Energie-Verluste Wasserkraft soll verpuffenden Strom speichern

Ungenutzter Windstrom könnte 30.000 Haushalte in Deutschland pro Jahr versorgen. Neue Technologien sollen den verlorenen Strom speichern: Neben Wasserkraftwerken kommen auch parkende Elektroautos in Frage.
Wind und Wasser: Wo bleibt der Strom?

Wind und Wasser: Wo bleibt der Strom?

Foto: Patrick Pleul/ dpa

Hamburg - Strom für eine ganze Kleinstadt ist im vergangenen Jahr im deutschen Energienetz versickert. 127 Millionen Kilowattstunden verpuffen nach Daten der Bundesnetzagentur ungenutzt. Das meiste davon ist Windstrom, den niemand gebrauchen konnte, wie der Öko-stromversorger Greenpeace Energy erläutert. Nach seinen Berechnungen hätten 30.000 Haushalte mit dem verlorenen Strom ein Jahr lang versorgt werden können.

Elektrizität lässt sich derzeit kaum im großen Maßstab speichern. Während konventionelle Kraftwerke ihre Produktion dem aktuellen Bedarf anpassen, müssen Wind- und Sonnenkraftwerke nehmen, was kommt. Daher liefern sie Energie mitunter zur Unzeit. Die Entwicklung effizienter Energiespeicher ist daher ein Eckpfeiler für den Umbau der Energieversorgung auf erneuerbare Quellen.

Besonders schlecht speichern lässt sich Windstrom; der müsste im Netz aufgefangen werden. Doch das Netz kann derzeit kaum Strom speichern, wie Experten nun im Wissenschaftsmagazin "Science"  anprangern. Gegenwärtig liegt die weltweite Speicherkapazität demnach bei einer Leistung von 127.000 Megawatt, das entspricht der Leistung von etwa 100 großen Kraftwerken. 99 Prozent der Kapazität wird von Pumpspeicherwerken bereitgestellt, die mit überschüssigem Strom Wasser in ein hochgelegenes Becken pumpen und es bei einem Strom-Unterangebot wieder bergab laufen lassen und in Turbinen verstromen.

Das wäre nach Ansicht der Umweltorganisation Greenpeace auch eine Option für europäischen Windstrom. "Die Vernetzung von Offshore-Windkraft mit Wasserkraft in Skandinavien ist einer der Hoffnungsträger für Stromspeicher der kommenden Jahrzehnte", sagt Greenpeace-Energieexperte Andree Böhling.

Ein größeres Potenzial sieht Greenpeace jedoch in sogenanntem Windgas: Dafür wird mit überschüssigem Windstrom Wasser per Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Der Wasserstoff könnte bis zu einem Anteil von fünf Prozent in das bestehende Gasnetz eingespeist werden und so etwa zum Heizen dienen. "Der nächste Schritt wäre, unter Zuführung von Kohlendioxid Biomethan herzustellen", erläutert Böhling. Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas. "Damit könnte man das gesamte Gasnetz als riesigen Speicher nutzen." Bei Bedarf lässt sich das Biomethan auch wieder in Strom umwandeln.

"Diese Technologie wird kommen, aber es wird schwer", urteilt der vielfach ausgezeichnete US-Chemiker Harry Gray vom California Institute of Technology (Caltech) jetzt in "Science". Der schwierige Schritt steht gleich am Anfang: Dem Kohlendioxid (CO2) muss ein Sauerstoffatom entrissen werden. Doch CO2 ist ein sehr stabiles Molekül, die Trennung kostet normalerweise deutlich mehr Energie als sich nachher pro Treibstoff-molekül wieder gewinnen ließe.

Leichte Batterien

Chemiker haben mit zahlreichen Katalysatoren experimentiert, um die Reaktion zu vereinfachen. Mit Hilfe einer sogenannten ionischen Flüssigkeit haben Forscher um Paul Kenis von der Universität von Illinois kürzlich den Energieaufwand für die Auftrennung von Kohlendioxid um 90 Prozent reduziert. Allerdings ist der Prozess für eine industrielle Anwendung noch deutlich zu langsam.

Böhling sorgt das nicht: Die Technologie wird nach Ansicht des Greenpeace-Experten erst in 10 bis 15 Jahren benötigt. "Bis dahin kann man Überschüsse mit Netzoptimierung und intelligenter Laststeuerung auffangen." Je größer der Netzverbund, desto weniger fallen Schwankungen einzelner Kraftwerke ins Gewicht. Wenn etwa an der Nordsee Flaute herrscht, produzieren Windräder an der Atlantikküste vielleicht gerade kräftig. "Wir sind aber gut beraten, heute schon Langfristspeicher zu erforschen und zu entwickeln", unterstreicht der Energie-Experte.

Auch DLR-Energievorstand Wagner sieht Wasserstoff aus erneuerbaren Stromquellen als lohnende Zukunftsoption: "Der Wasserstoff ist dann interessant, wenn wir wirklich mit erneuerbaren Energien überschwemmt werden. Dann brauchen wir einen billigen Speicher, der sich massenhaft einsetzen lässt."

Auch die direkte Speicherung von Strom in Batterien kann durchaus sinnvoll sein. Die Forschung lag in Deutschland lange brach, wie Wagner bedauert, entwickelt sich derzeit aber rasant. So wurde zum Jahresbeginn ein neues Helmholtz-Zentrums für Batterieforschung in Ulm ins Leben gerufen, zu dessen Partnern auch das DLR gehört.

Neu entwickelte Batteriesysteme wie Lithium-Ionen-Akkumulatoren oder Natrium-Schwefel-Akkumulatoren könnten künftig für die Speicherung von elektrischer Energie im Stromnetz infrage kommen, heißt es in "Science", vorausgesetzt die Kosten lassen sich im Zaum halten. Das Ziel ist eine billige, leichte Batterie mit hoher Energiedichte.

Die einzig kommerziell verfügbare Option für den Anschluss ans Stromnetz sind derzeit Natrium-Schwefel-Akkumulatoren, mit denen weltweit etwa 200 Anlagen mit einer Leistung von 315 Megawatt betrieben werden, schreibt ein Team um Bruce Dunn von der Univeristät von Kalifornien in Los Angeles. Allerdings müssen auch bei ihnen noch Sicherheitsaspekte geklärt werden. So waren Natrium-Schwefel-Batterien etwa für ein Feuer in einem japanischen Kraftwerk am 21. September verantwortlich.

Leichte und billige Batterien mit hoher Speicherdichte sind eine Schlüsseltechnik für die Elektromobilität. Manche Forscher sehen Elektroautos auch als ideale Speicher für das Stromnetz: Die meisten Fahrzeuge stehen überwiegend geparkt, statt zu fahren. Sind sie währenddessen an das Stromnetz angeschlossen, können ihre Batterien als Puffer genutzt werden. "Das ist eine sehr interessante Option, die wir auch erforschen", urteilt Wagner. "Aber ich denke, wir sollten einen Schritt nach dem anderen machen. Zuerst sollten wir vernünftig die Elektroautos auf die Straße bringen."

Till Mundzeck, dpa
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