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Problemlösung in Sicht
Drucken Bewerten Autor: Daniel Wetzel| 17:45
So lässt sich Strom aus Windkraft speichern
Wenn der Wind stark weht, wird oft zuviel Strom erzeugt. Die Speicherung ist bislang das größte Problem – das könnte bald gelöst sein.
Reisende auf deutschen Autobahnen und Bahnlinien haben das Problem mit der Energiewende stets vor Augen: Überall stehen Windkraftanlagen, doch jede zweite steht still. Immer mehr Windparks müssen laut Bundesverband Windenergie(BWE) über lange Zeiträume abgestellt werden, obwohl es tüchtig weht: Das Stromleitungsnetz ist mit dem Abtransport der Wind-Kilowattstunden, die meist in Norddeutschland erzeugt werden, überfordert. An anderen Tagen fehlt es schlicht an Nachfrage nach Elektrizität, obwohl es windig ist. Speicher, die Ökostrom für Tage oder gar Wochen zwischenlagern könnten, bis die Leitung wieder frei ist und der Bedarf groß genug ist, gibt es noch nicht.
Windräder
Foto: dpa Windenergie gilt in Deutschland als aussichtsreichste Form der Stromerzeugung bei erneuerbaren Energien
Das könnte sich künftig ändern. Die Bundesnetzagentur (BNetzA) will das Potenzial einer vielversprechenden Technologie zur Stromspeicherung erkunden: Die Umwandlung der Elektrizität in Wasserstoff und Methan. Diese so genannte Power-to-Gas-Technologie könnte helfen, die beiden größten Probleme der Ökostrombranche zu lösen: Fehlende Stromspeicher und Stromleitungen. In Fachzeitschriften werden die Möglichkeiten der neuen Technik bereits euphorisch gefeiert.
Stromspeicherung als Gas
Foto: Infografik Welt Online So könnte das Speicherproblem beim Ökostrom gelöst werden
Was allerdings nötig wäre, um „Power-to-Gas“ auf breiter Basis zum Durchbruch zu verhelfen, das will die Bundesnetzagentur gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) am heutigen Dienstag auf einem Kongress in Berlin mit Wissenschaftlern, Energiewirten, Leitungsbauern und Politikern diskutieren. „Visionen und Hoffnungen sind schön und gut“, sagte Matthias Kurth, Präsident der Bundesnetzagentur im Gespräch mit „Welt Online“: „Konkrete Zeitpläne und Umsetzungsstrategien sind besser.“
Das chemische Verfahren, um das es geht, ist seit mehr als hundert Jahren bekannt: die Elektrolyse. Doch bis vor Kurzem war niemand auf die Idee gekommen, das Verfahren als Lösung des Stromspeicherproblems in Betracht zu ziehen. In Zukunft könnten nun aber neben Wind- und Solarparks Elektrolyse-Anlagen stehen. Sie zerlegen Wasser – chemische Formel H2O – mit Hilfe elektrischer Energie in seine Bestandteile Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O2).
Der brennbare Wasserstoff könnte direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden – und irgendwann, wenn es zum Beispiel Stromnachfrage bei Windflaute gibt, in Gaskraftwerken verbrannt und so in Elektrizität zurückverwandelt werden. Aber auch als Wärmequelle für Heizungen stünde die auf diese Art veredelte Elektrizität dann zur Verfügung.
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Regierungsbeschlüsse zur Energiewende
Mit insgesamt elf Beschlüssen zur Energiepolitik hat die Bundesregierung den Atomausstieg bis zum Jahr 2022 und weitere Schritte hin zu einer energiepolitischen Wende auf den Weg gebracht. Die Beschlüsse im Einzelnen:
Atomausstieg
Die nach der Atomkatastrophe von Fukushima zunächst vorläufig abgeschalteten sieben ältesten Akw sollen nicht mehr ans Netz gehen, auch nicht der schon länger abgeschaltete Pannenreaktor Krümmel. Von diesen Atommeilern bislang nicht verbrauchte Reststrommengen können aber auf andere Anlagen übertragen werden. Ein älteres Akw kann die Bundesnetzagentur noch bis Frühjahr 2013 als sogenannte Kaltreserve für Netzengpässe in Bereitschaft halten.
