Bericht von der Speicher Tagung des VDI

Bericht von der Speicher Tagung des VDI 

Zum dritten Mal fand die VDI - Fachkonferenz "Energiespeicher für die Energiewende", diesmal in Mainz, unter der Leitung von Professor Michael Sterner statt.

Die komplexe Gesetzgebung für Energiespeicher, visualisiert von Hauptmeier (RWE)

Überblick von T. Bischoff

Im Überblicksvortrag von Thorsten Bischoff aus dem Referat 14 des Bundesministeriums für Umwelt erläuterte einige Fehler bei der Speicher Diskussion.
Unternehmen suchen neue Geschäftsmodelle für Speicher, dabei muss man zwischen netzdienlichen* Leistungen im Sekunden und Minutenbereich und auf der anderen Seite mittel- und längerfristiger Speicherung unterscheiden. Bisher wurden alle diese Leistungen von Großkraftwerken erbracht, ohne dass man über einen Markt für diese Leistungen nachgedacht hat.
Im Gegensatz zur offiziellen Regierungsmeinung geht Bischoff davon aus, dass 2020 bereits 45% fluktuierenden Erneuerbare Energien (EE) am Netz sind und damit die Speicherung von großen Strommengen früher kommen wir.
Zunächst ist es billiger, Überschussstrom wegzuwerfen als zu speichern, aber nach der schwierigen Übergangsperiode werden Speicher sehr wichtig.
Die aktuelle Förderung von Batterien macht nur Sinn, wenn sie netzdienlich sind, da es damit möglich wird, die Mitttagsspitze bei der Solarenergie zu kappen, wie er eindrucksvoll zeigte.
Ein wichtiger Hinweis war noch, dass es sehr teuer ist wenn nationale Autarkie angestrebt wir, im Verbund mit den Nachbarstaat gewinnt jeder.

Verschiedene Speicheraspekte

Professor Albert Moser von der RWTH Aachen analysierte fünf Szenarien des Speichersausbaus. Dabei zeigt sich, dass erst ab 80% EE Anteil Langzeitspeicher ökonomisch sinnvoll werden. Allerdings hat er die Rechnung mit Power-to-Gas durchgeführt, das einen sehr schlechten Speicherwirkungsgrad hat (gezeigt sind bisher 25%, es wurde sehr optimistisch mit 40% gerechnet.)
Ein Szenario das gegenüber einer vollständigen Speicherung nur die halbe Speicherkapazität hat erreicht die wirtschaftlichste Nutzung. Es sei angemerkt, das dies empfindlich von der Flexibilität der Kraftwerke abhängt, wie Hans-Martin Henning zeigte, mithin von der Anzahl der Erdgas Turbinen die Strom ins Netz liefern können. Clemens Triebel zeigte, dass 1GW Batterien etwa 10GW "must run" Kapazität wie Braunkohle oder Kernkraftwerke im Bezug auf Netzstabilisierung ersetzen kann.
Professor Dirk Sauer, ebenfalls von der RWTH Aachen, analysierte den aktuellen Batterie Markt. Die Preise für Bleibatterien liegen im Bereich von 600–2500€/kWh und Lithium-Ionen-Akku im Bereich von 2000–3800€/kWh. Offensichtlich sind diese Preise weit überhöht, wenn man die Preise der Autobatterie-Systeme vergleicht. Hier werden offensichtlich die hohen Entwicklungskosten gerade umgelegt.
Thomas Bruckner von der Universität Leipzig zeigte, dass in einigen Regionen Norddeutschlands die Zukunft in Form von sehr hohen Windenergie Anteilen bereits begonnen hat und man dabei ein gutes Modell für das zukünftige Stromnetz hat.

Neue Speichertechnologien

Am 2.Tag präsentiert Horatio von John, Geschäftsführer von der gravity power GmbH Deutschland, einen neuen Typ Schwerkraft Speicher, wie er von Jim Fiske in Kalifornien erfunden wurde. Das System ähnelt dem hier allen bekannten Lageenergiespeicher, allerdings arbeitet es vollständig unterirdisch, was erhebliche Erd-, Gesteinsbewegungen erfordert. Leider hat das Unternehmen auch noch keinen Kunden für eine Pilotanlage gefunden.

Betonkugeln statt Betonköpfe, kreative Speicherlösungen, hier von Jochen Bard präsentiert.

