Wie viel gesicherte Leistung braucht das deutsche Energiesystem, um nach dem Kohleausstieg stabil zu bleiben? Und wie lässt sie sich erbringen? Darüber haben Energieexperten in den letzten Monaten heiß diskutiert – zwei Fragen, die brisant sind, weil Bundeswirtschaftsministerin Katherina Reiche (CDU) demnächst den Neubau von Gaskraftwerken ausschreiben will.
Jetzt hat sich der Speicherprojektierer und -betreiber Eco Stor aus Kirchheim bei München mit einer Analyse in die Debatte eingeschaltet. Eco-Stor-Experten haben untersucht, inwieweit Batteriespeicher die Stromversorgung in Deutschland stabilisieren können – auch in den sogenannten Dunkelflauten, wenn kaum Wind weht und die Sonne nicht scheint. Solche Kurzzeitspeicher gleichen kurzfristige Schwankungen im Stromnetz aus und dämpfen Spitzen in der Residuallast. Dadurch sinkt der Bedarf an steuerbaren Kraftwerken erheblich.
Simalationstool ist frei zugänglich
Das von Eco Stor entwickelte Modell berücksichtigt reale Wetter- und Energieerzeugungsdaten über mehrere Jahre und bildet das Zusammenspiel von Windkraft, Photovoltaik, Batteriespeichern und steuerbarer Kraftwerksleistung im deutschen Stromsystem ab. Bezugspunkt der Simulation ist das Ausbauziel der Bundesregierung für 2030, mit entsprechend hohen Anteilen an erneuerbaren Energien. Auf dieser Grundlage haben die Experten untersucht, wie sich unterschiedliche Speicherleistungen auf den Bedarf an gesicherter Backup-Leistung auswirken. Das Simulationstool ist frei zugänglich.
Grafik: Eco Stor
Die Grafik zeigt, dass bereits moderate Speicherleistungen die Flexibilität des Systems erheblich erhöhen. So senken 60 Gigawatt Speicherleistung mit zwei Stunden Kapazität den Bedarf an Backup-Leistung für Dunkelflaute um circa 15 Gigawatt (A1). Mit vier Stunden Kapazität wären es rund 20 Gigawatt (A2). 100 Gigawatt mit zwei Stunden Kapazität reduzieren sie um circa 19 Gigawatt (B1), mit vier Stunden Kapazität wären es ungefähr 24 Gigawatt (B2).
Ein Gesamtspeichervolumen von rund 1.000 Gigawattstunden – das entspricht etwa 125 Gigawatt Leistung über acht Stunden – kann die benötigte Reserveleistung gar um 30 Gigawatt verringern, so Eco Stor. Zum Ende des ersten Halbjahres 2025 war in Deutschland eine Speicherkapazität von gut 22 Gigawattstunden installiert.
„Wir können auf bis zu 30 Gigawatt Backup-Kraftwerke verzichten“
Je mehr Speicher ans Netz kommen und je mehr Kapazitäten diese haben, desto geringer der Bedarf an sonstigen steuerbaren Backup-Kapazitäten, so die Experten von Eco Stor. Besonders stark sei dieser Effekt am Anfang des Zubaus. Mit zunehmender Speicherinstallation nehme der Mengeneffekt langsam ab.
Für längere Phasen ohne Wind und Sonne braucht es allerdings Lösungen wie Langzeitspeicher, den Stromaustausch mit Nachbarländern, eine Flexibilisierung der Stromnachfrage – und eben H2-ready-Gaskraftwerke. „Kurzzeitspeicher können Dunkelflauten also allein nicht vollständig überbrücken, sie stabilisieren jedoch das Netz, dämpfen Lastspitzen und erhöhen die Effizienz des Gesamtsystems“, heißt es in der Analyse.
