bisher eingespart mit kleinkraft:

33.300 MWh
16.100 tCO2

Die Energiewende wird bunt

„Ich möchte die billigsten Technologien fördern, nicht die, die die besten Lobbyisten haben.“, so Christian Kern aus dem Kanzleramt im September. Laut Kern könnte man mit gleichbleibendem Fördervolumen fast viermal so viel Strom aus Erneuerbaren Energien erzeugen, würde man auf Photovoltaik, Wind und Kleinwasserkraft setzen. Statt den derzeit 9 TWh sollen künftig 33 TWh aus erneuerbaren Energien stammen und das ohne Erhöhung des Fördervolumens. Demnach wird derzeit zu viel Geld für ineffiziente Biomasse Projekte aufgewendet.

Nach mehreren Jahren des Stillstands und der Perspektivenlosigkeit im Bereich Klimaschutzpolitik gibt es immerhin Bestrebungen den Ausbau erneuerbare Energien schneller voranzutreiben. Laut dem kürzlich erschienen Klimaschutzbericht für 2015 ist dies auch nötigt. Um die gestiegenen CO2 Emissionen zu senken ist ein Ausbau erneuerbarer Energien sehr zu befürworten. Es stellt sich nur die Frage ob ein Weg ohne Biomasse der Richtige ist?

In dieser Diskussion wird vergessen, dass die Stromerzeugung aus Wind- und Photovoltaikanlagen stark fluktuiert. Je nach Wetterlage und Strombedarf, wird der produzierte Strom entweder gleich genutzt oder muss mit Mehrkosten gespeichert werden. Die Speicherfrage spitz sich insbesondere bei einer Vervierfachung der installierten Leistung aus fluktuierenden Wind-, Photovoltaik- und Kleinwasserkraftwerken zu.

Im Gegensatz dazu ist Biomasse ein speicherbarer Energieträger und könnte bedarfsgerecht Strom und Wärme erzeugen. Für einen transparenten Kostenvergleich müssten zur Erzeugung von Strom aus Wind, Sonne und Wasser die Speicherkosten addiert werden.

Sehen wir uns dazu zunächst die angestrebten Ziel-Stromgestehungskosten von Kern genauer an:

  • Wind- und Kleinwasserkraft: 7 ct/kWh
  • Photovoltaik: 5,8 ct/kWh

Vergleicht man die derzeitigen Ökostromvergütungen (siehe Grafik) mit den Ziel-Stromgestehungskosten von Christian Kern sind die Ziele nicht unrealistisch. Mit zunehmendem Leistungsausbau wird sich eine Kostendegression einstellen.

Entwicklung von Durchschnittsvergütung und Marktpreisen 2003 – 2015 sowie Einspeisetarife 2016 (E-Control, OeMAG)

Diese Einspeisetarife werden über die Ökostromförderung zur Deckung der Investitions- und laufenden Kosten erneuerbarer Energien finanziert. Hinzukommen nötige Speicherkosten bzw. Kosten für Ausgleichsenergie und weitere Kosten wie für die Administration, welche zusätzlich vom Gesamtförderbudget getragen werden. Hohe Speicherkosten verringern somit freie Geldmittel für Investitionen in neue Anlagen.

Bis 2014 sind die Aufwendungen für Ausgleichsenergie auf über 1,6 ct/kWh für Windenergie gestiegen. Dies entsprach annähernd 25% der Einspeisetarife bzw. 70% des aktuellen Marktpreises. Die aliquoten Ausgleichsenergiekosten für Kleinwasserkraft betrugen 0,1 ct/kWh.

Ein Ausbau von Wind-, Photovoltaik und Kleinwasserkraft bedeutet auch eine Zunahme an Ausgleichsenergie. Der Bedarf an Speichermöglichkeiten wird sich, durch die geplante vervierfachte Leistung an volatilen erneuerbarer Energien, erheblich erhöhen. Werden Kapazitäten an günstigen Stromspeichern erschöpft, muss auf teurere Energiespeicher zurückgegriffen werden, wodurch die Speicherkosten zusätzlich steigen.