Ein weiterer Schwerkraftspeicher wurde von Jochen Bard präsentiert, dabei werden Betonhohlkugeln im Meer in 700m Tiefe versenkt und mit Überschussstrom leergepumpt. Dies ist für viele Offshore Windparks interessant, allerdings nicht in der Nordsee, da diese nur 20–50m tief ist. Auch hier gibt es noch keinen Prototypen, allerdings plant die Firma Hochtief demnächst eine kleine Versuchsanlage.
Richard Brody aus den USA präsentierte ein weiteres physikalisches Verfahren, indem Luft komprimiert wird und die Wärme zum Verdampfen von Wasser eingesetzt wird. Originell an dem Konzept war, dass ein Generator, wie er in Windkraftanlage eingesetzt wird, mit einem Schiffsdiesel kombiniert wurde, beides relativ günstige Maschine, da aus der Serienproduktion. Die Dieselmaschine übernimmt die Verdichtung und wird vom Generator mit Überschussstrom angetrieben, es wird daher kein Diesel eingesetzt! Die Pressluft wird in preiswerten Pipelinerohren gespeichert. Bei Strombedarf wird der Vorgang einfach umgekehrt. Laut Brody hat solch ein System einen Wirkungsgrad von 55%,sehr viel im Vergleich zu den 42%, die man bisher bei nichtadiabatischen Druckluftspeichern erreicht, allerdings wurde der Wert nicht experimentell gezeigt, so hat der Autor Zweifel.
Interessant war der Hinweis, dass in den USA immer, gesetzlich vorgeschrieben, geprüft werden muss ob eine neue Hochspannungsleitung nicht durch einen Speicher vermieden werden kann.

Power to Gas für Autos

Hermann Pengg-Bührlen von Audi zeigte, wie ein Erdgasfahrzeug komplett CO2 neutral werden kann. Dazu wurde der Lebenszyklus eines Autos analysiert:
20% der CO2 Belastung entstehen bei der Herstellung, 79% während der Nutzung durch den Treibstoffverbrauch und 1% bei der Entsorgung.
Erneuerbare Kraftstoffe, wie Ethanol stehen im Wettbewerb zu Nahrungsmittel und sind damit nicht nachhaltig. Die Lösung von Audi ist, aus Windstrom Erdgas zu erzeugen, und dieses Erdgas an normalen Erdgastankstellen zu tanken. Dieser Ansatz ist sogar geringfügig besser als ein Elektroauto, da es keine CO2 aufwendige Batterie benötigt.

Fazit

Die Energiewende hat ein grundlegendes Nachdenken über die technische Struktur unseres Stromversorgungssystems eingeleitet. Viele neue Erkenntnisse zum Funktionieren eines zuverlässigen Stromnetzes sind untersucht worden oder werden gerade genauer betrachtet.
Inzwischen gibt es auch immer mehr Ideen zum Bau von Speichern. Dabei werden verschiedene Ideen der Schwerkraftnutzung immer wichtiger.
Welche Lösungen sich durchsetzen beleibt also spannend.

*netzdienlich: Ein Stromnetz muss die Frequenz halten und kurze Lastspitzen abfangen, alle Systeme die das unterstützen sind netzdienlich. 

Weitere Berichte von Konferenzen:

• Energy Storage World Forum 2013
• SZ Speichertagung, Düsseldorf 2013
• Energy Storage, Düsseldorf 2013
• VDI Speicherkonferenz, Karlsruhe 2012
• IRES, Berlin 2011

Zukünftiger Speicherbedarf mit Crowdsourcing ermittelt

Wachstum Solarstrom und Windenergie

Die entscheidende Frage für den Speicherbedarf ist, wie schnell werden die fluktuierenden erneuerbaren Energien wie Solarstrom und Windenergie ausgebaut. Die Szenarien der Regierung gehen von einer Ausbauquote von 80% bis 2050 aus. Das erscheint ambitioniert, doch das ist ein geringes Wachstum. Aktuell werden 28 TWh Photovoltaikstrom und 46 TWh Windenergie erzeugt. Zusammen sind das 12,4% des gesamten Stroms (600TWh), der in Deutschland produziert wird. Will man 80% erreichen, müssen 480 TWh Strom aus Wind und Sonne erzeugt werden. Um das Ziel innerhalb von 37 Jahren zu erreichen, muss die Kapazität jährlich um 5% zunehmen. 

Das Wachstum von Solar- und Windenergie in Deutschland,
tatsächliche Werte in Rot, 2012 als rotes Kreuz.

In den vergangenen Jahren ist die Stromproduktion aus fluktuierenden, erneuerbaren Quellen aber jährlich um mehr als 15% gewachsen. 

Prognose durch Umfrage

Wie kann man die Zukunft richtig einschätzen? Die Institute wie Fraunhofer IWES oder die Bundesnetzagentur gehen von sehr geringem Wachstum, etwa 5% pro Jahr aus. Dabei ist anzumerken, dass die neuere Prognose von der Bundesnetzagentur zu einem etwas höheren Wert tendiert, siehe Abbildung oben.