„Wir brauchen mehr Kosteneffizienz beim Umsetzen der Energiewende. Zuverlässige Großbatteriespeicher sind der Schlüssel hierzu“, sagt Georg Gallmetzer, Geschäftsführer von Eco Stor. „Wenn wir dieses Flexibilitätspotenzial ausschöpfen, können wir auf bis zu 30 Gigawatt an Backup-Kraftwerken verzichten. Das macht das Energiesystem robuster und senkt die Gesamtkosten.“
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
Mit herkömmlichen Speichern kann man keine Kohlekraftwerke ersetzen. Woher soll dann die Momentanreserve kommen? Schon heute achtet man darauf, rund 20 Prozent der Last durch Generatoren mit Momentanreserve abzudecken.Batteriespeicher ließen sich zwar technisch so ausstatten, dass sie nicht nur zur Netzstabilität beitragen, sondern auch kaltstartfähig wären. Doch mit solchen Speichern lässt sich kein großer Gewinn erzielen – sie kosten vor allem Geld und bringen Sicherheit. Genau dafür fühlen sich die Profitmacher aber nicht verantwortlich; zahlen sollen die „Michels“.Ein Blick nach China zeigt, wie es anders geht: Dort entstehen Speichersysteme, mit denen zwar ebenfalls Gewinne erzielt werden, ein Teil der Erlöse fließt jedoch in die notwendige technische Infrastruktur, um das Netz trotz wachsender volatiler Einspeisung stabil zu halten.Eigentlich sind wir schon an dem Punkt, an dem keine weiteren Großanlagen für Photovoltaik oder Windenergie nach dem EEG genehmigt werden dürften. Jede zusätzliche Anlage erhöht bei starkem Wind oder intensiver Sonne nur den Überschuss – und wir wissen oft nicht, wohin mit dem Strom. Die Folge: Verschenken, teils mit Aufzahlung, oder Abschalten zum Schutz der Netze. Das widerspricht dem EEG, denn die Voraussetzungen sind damit nicht mehr erfüllt.Mit Blick auf die Präambel und den Zweck des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (§1, §2 EEG) darf der Ausbau erneuerbarer Energien nur „stetig, kosteneffizient und netzverträglich“ erfolgen. Ziel ist ausdrücklich eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung im Interesse des Klima- und Umweltschutzes, unter Schonung fossiler Ressourcen und unter Verringerung der Energiekosten auch unter Berücksichtigung externer Effekte
Kurz: Neue Projekte müssen dauerhaft nachhaltig, Netz schonend und kosteneffizient sein – genau das steht in der Präambel und den grundlegenden Paragrafen und ist damit Voraussetzung für Genehmigung und Förderung.Wir wären daher gut beraten, den Zubau vorerst zu stoppen und unsere Energie darauf zu konzentrieren, die Voraussetzungen zu schaffen, um die erzeugte Energie auch sinnvoll nutzen zu können. Kein Windrad in Deutschland rechnet sich ohne Subventionen, wenn der Kapazitätsfaktor wegen Abschaltungen oder verschenkter Produktion unter 20 Prozent fällt. So etwas kann sich ein Wirtschaftsstandort wie Deutschland nicht leisten.
Ich verstehe Ihr Problem nicht.
Statt jetzt so maximal einfach den Zubau für beendet zu erklären und mit einem Schlag alle Dynamik abwürgen zu wollen, sollte man vielleicht mal überlegen, was jetzt schnell helfen könnte.
Es sind definitiv Batteriespeicher, die netzdienlich an den richtigen Orten den Strom aufnehmen und wieder abgeben. Es ist ja nicht so, dass die Marktsignale des so häufig anzutreffenden nahezu Gratisstrom nicht bei den Investoren für Großspeicher ankommen. Das marktwirtschaftliche Prinzip funktioniert ja, wenn wir gerade absurd hohe Anschlussanfragen mit 500 GW haben. Insofern ist es doch absolut naheliegend, die Marktwirtschaft wirken zu lassen und die Speicheranfragen schnell, geordnet und unbürokratisch abzuwickeln, bestenfalls mit einem Strommarkt, der die Batterien netzdienlich einbinden kann. Es sollte den Investoren geradezu der rote Teppich ausgerollt werden.
