Fachbeitrag Energiewende: Mehr als Netz + Speicher

Die Integration erneuerbarer Energien ist die Herausforderung der Energiewende. Zu Recht stehen bisher der räumliche Ausgleich durch den Netzausbau und der zeitliche Ausgleich durch Energiespeicher im Fokus. Doch beides trifft auf Akzeptanz- und Kostenprobleme. Eine bisher zu wenig beachtete Option, die Vernetzung zu anderen Energiesystemen in Deutschland, bietet dagegen noch hohes Potenzial und deutlich geringere Hemmnisse.

Was bisher vorrangig unter dem Aspekt des Lastmanagements (Demand Side Management) betrachtet wurde, muss in Zukunft deutlich weiter gefasst werden. Denn je mehr fluktuierende Einspeiseleistung installiert wird, desto häufiger wird in Zukunft überschüssige Elektrizität bereitstehen. Das hätte einen räumlich begrenzten Stromüberschuss zur Folge, der häufig, aber wenig planbar, mit hohen Lastspitzen auftreten wird.

Energiesektoren, die diesen Überschuss aufnehmen können, sind der Wärmemarkt (Power-to-heat) sowie Mobilitätsanwendungen (Vehicle-to-grid), wo bisher vorrangig Erdgas und Erdölprodukte eingesetzt werden – endliche, aber auch speicher­bare Energierohstoffe. Jedoch stoßen das klassische Lastmanagement oder auch die Wasserstoffproduktion schnell ökonomisch an ihre Grenzen.

Daher muss das zukünftige Ziel sein, werthaltige Produkte für die Energiesektoren zu schaffen. Hierzu sollten selbstverständlich die schon vorhandenen Flexi­bilitäten auf Verbraucherseite technisch (Smart Grid, virtuelle Kraftwerke, hybride Stadtspeicher), aber auch markttechnisch erschlossen werden.

Künftig sind jedoch deutlich höhere Flexibilitäten in diesen Märkten notwendig. Etwa bivalent mit Strom oder Erdgas betreibbare Heizungsanlagen oder inte­grierte Energiekonzepte, bei denen aus Überschussstrom und lagerfähigen Energie­trägern wie Erd- oder Biogas Stadtgebiete kontinuierlich Strom und Wärme erhalten. Technologisch sind hierzu auch thermische Speicher und die Rückverstromung von Wärme von Relevanz. Netzausbau und Energiespeicher bleiben dennoch relevant: Das deutsche Energiesystem wird den Netz­ausbau zum räumlichen Energieaus­gleich, Netzspeicher zur Deckung von Energieerzeugungslücken, zusätzliche und regelbare Lasten zum Transfer von zeitlich begrenzten Energieüberschüssen benötigen.

Auf der FuE-Roadmap stehen deshalb nicht nur Netze (inklusive HGÜ) und Stromspeicher (Druckluftspeicherkraftwerke, Lithium-Ionen-, Redox-Flow- und weitere Batterien), sondern auch thermische Speicher, die Integration von Wärmepumpen, Power-to-Heat, Power-to-Products, Rückverstromung von Wärme und chemische Energiespeicher für die Mobilität. Denn nur die Kombination dieser Optionen wird eine technisch und ökonomisch akzeptable Lösung bieten. Last but not least müssen Regelkonzepte (wie hybride Stadtspeicher) sowie Geschäftsmodelle entwickelt und rechtlich ermöglicht werden (Marktdesign). Denn nur in einem funktionierenden Markt können sich die ökonomischsten Speicheroptionen durchsetzen.