Eine Übersicht zu Speicherkosten inkl. Preis für Ladestrom (2 ct/kWh) wurde von der Universität Hohenheim und der Agentur für Erneuerbare Energien e.V. zusammengefasst:

  • Pumpspeicherkraftwerk: 10-14 ct/kWh
  • Druckluftspeicher: 12-13 ct/kWh
  • Power-to-Gas: 16 ct/kWh
  • Akkus:
    • Blei-Säure-Akkus: 37 ct/kWh
    • Lithium-Ionen-Akkus: 13 ct/kWh
    • Redox-Flow 31 ct/kWh

Der fluktuierende Energiemix wird hervorragend durch den Einsatz von Biomasse als speicherbaren Energieträger ergänzt. Biomasse kann, je nach Bedarf, flexibel Strom und Wärme bereitstellen. Mit ihr kann eine 100% Stromerzeugung auf Basis erneuerbaren Energien gesichert werden. Biomasse liefert Ausgleichsenergie, entlastet durch dezentrale Strukturen die Verteilnetze und liefert einen essentiellen Beitrag für die Wärmeerzeugung. Zusätzlich ist Österreich im Bioenergiesektor weltweiter Technologieführer und dieser Sektor trägt derzeit rund 50% der in Österreich eingesetzten erneuerbaren Energien und 20% des Primärenergiebedarfs bei.

Ohne flexible Biomasse wird unsere Energiewende wesentlich mehr Kosten. Eine Abschaltung von Biomasse-Anlagen vor dem Ende der technischen Lebensdauer würde zusätzliche Kosten von 150 Mio. € verursachen. Eine Vervierfachung der Stromerzeugung aus erneuerbarer Energien, bei gleichbleibenden Fördermitteln ohne Einsatz von Biomasse ist unter derzeitigen Rahmenbedingungen schwer vorstellbar. Damit unsere Energiewende gelingt könnten wir nicht auf einzelne Energiequellen verzichten.

 

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Quellen und weiterführende Literatur:

SPÖ (2017): Kern präsentiert Plan zu effizientem Ökostrom-Ausbau

derStandard (2017): Kern will Ökostrom-Ausbeute fast vervierfachen

Umweltbundesamt: Treibhausgas-Emissionen: Umweltbundesamt veröffentlicht Klimaschutzbericht

E-control (2015): Entwicklung von Durchschnittsvergütung und Marktpreis 2003 - 2015, Einspeisetarife 2016

Universität Hohenheim (2013): Speichertechnologien im Kontext der Produktion elektrischen Stroms aus regenerativen Quellen

Agentur für Erneuerbare Energien e.V. (2012): Renews Spezial – Strom speichern

Die Presse (2014): Windenergie könnte sich bis 2030 vervierfachen

E3 consult GmbH (2014): Ausgleichsenergiekosten der Ökostrombilanzgruppe für Windkraftanlagen - Bewertung Status Quo, internationaler Vergleich und Lösungsansätze zur Reduzierung der Kosten

IG Windkraft (2014): Ausgleichsenergiekosten der Ökostrombilanzgruppe für Windkraftanlagen - Zusammenfassung der Studie von e3 consult im Auftrag der IG Windkraft

E-control (2015): Aliquote Aufwendungen für Ausgleichsenergie - Ausgleichsenergieaufwendungen 2015

Technische Universität Wien (2017): Stromzukunft Österreich 2030 100% sauber – sicher nachhaltig

Biomasseverband (2017): Kern gefährdet mit seiner Joboffensive 10.000 Arbeitsplätze - Bei Bioenergie ist Österreich Weltmarktführer

Titelbild

Energiespeicher Teil 1

Weltweit gibt es ausreichend nachhaltige Energiequellen um den Energiebedarf der Menschheit abzudeckend. Warum basiert unsere Energiewirtschaft trotzdem noch hauptsächlich auf fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdöl?

Zum einen sind viele erneuerbare Energieträger zeitlich begrenzt verfügbar wie Solarenergie und schlecht planbar wie Windkraft. Um eine möglichst umfassende Versorgung mit nachhaltigen Energieträgern möglich zu machen, ist daher ein Ausgleich auftretender Schwankungen, auf Angebots- und Nachfrageseite, notwendig. Energiespeicher bieten diese Möglichkeit.

Speicher bieten einen Puffer für Störfälle im Netz und erlauben eine Verlagerung des Stromüberschusses, von Zeiten in denen er weniger genutzt wird, zu Hauptbedarfszeiten in den Mittagsstunden. Nicht zuletzt erlauben sie bspw. in Batterieform den mobilen Transport von Energie zu Orten ohne Stromnetzversorgung.

Um Energie als Elektrizität zu speichern, wird diese üblicherweise in andere Energieform z.B. chemische Energie, potentielle Energie, thermische Energie umgewandelt. In einem zweiten Schritt wird sie wieder in den elektrischen Zustand zurückgeführt. Einer der größten Nachteile dabei ist, dass bei jedem dieser Umwandlungsschritt ein Teil der gespeicherten Energie verloren geht. Das Resultat sind schlechte Wirkungsgrade mancher Speichersysteme.