Ich habe auf dem Blog eine Umfrage durchgeführt, die Frage lautete:

Wird noch vor 2025 die 15% Trendlinie Wachstum Solar&Windenergie gerissen?

Die möglichen Antworten waren:

• Ja, das Wachstum fällt dauerhaft unter 15%
• Nein, das Wachstum von Wind und Solarenergie bleibt ungebrochen

Beide Antworten waren fast gleich häufig (19:17), damit lautet die Antwort, das Wachstum von 15% ist die wahrscheinlichste Variante.

Bedeutung für Energiespeicher

Die Bedeutung des Ergebnisses für Energiespeicher lautet, ab 2027 werden über 80% des Stroms aus Solar- und Windkraftwerken geliefert. Es ist offensichtlich, dass bei einen so hohen Anteil fluktuierende Stromerzeugung der Bau von Speichern für den überschüssigen Strom sehr sinnvoll wird, andernfalls muss man bei Überproduktion den Strom "wegwerfen" oder, wie die Energiebranche das nennt, abregeln.

Allen die an der Umfrage teilgenommen haben, darf ich noch meinen Dank aussprechen, Sie haben eine wichtige Information geliefert!

Weitere Aspekte der Energiewende:

• Paradoxe Marktsignale
• Investitionsvolumen neue Speicher
• Speicherstudie der KfW

Der größte Energiespeicher

Der globale Energiespeicher

Energiespeicher sind alle Systeme, die Energie einlagern und dann wieder zur Verfügung stellen. Im geologischen Maßstab sind das die eingelagerten Kohlenstoffe (Kohle, Öl, Gas), die im Lauf der Erdgeschichte eingelagert wurden. Diese besondere Form der Energiespeicher will ich mal genauer betrachten.

Wie viel Kohle gibt es?

Niemand kennt die genaue Menge an Kohle, die in den Gruben der Welt liegt, aber eine grobe Abschätzung ist schon möglich, da wichtige Rohstoffquellen genau untersucht werden.
Es sind 861 Milliarden Tonnen[1]!

Die Weltreserven am Gas, Öl und Kohle[1].

Eine Tonne Kohle hat einen Heizwert von 8000 kWh, somit entspricht der Weltkohlevorrat einem Heizwert von etwa 7.000.000 Milliarden kWh=7.000.000 TWh, zum Vergleich, in Deutschland werden jährlich 3.700 TWh Energie verbraucht, weltweit 142.000 TWh.
Diese Zahlen kann sich wieder keiner vorstellen, daher umgerechnet in Geld: Wenn eine kWh Heizwert von Kohle 0,02€ wert ist, dann hat der Weltkohlevorrat einen Wert von 140 Billionen* Euro. Und das ist auch das Problem, die Eigentümer dieser Kohle werden sich nicht gerne durch eine CO2 Steuer oder andere "Maßnahmen" diesen unendlichen Reichtum nehmen lassen.

Öl und Gasreservern

Die Öl und Gasreserven haben eine ähnliche Größenordnung wie die Kohlereserven, allerdings ist der Handelswert von Öl wesentlich höher, da man Öl sehr bequem in Fahrzeugen und Flugzeugen verwenden kann. Es gibt noch 180 Milliarden Tonnen Öl [2], diese sind bei einem Ölpreis von 100€/Barrel 133 Billionen Euro wert, das ist fast der gleiche Wert wie der der Kohlevorräte, ein erstaunlicher Zufall. Die Erdgasvoräte sind mit 187 Billionen Kubikmeter 29 Billionen Euro** nicht ganz so wertvoll.

Wirkungsgrad des Speichers

Jetzt mache ich einen etwas exotischen Ausflug, wie hoch ist der Wirkungsgrad der natürlichen Energiespeicher. Gehen wir davon aus, dass die Steinkohlevorräte innerhalb von 200 Millionen Jahren gebildet wurden, was sicher nicht exakt stimmt, aber sicher die richtige Größenordnung trifft, dann kann man einen Wirkungsgrad für diesen Speicher angeben. Dazu muss man nur die eingespeiste Solarenergie in diesem Zeitraum in Bezug zur abgespeicherten Energie setzen. 

Die Sonne liefert jedes Jahr 1.500.000.000 TWh[3] Energie an die Erde, diese Menge an Energie wird auch oft SERPY (Solar energy received per year) genannt. Vergleicht man diesen Wert mit der gespeicherten Energie, so ist das bereits das Zweihundert-fache der gesamten geologisch gespeicherte Solarenergie. Innerhalb der letzten 200 Millionen Jahre wurde damit das 40 Milliarden-fache an Sonnenenergie geliefert gegenüber der eingespeicherten Energie. 

