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AEE Renews Spezial - Energiespeicher

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Technologien und ihre Bedeutung für die Energiewende

22 RENEWS SPEZIAL RENEWS

22 RENEWS SPEZIAL RENEWS SPEZIAL 23 Nach Angaben des EEG-Erfahrungsberichts verfügt eine typische Photovoltaikanlage im Haushaltssegment über eine Leistung von fünf Kilowatt. Ohne Speicher könne ein Anteil von 25 Prozent des erzeugten Solarstroms selbst verbraucht werden. Durch Kombination mit einem Lithium-Ionen-Batteriespeicher mit einer nutzbaren Kapazität von fünf Kilowattstunden und einem Systemwirkungsgrad von 90 Prozent könne der Selbstverbrauch auf 55 Prozent gesteigert und der übrige Strom ins Netz eingespeist werden34. Die spezifischen Investitionskosten (ohne MwSt.) eines solchen Speichers werden für Anfang 2019 mit 950 Euro pro nutzbarer Kilowattstunde angegeben. Modellrechnungen zeigten jedoch, dass PV-Anlagen ohne Batteriespeicher heute noch wirtschaftlicher seien. Dass es trotzdem eine relativ große Nachfrage nach Batteriespeichern gebe, sei zum großen Teil auf Autarkiebestrebungen und ideelle Motivation zurückzuführen35. Die Berechnungsergebnisse verändern sich zudem mit der Preisentwicklung für die Batterien, den durch Eigenverbrauch vermiedenen Stromkosten und eventuellen nachgelagerten steuerlichen Effekten. Die künftige Marktentwicklung wird unter anderem von der Weiterentwicklung der Lithium-Ionen- Technologie und der Realisierung von Skaleneffekten abhängen. Weitere Faktoren werden Wechselwirkungen mit der Elektromobilität sein, die Entwicklung neuer Batterietechnologien, die Entwicklung der Rohstoffpreise sowie die Produktionskapazitäten für Batteriezellen. 3.3 BATTERIEN IM VERKEHRSSEKTOR (ELEKTROMOBILITÄT) Für einen klimafreundlichen Verkehrssektor ist die stärkere Nutzung von Strom aus Erneuerbaren Energien unerlässlich. Auch wenn der Begriff „Elektromobilität“ in der öffentlichen Diskussion oftmals gleichgesetzt wird mit Elektroautos, lässt sich Strom im Verkehr auf vielfältigere Weise nutzen: Neben reinen Elektroautos oder Plug-in-Hybriden zählen auch E-Scooter, E-Bikes oder Pedelecs dazu. Elektrofahrräder erfreuen sich bereits großer Beliebtheit. Sie sind nach Angaben des ADFC mittlerweile millionenfach in Deutschland verkauft worden36, mit weiter steigender Tendenz. Elektroräder ermöglichen dabei nicht nur die Nutzung von erneuerbarem Strom für Mobilitätsbedürfnisse, sondern können auch eine Verkehrsverlagerung vom Auto auf das Rad anreizen. Bei den Elektroautos herrscht bisher mehr Kaufzurückhaltung. Laut ADAC sind von 2010 bis Oktober 2019 erst 284.000 Elektroautos zugelassen worden, das Kraftfahrtbundesamt verzeichnet demnach einen Bestand von 126.000 Plug-in-Hybriden und 158.000 rein batterieelektrischen Pkw37. Batteriefahrzeuge sind derzeit in der Anschaffung für die Verbraucher noch meist teurer als ein konventionelles Gegenstück. Laut ADAC sind Elektrominis für 12.000 bis 20.000 Euro zu haben38. Obwohl es seit Juli 2017 eine staatliche Förderung in Form einer Kaufprämie („Umweltbonus“) von 3.000 Euro für neue Plug-In-Hybride bzw. 4.000 Euro für reine Elektroautos gibt, ist der Marktdurchbruch für Elektroautos bisher ausgeblieben. Da die Fördermittel nicht ausgeschöpft wurden, verlängert das Bundeswirtschaftsministerium das Förderprogramm bis Ende 2020, die Antragstellung erfolgt über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)39. Abschreckend wirken bisher auch ein wahrgenommener Mangel an Ladeinfrastruktur, eine geringe Reichweite und ein zeitintensives Aufladen der Batterien. Dabei würde die öffentliche Ladeinfrastruktur mit rund 20.700 Ladepunkten (Stand September 2019) in Deutschland laut Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) bereits für über 430.000 Elektroautos reichen und die Stromnetze könnten sogar bis zu 13 Millionen