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19.08.2015

16:43 Uhr

Siemens

Die Suche nach dem idealen Stromspeicher

VonAxel Höpner

Wie lässt sich überschüssiger Strom speichern? Die Ansätze sind mannigfach und reichen von der Batterie bis zum Ausbau der Netzkapazitäten. Siemens setzt auf die Elektrolyse.

Siemens schaltet sich in die Diskussion um Stromspeicher ein. dpa

Überschüssiger Strom

Siemens schaltet sich in die Diskussion um Stromspeicher ein.

MünchenAlle sind derzeit auf der Suche nach dem idealen Speicher für den überschüssigen Strom aus Erneuerbaren Energien. Denn wenn die Sonne scheint und der Wind weht, produzieren die Photovoltaik-Anlagen und Windräder soviel Strom, dass er die Netze überlastet. In einer windstillen Nacht zum Beispiel fehlt dann der Strom. Noch hat niemand den Königsweg gefunden - die Ansätze reichen von Batterien für zuhause über die Produktion von Wasserstoff bis hin zu einem Ausbau der Netzkapazitäten.

Nun schaltet sich Siemens in die Diskussion ein. Der Konzern ist weiter von der Elektrolyse als eine Möglichkeit zur Stromspeicherung überzeugt. „Es gibt viele Bausteine, doch die Elektrolyse ist ein wichtiger davon“, sagte Siemens-Forscher Armin Schnettler dem Handelsblatt.

Gas aus Strom: ein Durchbruch für die Energiewende?

Wie funktioniert „Power to gas“?

Das Verfahren ist simpel und Manchem vielleicht noch aus dem Physik- oder Chemieunterricht in Erinnerung: Mit Strom lässt sich in einer Lösung per Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff trennen. Der Wasserstoff kann in einem zweiten Schritt mit CO2 zu Methan weiterverarbeitet werden, das sich kaum von natürlichem Erdgas unterscheidet. Modernere Elektrolyse-Verfahren wie das in der RWE-Anlage funktionieren mit einer Membran aus einem Material ähnlich wie Teflon.

Was ist der Vorteil?

Gas lässt sich problemlos speichern und transportieren: Theoretisch stünde dafür das gesamte deutsche Gasnetz von rund 400.000 Kilometern Leitung mit zahlreichen unterirdischen Gasspeichern bereit. Laut dem Gasfachverband DVGW könnte allein in den Speichern der deutsche Strombedarf für 2000 Stunden, also fast drei Monate, in Gasform gelagert werden. Bei Bedarf lässt sich das Gas mit bewährter Technik wieder zu Strom umwandeln. In der RWE-Anlage treibt der Wasserstoff ein Blockheizkraftwerk für das Ibbenbürener Strom- und Fernwärmenetz an. Außerdem kann man den Wasserstoff direkt verbrauchen, um mit Brennstoffzellen Autos anzutreiben, oder in geringerer Menge dem Gasnetz beimischen.

Wo liegen die Probleme?

Bisher ist die Technik nicht effizient genug. Bei einem Elektrolyse-Wirkungsgrad von rund 70 Prozent ist nach einer anschließenden Rückverstromung schon rund die Hälfte der Energie verloren. Eine weitere Umwandlung in Methan würde noch deutlich mehr Energie schlucken. Außerdem rechnen sich derzeit schon Kraftwerke mit natürlichem Gas nicht - künstlich erzeugtes Gas habe da erst recht keine Chance, sagen Kritiker. Wirtschaftlich arbeitet auch die Anlage des RWE-Konkurrenten Eon im brandenburgischen Falkenhagen nicht.

Was sagen die Befürworter?

Der Kostenvergleich führt aus ihrer Sicht in die Irre, da für „Power to gas“ überschüssiger Strom verwendet werden soll - also vor allem die mehreren hundert Gigawatt Windkraft pro Jahr, die derzeit mangels Speicher gar nicht erst gewonnen werden. Wenn Deutschland 2050 seinen Energiebedarf zu 80 Prozent aus regenerativen Quellen deckt, gehe an den Gasspeichern ohnehin kein Weg vorbei. Deshalb solle die Politik die Speicheranlagen zumindest als Startanreiz finanziell fördern, sagt der DVGW. Das lehnen Kritiker als Doppelsubventionierung ab, da schon der Strom aus Windkraft und Photovoltaik subventioniert wird.

Und was ist mit den Kunden?

Umweltbewusste Kunden unterstützen die Technik. Der Energieversorger Greenpeace Energy, der im Dezember 2014 einen „Pro-Windgas“-Gastarif an den Markt brachte, fand in der kurzen Zeit laut einem Sprecher bereits 10 500 Kunden - trotz eines Preises über Marktniveau mit einem „Innovationsaufschlag“ von 0,4 Cent pro Kilowattstunde für die Weiterentwicklung der Technik.

Quelle: dpa

Siemens hat kürzlich gemeinsam mit Linde in Mainz ein Pilotprojekt gestartet, bei dem Windstrom per Elektrolyse in Wasserstoff verwandelt wird. Vor wenigen Tagen startete auch RWE ein ähnliches Projekt. Allerdings kam dabei auch Kritik auf.