Neu ist, dass zusätzlich zur Begrenzung der Restlaufzeiten auch den neun neueren Akw ein festes Datum für den spätesten Abschalttermin zugeordnet wird. Das Akw Grafenrheinfeld soll demnach bis Ende 2015 vom Netz gehen, dann bis Ende 2017 das Akw Gundremmingen B und bis Ende 2019 das Akw Philippsburg 2. Für die Akw Grohnde, Gundremmingen C und Brokdorf ist demnach Ende 2021 spätestens Schluss.
Noch bis höchstens Ende 2022 dürfen als letzte Atommeiler die Akw Isar 2, Emsland und Neckarwestheim 2 am Netz bleiben. Die Kernbrennstoffsteuer für Akw-Betreiber bleibt erhalten.
Atommüll-Endlager
Die Erkundung des Salzstocks Gorleben als möglichem Standort für ein Endlager für hochradioaktiven Atommüll soll ergebnisoffen fortgesetzt werden. Parallel soll es ein Verfahren zur Ermittlung allgemeiner Eignungskriterien bestimmter Gesteinsformationen und möglicher Alternativen zu Gorleben geben.
Erneuerbare Energien
Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung soll wie bisher schon geplant bis 2020 auf mindestens 35 Prozent steigen, bis 2030 auf 50 Prozent, bis 2040 auf 65 Prozent und bis 2050 auf 80 Prozent. Zugleich soll der Stromverbrauch sinken und zwar bis 2020 um zehn Prozent.
Die Planungsverfahren für den Ausbau der Stromnetze, um etwa Windstrom von Norddeutschland in den Süden zu transportieren, will die Regierung beschleunigen – vor allem dadurch, dass Kompetenzen stärker beim Bund gebündelt werden. Mitwirkungsrechte der Bürger will die Regierung aber nach eigenen Angaben nicht einschränken. Auch die teureren Erdkabel sollen eine Rolle spielen.
Im Rahmen einer Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) sollen Offshore-Windparks, Wasserkraft und Geothermie stärker gefördert werden. Wie geplant gekürzt werden dagegen Solarförderung und Mittel für Windkraftanlagen an Land. Ein Gesetzentwurf liegt hierzu aber noch nicht vor. Durch eine Änderung des Baurechts will die Regierung den Ersatz älterer Windanlagen durch neue, leistungsstärkere erleichtern.
Konventionelle Kraftwerke
Die derzeit bereits in Bau befindlichen neuen Kohle- und Gaskraftwerke sollen zügig fertiggestellt werden. Zudem hält die Bundesregierung den weiteren Zubau von etwa 10 Gigawatt Kraftwerksleistung für erforderlich, der ebenfalls in erster Linie aus fossilen Quellen kommen soll. Dabei soll es sich allerdings um möglichst effiziente und flexible Kraftwerke handeln. An den nationalen Zielen für die Minderung des CO2-Ausstoßes soll sich nichts ändern.
Gebäude
Die Mittel für die energetische Gebäudesanierung werden zunächst für die Jahre 2012 bis 2014 auf jährlich 1,5 Milliarden Euro aufgestockt. Zudem sollen Maßnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs leichter steuerlich absetzbar sein. Damit will die Regierung erreichen, dass jährlich zwei Prozent des Gebäudebestandes saniert werden, um Energie zu sparen und den CO2-Ausstoß zu mindern.
Quelle: AFP
Das Speicherpotenzial des Erdgasnetzes ist riesig: Mit einem Volumen von 20 Mrd. Kubikmetern kann es als Zwischenspeicher für 106 Terawattstunden elektrischer Energie dienen. Als Reservoir würden dabei nicht nur die großen unterirdischen Gasspeicher dienen, sondern vor allem die Pipeline-Röhren selbst.