Heutzutage existiert eine Vielzahl von Stromspeichertechnologien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Zum einen liegt dies daran, dass für die jeweiligen Nutzungsbereiche Speicherlösungen mit spezifischen Eigenschaften benötigt werden. Zum anderen befinden sich Speichertechnologien in unterschiedlichen Entwicklungsstadien. Anhand ihrer Eigenschaften lassen sich Speichersysteme einteilen: (1) Nach der speicherbaren Kapazität, (2) anhand ihres Verwendungszweckes in portabel, mobil und stationär, (3) nach der schnellstmöglichen Entladezeit in Kurzzeitspeicher und Langzeitspeicher und (4) nach der Ladungshäufigkeit in primäre und sekundäre Energiespeicher. Die  gängigste Einteilung basiert auf der für die Umwandlung genutzten technischen Anlage und ist in folgende Gruppen aufgeteilt:

  • Mechanische Energiespeicher: die Speicherung erfolgt in Form von potentieller wie Pumpspeicher und kinetischer Energie wie Druckluftspeicher und Schwungrad)
  • Chemische Energiespeicher sind Speicher, bei denen die Energie durch chemische Umwandlungsprozesse wie Umwandlung in Gas, in flüssige Kraftstoffe oder andere Chemikalien, gespeichert wird;
  • Elektrochemische Energiespeicher: zu diesen zählen Batteriespeicher, die elektrochemische Energie in der Elektrode, wie in dem klassischen Batteriespeicher, oder im Elektrolyt wie in Redox-, Hybrid-Flow-Batteriespeicher, speichern;
  • Elektrische Energiespeicher wie beispielsweise supraleitende magnetische Speicher und Suprakondensatoren;
  • Thermische Energiespeicher: zu diesen gehören sensible Speicher wie Energiespeicherung durch Temperaturzunahme, latente Speicher wie Energiespeicherung basierend auf Temperaturzunahme und Phasenwechsel des Mediums Wärmespeicher sowie thermochemische Speicher basieren auf reversible endotherme Reaktionen;

Aktuell sind Pumpspeicherkraftwerke die wichtigsten Energiespeicher mit weltweit mehr als 90% Marktanteil. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus, gibt es derzeit keine wettbewerbsfähigen Speicheralternativen in derselben Größenordnung.

Speichertechnologien werden auch in Zukunft hohe Aufmerksamkeit erhalten und weitere Investitionen, um technische Entwicklungsschübe auszulösen, sind zu erwarten. Nicht zuletzt um Stromschwankungen und fehlende Leistungskapazitäten auszugleichen (siehe Beitrag Abkoppelung deutscher Energiemarkt). Notwendig ist hierbei das Augenmerk auf die Verbesserung des Wirkungsgrades, die Verlängerung der Lebensdauer, die Steigerung der möglichen Ladezyklen und Speicherdichte sowie auf die Reduktion der Investitionskosten zu legen.

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Quellen und weiterführende Literatur:

Titelbild von Franz Egger (Franz Egger) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

Definition und Klassifizierung von Energiespeichern – 2014 (M. Sterner, I. Stadler; Springer-Verlag berlin Heidelberg) In. Energiespeicher – Bedarf, Technologien, Integration.

Energie in 60 Minuten. Ein Reiseführer durch die Stromwirtschaft – 2009 (T. Käster und A. Kießling; VS Verlag für Sozialwissenschaften). Kapitel „10 Minuten Netz und Transport“ (S62-72).

Energiespeicher (Energy storage). Hintergrundpapier der VDI-suj Projektgruppe – 2011 (S. Hübner, F. Feldhoff, C. Hofmann, J. O. Kammesheidt und F. Schubert; VDI/ASME Projektgruppe: „Energiekonzept der Zukunft – 100% nachhaltige Energieversorgung 2050“)

Energiespeicher. STE Preprint – 2011 (W. Hennings, J. Linssen, P. Markewitz, S. Voegele; Institut für Energie- und Klimaforschung – Systems Analyse und Technologische Entwicklung des Forschungszentrum Jülich)

Energiespeicher-Technologien im Überblick – 2016 (N.N.)

Speichertechnologien für erneuerbare Energien – Voraussetzung für eine nachhaltige Energieversorgung – 2006 (R. Tamme, A. Jossen und H.-M. Henning)

Zukunftsmarkt Elektrische Energiespeicherung. Fallstudie im Auftrag des Umwelbundesamt – 2007 (P. Radgen; Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit)