Wohin mit dem Windstrom?
Quelle: Wir Klimaretter; Freitag, 27. November 2009 15:47 ; Author: Toralf Staud
Wird die Energieversorgung auf Erneuerbare Quellen umgestellt, sind viel mehr Speicher notwendig als heute - weil Wind- und Sonnenkraft wetterabhängig sind. Ob in Schwungrädern, Pumpspeicherwerken oder in Form von Methan - die nötigen Technologien sind längst fertig, zeigte diese Woche eine Konferenz in Berlin. Nun müsste die großtechnische Einführung mit einem Einspeisegesetz gefördert werden.
Seit ein paar Wochen ist Hermann Scheer wieder Oppositionsabgeordneter. Aber das scheint ihn nicht wirklich zu frustrieren. Der SPD-Linke ist seit 20 Jahren auch Präsident von Eurosolar, und als sich sein Verein diese Woche in Berlin zur "4. Internationalen Konferenz zur Speicherung Erneuerbarer Energien" traf, war Scheer wieder mal guter Laune.
Bereits 99 Kommunen hierzulande hätten Konzepte zur vollständigen Versorgung mit alternativer Energie, berichtet er. "Und es gibt keinen Grund, dass andere vergleichbare das nicht auch schaffen." Die Zwischenspeicherung von Wind- oder Solarstrom ist dabei ein Schlüsselthema - denn das Wetter richtet sich nicht nach der Energienachfrage. Weltweit wird an Möglichkeiten getüftelt, die Energie in Batterien oder auch unterirdischen Druckluftspeichern aufzubewahren. "Die Entwicklung der Speichertechnik ist schon weiter als vielfach angenommen", betonte Scheer. "Speichersysteme werden immer leistungsfähiger und günstiger. Sie schaffen weltweit neue Märkte für erneuerbare Energien und beschleunigen deren Einführung."
"Eigentlich gibt es für alle Speicherprobleme längst Technologien"
Zwei Tage lang haben 350 Experten aus 22 Ländern auf Einladung von Eurosolar und der Energieagentur NRW über Speichertechnologien diskutiert. Reihenweise wurden in Berlin Projekte vorgestellt. Die sächsische Firma Li-Tec, an der Daimler und Evonik Anteile halten, errichtet beispielsweise in Saarbrücken gerade eine riesige Lithium-Ionen-Batterie. Sie soll demonstrieren, wie kurzzeitige Schwankungen im Stromnetz ausgeglichen werden können, die durch die zunehmende Einspeisung von Wind- und Solarstrom entstehen.
Große Fortschritte macht die Entwicklung von Wärmetechnologien. Thermische Energie ist deutlich leichter zu speichern als Elektrizität: LaTherm, ein Start-Up aus Dortmund, präsentierte einen Container, der Abwärme aus Industrieanlagen aufnimmt und beispielsweise an Schwimmbäder liefert. Dort kann dann aufs zusätzliche Heizen verzichtet werden. CO2 wird darüber eingespart.
"Eigentlich sind für alle Speicherprobleme längst Technologien vorhanden", sagt Dirk Uwe Sauer, Professor an der RWTH Aachen. Die kurzfristige Speicherung ist dabei kein so großes Problem: Schwungradspeicher oder auch Großkondensatoren können Energiespitzen im Sekundenbereich locker glätten. Eine ganze Palette unterschiedlicher Batterietechnologien ist ebenfalls einsatzbereit: von den altbekannten Blei-Säure- über Natrium-Schwefel- bis hin zu Redox-Flow-Batterien, bei denen die Elektrolyse-Flüssigkeit nicht in der Batterie aufbewahrt wird, sondern in separaten Tanks, was eine Speicherung größerer Energiemengen ermöglicht.
Pumpspeicherwerke, zwei- bis viermal so groß wie der Bodensee.
Wirklich schwierig ist die langfristige Speicherung von Strom. Eine Energieversorgung, die irgendwann vollständig auf Erneuerbaren Quellen basieren soll, muss auch Windflauten von mehreren Tagen oder auch Wochen überbrücken können. Doch sämtliche Pumpspeicherwerke Deutschlands reichen derzeit gerade für ein paar Stunden. Energieforscher wollen die Stauseen der Alpen und Skandinaviens mit Hochspannungsleitungen an ein europäisches Verbundnetz anschließen und so als Speicher nutzen. Doch die nötigen Kapazitäten wären gigantisch: Für etwa vier Prozent des europäischen Jahresstrombedarfs, ergab vergangenes Jahr eine Studie im Auftrag von Siemens, müssten bis 2020 Puffer verfügbar gemacht werden. Nähme man Pumpspeicherwerke dafür, bräuchte man zwei- bis achtmal die Wassermenge des Bodensees. Rein rechnerisch wäre das in Skandinavien eventuell möglich – doch die dortigen Wasserkraftwerke müssten komplett mit anderen Turbinen ausgerüstet werden, und fast überall fehlen die bei Pumpspeicherwerken nötigen unteren Wasserbecken.