Der Wirkungsgrad dieses Speichers beträgt somit nur 0,0000000025%!

Dagegen ist jede andere Form der Energiespeicherung praktisch perfekt.

Solarenergie und Energiespeicher 

Moderne Solarzellen erreichen etwa einen Wirkungsgrad von 15%, in unseren Breiten bei vielen Wolken aber nur 5% im Jahreslauf im Vergleich zur tatsächlich eingestrahlten Sonnenenergie aus dem Weltall. zusammen mit einer Speichertechnik wie Power to Gas, die 25% Wirkungsgrad hat, werden immerhin 1,3% der Sonnenenergie gespeichert. Fast unendlich besser als die Kohle aus dem Bergwerk. Allerdings sieht kaum jemand die Kohle als erneuerbare Energie mit schlechtem Wirkungsgrad an, sondern der Mensch als "Eintagsfliege" der Erdgeschichte verbrennt eben was er zum Verbrennen findet. Dass dies nicht Nachhaltig ist, ist hoffentlich hiermit jedem klar geworden.

In diesem Zusammenhang andere Blogbeiträge:

• Power to Gas
• Superspeicher Diesel
• Natürliche Energiespeicher bald erschöpft

* Eine Billion sind 1000 Milliarden oder eine Million mal eine Million!
** Annahme: Erdgaspreis 0,014 €/kWh (4000€/TJ)
Quellen:
[1] World Coal Assoziation (2013) http://www.worldcoal.org/coal/where-is-coal-found/
[2] BP, Statistical Review of World Energy June 2010 
[3] TU Graz, Institut für Wärmetechnik

Energiespeicher länger laden

Wie oft braucht man Energiespeicher?

Neben der Frage nach dem Bedarf an Speicherkapazität muss man auch die Frage nach der Häufigkeit stellen, mit der Energiespeicher genutzt werden. 

Typische Lade- und Entladezyklen für einen Speicher der von Windkraftwerken versorgt wird (Quelle: DWS)

Dies liegt daran, dass jeder Energiespeicher gewisse Investitionen erfordert und ein selten genutzter Speicher am Energiemarkt nur selten Geld verdienen kann.

Die Deutsche Bank hat diese Frage untersucht, da es für eine Bank natürlich sehr interessant ist, zu wissen, welche Investition sich rechnet.

Wie oft werden Speicher benötigt, eine Analyse der DWS-Investments (Deutschen Bank)

Ausgegangen wurde von 80GW über Deutschland verteilte Windleistung, die im Mittel 25GW Strom produziert. Das Wetter aus den Jahren 2005-2009 liefert die Wind-Daten. Jetzt gibt es zwei Fälle, entweder wird mehr Strom produziert, als benötigt, dann kann man speichern oder es gibt zu wenig Strom, dann kann man die Energie aus den Energiespeichern abrufen.

Es zeigt sich, dass der häufigste Fall bei kurzen Zeiten, sechs Stunden, liegt. Etwa einhundert mal gibt es einen Überschuss und fast genau so oft, 90 mal einen Mangel, in dem der Speicher Energie abgibt. Besitzt man also einen Speicher, der für sechs Stunden den Strom aufnehmen kann, hat man im Lauf des Jahres 100 Speicherzyklen. Dies entspricht recht genau der Arbeitsweise heutiger Pumpspeicherkraftwerke.

Längere Speicherzyklen

Es gibt auch längere Zyklen, ein Speicher der 24 Stunden Vorrat aufnehmen kann, kann zusätzlich 210 mal Energie abgeben, und wie man der Grafik entnimmt, gibt es sogar 40 Fälle, in denen mehr als vier Tage lang Strom abgegeben werden könnte. Eine derart lange Zeit kann kein Batteriespeicher überbrücken, jedoch ein Speicher, der auf einer sehr günstigen Speicherkapazität beruht, wie der Lageenergiespeicher, kann diese langen Zyklen bedienen. 

Smart Grid hilft nur manchmal

Eine verbreitete Idee ist, dass man bei Strommangel einfach Last "abwirft", Stromverbraucher ferngesteuert abschalten kann. Dies hilft nicht in allen Fällen, da die meisten Geräte nicht wesentlich mehr als vier Stunden Abschaltung vertragen, danach taut etwa das Kühlfach oder die Waschmaschine wird wieder benötigt. Auch die Aluminiumproduktion kann nicht mehr als vier Stunden heruntergefahren werden, sonst erstarrt die Schmelze endgültig. Wie man aber dem Diagramm entnimmt, gibt es viele Situationen, in denen mehr als 6 Stunden Überbrückung erforderlich sind.

