bisher eingespart mit kleinkraft:

33.300 MWh
16.100 tCO2

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)

Teure erneuerbare Energien?

Die Novellierung des Ökostromgesetzes verursacht derzeit kontroverse Diskussionen über die Förderung erneuerbarer Energien. Bei der Budgetdebatte im März 2016 äußerte sich Bundeskanzler Christian Kern sehr kritisch zur Förderung der Ökostromerzeugung aus Biomasse. Dasselbe Ziel verfolgt unter anderem auch die Europäische Kommission. Das im November 2016 veröffentlichte „Clean Energy for all European“ Dokument, definiert Vorschläge zur Umgestaltung der Erneuerbaren-Richtlinie (RED). Darin soll unter anderem eine Marktverzerrung durch das Fördern von erneuerbarer Energien verhindert werden. Förderungen müssen offen, transparent, wettbewerbsfähig, nichtdiskriminierend und kosten-effektiv gestaltet sein.

Erneuerbare Energien werden in Österreich über ein Umlagesystem finanziert. Dabei finanziert der Endkonsument über die Stromrechnung („Mehrkosten § 40 ÖSG“) den Ausbau der Erneuerbarer Energien. Die Subvention erfolgt in der Regel über einen fixierten Einspeisetarif. 2016 umfassten die Ökostromkosten eines österreichischen Durchschnitts-Haushaltes 120€. Das entspricht 3,9% der gesamten Energiekosten pro Haushalt. Indirekt profitieren Haushalte natürlich auch von der Förderpolitik, durch niedrige Strompreise.

Konkurrenzfähige Ökostromanlagen versucht der Österreichische Gesetzesgeber mit der „kleinen“ Ökostromnovelle 2016 voranzutreiben. Das Ziel: „Mehr Ökostrom für weniger Geld“. Konkret soll die Ökostrompauschale und Prämie zusammen im Jahr 2017 auf rund 790 Mio. Euro sinken. Die neuen Änderungen haben zur Folge, dass einige erneuerbare Energien mit weniger Förderung, nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden können. Davon betroffen sind einerseits alte Anlagen, welche aus dem Förderregime hinausfallen sowie rohstoffabhängige Stromerzeugungsanlagen wie Biogas. Diese Erzeuger werden im hohem Ausmaß unrentabel. Für 2017 wird ein Rückgang um rund 0,5 auf 9,8 Terawattstunden aus Erneuerbaren Energien erwartet.

Erstrebenswert wäre natürlich ein System, in dem Energieproduzenten sich ohne Unterstützung selbst erhalten können. Doch wie marktwirtschaftlich ist die herkömmliche Energieerzeugung wirklich?

Was in dieser Diskussion oft übersehen wird ist, dass auch fossile Energieträger sowohl in Österreich als auch weltweit, Förderungen und Unterstützungen genießen. Weltweit betrugen die Förderungen fossiler Energieträger der G20 Staaten, in den Jahren 2013 und 2014, 450 Mrd. US-Dollar. Damit entsprechen die Subventionen für fossile Brennstoffe etwa fünf Mal denjenigen für erneuerbare Energieträger. Zu den Ländern mit den meisten Förderungen für fossile Energieträger gehören China und die USA. Allein für die Suche und Erschließung geben die G8-Staaten jährlich 88 Mrd. US-Dollar aus.

Laut WIFO Studie betrugen in Österreich Förderungen für umweltschädliche Energieerzeugung und -verbrauch jährlich 1,4 – 1,7 Mrd. € (2010-2013). Hier erfolgen die Subventionen meist nicht in direkter Form, sondern auf dem Weg von Zuschüssen, Darlehen, Steuerbegünstigungen und -befreiungen. Zur Erinnerung, in Österreich werden 2017 für erneuerbare Energien 790 Mio. Euro investiert.

Die Subventionierung fossiler Energieträger führt zu mehrfach negativen Effekten. Es werden finanzielle Ressourcen in die Nutzung von Energieträgern mit negativen Auswirkungen investiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass die entsprechenden Summen für den Ausbau und Entwicklung erneuerbarer Energiequellen genutzt werden. Nicht zuletzt wird damit auch das Erreichen von Klimazielen sowie angestrebten CO2-Emissionsreduktionen erschwert (siehe kommenden Beitrag „externe Kosten fossiler Energien“). Im Vergleich zu fossilen Energieträgern erfolgt bei den erneuerbaren Kollegen ein Großteil der Wertschöpfung in Österreich. Energie aus Biomasse sichert mehrere tausend Arbeitsplätze. Von den 300 Millionen Euro Unterstützungsvolumen werden so etwa 200 Millionen Euro für Arbeit aufgewendet.

Diese aktuelle, weltweite Fördersituation ist besonders bedenklich, wenn bedacht wird, dass internationale Vereinbarungen getroffen wurden, die Förderungen für fossile Brennstoffe abzubauen und die Industriestaaten bis 2050 unabhängig von nicht nachhaltigen Energiequellen zu machen (Pariser Klimaabkommen).

Unter Berücksichtigung der erwähnten Informationen zeigt sich daher, dass ein Auslaufen der Förderungen für nachhaltige Energieerzeuger nicht zur Kostenwahrheit, sondern zu einer weiteren Verzerrung des Energiemarktes zu Ungunsten erneuerbarer Energiequellen führen würde. Anzustreben wäre ein Abbau aller Förderungen und eine Berücksichtigung der externen Kosten der Energieproduktion. Auf diese Weise könnte ein Markt geschaffen werden, in dem sich nachhaltige Energieträger auch selbstständig wirtschaftlich tragbar genutzt werden können.

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