Nähme man Druckluftspeicher, bei denen Luft in unterirdische Kavernen gepresst und bei Bedarf wieder abgelassen wird (wobei dann Generatoren betrieben werden) - dann wäre die unglaubliche Menge von 3.000 bis 15.000 Druckluftspeicherkraftwerken nötig. Als noch am ehesten realistische Option wurde deshalb bisher die Zwischenspeicherung in Form von Wasserstoff diskutiert – dessen Energiedichte ist viel größer als die von gepumptem Wasser.
Laut der Siemens-Studie wären europaweit 50 bis 200 unterirdische Wasserstoffkavernen nötig, doch die meisten geeigneten geologischen Formationen werden bereits als Erdgasspeicher genutzt. Und dann ist da noch die CCS-Technologie zur CO2-Abscheidung und unterirdischen Endlagerung, die Kohlekraftwerks-Betreiber als Patentlösung für ihre Klimaprobleme preisen. Die Politik, forderte auf dem Speicherkongress Fritz Crotogino vom Hannoveraner Ingenieurbüro KBB müsse – beispielsweise beim 2010 geplanten CCS-Gesetz – genau überlegen, wofür sie den knappen Platz im Untergrund freigibt: für die einmalige Entsorgung von CO2 oder für Speicher, die ein nachhaltiges Energiesystem benötigen wird.
Das bestehende Erdgasnetz könnte zum Speicher für Windstrom werden
Doch die Wasserstofftechnologie ist teuer und wegen hoher Umwandlungsverluste relativ ineffizient. Zudem muss für sie eine komplett neue Infrastuktur errichtet werden. Ein Alternativkonzept von Michael Sterner vom Fraunhofer-Institut IWES in Kassel sorgte auf der Berliner Konferenz deshalb für ziemliches Aufsehen: Durch die Kombination längst bekannter Technologien könnte Strom in Form von Methan gespeichert werden. Dies aber ist der Hauptbestandteil von Erdgas, weshalb es schlagartig möglich würde, das bestehende Erdgasnetz als Speicher für überschüssigen Windstrom zu nutzen.
Das Prinzip ist denkbar einfach: Per Wasserstoffelektrolyse wird Wasser durch Strom in Sauer- und Wasserstoff gespalten. Daneben stelle man eine Anlage, die aus der Umgebungsluft Kohlendioxid entnimmt. Der dritte Schritt ist die sogenannte Methanisierung, bei der Wasserstoff unter Hinzunahme von CO2 zu Methan wird. Im Klartext: Am Anfang stehen Strom, Kohlendioxid und Wasser, am Ende Methan, Sauerstoff und wiederum Wasser. Eine kleine Pilotanlage läuft bereits seit einer Woche im Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Stuttgart, beteiligt ist außerdem die Firma Solar-Fuel.
Bislang wird das dort erzeugte Öko-Methan in einem Auto genutzt - ein handelsüblicher VW Passat ist in drei Minuten betankt und fährt dann mehr als 450 Kilometer - praktisch ohne CO2-Ausstoß. Genauso könnte das Methan ins allgemeine Erdgasnetz eingespeist werden - milliardenschwere Investitionen in eine neue Wasserstoff-Infrastruktur würden so überflüssig. Außerdem hat Methan etwa die dreifache Energiedichte, es würde also viel weniger Volumen gebraucht als bei Wasserstoffspeichern. Auch gegenüber der konventionellen Biogas-Gewinnung hat die Methanisierung von Windstrom Vorteile: Auf einem Hektar Ackerfläche kann etwa achtzigmal mehr Energie gewonnen werden als durch den Anbau von Mais und dessen anschließender Vergärung.
Einig war man sich auf der Berliner Konferenz, dass das Wichtigste für die Speichertechnologien nicht weitere Forschung ist, sondern die großtechnische Einführung. Schließlich entwickelten sich auch Solar- und Windkraft explosionsartig, nachdem sie durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz für viele Investoren interessant wurden. Eurosolar-Chef Scheer erinnerte daran, wie verkehrt die Prognosen für Erneuerbare Energien immer wieder lagen. Das habe vor allem daran gelegen, dass regelmäßig die Dynamik unterschätzt werde, die eine Branche mit einer Vielzahl kleiner Akteure entfalten kann. "Großkonzerne müssen immer Rücksicht nehmen auf alten Investitionen", so Scheer. Neue Unternehmer hingegen bräuchten das nicht.
Den Entwurf eines Modells garantierter Einspeisevergütungen für Ökostrom-Speicher präsentierte auf dem Kongress die Fachanwalts-Kanzlei Becker, Büttner, Held. Die Fördersätze könnten beispielsweise zeitlich gestaffelt werden, für Sekunden- oder Minutenspeicher müssten sie andere sein als für Tages- oder Wochenspeicher. Mit einer schnellen Umsetzung aber sei leider nicht zu rechnen, hieß es. "Wir hören aus dem Bundesumweltministerium, dass die Fachjuristen ihre Kraft erst mal auf die Ausgestaltung der Laufzeitverlängerung für AKW konzentrieren müssen."