Metastudie von Fraunhofer

Nachhaltigkeit in der Luftfahrt - Sustainable Aviation

Die Bedeutung von Stromspeichern für die Energiewende

Dass Stromspeicher eine Rolle in der Energiewende spielen werden, ist wenig umstritten. Doch die Aussagen der Fachwelt über Einsatzbedarf, Konkurrenzlösungen und Einsatzszenarien sind teils widersprüchlich. Die Fraunhofer-Institute UMSICHT und IWES haben daher relevante Studien zu den Themen Stromspeicher und Power-to-Gas untersucht. Die Metastudie umfasst die aktuelle Datenlage sowohl für verschiedene Energieausgleichsszenarien im Stromsystem wie auch zu Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit einzelner Speichertechnologien. Sie steht ab sofort – auch in Kurzfassung – kostenlos zum Download bereit.

http://www.umsicht-suro.fraunhofer.de/de/presse-medien/pressemitteilungen/2015/metastudie-energiespeicher.html

Die Stromerzeugung aus Sonne und Wind hat einen stetig steigenden Anteil am deutschen Strommix. Damit wächst ebenfalls der Bedarf an Technologien zum Ausgleich von Stromerzeugung und -nachfrage. Leistungsfähige Stromspeicher sind ein Baustein für eine stabile Energieversorgung der Zukunft. Jedoch ist fraglich welche Technologien rechtzeitig die nötige Marktreife erreichen, welche Rolle das Prinzip Power-to-Gas einnehmen könnte und welche Auswirkungen andere Flexibilitätsoptionen haben. Dazu zählen beispielsweise der Ausbau konventioneller Netze, der Bau von Gaskraftwerken, von Biogas und KWK-Anlagen oder der Einsatz von Elektroautos. Viele, zum Teil sehr widersprüchliche Antworten liefern eine nahezu unüberschaubare Anzahl an Studien. Die Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute UMSICHT und IWES haben im Auftrag des Bundesministeriums für Energie und Wirtschaft mehr als 800 Studien auf Relevanz geprüft, über 400 davon detaillierter ausgewertet und die Ergebnisse zusammengeführt bzw. gegenübergestellt.

Neue Methode zur Auswertung der Studien

Um diese hohe Zahl an Studien beherrschen zu können, wurde eine mehrstufige Auswertesystematik genutzt. Dabei wurde insbesondere die Eignung einer Studie bezüglich ihrer Auswertbarkeit geprüft; hierzu mussten nicht nur Zielland und Aktualität gewährleistet, sondern auch die Transparenz gegeben sein, um die Studienergebnisse vergleichen zu können. Eine Befundintegration (Clusterung) erlaubte dann den systematischen Vergleich zwischen Studien ähnlicher Rahmenbedingungen. Mit dieser Methodik konnten 20 vorab definierte Leitfragen, die sich mit dem Ausgleichsbedarf, den Investitionskosten, der Wirtschaftlichkeit von Speichern, dem Potenzial von Großspeichertechnologien und der Power-to-Gas-Technologie, dem Strommarktdesign, den Stromüberschüssen sowie konkurrierenden Flexibilitätsoptionen beschäftigen, beantwortet werden. Die Studien zum zukünftigen Ausgleichbedarf in Spitzenlastzeiten sind sich einig, dass Bedarf besteht, jedoch mit Werten von drei bis 30 GW für 2020/2022 und 13 bis 50 GW in 2030 nicht über die absolute Menge des Bedarfs. Die Varianz der Ergebnisse ist dabei auf die zum Teil sehr komplexen und stark differierenden Annahmen und Randbedingungen der einzelnen Studien zurückzuführen, was zusätzlich die Vergleichbarkeit über die Studiengrenzen hinweg begrenzt.

Wirtschaftlichkeit von Stromspeichern

Das technische Ausbaupotenzial stellt bei Großspeichern theoretisch keinen limitierenden Faktor dar. Kavernen für Druckluftspeicher und geeignete Areale für Pumpspeicher sind ausreichend vorhanden, lokale Restriktionen sind für diese Technologien gut abschätzbar. Allerdings bleibt die Akzeptanz fraglich. Die ausgewerteten Studien lassen darauf schließen, dass unter heutigen Randbedingungen ein wirtschaftlicher Betrieb – im Rahmen des Day-Ahead-Spotmarkts und der Regelleistungsmärkte – nicht oder nur bedingt möglich ist. Für die Power-to-Gas-Technologie existiert grundsätzlich eine Vielzahl an Studien, die jedoch keine eindeutige Aussage über das wirtschaftliche Potenzial zulassen. Die wenigen verfügbaren Quellen zur Bereitstellung von Primärregelleistung weisen einheitlich einen zukünftigen wirtschaftlichen Betrieb für stationäre Batterien aus, was u. a. auf das deutliche Kostensenkungspotenzial von Lithium-Ionen-Batterien durch Massenfertigungseffekte und Weiterentwicklungen einzelner Komponenten zurückzuführen ist. Auch für andere Speichertechnologien prognostizieren die Studien mitunter große Kostensenkungspotenziale, jedoch sind diese Annahmen nicht immer transparent und nur schwer vergleichbar.

Klare Rahmenbedingungen wichtig

Die Antwort auf die Frage, ob eine Speichertechnologie wirtschaftlich betrieben werden kann, ist neben technologischen Aspekten zudem von den jeweiligen gesetzlichen bzw. regulatorischen Rahmenbedingungen abhängig. Was die Strommärkte betrifft, so fordern die Studien den gezielten Abbau von Markteintrittshemmnissen und in jüngeren Untersuchungen zudem die Schaffung eines einheitlichen Rechts unter Berücksichtigung der anderen Flexibilitätsoptionen. Stromspeicher sind ein notwendiger Baustein zur Bewältigung der Energiewende, die technologischen Potenziale sind vorhanden, der geeignete Rahmen sollte jetzt geschaffen werden.

Quelle: Fraunhofer UMSICHT