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Donnerstag, 25. Juni 2015

5. VDI-Fachkonferenz Energiespeicher für die Energiewende

Speichertechnik für die Energiewende

Die fünfte Fachkonferenz wurde wieder von Professor Michael Sterner geleitet und fand in Fürth bei Nürnberg statt. Mit etwa 40 Teilnehmern war sie etwas schwächer als frühere Veranstaltungen besucht, was auch an der großen Zahl vergleichbarer Events liegen kann.
Im Kern wurden erste Forschungsergebnisse aus den verschiedenen Projekten vorgestellt, die im Rahmen der Energiespeicher Initiative der Bundesregierung gefördert wurden.

Bürokratie und Speicherpolitik

Stefan Nykamp, Leiter Technik-Center Netzspeicher, Westnetz GmbH, Dortmund, wies in seinem Vortrag darauf hin, dass Deutschland keine Kupferplatte ist, in der jede Stromquelle jeden Verbraucher ohne Probleme findet. Dies Annahme liegt aber vielen Analysen zu Speichern zugrunde. Das bedeutet, dass der Ort, an dem ein Speicher aufgebaut wird, eine erhebliche Bedeutung für den Netznutzen hat. Eine Tatsache, die von der Politik bei der Förderung von Speichern gerne übersehen wird.
Typischer Projektablauf, hier Energiepark Mainz
Auch die Bürokratie bei Speicherprojekten ist bemerkenswert, für seine Pilotanlage mit einem Container, der eine MWh speichern kann mussten 15 Anträge gestellt werden. Ähnliche Erfahrungen wurden auch von Jonas Aichinger, Stadtwerke Mainz AG, berichtet. Seine Pilotanlage für die Wasserstoffproduktion kann als Forschungsanlage laufen, sobald das Projekt abgeschlossen ist, droht die Abschaltung, da die Genehmigung einer Wasserstoffanlage extrem aufwendig ist und damit ein wirtschaftlicher Weiterbetrieb der 7 MW Anlage nicht rentabel ist.
Die Meinung der Politik, vertreten durch Dr. Ralf Sitte, Leiter des Referats Strom und Netze, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BMWi, ist allerdings, dass es praktisch keinen Speicherbedarf gibt. Das mag im Moment stimmen, das wird sich aber in Zukunft ändern, denke ich, wenn wir dann nicht vorbereitet sind, haben wir das Nachsehen.

Wo sollten die Strom-Speicher in Deutschland stehen?

Eine interessante Analyse zur Speicherproblematik lieferte Martin Finkelmann, Amprion, mit der Überlegung, dass Windstrom in einer nördlichen Sammelschiene aufgesammelt werden sollte und die Solarenergie in einer südlichen Sammelschiene. 
Sammelschiene für Strom, aus dem Vortrag von Finkelmann
Bekanntlich weht im Norden viel Wind und im Süden scheint etwas mehr Sonne. In der Mitte liegen die konventionellen Kraftwerke mit gespeicherter Energie aus Kohle und Braunkohle. Meiner Meinung nach wäre es optimal, wenn genau in dieser Lage, in der Mitte Deutschlands mehrere Speicherkraftwerke gebaut würden, die sowohl den Strom vom Norden als auch den aus Süden, mit minimalen Leitungsaufwand, speichern können. 

Das Batteriekraftwerk

Clemens Triebel, Chef der Younicos AG, hat in seinem sehr lebendigen Vortrag erläutert, wie das Batteriekraftwerk funktioniert. Die Idee ist, dass heute konventionelle Kraftwerke nur mit 80% der Leistung laufen, damit sie die Möglichkeit haben, kurzfristig innerhalb von Sekunden oder Minuten mehr oder weniger Strom zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe kann von Batterien mit geeigneter Steuerung wesentlich besser übernommen werden. Da zum einem die Batterien sowohl Strom liefern können als auch Strom abgeben können und zum Anderem eine sehr schnelle Reaktion, weniger als 8 Millisekunden, möglich sind. Da die Batterien sehr LiIon-batteriefreundliche Arbeitsbedingungnen vorfinden, 17°C und keine Tiefenentladung, hat der Hersteller wohl 20 Jahre Gerantie gegeben.
Eine erste Anlage dieser Art wurde installiert, das "Batteriekraftwerk" der wemag kann 5 MW Leistung aufnehmen oder abgeben, wenn auch nur für einige Minuten. Damit könnte man immerhin auf ein Kohlekraftwerk mit 25  MW verzichten, soweit es die Minutenreserve betrifft. Die Batterie dient hier also nicht zum Speichern des Stroms über längere Zeit sondern zum kurzfristigen abfangen von Leistungsschwankungen. Damit sieht man auch, dass Speicher sehr unterschiedliche Bedeutung haben können.
Batterie im Netz, Quelle: Vortrag von Stefan Nykamp
Eine weitere Batterie im Netz wurde von Stefan Nykamp,Westnetz GmbH, vorgestellt, dort ging es um das Problem, vorübergehend eine Stromleitung zu entlasten. Es wurde eine Batterie in einem Container gewählt, da dies die günstigste Lösung war, bis dann ein größerer Netzausbau kommt.

