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Sturm, wehende Haare, Frau

Kann man Sturm speichern?

Niklas hatte es in sich: Das Orkantief versetzte vor dem Osterfest Deutschland und Mitteleuropa in den kurzzei­tigen Ausnahmezustand. 
Für die WINDENERGIE ergaben sich eine Rekordernte und die Frage: Wohin mit der vielen Energie?

Mit bis zu 140 Stundenkilometern fegte der Sturm Niklas im Frühling über das Land und die Turbinen hinweg. Viele hielten stand und erbrachten am Sturmtag deutschlandweit über 30.000 Megawatt Leistung. Auf dem Höhepunkt erzeugten die Windräder rechnerisch so viel Strom wie etwa 30 durchschnittliche Großkraftwerke und lieferten im März eine Rekordernte von 7,4 Milliarden Kilowattstunden.

Das Extrem macht deutlich, vor welchen Herausforderungen die Energieversorgung steht. Bisher war diese zentral geregelt, der Strom im Netz kannte nur eine Richtung: vom zentralen Großkraftwerk zum Verbraucher. Mit den Erneuerbaren gibt es immer mehr Gegenverkehr in den Leitungen. Denn an die Stelle der bisher wenigen zentralen Kraftwerke treten immer mehr dezentrale Erzeuger: Windräder, Photovoltaik-
anlagen oder auch Biomasseanlagen, die Strom einspeisen. Damit ändern sich nicht nur die Anforderungen an die Transportnetze, die ursprünglich dafür gar nicht konzipiert waren. Die Technik muss Wege finden, die vielen Einspeiser so zu steuern und zu koordinieren, dass aus unzähligen einzelnen Beiträgen ein Ganzes wird. Virtuelles Kraftwerk (Zusammenschaltung von dezentralen Erzeugungsanlagen, siehe dazu auch das Interview auf Seite 18) und Smart Grid („intelligentes Netz“) sind Stichwörter, unter denen Forschung und Industrie an Lösungen arbeiten, die diesen Verbund herstellen sollen.
In der Vergangenheit wurde Strom in dem Moment erzeugt, in dem der Bedarf da war. Heute erzeugen wir sehr viel elektrische Energie, wenn die Sonne scheint und der Wind weht. Gibt es in diesem Moment keinen Bedarf für diese Energie, müssen leistungsfähige Anlagen abgeschaltet werden. Es ist technisch möglich, große Mengen Strom zu speichern. Es ist allerdings nicht wirtschaftlich. Und solange das so ist, lassen sich die vorhandenen 
Erzeugungskapazitäten nicht optimal nutzen.
Das Netz im Gleichgewicht von Erzeugung und Verbrauch zu halten, war bisher schon keine leichte Aufgabe. Gelöst wurde sie durch unterschiedliche Kraftwerkstypen für Grund-, Mittel- und Spitzenlast. Einzige nennenswerte Speichermöglichkeit in diesem System sind Pumpspeicherkraftwerke. Sie verwandeln überschüssige elektrische Energie in Lageenergie. Dazu werden große Mengen Wasser auf ein höheres Geländeniveau gepumpt. Um diese wieder in Strom zu verwandeln, lässt man das Wasser ab und treibt damit über eine Turbine einen Generator an. Das System wird immer wieder ins Gespräch gebracht, wenn es um Speicher für die Erneuerbaren geht. Geeignete Standorte sind aber rar, zumindest in Deutschland.
Wohin also mit dem überschüssigen Strom aus Wind und Sonne? Eine kleine Lösung für Gebäude mit Solaranlagen gibt es bereits: leistungsstarke Batterien kombiniert mit einer intelligenten Steuerung. Sie entscheidet darüber, ob es für den Nutzer günstiger ist, den Strom vom Dach selbst zu verbrauchen, ins Netz einzuspeisen oder eben zu speichern. Für den Markt der Kleinerzeuger ergeben sich interessante Lösungen für Eigenverbrauchskonzepte, kleine Batteriesysteme sind aber noch teuer. Um große regenerative Anlagen einzubinden, benötigt man Großbatterien. Bei ihrer Entwicklung sind derzeit die USA und Südostasien führend. Sie werden zusehends leistungsfähiger und preiswerter. Auch Batteriekraftwerke, die das Stromnetz stabilisieren, können heute bereits wirtschaftlich betrieben werden.

