Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. (SFV)

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27.02.2013, Wolf von Fabeck:

BMU diskutiert Stromspeicher unter falschen Voraussetzungen und unzureichender Zielsetzung

„Die Rolle von Speichern im Kontext der Energiewende“ fand am 25. Februar 2013 im Bundesumweltministerium eine Diskussion statt.

Der Solarenergie-Förderverein Deutschland äußert sich kritisch zu den vom BMU veröffentlichten Vorgaben. Der folgende Text ist der BMU-Einladung entnommen. Hervorhebungen in grüner Schrift (zustimmend) oder roter Schrift (ablehnend) erfolgten durch den SFV. Kommentare des SFV sind in Kursivschrift eingefügt.

 

Beim 4. EEG-Dialogforum der BMU-Veranstaltungsreihe „Reform des EEG – Politischer Dialog“ soll die Rolle von Speichern im zukünftigen Stromversorgungssystem im Mittelpunkt der Diskussion stehen.

Ausgangslage und Zielsetzung

Mit dem Energiekonzept formuliert die Bundesregierung das anspruchsvolle Ziel, bis 2050 den Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung auf 80% zu steigern.

(SFV:) Wer die Warnungen vor dem Klimawandel ernst nimmt, wird 80% nur der Stromerzeugung bis 2050 nicht als anspruchsvoll, sondern als unzureichend ansehen. Die immer wieder genannten 80% ergeben sich aus der keineswegs begrüßenswerten Überlegung, eine große Zahl von nicht abgregelbaren Grundlastkraftwerken z.B. die klimaschädlichen Braunkohlekraftwerke das ganze Jahr über in Betrieb zu halten.

Dabei wird die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie den Löwenanteil an der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien stellen. Vor allem diese Abhängigkeit von Wind und Sonne erfordert, dass das Gesamtsystem aus Stromerzeugung, -transport und –verbrauch flexibler ausgestaltet sowie besser aufeinander abgestimmt wird. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind und Sonne und die Stromnachfrage mit Hilfe der mittlerweile identifizierten Flexibilisierungsoptionen zeitlich besser zum Ausgleich gebracht werden kann. Dazu gehören auch die erforderlichen Systemdienstleistungen (u.a. Frequenz- und Spannungshaltung), um den hohen Grad der Versorgungssicherheit in Deutschland nicht zu gefährden. Diese Flexibilitätsoptionen schließen je nach Aufgabenstellung und Netzebene vor allem den Ausbau der Stromnetze, aber auch regelbare erneuerbare Energien (z.B. Biomasse), flexible konventionelle Kraftwerke mit reduzierter Mindesteinspeisung, das Erzeugungsmanagement von EE-Anlagen, intelligente Netze, Lastmanagement und nicht zuletzt Energiespeicher ein.

(SFV:) Es ist richtig, dass die Überwindung des zeitlichen Unterschieds zwischen Verbrauch und Erzeugung der entscheidende Teil der Aufgabe darstellt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass Speicher den zeitlichen Unterschied zwischen Erzeugung und Verbrauch überbrücken können, während Netze und Netzausbau vornehmlich die Aufgabe haben, den räumlichen Unterschied zwischen Erzeugung und Verbrauch zu überbrücken.

(SFV:) „Flexible konventionelle Kraftwerke mit reduzierter Mindesteinspeisung“ ist ein Widerspruch in sich. Reduzierte Mindesteinspeisung bedeutet, dass sie etwas weiter heruntergeregelt werden können als die älteren Grundlastkraftwerke, dass sie aber trotzdem nicht abgeschaltet werden können, auch wenn die Solar- und Windstromüberschüssen noch so hoch sind.
"Erzeugungsmamagement" bedeutet Abregelung von Überschüssen. Das ist kontraproduktiv, denn diese Überschüsse werden ja benötigt, um mit ihnen die "power to gas"- oder "power to liquid"-Option verwirklichen zu können. Damit wird unnötig Energie vergeudet. Man sollte deshalb alle Grundlastkraftwerke durch regelbare Gaskraftwerke ersetzen und jegliche Überschussenergie speichern.

