Das Potenzial von Stromspeichern: 8 Begriffe und was sie bedeuten

Physische Autarkie bedeutet, dass eine Organisationseinheit, bspw. ein Haushalt, eine Kommune oder ein Landkreis, den gesamten eigenen Strombedarf jederzeit selbst produziert und decken kann. Verbrauch und Erzeugung würde die Organisationseinheit eigenständig koordinieren, etwa indem sie Stromspeicher nutzt. In diesem Fall würde der Haushalt oder die die Kommune keine Anbindung an das Stromnetz benötigen. Das Problem: Physische Autarkie ist nicht wirtschaftlich und insbesondere für kleine Organisationseinheiten extrem aufwendig. [2][9]

Über einen festgelegten Betrachtungszeitraum (meist ein Jahr) erzeugt eine Organisationseinheit, z. B. ein Haushalt genauso viel Energie selbst wie er verbraucht. Da Erzeugung und Verbrauch aber nicht zu jedem Zeitpunkt in Einklang stehen, werden überschüssige Energiemengen in die Netze der allgemeinen Energieversorgung eingespeist und fehlende Energiemengen aus dem Netz bezogen. Wenn ein Haushalt beispielsweise an Sommertagen viel mehr Solarenergie erzeugt, als er benötigt, speist er den Überschuss in das Stromnetz. Wenn er in Wintermonaten dann vermehrt Strom aus dem Stromnetz bezieht, um sich zu versorgen, könnte er rein rechnerisch über das gesamte Jahr genauso viel Strom erzeugt haben, wie er benötigt hat – jedoch nicht immer zu dem Zeitpunkt, an dem er den Strom verbraucht. Die Summe aus Einspeisung und Entnahme ergibt null. Eine echte Autarkie ist das allerdings nicht. [2]

Um Wasserstoff zu gewinnen, spaltet der Elektrolyseur Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O) auf. Allerdings benötigt dieser Vorgang viel Energie. Geschieht er mit elektrischem Strom, heißt dieser Vorgang Elektrolyse. Ziel ist es, die Energie in Wasserstoff zu speichern. Der umgekehrte Prozess der Elektrolyse geschieht in einer Brennstoffzelle, beispielsweise in Autos mit Brennstoffzelle. [6]

In Form von Wasserstoff lässt sich Strom speichern und transportieren. Grün ist Wasserstoff dann, wenn der zur Elektrolyse verwendete Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne stammt. Grüner Wasserstoff ersetzt in industriellen Prozessen fossile Energieträger. Mit seiner Hilfe lassen sich die Klimaziele erreichen.

Nachteil: Die Elektrolyse sowie das Speichern und erneute Umwandeln in Strom sind nicht effizient und benötigen selbst viel Energie. Es wäre also ineffizient und unwirtschaftlich, grünen Strom in Wasserstoff umzuwandeln, diesen dann zu transportieren und schließlich wieder in Strom zu verwandeln, statt ihn direkt zu nutzen. [6]

Batteriespeicher finden sich überwiegend in Elektroautos und Einfamilienhäusern. Sie sind mit hohem Ressourcenverbrauch, begrenzter Lebensdauer und hohen Investitionskosten verbunden.

Eine gängige und bereits großflächig eingesetzte Technologie sind Pumpspeicherkraftwerke. Sie können viel Energie kostengünstig speichern. Pumpspeicherkraftwerke sind Wasserkraftwerke mit Wasserbecken auf unterschiedlichen Höhen. Durch Hochpumpen des Wassers in ein höher gelegenes Becken lässt sich Energie speichern. Die Betreiber der Speicheranlagen gewinnen sie wieder, indem sie das Wasser in ein tiefer gelegenes Becken ablassen. Dabei treibt das Wasser Turbinen an, die so wieder elektrische Energie produzieren. Allerdings sind Pumpspeicherkraftwerke sehr groß und benötigen große Flächen und insbesondere Gefälle. Das Ausbaupotenzial für Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland ist bereits weitgehend ausgeschöpft. [7]

Das Prinzip ist beispielsweise von Daten bekannt: Wer persönliche Dokumente oder Fotos im Internet in einer Daten-Cloud ablegt, hat mehrere Vorteile. Er spart eigenen Speicherplatz, hält seine Festplatte leer und kann von überall und mit jedem Endgerät auf die Daten zugreifen. Eine Stromcloud funktioniert ähnlich. Ein Beispiel: An sonnigen Tagen produziert eine Photovoltaik-Anlage deutlich mehr Strom, als an einem Tag verbraucht werden kann. Damit die überschüssige Energie für den Eigenverbrauch nicht verloren geht, wird sie in den Energiespeicher weitergeleitet. Wenn dieser voll ist, geht die überschüssige Energie nicht mehr ganz verloren, sondern landet als Geldbetrag in einem virtuellen Speicher z. B. beim Stromversorger. In der jährlichen Abrechnung werden Einspeisung und Bezug gegeneinander aufgerechnet und die Differenz entweder gutgeschrieben oder nachgezahlt. Kurz gesagt ermöglichen Cloudspeicher daher, dass überschüssige Energie im virtuellen Speicher gutgeschrieben wird.

So kann der Erzeuger große Mengen extern speichern und später nutzen, ohne zusätzlich Strom aus dem Netz kaufen zu müssen. Allerdings erhält er nicht genau den Strom, den er eingespeist hat, sondern Strom, der gerade produziert wird. [8]

Normalerweise lasten die Netzbetreiber die Stromleitungen nicht komplett aus, um die Versorgung zu sichern. Wenn eine Leitung ausfällt, können die verbleibenden Leitungen deren Leistung übernehmen und so den Ausfall kompensieren, ohne zu überlasten.

Netzbooster sind Stromspeicher an strategisch günstigen Netzknoten. Sie gehören zu einem innovativen Netzschutzkonzept. Mit Netzboostern lassen sich Leitungen höher auslasten, ohne die Versorgungssicherheit zu gefährden. Wenn eine höher ausgelastete Leitung mit Netzbooster ausfallen sollte, kann dieser kurzfristig die Leitung entlasten.

Netzbooster überbrücken so die meist kurze Zeit, bis die Netzbetreiber den Netzengpass behoben haben, indem sie die Kraftwerke wieder hochgefahren oder Offshore-Windparks abgeregelt haben. Die Netzbetreiber können so bestehende Leitungen besser auslasten und vermeiden viele präventive Eingriffe ins Stromnetz. [5]