Ein wirklich nennenswertes Potenzial zur Speicherung von Strom sehen die Entwickler weltweit da, wo man es zunächst nicht vermuten würde: im Erdgasnetz. Power-to-Gas (Strom zu Gas) heißt die Technologie, die das Verfahren der Wasserstoff-Elektrolyse mit dem der Methanisierung kombiniert. Das funktioniert folgendermaßen: Mit­hilfe des überschüssigen Sonnen- und Windstroms wird Wasserstoff gewonnen, indem Wasser zu Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird. Nun folgt die Methanisierung, indem der Wasser­stoff mit Kohlendioxid reagiert. Letzteres wird aus der Luft entnommen oder kann auch aus einer Biogasanlage stammen. Das so gewonnene Methan ist nichts anderes als künstlich erzeugtes, also synthetisches Erdgas. Es lässt sich daher in vorhandenen Erdgasleitungen und -speichern unterbringen. Gut 50 Prozent des in diesem Prozess eingesetzten regenerativen Stroms ließe sich auf diesem Weg speichern. Das mag sich wenig anhören, doch die Alternative wäre, den überschüssigen Strom gar nicht zu nutzen, weil zum Beispiel ganze Windparks vom Netz genommen werden müssten. Fachleute sehen in diesem Verfahren ein erhebliches Potenzial: Im Vergleich zu den Pumpspeicher-Kraftwerken ­bietet die Erdgasinfrastruktur, die durch das Power-to-Gas-Verfahren nutzbar wäre, allein in Deutschland die 1.500 bis 3.000-fache Speicherkapazität. Erste Pilotanlagen laufen bereits.

Der Markt der erneuerbaren Energien bleibt also weiterhin in Bewegung. Um die Weichen für die eigenen Geschäftsmodelle richtig zu stellen, bleibt die BayWa konsequent am Ball. Das Unternehmen hat sich mit der Tochtergesellschaft BayWa r.e. renewable energy GmbH auch auf dem Gebiet der Regenerativen bewusst international aufgestellt, da sich in den verschiedenen Regionen der Erde die politischen, geografischen und ­infrastrukturellen Gegebenheiten unterscheiden. Neben einer Risikoverteilung bietet das die Chance, aus Unterschieden zu lernen und Möglichkeiten verschiedener Märkte auszuloten. Die Ergebnisse zeigen, dass sich diese Strategie für Partner und Investoren wie für das Unternehmen selbst auszahlt.

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4 H2 + CO2 " CH4 + 2 H2O

Wasserstoff reagiert mit Kohlendioxid zu Methan und Wasser.

Prf. Dr. Michael Sterner

Prof. Dr. Michael Sterner, Professor für Energiesysteme und -speicher, Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) Regensburg, und einer der Erfinder der Speicherlösung Power-to-Gas.

Drei Fragen zu virtuellen Kraftwerken

Herr Prof. Sterner, den Begriff „virtuelles Kraftwerk" hört man immer wieder. Was ist darunter zu verstehen?Ein virtuelles Kraftwerk ist ein Verbund von erneuerbaren dezentralen Erzeugungseinheiten samt Speichern und IT-Intelligenz. Insgesamt erfüllt ein solcher Vebund die gleichen Eigenschaften wie ein konventionelles Kraftwerk und kann zuverlässig und sicher Strom bereitstellen. Dabei spielen auch Stromspeicher eine zentrale Rolle.

Worin liegt der Vorteil dieses Verbundes?
Durch virtuelle Kraftwerke lassen sich Speicher mit Biogas-, Solar- und Windkraftanlagen verbinden und intelligent steuern. Eine dezentrale Anlage allein ist noch lange kein Kraftwerk – erst im Verbund erhält das System kraftwerks-ähnliche Eigenschaften und kann in dieser Größenordnung einen stabilen Beitrag zum Stromnetzbetrieb leisten. 1,5 Millionen erneuerbare Energien-Anlagen in Deutschland einzeln anzusteuern, ist nicht möglich, hier schaffen virtuelle Kraftwerke intelligente Zwischenebenen.

Sind virtuelle Kraftwerke noch Zukunftsmusik oder bereits Realität?
Sie werden bereits heute umgesetzt. Verschiedene Anbieter verbinden dezentrale Anlagen und steuern diese zentral. Allerdings müssen sich die Rahmenbedingungen ändern, indem auch kleine virtuelle Verbünde auf den Märkten als Kraftwerke zugelassen werden.