Speicher bieten prinzipiell die Chance – temporäre und vom Volumen her begrenzte Angebotsüberschüsse für eine spätere Nutzung bereit zu stellen. Sie haben aber auch die Funktion, in Zeiten mit wenig Wind und Sonne die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

(SFV:) Wenn Speicher in Zeiten mit wenig Wind und Sonne die Versorgungssicherheit gewährleisten sollen, dann genügt es nicht, sie mit "vom Volumen her begrenzten Angebotsüberschüssen" zu befüllen.

Für die Akzeptanz der Energiewende in Wirtschaft und Gesellschaft ist es nicht nur entscheidend Systemstabilität und Versorgungssicherheit dauerhaft zu gewährleisten, sondern auch, dass der über vier Jahrzehnte laufende Prozess möglichst kostenoptimal gestaltet wird. Dieser Anforderung müssen sich auch Speicher stellen, die im Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen heute (noch) die in der Regel teuerste Option darstellen. Speicher werden deshalb nur dann in einem größeren Umfang zur Lösung beitragen können, wenn sie in der Rangfolge der Wirtschaftlichkeit der Flexibilitätsoptionen möglichst weit vorne stehen. Neue Speichertechnologien werden sich insbesondere unter diesem Blickpunkt bewähren müssen.

(SFV:) Hier wird der unzutreffende Eindruck erweckt, man könne den weiter oben zutreffend geforderten zeitlichen Ausgleich durch andere Optionen als durch Speicherung bewerkstelligen. Man kann höchstens zwischen verschiedenen Speichermöglichkeiten die günstigste wählen.

Einsatzbereiche von Speichern

Grundsätzlich lassen sich Speicher nach folgenden Anwendungsbereichen kategorisieren:

a) Kurzzeitspeicher als „Leistungsspeicher“ für Regelleistung (Sekunden- und Minutenbereich) und andere Systemdienstleistungen

Zu dieser Kategorie zählen in erster Linie Batteriespeicher, Schwungradspeicher, flexibilisierte Biogasanlagen und Pumpspeicherkraftwerke. Ihre Funktion besteht u.a. im Ausgleich von Frequenzschwankungen bei Ungleichgewichten zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch sowie in der Spannungshaltung. Sie stellen somit netzstabilisierende Systemdienstleistungen bereit.

b) Kurzzeitspeicher als „Verschiebespeicher“ (Minuten bis Stunden)
Dazu zählen z.B. Pumpspeicherkraftwerke, temporär staubare Laufwasserkraftwerke und potentiell Druckluftspeicher, die die täglichen Differenzen zwischen Hoch- und Niedrigpreisen zur betriebswirtschaftlichen Optimierung nutzen. Eine weitere Option, insbesondere im Nieder- und Mittelspannungsbereich, stellen Batteriespeicher, z.B. für den Ausgleich innerhalb eines Tages beim PV-Eigenverbrauch dar.

(SFV:) Es geht bei PV-Anlagen nicht nur um die Verbesserung des Eigenverbrauchs. Weiter oben wurde zutreffenderweise dargestellt, dass Solarenergie zusammen mit Windenergie den Löwenanteil der Stromversorgung leisten. Dann müssen PV-Anlagen nicht nur ihrem eigenen Betreiber, sondern auch für andere Verbraucher Strom liefern. Dies ist nur möglich, wenn Pufferspeicher zur Vergleichmäßigung der Netzeinspeisung aus Photovoltaikanlagen eingesetzt werden (am besten in die PV-Anlagen selbst integriert werden), ohne die ein weiterer Zuwachs von PV-Anlagen zur Mittagszeit an sonnigen Tagen überhaupt nicht genutzt werden kann. Solarstrom muss durch Pufferspeicher geglättet und transportfähig gemacht werden.

c) Langzeit- bzw- Saisonalspeicher (Tage bis Wochen)
Saisonale Speicher sollen über Monate bei geringer Stromerzeugung aus Wind und Sonne oder anhaltenden hohen Verbrauchsspitzen die Versorgungssicherheit gewährleisten. Sie müssen deshalb in der Lage sein, größere Strommengen aufzunehmen. Dafür kommen derzeit nur große saisonale Wasserspeicher und perspektivisch die Umwandlung von Strom in Wasserstoff bzw. in Methan („power to gas“) in Frage.