Eine andere Ansicht des Speicherproblems erhält man mit der Jahresdauerkennlinie der ein weiterer Blogbeitrag gewidmet ist.

Innovationen verhindern, mit Schutzzöllen!

EU will fast 50% Schutzzölle auf Photovoltaik erheben

Eigentlich kann man es fast nicht glauben, dass in einer Welt, in der die Zölle nach und nach abgeschafft werden, die Europäische Union neue Zölle einführt. Auf Dauer behindern Zölle den feien Handel, das wurde von der EWG (Europäische Wirtschaftsgemeinschaft) früh erkannt und man hat die Zölle innerhalb der EU weitgehend abgeschafft, sehr zum Vorteil der Industrie. 

Warum schaden Zölle?

Das Prinzip einer arbeitsteiligen Wirtschaft beruht auf der Spezialisierung aller Teilnehmer. In der ersten Phase der Neuzeit begannen einige Stahl zu bearbeiten, andere Leder und im Tausch hatten beide ihren Vorteil.

Inzwischen haben wir eine Weltwirtschaft, in der tausende, hochspezialisierter Unternehmen ihre Produkte auf der ganzen Welt anbieten, allein in Deutschland gibt es 2000 Weltmarktführer, von der Luxuslimousine bis zum Heizofen, von der Turbine bis zur Nähnadel. Weltmarktführer haben immer ein gewisses Monopol, da sie die Patente und die Fähigkeit haben, die besten Produkte günstig anzubieten. 

Warum macht sich ein kleines mittelständisches Unternehmen die Mühe hoch innovativ zu sein? Damit es in allen Ländern Kunden bekommt und über den großen Absatz die Entwicklungskosten wieder hereinholt. Mit den Einnahmen wird weitere perfektioniert und so dreht sich die Innovationsspirale!

Zölle zielen auf die Abschottung von Märkten ab, Unternehmen die nicht wettbewerbsfähig sind werden scheinbar geschützt, da die besseren Mitbewerber nicht zu fairen Preisen auf dem Markt liefern dürfen.

Die schwachen Unternehmen brauchen sich jetzt nicht mehr zu bemühen, der Staat kümmert sich um den Absatz, allerdings nur kurz. Da die Produkte auf dem Weltmarkt nicht bestehen, bröckeln auch die Einnahmen und letztendlich verschwinden die Unternehmen.

Die Solarbranche

In der Solarbranche ist eine weltweite Branche, nur 20% der PV Module werden in Deutschland verkauft, die großen Märkte entstehen in Asien. 

In einer chinesischen Hersteller haben nach eigenen Angaben nur 10% Personalkosten, über 50% sind Anlagekosten und wo kommen die Produktionsmaschinen her? 50% aus Deutschland! 

Das gilt für viele Produkte, auch ein iPhone kommt aus China, wurde in Kalifornien entwickelt und die Produktionsmaschinen sind in Deutschland entwickelt worden, das weis ich zufällig sehr genau, da ein Verwandter die Entwicklung leitet.

Würden jetzt die Chinesen als Gegenmaßnahme Zölle auf Produktionsmaschinen erheben, werden die iPhones aber auch die Solarzellen teurer.
Laut BDI sichern die deutschen Exporte nach China eine Million Arbeitsplätze in Deutschland.

Vorteil billiger PV Module

Man kann lange darüber streiten, ob des EEG* Gesetz den CO2-Ausstoß in Deutschland merklich reduziert, aber die Sekundäreffekte sind enorm: Das EEG hat die Produktionszahlen für PV enorm erhöht, damit sind die PV-Module unerwartet günstig geworden, damit lohnt sich PV an vielen Orten der Erde und damit ist eine Rückkopplung eingeleitet, die das CO2 Problem wirklich löst.

Siehe: Weltweiter Trend zu Solarenergie

Stoppt die Zölle

Auf Dauer ist niemanden geholfen, wenn mit Zölle die Innovationen gebremst werden. Aber besonders skurril ist, wenn mit Importzöllen die PV-Preise steigen und damit die EEG-Abgabe nicht so schnell sinkt, wie es ohne Zölle möglich wäre. Absurde Politik. 

Und wenn es stimmt, dass die chinesische Regierung die PV-Branche unterstützt, so kann ich nur sagen, in Deutschland wird die PV-Branche mit 60 Milliarden € über das EEG unterstützt, wenn das mal keine Subvention ist! 

