Speicherlösungen für den Energiemarkt der Zukunft

Druckrohrleitungen

Energie in 59 Sekunden: Pumpspeicherkraftwerk Erzhausen

Mit dem stetig wachsenden Anteil der erneuerbaren Energien an der Energieversorgung kommt es immer häufiger zu Situationen von Stromüberangebot. Das Resultat sind dann regelmäßig Netzüberlastung und negative Preise an der Strombörse. Eine mögliche Lösung bieten Energiespeichersysteme, die den überschüssigen Strom für Zeiten höheren Bedarfs speichern. Es gibt drei Speichertechnologien, die sich bewährt haben: 

  • Pumpspeicherkraftwerke
  • Batteriespeicher
  • Power-to-Gas

Natürlicher Speicher dank Wasserbecken

Vor allem Pumpspeicherkraftwerke bieten heute eine dauerhafte und saubere Lösung für die Speicherung von Energie. In einem Pumpspeicherkraftwerk wird in Zeiten geringen Energiebedarfs Wasser aus einem tiefer gelegenen Becken in ein höher gelegenes Becken gepumpt.

Tritt in Spitzenzeiten des Stromverbrauchs ein erhöhter Strombedarf auf, wird das Wasser aus dem oberen Becken wieder abgelassen. Das gespeicherte Wasser strömt nun vom Oberbecken durch Druckrohrleitungen über Turbinen, die einen angeschlossenen Generator antreiben und Strom erzeugen. Das Wasser läuft weiter ins Unterbecken, von wo aus es nachts wieder hochgepumpt wird.

Prinzip eines Pumpspeicherkraftwerks

Seit 2009 betreibt Statkraft in Erzhausen, südlich von Hannover ein Pumpspeicherkraftwerk. Das komplette Auffüllen des oberen Beckens dauert bis zu 5 Stunden. Das Wiedergewinnen der Energie braucht nur 59 Sekunden Vorlaufzeit.

Obwohl Pumpspeicherkraftwerke mehr Strom zum Hochpumpen verbrauchen, als beim Herunterfließen zurückgewonnen werden kann, lohnt sich ihr Einsatz. Beim Herauf- und Herunterfahren eines konventionellen Kraftwerks geht nämlich deutlich mehr Energie »verloren«. Der so genannte Umwälzwirkungsgrad liegt bei einem Pumpspeicherkraftwerk bei etwa 75 Prozent.

Strom aus dem Batteriespeicher

Seit Februar 2016 betreibt Statkraft ein eigenes Batteriespeichersystem mit einer Gesamtleistung von 3 Megawatt. Auch Batteriespeicher sollen durch die Bereitstellung von Regelenergie die Netze stabilisieren. Im Vergleich mit Pumpspeicherkraftwerken bringen Batteriespeicher jedoch noch ganz entscheidende Vorteile mit sich:

  • Der Lithium-Ionen-Speicher am Standort unseres Laufwasserkraftwerks Dörverden wurde in nur 10 Monaten nach Beauftragung errichtet und für die Erbringung von Primärregelleistung präqualifiziert. Planungs- und Errichtungszeit eines Pumpspeicherkraftwerks liegen hier um ein vielfaches höher.
  • Zudem ist eine Batterie noch schneller und flexibler regelbar als ein Pumpspeicherkraftwerk.
  • Batteriespeicher sind in Containerbauweise erstellbar und damit nahezu überall installierbar. Sie können bei Bedarf sogar mit vergleichsweise geringem Aufwand an einen anderen Standort versetzt werden.

Erster Batteriespeicher in Dörverden für bis zu 3 MW Regelleistung

Im Vergleich zu Batteriesystemen können Pumpspeicher nur dort errichtet werden, wo die Geografie ein solches Kraftwerk zulässt. Ein Wasserlauf, eine Hanglage und ein Platz für zwei ausreichend große Wasserbecken sind nicht überall leicht zu finden.

Batteriespeicher können überall dort eingesetzt werden, wo Sie am dringendsten benötigt werden. Ein Nachteil ist jedoch ihre Haltbarkeit: Für ein Batteriesystem wie in Dörverden wird heute von rund 15-20 Jahren Nutzungsdauer ausgegangen. Unser ältestes Wasserkraftwerk in Norwegen dagegen ist bereits seit über 120 Jahren in Betrieb.

Power-to-Gas – eleganter Zwischenspeicher

Ganz anders funktioniert die Power-to-Gas Technologie. Dabei wird mit Hilfe von Wasserelektrolyse mit teilweise nachgeschalteter Methanisierung unter Einsatz von Strom aus Wind- oder PV-Anlagen ein Brenngas hergestellt. Das Gas selbst muss, im Unterschied zu Strom, nicht unmittelbar verbraucht werden und kann in das Gasnetz eingespeist werden. Diese Technologie bietet sich deshalb als Langfristspeicher an, wobei für kurzfristige Anwendungsfälle Batterie- und Pumpspeicherkraftwerke auf Grund ihrer höheren Wirkungsgrade deutlich ökonomischer sind.

Bislang betreibt Statkraft kein eigenes Power-to-Gas Kraftwerk. Als Vermarkter einer Power-to-Gas-Anlage der Stadtwerke Mainz sind wir aber mittelbar am Betrieb einer solchen Anlage beteiligt. Statkraft hat dort die Direktvermarktung des angeschlossenen Windparks und die Regelung der Power-to-Gas-Anlage übernommen. Damit trägt Statkraft zur Optimierung der Nutzung von Windparkenergie und Power-to-Gas-Anlagen bei.

Mit fallenden Vermarktungspreisen an den Regelenergiemärkten sind Speichertechnologien momentan noch wenig wirtschaftlich. Dennoch ist die wachsende Bedeutung der Speicher bei zunehmendem Anteil der Erneuerbaren abzusehen.