(SFV:) Hier fehlt die gleichwertige Option Methanol („power to liquid“), die dort in Frage kommt, wo kein Gasnetz vorhanden ist. Methanol kann mit Tankwagen zum dezentralen Stromerzeuger transportiert werden.
"Große saisonale Wasserspeicher" gibt es nicht in Deutschland. Sämtliche Pumpspeicherkraftwerke Deutschlands könnten das Land noch nicht einmal eine Stunde lang mit Strom versorgen.

Wasserstoff bzw. Methan kann Monate später, z.B. bei längeren Windflauten im Winter, wieder in Strom umgewandelt werden und damit Verbrauchsspitzen abdecken. Allerdings treten über die gesamte Umwandlungsketten ganz erhebliche Verluste auf. Soweit dafür zeitweise Erzeugungsspitzen aus Wind und Sonne bei den daraus resultierenden niedrigen Preise an den Strombörsen genutzt werden können, relativiert dies die Kosten. Bei den für saisonale Speicher erforderlichen Strommengen dürfte dies allerdings nur in begrenztem Umfang möglich sein. Saisonale Speicher sind insbesondere Wasserspeicher die im Hinblick auf Volumen und Funktion darauf ausgelegt sind, etwa in Skandinavien und den Alpenländern. Langzeitspeicher können aufgrund ihrer technischen Eigenschaften prinzipiell auch als Kurzzeitspeicher genutzt werden (Zusatznutzen).

(SFV:) Bei Langzeitspeicher – z.B. nach dem Verfahren „power to gas“ oder „power to liquid“ – ist ein schlechter Zyklenwirkungsgrad tolerierbar, da sie nur wenige Male im Jahr zum Einsatz kommen werden. Bei Kurzzeitspeichern kommen jährlich viele Zyklen vor. Ein schlechter Zyklenwirkungsgrad wäre hier nicht tolerabel.

(SFV:) Der Eindruck ist unzutreffend, als könnten Skandinavien oder die Alpenländer unserem Land die Nutzung bereits existierender Pumpspeicherkraftwerke anbieten. Sofern dort solche Kraftwerke bestehen, sind sie bereits wirtschaftlich ausgelastet (sonst hätte man sie nicht in der Vergangenheit errichtet). Es müssten also die bei uns benötigten Pumpspeicherkraftwerke dort zunächst gebaut werden, was wegen der damit verbundenen Naturbelastung und bei dem auch dort geltenden Respekt vor einer möglichst unberührten Natur nicht unproblematisch ist.

Zentrale Einflussfaktoren für den zukünftigen Bedarf an Speichern

a) Wettbewerb mit anderen technischen Optionen

Speicher stehen naturgemäß im Wettbewerb mit anderen Flexibilitätsoptionen, etwa Lastmanagement.

(SFV:) Das ist nicht zutreffend. Eine zeitliche Verschiebung der Stromlieferung kann nur durch Speicher erfolgen. Insofern sind Speicher konkurrenzlos.
Das hier erwähnte Lastmanagement kann eine Stromlieferung nicht zeitlich verschieben. Lastmanagement engt die Freiheit des Stromverbrauchers ein, Strom dann zu beziehen, wenn es für ihn aus Gründen des internen Betriebsablaufs am günstigsten ist. Natürlich gibt es einige Energieanwendungen, bei denen eine geringe zeitliche Verschiebung keine Probleme bereitet, diese sollte man natürlich mit Hilfe besonder Preisanreize nutzen. Das Problem der Wetterabhängigkeit von Solar- und Windstrom generell mit Hilfe eines Lastmanagements lösen zu wollen, erscheint uns jedoch wirklichkeitsfremd. In einem hoch industrialisierten Land wie Deutschland ist die verbrauchsgerechte Versorgung mit Strom eine notwendige Dienstleistung, die den Wert des Industriestandortes entscheidend bestimmt. Wenn ein Industrieland seine Produktion nach dem jeweiligen Wetter richten muss, bedeutet das für seine internationale Wettbewerbsfähigkeit einen schweren Nachteil.
Insbesondere kann Lastmanagement die Probleme nicht lösen, die sich ergeben, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht.

