Großbatterien: systemische Lösung der Energiekrise

Ausgerechnet im Land des Leugners des menschengemachten Klimawandels, Donald Trump, gibt es Bundesstaaten wie Kalifornien, wo große Batteriespeicher in Verbindung mit regenerativer Stromerzeugung bereits heute einen großen Anteil des Strombedarfs am Abend abdecken, wenn die kalifornische Sonne untergegangen ist.

Schnell verfügbar

Im Gegensatz zu herkömmlichen Gas-, Kohle und Kernkraftwerken können Batteriespeicher schnell gebaut und damit eingesetzt werden. Sie sind einfach zu skalieren und reagieren sofort, was sie zu einer flexibleren Lösung für den Ausgleich erneuerbarer Energien macht, wenn der Wind nicht stark weht oder die Sonne nicht scheint.

Sinkende Kosten und die Verbesserung der Speichertechnologie haben den Bedarf an Gas- oder Kohlekraftwerken als Reservesysteme untergraben. Damit verlagern sie die Stromnetze in Richtung speichergesteuerter Flexibilität und reduzieren die wirtschaftliche Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und vor allen Dingen den klimaschädlichen Ausstoß von CO_2.

Seit Jahren dominiert ein Argument die Debatte um erneuerbare Energien: Sie sind durch schwankende Windstärken und nicht immer stabile Sonnenstrahlung „intermittierend“, also ncht gleichmäßig stabil.

Diese Tatsache erfordert daher eine stabile und permanente Unterstützung, die in Deutschland meist in Form von Gas- oder Kohlekraftwerken erfolgt. Der Grund ist überzeugend und stimmig, aber er ist vor allen Dingen veraltet.

Während ein Großteil der Diskutanten große Batteriespeicher immer noch als marginale Nischentechnologie behandelt, haben reale Systeme längst begonnen, etwas ganz anderes zu zeigen. Die Speicherung aus überschüssigem Strom der Erneuerbaren füllt nicht nur „kleine Lücken“ im System, sondern hat vielfach die Rolle ersetzt, die traditionell von der stets flexiblen fossilen Erzeugung eingenommen wurde.

Fallbeispiel aus Kalifornien

Eines der derzeit prägnantesten Beispiele dafür ist die Batteriespeichersituation des Bundesstaats Kalifornien. Am 29. März lieferten Batterien des CAISO-Stromnetzes während des abendlichen Gipfels an Stromnachfrage rund 12,3 GW Strom und deckten damit 43 Prozent des Gesamtbedarfs ab. Diesen hohen Prozentsatz kann man nicht mehr als Nischenbeitrag bei der Stromversorgung sehen, sondern eins ein Element mit systemischer Auswirkung.

Diese Leistung entspricht in etwa 15 bis 20 Kombi-Gasanlagen oder mehreren großen Wasserkraftwerken. Noch wichtiger ist allerdings, dass der Abdeckungswert genau während der Spitzennachfrage auftrat, also in einem Zeitraum, bei dem Skeptiker argumentieren, dass Batterien nicht funktionieren können, nachdem die Solarerzeugung zusammen mit der untergehenden Sonne gesunken ist.

Die kalifornischen Batterien hielten während der „Abendrampe“ des Strombedarfs ihre gespeicherte Energieleistung für mehrere Stunden aufrecht und ersetzten damit effektiv eine der gasintensivsten Zeiten des Tages. Genau für diese „Abendrampe“ galten Gasanlagen als unverzichtbar. Der Gegenbeweis sieht nun so aus, dass das System nicht nur „zurechtkam“, sondern sich adaptierte.

Rekordgeschwindigkeit bei Bau

Was diese Zahl noch bedeutender erscheinen lässt, ist die Geschwindigkeit bei Bau und der Installation dieser Anlagen. Kaliforniens Batteriekapazität lag im Jahr 2020 noch rund 1,3 GW. Nach nur fünf Jahren ist sie auf rund 17 GW gestiegen. Das ist nicht nur eine rekordverdächtige Projektgeschwindigkeit, sondern vor allen Dingen auch eine sehr hohe Fertigungsgeschwindigkeit.

Diese Unterscheidung ist wichtig. Kraftwerke, die mit fossilem Gas oder mit Atomkraft betrieben werden, brauchen Jahre, oft Jahrzehnte, um sie zu planen und zu bauen.