Also wo ist jetzt das Problem, wenn Frau Reiche einfach mal ihre Arbeit macht und über die Nachfrageseite marktwirtschaftlich die Überschüsse nutzen und die Spitzenlasten glätten lässt?
Es sind im Wesentlichen nur neue Regeln zu definieren, um endlich die Dynamik zwischen Erzeugung und Speicherung zu entfachen. Jetzt aber einfach die Erzeugung abzuwürgen, obwohl wir noch min. 10-15 Jahre das Wechselspiel zwischen EE Erzeugung und Batteriespeicher betreiben können, ist aus meiner Sicht in jeder Hinsicht einfältig.
Nach der Sättigung mit Batterien kommt Elektrolyse dran, der Weg ist noch weit und wir haben gerade erst mit dem Zubau begonnen. Und gibt es Probleme, sind sie zu lösen… aber bitte nicht einfach aufhören.
„wenn kaum Wind weht und die Sonne nicht scheint.“
Naja, die Sonne scheint ja trotzdem. In der letzten „Dunkelflaute“ hatten wir immerhin schon knapp 20GW Solar in der Mittagsspitze in Deutschland. Die Sonne scheint eben doch, Tag für Tag, solange die Erde nicht aufhört, sich zu drehen. Sie wird nur mehr oder weniger gedämpft, reflektiert und gestreut.
Bei einer weiteren Verdopplung der Solar-Kapazität werden das dann schon 40GW falls sich die Effizienz nicht noch weiter verbessert.
Derzeitige PV Anlagen erhalten keine Förderung, wenn der Strompreis unter Null. Warum also den Ausbau stoppen?
Speicher können und müssen netzbildend ausgeführt werden.
Die Zukunft lässt sich nicht mit festhalten am Alten gestalten. Ich empfehle mal Studien und Artikel der Netzbetreiber von vor 20-30 Jahren zu lesen, oder noch besser die Bedenken zur Zeit als das Auto eingeführt wurde.
Ohne Energiespeicher wird es langfristig nicht gehen. Und zwar für kurz- und Langzeit Speicherung. Man denke nur an Elektromobilität. Das wird die lastspitzen stark erhöhen, wenn man die 1000 kW ladenden Autos nicht abriegeln will bei gleichzeitigem Laden mehrere Fahrzeuge.
Wo bleiben die redox-flow Batterien. Polen soll ja einen langzeit- Großspeicher mit Vanadium redox flow Batterien gebaut haben.
Hat man sich schon überlegt, daß wir schon seit Millionen von Jahren einen ganz natürlichen Wasserstoff Speicher haben nämlich Wasser H2O.
Was ist mit dem Wassermotor von Toyota, der direkt über Hitze 2000 Grad erzeugt von Kondensatoren H2 aus dem Wasser abspaltet und dann im Motor verbrennt.
Ein blockheizkraft mit einem solchem Motor wäre doch was für die Dunkelflaute.
Wo bleiben die Visionen? Mit Regelungen, Verwaltung und Subventionen von alter Technik können wir weltweit nicht mithalten.
„Für längere Phasen ohne Wind und Sonne braucht es allerdings Lösungen wie Langzeitspeicher, den Stromaustausch mit Nachbarländern, eine Flexibilisierung der Stromnachfrage – und eben H2-ready-Gaskraftwerke.“
Jetzt sind nicht schlauer als vorher, widersprüchlicher geht es kaum noch.
Ich wage mal zu behaupten, dass eine „Flexibilisierung“ über Wochen nicht möglich ist und der Stromaustausch ebenfalls zum Erliegen kommt.
Am Ende wird man kein einziges Gigawatt an grundlastfähigen Kraftwerken einsparen können.
Ca. 80 GW gesicherter Leistung sind notwendig, der Großteil wird von thermischen Reservekrsftwerken geleistet werden müssen, genau wie heute.
Es ist nicht so schwer. Wir gehen mal vereinfacht davon aus, dass PV, Wind, Biomasse und Wasser in der Dunkelflaute Null liefern. Als Spitzenlast werden 80 GW angenommen. Dann brauchen wir rechnerisch 80 GW Backupkapazität in Form von Gaskraftwerken, damit wir den Bedarf decken können.
Mit Batterien brauchen wir nur ca. 60 GW an Gaskraftwerken, um 100% des Strombedarfes mit Gasstrom zu bedienen. Der Verbrauch ist über den Tag nicht konstant. Nachts liegt er z.B. nur bei 40-50 GW. Und dann können die auf Volllast laufenden 60 GW an Gaskraftwerken nachts die Speicher aufladen und die Speicher decken dann tagsüber die fehlenden 20 GW in der Lastspitze. Und so kommen wir auch ohne Stromimporte über die 3 wöchige Dunkelflaute, auch wenn wir nicht genug Gaskraftwerke haben, um die Spitzenlast zu bedienen.
So oft kommen richtige Dunkelflauten nicht vor. Solange das Wetter mitspielt, können Ökostromer immer billiger produzieren als Gaskraftwerke, auch mit den Zusatzkosten für die Batterie, und verdrängen alle anderen aus dem Markt. Während der Dunkelflaute wird der Strom sehr teuer, dann kann das Gaskraftwerk zwar viel Geld verdienen, muss aber in vielleicht 500 Stunden im Jahr hohe Kosten für Abschreibung der Investition, Personal und teuren Brennstoff erwirtschaften. Kann man wirklich das Personal bei Dunkelflaute einberufen und an den anderen 8200 Stunden im Jahr was anderes arbeiten lassen, wo sie bei der Dunkelflaute wirklich abkömmlich sind? Oder die Gaskraftwerke ohne Mitarbeiter netzgesteuert automatisiert betreiben? Der Strom wird aber auch so teuer, dass es sich für viele nicht mehr lohnt ihn zu nutzen, vielmehr wird man im Voraus eingekauften Strom an Dritte weiter verkaufen. Kurzarbeit an 10 Tagen im Jahr kann da erträglich sein.
Wenn wir jetzt nicht vorwärts gehen, wird es mit der technischen Entwicklung sein wie immer. Wir erfinden es und die anderen kopieren es und machen den Profit. Das hatten wir schon oft genug.
Der Großspeichermarkt zeigt wie es geht. Wo ein Markt ist, läuft es meist schneller als gedacht. Alleine die Planungszeit für die Ausschreibung von Gaskraftwerken dauert länger als der Zubau von Speichern in gleicher Größe.
Darüber hinaus sind die Gaskraftwerke erst für die Zeit ab 2030 geplant. Jeder, der sich mit Speichern beschäftigt hätte vor 5 Jahren wohl nicht erträumt, zu welchen Preisen jetzt Speicher verbaut werden. Und ein Ende der Preissenkung ist noch lange nicht in Sicht.
Der größte Vorteil aber, es rechnet sich ab sofort. Für jeden, der Strom nutzt. Vom kleinen Balkonkraftwerksspeicher bis zum GW-Speicher.
Vielleicht sollte sich jeder zu Weihnachten einen mindestens 1kWh-Speicher schenken. Dann hätten wir ruckzuck 80GWh Speicher sehr gut verteilt über Deutschland installiert.
Wir benötigen nicht nur kW sondern auch kWh.
Ich höhe nur Speicher Speicher Speicher,
Es gibt aber noch keinen Speicher für die Dunkelflaute, keiner baut einen Speicher wo nur 2-5 mal im Jahr / Zyklen hat.
„Es gibt aber noch keinen Speicher für die Dunkelflaute, keiner baut einen Speicher wo nur 2-5 mal im Jahr / Zyklen hat.“
Die ist auch noch lange ziemlich irrelevant, wenn die Dunkelflaute am Ende im Jahr 2045 nur 5-10% ausmacht. Wir haben noch min. 10 Jahre Zeit für die 80-90% mit EE, Speicher und Flexibilitäten, das passiert marktwirtschaftlich und dynamisch.