Nur wenn Speicher zu niedrigeren Kosten als alternative Technologien bereit stehen, werden sie auch in einem größeren Umfang genutzt werden.

(SFV:) Nochmals: Es gibt zwar die verschiedensten Arten von Speichern, aber es gibt keine "alternativen Technologien" zu Speichern.

Bislang zählen Speicher allerdings häufig zu den teuersten Flexibilitätsoptionen, weshalb sie derzeit meist nicht wettbewerbsfähig sind. Deshalb sollte ein Schwerpunkt darauf gelegt werden, dass neue Speichertechnologien zu Kostensenkungen führen. Für eine kosteneffiziente Stromversorgung mit einem hohen Anteil von erneuerbaren Energien kommt es entscheidend darauf an, dass in einem fairen Wettbewerb die technischen Optionen gleichberechtigt auf den Märkten agieren können und einzelne Optionen aufgrund gesetzlicher bzw. regulatorischer Rahmenbedingungen nicht schlechter gestellt werden. Letztlich soll der Markt auf die unterschiedlichen Preissignale reagieren und den Prozess wirtschaftlich optimieren. Vor diesem Hintergrund ist das Marktdesign so zu entwickeln, dass der marktwirtschaftliche Wettbewerb der Flexibilisierungsoptionen gelingt.

(SFV:) Der ganze vorangehende Absatz geht von falschen Voraussetzungen aus und kann deshalb nicht zu richtigen Ergebnissen führen.

b) Geschwindigkeit des Transformationsprozesses

Wissenschaftliche Studien zeigen, dass sich Speicher je nach Prämissen im größeren Umfang wahrscheinlich erst bei einem EE-Anteil an der Stromversorgung von 40 bis 75 Prozent wirtschaftlich rechnen und erst dann in einem Wettbewerb mit anderen Flexibilisierungsoptionen zum Zuge kommen. Demnach würde ein nennenswerter Bedarf an zusätzlichen Speicherkapazitäten frühestens in 10 Jahren bestehen, ggf. sogar erst in 30 Jahren. Es besteht somit aktuell kein Bedarf, Speicher durch breit angelegte staatliche Förderung in den Markt zu bringen.

(SFV:) Das ist ein typischer Zirkelschluss, der nichts beweist: Weil Speicher sich nicht rechnen, werden sie erst in 10 bis 30 Jahren gebraucht und müssen deshalb nicht in den Markt eingeführt werden. Es kann also weiter verfahren werden wie bisher und dann rechnen sie sich wahrscheinlich irgendwann.

Allerdings ist jetzt schon zu prüfen, ob und welche Speicher bei hohen Anteilen erneuerbaren Stroms in systemrelevantem Ausmaß benötigt werden und sind dafür die Vorkehrungen zu treffen, damit sie rechtzeitig zur Verfügung stehen. Der Schwerpunkt sollte jetzt auf Forschung und Entwicklung sowie auf Erprobung im großtechnischen Maßstab gesetzt werden, um rechtzeitig technisch ausgereifte und kostengünstige Speicheroptionen einsetzen zu können.