*EEG: Erneuerbare Energien Gesetz

Stromsteuer oder Strom steuern

Warum Strom teuer ist

Strom war noch nie so billig wie heute, an der Strombörse zahlt man nur 0,04ct für eine Kilowattstunde. Leider können weder Verbraucher noch kleine Unternehmen dort einfach Strom kaufen. Ein Verbraucher musste 2012 etwa 26ct/kWh zahlen [1]. Davon waren über 50% Steuer und noch weitere Abgaben für den Stromtransport und den -Vertrieb.

Abgaben auf Strom in Deutschland für Privathaushalte (Quelle: BDEW)

Sinnvolle Stromsteuern?

Selbst wenn man davon ausgeht, dass es sinnvoll ist, Strom zu besteuern, dann kann man sich fragen ob sie Struktur der Steuer logisch ist. Eine Grundidee der Mehrwertsteuer ist, einfach einen festen Prozentsatz auf den Umsatz mit einem Produkt aufzuschlagen. Das ist einfach und sehr effizient. Damit kann etwa ein niedriger Preis bei der Herstellung einer Ware an den Kunden weitergegeben werden. Kostet etwa ein Tisch in der Herstellung inklusive Vertrieb 100€ so muss der Endkunde 119€ bezahlen. Es gibt nämlich keine spezielle Tischsteuer, keine Tischkonzessiosabgabe, Schreinerhaftungsumlage, Holztischumlage und keinen Tischplattenaufschlag, was es analog alles beim Strom gibt! Diese Sonderabgaben würden beim Kauf eines Tisches 100€ ausmachen und der Tischpreis wäre bei 238€ (Mehrwertsteuer geht ja auch auf alle anderen Steuern oben noch drauf!).

Würde ein Schreiner seinen Tisch nun besonders geschickt fertigen und 30€ einsparen, so läge der Preis weiterhin bei 70€ Herstellung + 100€ Abgaben + 32€ MwSt. = 202 €. Trotz der großen Anstrengung des Schreiners spürt der Endverbraucher von der optimierten Produktion  praktisch nichts. Das wäre bei Tischen vielleicht erträglich, bei Strom bewirkt es ein Desaster

Echter Strompreis ist fast unsichtbar

Aufgrund der vielen fixen Abgaben sind die tatsächlichen Stromerzeugungskosten für den Verbraucher nicht spürbar, oder wer hat bemerkt, dass der Strompreis in den letzten Jahren um 3ct/kWh gesunken ist, wer weiß, dass am Sonntag der Strom Mittags oft praktisch kostenlos herzustellen ist?

Diese verfälschten Preise beim Endverbraucher führen aber zu einem großen Problem, angepasster Stromverbrauch (Smart Grid) oder Stromspeicher sind unrentabel. Die Folge, eigentlich wertvoller Strom wird weggeworfen, Stichwort Abregeln von Wind- und Solarkraftwerken. Teuerer und CO2 aufwendig herzustellender Strom wird in Nachtspeicheröfen billig eingelagert. Eine völlig absurde Situation.

Lösung durch lineare Abgaben

All diese Probleme könnten vollständig gelöst werden, wenn es eine Abgabe auf Strom gäbe, die einfach ein fixer Prozentsatz der Stromerzeugungskosten ist. Ähnlich wie die Mehrwertsteuer ein fixer Prozentsatz auf den Umsatz bei allen Produkten ist.

Strompreis bei Weitergabe der Erzeugungskosten heute und mit verändertem  Abgabenmodell.

Damit für den Staat und die Netzbetreiber weiterhin genügend Einnahmen entstehen, könnte die Abgabe eine  Höhe von 200 % haben (Das würde genügen, damit die Stromwirtschaft jährlich weiterhin 60Mrd€/a Einnahmen hat). Das klingt zuerst erschreckend, würde aber bedeuten, wenn der Strom an der Börse EEX[2] nur 1ct/kWh kostet, wie am 1. Mai 2013, zahlt der Verbraucher nur 3ct/kWh wenn er kocht oder Musik hört. An anderen Tagen, wenn der Preis nachts ohne Solarstrom und bei wenig Wind auf über 10ct/kWh ansteigt muss der Verbraucher 30ct/kWh zahlen. Jeder kann damit selbst entscheiden, wann er Strom einkauft, mit moderner Technik kann man diese Information problemlos an alle Stromzähler übermitteln, Stichwort "Smart Meter". Wichtig ist natürlich, dass alle den gleichen Strompreis zahlen, Endverbraucher, Industrie und öffentliche Einrichtungen, das Ergebnis sieht man in der Abbildung für mehrere Tage dargestellt.