Großbatterien hingegen können in Monaten bis zu einigen Jahren betriebsbereit eingesetzt werden. Sie erlauben Skalierungen, also den schrittweisen Ausbau und können genau dort platziert werden, wo Flexibilität benötigt wird.

Nicht nur Kalifornien

Das Beispiel Kalifornien ist kein Einzelfall. Auch in Südaustralien zeigt seit Jahren eine ähnliche Dynamik. Mit hohen Anteilen an Wind und Solarenergie, die durch Netzbatterien wie die Hornsdale Power Reserve unterstützt wird, hat die Region wiederholt gezeigt, dass Batteriespeicher stabile Frequenzsteuerung, Abdeckung von Spitzenbedarfen und eine hohe Zuverlässigkeit bieten können. Diese drei Elemente galten einst als das Rückgrat fossiler Kraftwerke als Ergänzung zu den Erneuerbaren.

Auch der Bundesstaat Texas verfolgt den kalifornischen Weg. Die Batteriekapazität im ERCOT-Netz hat sich rasant ausgeweitet und spielt eine immer wichtigere Rolle bei der Bewältigung der Spitzennachfrage und der Ausgleichsvariabilität durch erneuerbare Energien.

China skaliert derweil die Batteriespeicher neben einem massiven erneuerbaren Einsatz und integriert Speicher direkt in Solar- und Windprojekte, um die Leistung zu stabilisieren und das Abregeln von regenerativer Energieerzeugung zu reduzieren.

All diese Beispiele unterstreichen, dass sich Großbatterien von marginaler Bedeutung hin zum Kern des Netzbetriebs von Stromnetzen entwickelt haben.

Ende der Geschichte von den Defiziten der Erneuerbaren

Das traditionelle Argument gegen erneuerbare Energien beruhte bisher auf einer einfachen Prämisse: Da Wind und Sonne variabel sind, erfordern sie eine feste Absicherung in den Stromnetzen, die nach Belieben ein- und ausgeschaltet werden kann. Historisch gesehen wurde diese Rolle mit Gas- oder Kohlekraftwerken besetzt.

Die Beispiele aus Kalifornien, Australien, China und Texas zeigen, dass Flexibilität nicht aus fossilien Kraftwerken oder aus der Kernkraft kommen muss. Speicherung in Großbatterien haben die gleichen Effekte. Sie sind kostengünstiger und deutlich schneller am Netz als traditionelle Kraftwerke. Und wenn man den Mut hat, sie in großem Maßstab einzusetzen, können sie die Nachfragekurven in Stromnetzen komplett umgestalten.

Die Abendspitzen des Strombedarfs, die lange Zeit als Achillesferse von Solar- und Windstrom angesehen wurden, können ohne Rückgriff auf fossile oder atomare Kraftwerke Gasmangel bewältigt werden.

Zur Einordnung: Deutschland

Die aktuelle installierte Speicherleistung in Deutschland liegt bei 8-10 GW. Dies entspricht einer installierten Speicherkapazität von 15-20 GWh.

Die dominante Komponente sind Heimspeicher, deren Anteil auf etwa 70-75 Prozent geschätzt wird. Auch Gewerbe und Industrie haben für ihre interne regenerative Stromerzeugung bereits Batteriespeicher im Einsatz.

Sehr defizität in Deutschland ist der Bereich großer Netzspeicher, wobei derzeit und auch in Zukunft eine große Marktdynamik herrscht. Die prognostizierten Wachstumsraten liegen bei 50 Prozent und mehr. So erscheint eine installierte Speicherkapazität von 60-80 GWh bis zum Jahr 2030 als realistisch.

Allerdings sind langfristig 1.000-2.000 GWh an Speicherkapazitäten in Deutschland notwendig, um ein klimaneutrales, regeneratives Energiesystem zu unterstützen.

Dies bedeutet, dass Deutschland derzeit bei Batteriespeichern, noch relativ am Anfang des Ausbaus steht. Die großen Energieunternehmen RWE, EnBW und LEAG planen derzeit Speicher in Bereichen von 100 - 500 MWh.

Zeit für ein Umdenken - oder doch neue Gaskraftwerke und damit für eine Verlängerung unserer fossilen Abhängigkeit?

Links

CAISO (Kalifornien)

Hornsdale (Australien)