2035 haben wir hoffentlich ein paar bessere Voraussetzungen für die Langzeitspeicherung geschaffen, zum einen mit einer dezentralen Backup-Struktur, zum anderen natürlich mit zu erwartenden zahlreichen Innovationen in Sachen Hybridkraftwerke, dezentrale Gasturbinen, Elektrolyse, Batteriepufferung, Transport, Leitungen im EU Verbund, Strommarkt etc.
Ich verstehe diesen blind machenden Fokus auf die schwierigsten 5-10% nicht, wenn wir mit Versorgungssicherheit noch nie ein Problem hatten und auch nie haben werden. Wir „könnten“ das auch noch Jahrzehnte fossil abdecken, wenn es dann sein müsste und wir wirklich das grüne Backup nicht hinbekämen… am wichtigsten ist es hier vor allem, eine neue dezentrale Struktur mit residualen Lückenfüllern zu etablieren.
Noch einmal, wenn alles andere im Bereich Kurzzeitspeicherung und flex. Direktnutzung auf einem guten marktwirtschaftlichen Weg ohne Subventionen funktioniert, schaffen wir damit auch 90-95% im Strommix. Das ist eigentlich realistisch erreichbar, weil alle Beteiligten aus der Glättung volatiler günstigster Energie Gewinne generieren können, ohne Einmischung des Staates.
Frau Reiche, übernehmen Sie bitte mit den jetzt passenden marktw. und netzdienlichen Maßnahmen, bringen Sie Ordnung ins System. Es geht sogar schnell und ist nicht einmal schwer, teuer oder aufwändig…. Danke.
Vielleicht gelingt die Diskussion besser, wenn wir die Anwendungsfälle klarer voneinander trennen.
1. Fall : Regelenergie Momentan, Sekunden oder Minutenreserve
Hier sind Batteriespeicher geeignet, gleich alle Formen der Regelenergie abzudecken
2. Fall: Tag/Nacht Ausgleich
Hier habe ich mal einen Tag aus der Kalenderwoche 32 rausgesucht. Da würden Abends, Nachts und am frühen Morgen etwa 200 GWh Speicher benötigt, die aber auch am Tage gefüllt werden müssen. Dazu reicht die installierte PV Leistung noch nicht. Da fehlen Pi x Daumen noch 50GW installierte PV Leistung, die aber bei aktuellem Tempo in vier Jahren da sein werden.
Dazu noch der Hinweise, dass der zukünftigen PV Ausbau auf jeden Fall synchronisiert mit Speicher erfolgen soll, um den Überschuss der vier-sechs Stunden um die Mittagszeit in die Nacht zu retten.
3. Fall : Dunkelflaute
Hier schaue ich auf die Woche 45 in 2024. Da fehlen eine Woche lang kontinuierlich 60 GW Leistung.
Sagen wir mal ich gehe in Richtung Batterien: Das bedeutet erstmal Verzehnfachung der PV Leistung (1 TW Solar), um die Speicher an einem solchen trüben Tag Tags zu füllen und TWh Batterien, um den Rest des Tages und teilweise den halben nächsten Tag zu überbrücken
Jetzt wird es interessant. Will ich für zweimal zwei Wochen pro Jahr einen 60 GW Kraftwerkspark rumstehen haben ?
Will ich die genannte PV Leitung und Batteriespeicherkapazität vorhalten ? Ich schätze mal 50 €/kWh , da kostet der Batteriepark dann 50 Milliarden Euro. Die fehlenden 900 GW PV kosten 135 Milliarden €.
Jetzt strecke ich die Investition über 20 Jahre und komme auf knapp 10 Milliarden Euro pro Jahr. Sollte finanzierbar sein.
4. Was ich alles nicht berücksichtigt habe:
a. Den Windausbau
b. Die Flexibilisierung des Verbrauchs über dynamische Tarife
c. Die Flexibilisierung der Erzeugung von Biogas (bis 40 GW in Bedarfszeiten)
d. Die Flotte an E-Fahrzeugen
e. Elektrolyse und Methanisierung und Verbrennung in vorhanden Gaskraftwerken
f. Die Ersetzung der degenerierten Batterien nach 25 Jahre mit dann Zinkmultijodid Flusszellen, die nur noch ein Zehntel kosten