen Fortschritt. So könnten sich die Vollkosten für die
"Wochenspeicherung" von Wasserstoff von derzeit etwa 24 Cent/kWh in
zehn Jahren mehr als halbieren. Bei Lithium-Ionen-Batterien und bei
Bleibatterien für die tägliche Nutzung in dezentralen
Versorgungskonzepten könnten sich die Kosten von 50 auf etwa 15
Cent/kWh beziehungsweise von 18 auf unter 10 Cent/kWh reduzieren.

Zentrale Großspeicher (Pumpspeicher, Druckluft, Wasserstoff) sind
investitionsintensive Technologien mit Abschreibungszeiträumen im
Bereich von 30 und mehr Jahren. Das betriebswirtschaftliche Risiko
ist groß, weil Bedarf und Konkurrenztechnologien schwer abzuschätzen
sind. Investoren dürften sich daher nach Einschätzung des VDE
zurückhalten. Elektrochemische Speicher (Batterien) haben
Abschreibungszeiträume von zehn bis 20 Jahren, lassen sich schnell
und flexibel errichten und sind daher eine mögliche Lösung für den in
den kommenden Jahren auftretenden Speicherbedarf. Es gibt mehrere
Batterietechnologien, die das Potenzial haben, am Markt erfolgreich
zu werden.

Komplexe Anforderungen, vielfältige Lösungen

Die Experten der Energietechnischen Gesellschaft im VDE
analysieren die technischen und wirtschaftlichen Potenziale einer
ganzen Reihe wichtiger Speichertechnologien. Je nachdem, welche
Anforderungen an die Speicher gestellt werden, zum Beispiel wie viel
Energie wie lange gespeichert werden muss, wie schnell sie wieder für
wie lange abgegeben werden kann oder wie häufig Energie aus dem
Speicher abgerufen wird, muss die geeignete Technologie gewählt
werden. Eine Universaltechnologie gibt es nicht. Die VDE-Studie
untersucht unter anderem Großspeicher zur Integration in das
Übertragungsnetz sowie Batteriesysteme, die sich aufgrund ihres
modularen Aufbaus insbesondere für Anwendungen in Verteilungsnetzen
qualifizieren. Kleinere Batteriespeicher können bei Bedarf auch zu
einem Großspeicher - real oder virtuell - gebündelt werden und
Aufgaben im Übertragungsnetz übernehmen.

Wasserstoff für Offshore-Wind

In Langzeit-Großspeichern, die erneuerbare Energie zum Ausgleich
von Großwetterlagen und saisonalen Schwankungen für mehrere Wochen
vorhalten können und weniger als einmal pro Woche entladen werden,
sind immense Energiemengen zu speichern. So reicht die gesamte in
Deutschland installierte Pumpspeicherkapazität bei weitem nicht aus,
um allein in der Vattenfall-Regelzone die auftretenden Windflauten
auszugleichen. Bereits hierfür wäre mindestens die 20-fache
Speicherkapazität erforderlich. Daher kommen laut Studie nur
Wasserstoffspeicher oder der Umbau von heutigen großen Stauseen in
alpinen Regionen zu Pumpspeicheranlagen in Frage. Im ersten Fall wird
Wasserstoff in großen Elektrolyseuren erzeugt und unter Druck in
unterirdischen Salzkavernen gespeichert. Aufgrund der relativ hohen
Energiedichte lässt sich aus Kavernen mit Wasserstoff gegenüber
Druckluftkavernen etwa 60 Mal so viel elektrische Energie entnehmen.
Nur derartige Langzeitspeicher haben das Potenzial, thermische
Kraftwerke für die Reservehaltung zu ersetzen. Für
Wasserstoffspeicher liegen insbesondere in den küstennahen Regionen
relativ gute Bedingungen vor. Hier könnten sie für die Aufnahme von
Energie aus Offshore-Windparks eingesetzt werden. Langfristig könnten
auch die in Norddeutschland vorhandenen Erdgasspeicher zu
Wasserstoffspeichern umgebaut werden. Als Großspeicher mit einem
täglichen Entladezyklus zum Ausgleich zwischen Schwach- und
Hochlastzeiten empfehlen sich Druckluftspeicher (adiabatisch ). Sie
sind bei täglicher Nutzung ähnlich kostengünstig wie
Pumpspeicherkraftwerke. Der Eingriff in die Landschaft ist aber
wesentlich geringer, da die Druckluft hierzu in großen unterirdischen
Salzkavernen gespeichert wird.

Mit günstigen Alternativen mixen

Speicher sind nicht immer die beste Lösung, nicht zuletzt aufgrund
der hohen Speicherkosten. Zu den wirtschaftlich interessanten
Alternativen gehören der Ausbau des Netzes, die Optimierung des Last-
und Erzeugungsmanagements, die Nutzung von thermischen Speichern und
die gezielte Mitnutzung von Speichern in Anwendungen, die ohnehin
Speicher benötigen, wie Elektrofahrzeuge. Im Sinne einer
umweltfreundlichen und volkswirtschaftlich tragbaren Lösung für das
Gesamtenergiesystem ist - auf europäischer Ebene - ein optimaler Mix
anzustreben, so die Forderung des VDE.

Originaltext: VDE Verb. der Elektrotechnik Elektronik
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