Flexibilität oder Speicher

Nach dem Vortrag von Dr. Georg Markowz, Evonik Industries AG, der gezeigt hat, wie man durch abschalten von großen Verbrauchern der Chemieindustrie das Stromnetz sehr stark entlasten kann. So ist insbesondere die Erzeugung von einigen Grundstoffen, etwa Acetylen, sehr energieintensiv ca (6 GW!) aber leicht flexibel steuerbar. Im Anschluss an den Vortrag entbrannte eine Diskussion über die Frage, ist eine Flexibilität ein Speicher. 
Das Problem ist, dass nach unserer Gesetzgebung Flexibilitäten nicht die Privilegien von Pumpspeichern haben. Wer einen Stromverbraucher im richtigen Moment vom Netz nimmt, der verbessert zwar die Gesamtsituation, wenn gerade nicht genügend Wind- oder Solarenergie zur Verfügung stehen, andererseits ist es aber etwas anderes, wenn ein Pumpspeicher Strom aus dem Netz nimmt und später wieder liefert. Denn ein flexibler Verbraucher kann natürlich nicht Strom liefern, sondern nur den Verbrauch einstellen. 
Es wäre an dieser Stelle wünschenswert, wenn der Gesetzgeber auch flexible Verbraucher durch geeignete Anreize fördern würde. Das einfachste wären sinnvolle Tarife. Siehe auch den Blogbeitrag Stromsteuer oder Strom Steuern.

Flüssige Speicher

Gerade für den Verkehr wären flüssige Speicher, ähnlich Diesel, sehr wünschenswert, da die Handhabung sehr einfach und gewohnt ist. Dazu stellte Carl Berninghausen vonSunfire GmbH, Dresden, ein Verfahren zur Erzeugung von künstlichen Kraftstoffen vor. Im Prinzip eine gute Idee, allerdings habe ich das Gefühl, dass man damit in einer Alten Welt denkt, denn das Verbrennen dieser Kraftstoffe ist nicht besonders effizient. So wird die Kette von Strom bis zur Energie zum Antrieb in dieser Form nur einen Wirkungsgrad von 10-15% ermöglichen. 
Einordnung verschiedener Speichetechnologien aus der Präsentation von Teichmann, Hydrogenios
Eine spannende Alternative ist der Transport von Wasserstoff durch Einlagerung in einem wiederverwendbaren Trägeröl, etwa Dibenzyltoluol (4€/kg) , das Dr.-Ing. Daniel Teichmann, Geschäftsführer der Hydrogenious Technologies, vorstellte. Damit kann man 2 kWh/kg  Energie transportieren. Das liegt genau in der Mitte zwischen aktuellen Lithium Batterien und Diesel. Wasserstoff kann im Prinzip durch Elektrolyse hergestellt werden und durch eine Brennstoffzelle wieder in Strom umgewandelt werden. Die Verluste liegen zwar im Bereich von 50%, sind aber deutlich geringer als bei künstlichen Flüssigkraftstoffen, leider gibt es zusätzlich bei der Ein- und Ausspeicherung Verluste, so dass die Gesamtbilanz noch ungünstiger ausfällt.

Der hydraulische Felsspeicher

Freundlicherweise durfte ich auch den Lageenergiespeicher zum zweiten Mal auf der VDI Tagung vorstellen, insbesondere alle aktuellen Entwicklungen wie die neuartige Dichtung, die den Bau des Speichers wesentlich realistischer macht.
Die neue Dichtung des Lageenergiespeichers
Die Resonanz auf den neuen mechanischen Speicher war gut, wenn auch die Technologie im Umfeld all der chemischen Speicher ungewöhnlich war.

Fazit

Die Entwicklung von verschiedenen Energiespeichern ist angestoßen, viele verschiedene Lösungen für viele verschiedene Probleme im Stromnetz aber auch für mobile Anwendungen werden entwickelt. Kaum eine Lösung ist bereits erfolgreich am Markt. Über der Veranstaltung schwebte immer die TESLA Gigafactory, die öfter zitiert wurde. Spannend, ob deutsche Ingenieurkunst auch zu wirtschaftlichen Lösungen führt.

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