„Anders als von manchen Akteuren suggeriert, brauchen wir Power-to-Gas gar nicht, um die aktuellen Probleme der Energiewende zu lösen“, meinte Lukas Emele vom Berliner Öko-Institut. Es sei günstiger, den Ausbau der Stromnetze voranzutreiben. Olaf Wollersheim vom Karlsruher Institut für Technologie verwies darauf, dass bei der Rückverstromung 70 Prozent der ursprünglichen Energie verloren gingen.

Auch Siemens-Forscher Schnettler räumt ein, dass der Ausbau der Stromnetze, um die großen Kapazitäten erneuerbarer Energie aufzunehmen, grundsätzlich der günstigste Weg sei. „Wir wären froh, wenn wir die Netze stärker ausbauen könnten. Aber uns fehlt die Akzeptanz in der Bevölkerung.“ Zudem seien die Energiewende und in Folge die Dekarbonisierung ein weltweites Projekt, das zu einem massiven Ausbau der Erneuerbaren Energien führen werde. „Soviel Netzausbau können wir gar nicht realisieren. Also müssen wir lokale Speicherlösungen bereitstellen.“

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Auch RWE lässt nun Strom aus Wind- und Sonnenkraft in Gas umwandeln. Dabei ist die Technologie womöglich völlig überflüssig.

Zwar rechneten sich viele Verfahren aktuell wegen der niedrigen Gas- und Ölpreise nicht. Das sei aber nur eine Momentaufnahme. „Wir müssen sehen, was in 10 bis 20 Jahren passiert.“ Bis dahin brauche man eine großindustrielle Umsetzung der Elektrolyse beziehungsweise elektrochemischer Speichersysteme. Um dies zu schaffen, müsse man jetzt mit Modellprojekten beginnen. „Unsere Forschungsschwerpunkte liegen aktuell auf der Steigerung des Gesamtwirkungsgrades, der Prozess-Stabilität sowie der Skalierbarkeit“, so Schnettler.

Kommentare (6)

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Herr Riesener Jr.

19.08.2015, 17:09 Uhr

Nicht schlecht. Nachdem wir den Ökostrombetreibern für ihren minderwertigen weil fluktuierenden Strom zwischen 20-30 Mrd. EUR mal 20 Jahre versprochen und z.T. schon ausgezahlt haben, merken wir, dass damit höchstens die Hälfte der Zeche bezahlt ist.

Mal ehrlich, wer hätte denn das ahnen können, dass nachts die Sonne nicht scheint??



Herr Matthias Trüter Cordeiro

19.08.2015, 17:34 Uhr

@ Herr Riesener jr.: -

Sie sind auf Herrn Oettinger reingefallen. Hier mal die Wahrheit zu den von Ihnen kritisierten Zahlen. (Bitte mit den fossilen direkt vergleichen!):

http://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/foerderung-der-energiebranche-oettinger-schoent-subventionsbericht-1.1793957

Herr Herbert Wolkenspalter

19.08.2015, 17:38 Uhr

Ich warte auf den Tag, wo endlich jemand mal einen MASTERPLAN "Ökoenergie" mit korrekten Zahlen in die Öffentlichkeit bringt, welche gigantischen Speicher wir brauchen um den Worst Case zu beherrschen: Winter ohne Solarstrom und 3 Wochen Windausfall in großräumiger Wetterlage einschließlich der Nordsee. Das gibt es alle paar Jahre mal. Während dieser 3 Wochen muss Deutschland komplett aus Speichern leben können abzüglich ein paar Prozente für Wasserkraftwerke, legt man zugrunde, dass man irgendwann in diesem Jahrhundert möglichst allen Strom aus grüner Energie gewinnen möchte.

Bringt man z.B. Pumpspeicherseen in Ansatz, kann man mit ein paar Dreisatzrechnungen auf Grundlage von Daten rechnen, die allesamt in Wikipedia zu finden sind: Wieviel Strom wird in drei Wochen in Deutschland verbraucht – wie groß muss ein Pumspspeichersee sein (bzw. Seen in der Summe), um dies leisten zu können? So ergibt sich, dass ein Kapazität benötigt wird, die rund 2000(!!) mal so groß ist wie der größte deutsche Pumpspeichersee (Goldisthal), entsprechend 2/3 der Fläche des Saarlands mit einer Topografie, die Ober- und Untersee ermöglicht sowie einen ausreichend großen Fluß, aus dem Wasser hochgepumpt und bei Stromerzeugung wieder hineinfließen kann. Müßig zu erwähnen, dass diese Kapazitäten in D nicht im Allerentferntesten aquiriert werden können.

Andere Speicher-Ideen sehen angesichts der Dimensionen nicht anders aus – auch wenn man alle unreifen Ideen im Labor- und Technikumsmaßstab zusammenzählt. Autobatterien als Stromspeicher der Nation sind ein Treppenwitz. Der Markt für Autos bestimmt, wieiele Autos wir haben werden, nicht der allgemeine Strombedarf. Der Markt kann unabhängig schwanken wie auch der Ökostrom. Jeder weiß, dass schwankende Besoffene alle mal in dieselbe Richtung schwanken können und dann umfallen wie die Dominosteine.

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