(SFV:) Stromspeicher sind seit über einem Jahrhundert bekannt. Aufladbare Batterien werden zu Millionen an den verschiedensten Stellen vom Laptop bis zum U-Boot eingesetzt. Auch in der unterbrechungsfreien Stromversorgung werden sie verwendet. Es ist höchste Zeit für eine gezielte Markteinführung!

c) Versorgungssicherheit im europäischen Kontext (europäischer Stromverbund)
Ein gut funktionierendes europäisches Stromnetz ist bildlich gesprochen der günstigste Speicher, da damit über große Entfernungen Erzeugung und Verbrauch ausgeglichen und auf teure Speicher weitgehend verzichtet werden kann.

(SFV:) Hier liegen mehrere Denkfehler vor: Auch ein bestmöglich ausgebautes europäisches Netz kann nachts keinen Solarstrom liefern und bei Windstille keinen Windstrom. Auch die oft geäußerte Überlegung, irgendwo in Europa würde immer der Wind wehen, trifft nicht zu. Aber selbst, wenn sie zuträfe, würde sie nicht helfen. Wenn z.B. nur in Portugal der Wind wehen würde, dann könnte Portugal vielleicht sich selber mit Windstrom versorgen, nicht aber den restlichen Teil von Europa, weil die Zahl der Windräder in Portugal nur für die Eigenversorgung von Portugal ausreicht Gleiche Überlegungen gelten auch für Polen, Griechenland, Niederlande und jedes einzelne europäische Land.

Der Ausbau des inländischen und europäischen Stromnetzes mit den dazu gehörenden Grenzkuppelstellen hat deshalb hohe Priorität. Wird dagegen das Thema Versorgungssicherheit nur national buchstabiert, so führt dies zu einem größeren Bedarf an Speichern und zu höheren Kosten. Im Interesse der Versorgungssicherheit ist allerdings zu prüfen, inwieweit die europäischen Optionen zuverlässig und kostengünstig zur Verfügung stehen. Wenn die Stromnachfrage zu jedem Zeitpunkt mit hinreichender Sicherheit mit inländischen Stromerzeugungskapazitäten gedeckt werden soll, wird dies in der Regel zu höheren Kosten führen und auch den Einsatz von Flexibilitätsoptionen in einem größeren Umfang erfordern als eine Lösung im europäischem Stromverbund.

(SFV:) Der gesamte vorangehende Absatz geht von irrigen Voraussetzungen aus.

d) Zentrale oder dezentrale Bereitstellung von Systemdienstleistungen
Mit steigendem Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien haben auch die systemtechnischen Anforderungen an die EE-Anlagen und damit auch die Kosten der Stromerzeugung zugenommen. Moderne Windturbinen müssen beispielsweise heute bereits, analog zu konventionellen Kraftwerken, Systemdienstleistungen bereitstellen, unabhängig von der räumlichen Verteilung der Erzeugungsanlagen. Es ist zu diskutieren, ob eine stärkere Zentralisierung von Systemdienstleistungen auf Netzebene die Kosten des Gesamtsystems (unter Berücksichtigung sinkender Kosten für EE-Anlagen und damit einhergehender EEG-Vergütungsabsenkungen) verringern könnten und ob Speicher als eine der Flexibilitätsoptionen unter diesen Bedingungen Systemdienstleistungen gesamtwirtschaftlich kostengünstiger bereitstellen können.

(SFV:) Die Bereitstellung von Systemdienstleistungen verlangt die Fähigkeit, kurzfristig mehr Leistung als langfristig vorgesehen in das Netz einspeisen oder aus dem Netz entnehmen zu können. PV- und Windanlagen ohne Stromspeicher sind dazu nur in der Lage, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Würde man sie direkt mit Speichern koppeln, so könnten sie die geforderte Systemdienstleistung auch bei fehlender Sonne und fehlendem Wind erbringen. Man könnte dann auf zentrale Speicher auf Netzebene verzichten. Die Beantwortung der gestellten Frage könnte in der Weise erfolgen, dass man die Systemdienstleistungen von den Betreibern der Speicher erbringen lässt.

Quelle BMU-Text: http://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Erneuerbare_Energien/Speicherthesenpapier_Stand_210213_ALE_final_-1_bf.pdf



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