Markt funktioniert wenn Preise funktionieren

Heute liest man viel über Probleme im Strommarkt, Hochspannungsleitungen werden auf Verdacht geplant, eine Subvention für die Bereithaltung von Kohlekraftwerken, Kapazitätsmarkt, ist geplant, Pumpspeicher, die dringend nötige Speicherleistung bereit stellen machen Verlust. 

All dies würde sich in einem Markt, in dem das Produkt Strom einen Preis proportional zu seinen Herstellungskosten hat, sofort Signale zum sinnvollen Einsatz der Ressourcen ergeben. Billiger Strom würde in neue Speicher abgespeichert, Verbrauch begrenzt, wenn der Strom gerade sehr teuer ist, Leitungen würden günstige Erzeuger mit starken Verbrauchern verbinden.

Und wer das alles zu kompliziert findet, der könnte weiterhin eine Art "Flatrate" für Strom zahlen, so wie bisher, wer flexibel ist, würde zum neuem Preismodell wechseln.

Mehr zum Strompreis: 

• Kostenloser Strom?
• Kapazitatsmärkte, wozu?

Quellen:

[1] BDEW-Strompreisanalyse Januar 2013

[2] Marktdaten an der EEX

Energy Storage World Forum, Konferenz Bericht

Energy Storage World Forum Berlin 2013

Auf dem 6. Energy Storage World Forum, 22.-26. April 2013 in Berlin, gab es einen guten Überblick zur weiteren, weltweiten Entwicklung auf dem Speicher-Mark. Vorab, aktuell ist der Speicherbedarf noch sehr gering, und Björn Peters von der Deutschen Bank wies auf die Probleme bei der Kostenstruktur hin. Günstige Batterien haben weniger Lebensdauer, etwa Blei Akkus, gute Batterien mit vielen Zyklen, wie etwa Lithium Akkus, sind sehr teuer,  wie Olivier Vallee von NATUREO FINANCE betonte.

Podiumsdiskussion auf dem Forum

Preis und Bedarf

Marco Anuedi vom London Imperial College zeigte einige sehr interessante Diagramme, in denen er den Zusammenhang zwischen Speicher Preis, Auslastung und Stromerzeugungskosten darstellte. Entscheidend ist dass der Markt für Speicher explodieren würde, könnte man für unter 100€ eine kWh abspeichern. Das ist aber mit Batterien kaum zu schaffen. Auf der anderen Seite können Pumpspeicherkraftwerke bereits heute zu diesem Preis Speicherleistungen anbieten.

Wie viel Geld kann mit Speichern eingespart werden? Marco Anuedi vom London Imperial College.

Spezielle Märkte

Aktuell gibt es einige Marktnischen, sehr erstaunlich war etwa ein Kohlekraftwerk in Chile, das kurze, extreme Lastspitzen mit einem 10MW Lithium Puffer abfängt (Stichwort primäre und sekundäre Regelung) . Ein weiterer Aspekt ist die Optimierung von Diesel Generatoren, im Umfeld weniger großer Verbraucher, etwa Landwirtschaft mit Bewässerung und Strom aus Photovoltaik. Hier kann eine Batterie mit entsprechender Steuerung das System erheblich optimieren, wie Mathias Vetter vom ISE in Freiburg erläuterte.
Robert De Groot von ENEXIS aus Holland stellte ein Batterieprojekt für Siedlungen dar. Eine Batterie mit 2h Kapazität kann 75 % der Netzausfälle verhindern, im Beispiel wurde eine 232kWh Batterie für einen Straßenzug, mit  einigen hundert Bewohnern und 186kW verteilte PV-Anlagen, erfolgreich installiert.
Elektrische Omnibusse würden sich bereits heute im Stadtverkehr klar lohnen, leider sind die Kommunen "dumme" Investoren, ein Dieselbus kostet nur 100.000€ und den teuren Diesel muss man erst nach der Wahl zahlen! Einen Lithium-Ionen-Akku Bus muss man im aktuellen Haushalt zahlen, die erheblichen Einsparungen kommen aber erst im Laufe von 10-20 Jahren.

Stromspeicher sind wohl ein Thema für Männer?