Elektroautos versorgen40. Um zehn Millionen E-Autos zu versorgen, würden nach BDEW Einschätzung 350.000 öffentliche Ladepunkte ausreichen41. Wichtig für die Stabilität der Stromnetze wird eine intelligente Steuerung des Ladevorgangs sein, wenn der Markt eine gewisse Durchdringung mit Elektrofahrzeugen erreicht hat. Bei einem zeitgleichen Laden einer Vielzahl an Autos würde das Stromnetz stark belastet42. So sollten die Fahrzeuge im Idealfall nur Strom tanken, wenn dieser ausreichend verfügbar ist. Um die Netzkapazitäten optimal zu nutzen, werden Konzepte zum „intelligenten“, netzverträglichen Lademanagement notwendig. Inwiefern Elektroautos als Flexibilitätsoption für das Stromnetz dienen können, hängt davon ab, ob die Besitzerinnen und Besitzer bereit sind, die Batterien dem System zur Verfügung zu stellen. Dabei sollen intelligente Stromzähler, sogenannte Smart Meter helfen. Sie messen und informieren nicht nur über den aktuellen Stromverbrauch, sondern versorgen die Verbraucher möglichst auch mit Informationen zum aktuellen Stromangebot und -preis. Ein netzentlastendes Ladeverhalten könnte damit finanziell belohnt werden. Insbesondere für Flottenbetreiber und Fuhrparks könnte die Elektromobilität somit auch ein neues Geschäftsfeld eröffnen. 3.4 ELEKTROTHERMISCHER SPEICHER (ETES) Im Rahmen eines Forschungsprojekts ist in Hamburg im Juni 2019 ein elektrothermischer Energiespeicher (Electro-Thermal Energy Storage, kurz ETES) in Betrieb gegangen43. Er wandelt Strom in Wärme um, die ein so hohes Temperaturniveau aufweist, dass am Ende wieder Strom hergestellt werden kann.Strom wird hier in Wärme umgewandelt, die so ein hohes Temperaturniveau aufweist, dass wieder Strom erzeugt werden kann. Die Unterscheidung zwischen Strom- und Wärmespeichern ist hier jedoch nicht trennscharf. Dabei handelt es sich um einen 22 Meter langen, elf Meter breiten und elf Meter hohen Betonbau, der mit rund 1.000 Tonnen Vulkangestein gefüllt ist. Wenn im Norden viel Windstrom erzeugt wird, den das Stromnetz nicht abtransportieren kann, soll der neue Speicher geladen werden. Dabei werden die Lavasteine mithilfe einer strombetriebenen Widerstandsheizung und eines Gebläses auf bis zu 800 Grad Celsius erhitzt. Das Temperaturniveau ist so hoch, dass bei Bedarf wieder Strom erzeugt werden kann. Nach etwa 24 Stunden ist der Speicher „voll aufgeladen“. Er kann die thermische Energie über einen Zeitraum von einer Woche und mehr speichern. Bei Bedarf kann ähnlich wie in einem konventionellen thermischen Kraftwerk wieder Strom erzeugt werden. Eine volle Speicherladung reicht, um den Bedarf von bis zu 3.000 Haushalten einen Tag lang zu decken. Ein wichtiger Vorteil ist, dass das Gesteinsmaterial vergleichsweise günstig und einfach verfügbar ist. 3.5 POWER-TO-GAS Die Diskussion um die Herstellung von PtX-Stoffen ist nicht mehr rein theoretisch, sondern es gibt in Deutschland mehr als 20 Forschungs-, Demonstrations- und Pilotprojekte, die unterschiedliche Schwerpunkte haben, aber das gleiche Ziel: PtX zu erproben, Standardisierung und Kostensenkung zu erreichen und zukünftige Herausforderungen wie die Steigerung der Wirkungsgrade im Umwandlungsprozess oder den flexiblen Betrieb von Elektrolyseanlagen zu identifizieren. 34 ebd. S.42, 46f 35 ebd. S.49, 137 36 ADFC: Elektrofahrräder. 2019 37 ADAC: Elektroautos in Deutschland. Wo stehen wir heute? 2019 38 ebd. 39 BAFA: Elektroautos. Umweltbonus. 2019 40 BDEW: Zahl der Woche / Fast 25 Prozent der Deutschen können sich vorstellen, innerhalb der nächsten fünf Jahre ein Elektroauto zu kaufen. Pressemitteilung vom 12.9.2019 41 BDEW: Kapferer zum Eine-Million-Ladesäulenprogramm. Presseinformation vom 16.9.19 42 Acatech/Leopoldina/Akademienunion: Sektorkopplung. Optionen für die nächste Phase der Energiewende. 2017 43 BMWi: Energiewende direkt. Newsletter vom 20.8.19

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