Der Stromzähler

Bemerkenswert ist die Aufteilung des Speicher Marktes in die Kategorie "vor dem Zähler" und "hinter dem Zähler",  die von Olivier Vallee eingeführt wurde. Im Stromnetz gibt es den Preis, wie er von der Strombörse festgelegt wird. Dieser Preis schwankt heute in Ländern mit viel PV wenig, etwa in Deutschland. Völlig anders ist die Situation hinter dem Zähler, dort entscheidet  der Verbraucher zwischen eigenem PV Strom und Strom aus dem Netz. Inzwischen ist der PV Strom billiger als der private Strom, was an den extrem vielen Steuern und Abgaben bei Haushaltsstrom liegt. Damit entsteht ein Geschäftsmodell für Batterien.
Dies ist in Deutschland sehr ausgeprägt, da hier ab Mai 2013 erstaunlicherweise sogar Subventionen für Batterien gezahlt werden. Auf diesen deutschen Markt hat Shu Shu aus China hingewiesen, und so werden uns die Chinesen bald nicht nur mit PV beliefern sondern auch mit Batterien.
Einen Vorteil haben diese Batterien bei richtiger Nutzung für das Stromnetz, sie können die Stromspitzen am Mittag abbauen, wie Hauptmeier von der RWE erläuterte. Wenn man es etwas spitz formulieren will, Batterien im Haus ermöglichen den kontinuierlichen Betrieb von Braunkohle Kraftwerken
Wind auf der Insel Irland
Eine bemerkenswert Entwicklung gibt es in Irland, von der Denise O Leary, ESB, Irland, zu berichten wusste  Inzwischen gibt es viele Windturbinen und aufgrund der guten Windverhältnisse werden es immer mehr. Das führt dazu, dass Nachts die Windturbinen abgeregelt werden. Die Lösung ist ein HGÜ (Hochspannung Gleichstrom Übertragung) Kabel nach Wales und England mit einer Kapazität von 5GW, das dürfte Rekord sein, um den Strom Nachts nach England zu exportieren.

Zunehmend weniger Auslastung der konventionellen Kraftwerke, Bernd Calaminus von der EnBW

Technische Batterie Entwicklung

Noch immer ist nicht klar, welche Batterien optimal sind. Vermutlich werden dauerhaft mehrere Systeme, je nach Einsatzgebiet, Verwendung finden.
Bei den flow Batterien  hier werden die Elektrolyten in Tanks gespeichert, gibt es inzwischen viele verschiedene Systeme, die teilweise auch mit organischen Substanzen arbeiten, wie Marcel Skoumal aus Spanien darstellte.
Bei Lithium Akkus gibt es ebenfalls Optimierung, man versucht bis zu 5V Zellspannung zu erreichen.
Die Entsorgung, oder besser das Recycling von Lithium-Ionen-Akkus könnte in Zukunft so aussehen, dass degenerierte Batterien (80% Rest-Kapazität) aus Autos in stationären Speichersystemen weiterarbeiten, da dort das Gewicht nur eine untergeordnete Rolle spielt.
Ein erhebliches Problem bei der Finanzierung von Batterieprojekten stellen technische Sicherheitsprobleme dar, Stichwort Dreamliner und andere Fälle, in denen große Batteriesysteme in Rauch aufgegangen sind, hier bekommen Investoren kalte Füße, da ein unbekanntes Risiko vorliegt.

Solarer Wasserstoff

Eine alte Idee ist die solare Wasserstofferzeugung. Allerdings ist das nicht lohnend, wenn man daraus wieder Strom erzeugen will, ein Diskussionsteilnehmer wies darauf hin, dass dabei nur 25% wieder aus der Steckdose kommen. Die Verluste bei der Elektrolyse liegen großtechnisch bei 40% (Grund ist die notwendige Überspannung), dazu kommt 8% Verlust durch Kompression und bei der Umwandlung in der Turbine weitere 50%. Allerdings ist es sehr interessant den Wasserstoff direkt an die Chemieindustrie zu verkaufen. Dort wird bisher der Wasserstoff aus Methan unter Abgabe von CO2 gewonnen. Der Markt ist mit 16 Millionen Tonnen erheblich. Auf jeden Fall ist das erstmal sinnvoller als aus solarem Wasserstoff Methan zu erzeugen wie das die Anhänger von Power-to-Gas propagieren.
Eine Publikumsumfrage Wasserstoff oder Lithium-Ionen-Akku als Speichersystem ist unentschieden ausgegangen. Das Hauptproblem bei Wasserstoff sind wohl längerfristig die Brennstoffzellen.

Fazit

Weltweit gibt es einen Roll-out der fluktuierenden Erneuerbaren Energien wie Solarenergie und Windkraft, aber nur an wenigen Stellen ist das Speichern schon sinnvoll. Da zunächst Nischen bedient werden, haben Batterien eine gute Chance.

Weitere Berichte von Konferenzen:

• SZ Speichertagung, Düsseldorf 2013
• Energy Storage, Düsseldorf 2013
• VDI Speicherkonferenz, Karlsruhe 2012
• IRES, Berlin 2011