Ein Sechstel des gesamten deutschen Jahresbedarfs an Elektrizität ließe sich also in Form von Erdgas speichern. Auch in punkto Sicherheit dürfte es keine Probleme geben: Schon derzeit kann das Gemisch in den Gasleitungen bis zu fünf Prozent Wasserstoff enthalten: Ein Grenzwert, der bislang kaum je auch nur annähernd erreicht wird. Sogar eine noch höhere H*-Beimischung zum Methan wird unter Fachleuten derzeit diskutiert.
Um noch mehr Energie noch sicherer im Gasnetz unterzubringen, könnte der produzierte Wasserstoff auch mit dem als „Klimakiller“ kritisierten Treibhausgas Kohlenstoffdioxid (CO2) zusammengebracht werden, das man zu diesem Zweck zum Beispiel aus Kraftwerken abzapfen könnte. Reagieren beide Stoffe miteinander, entsteht aus Kohlenstoff und Wasserstoff das als „Erdgas“ bekannte Methan mit der Formel CH2. In der an Abkürzungen nicht armen Energiebranche verbreitet sich für dieses künstlich hergestellte Methan derzeit das Kürzel SNG: „Substitute Natural Gas.“
„Fehlende Stromspeicher sind neben den fehlenden Netzen die Achillesferse der Energiewende“, sagt Netzagentur-Präsident Kurth: „Power-to-Gas gehört zu den wenigen, wirklich vielversprechenden Hoffnungen, dieses Problem technisch zu lösen.“ Aber der Behördenchef warnt auch vor „verfrühter Euphorie“, bevor nicht auch Aufwand und Kosten abschätzbar sind: „Wir brauchen zunächst einmal eine realistische Einschätzung der Technikoption und ihrer Probleme“, sagt er.
Noch deutliche Wirkungsgradverluste bei der Umwandlung
Zu den Nachteilen der Technik gehört, dass die Umwandlung von Strom in Gas mit Wirkungsgradverlusten verbunden ist. So bleibt bei der Herstellung von Wasserstoff nur 75 Prozent der eingesetzten Energie übrig. Wird der Wasserstoff in einem weiteren Schritt auch noch zu Erdgas „methanisiert“, sind es nur noch 65 Prozent. Einerseits sind solche Verluste verschmerzbar, weil die ursprüngliche Energie Wind- und Sonnenkraft kostenlos und zeitweise im Übermaß anfällt.
Andererseits tröstet das die Betreiber von Windparks wenig, die entsprechend weniger Strom direkt ins Netz einspeisen können und so eine geringere Vergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz bekommen. Denn noch ist unklar, wie man in Zukunft mit den Kosten der Umwandlung und Speicherung umgehen wird: Sollen die Anlagenbetreiber dafür nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz vergütet werden? Oder soll man die Kosten der nötigen Infrastruktur auf die Netzentgelte umlegen?
Umwandlung erhöht die Kosten
Sicher ist nur, dass der Endverbraucher für die Dienstleistung des Stromspeicherns erneut belastet werden wird: Denn die Erzeugungs-Kosten für Strom aus synthetischem Erdgas liegen im Idealfall bei 6 bis 8 Cent pro Kilowattstunde – Strom aus importiertem Gas kostet nur etwa zwei Cent.
Um die Technik rentabel zu machen und als Alternative zu Stromimporten und –exporten aufzubauen, müsste diese Differenz ausgeglichen werden – entweder aus einem neuen Fördertopf oder wie beim bisherigen Ökostrom-Ausbau über die Stromrechnung der Verbraucher. „Was nötig wäre, um die Technik wirtschaftlich zu machen, können wir jetzt noch nicht abschließend beurteilen“, sagt Behördenchef Kurth: „Bevor man über Kostenwälzung redet, sollte man sich erst einmal ein klares Bild vom Potenzial und den Technikfolgen erarbeiten – und genau damit wollen wir nun beginnen.“
Gasspeicherung würde weniger Stromleitungen nötig machen
Kurth plädiert allerdings dafür, auch andere Posten in die Rechnung einfließen zu lassen. „Positive volkswirtschaftliche Effekte könnten für eine staatliche Förderung der Technikeinführung sprechen“, sagt Kurth. Zu diesen Effekten gehört, dass vermutlich weniger Stromleitungen quer durch Deutschland gebaut werden müssten, wenn ein Teil des Ökostroms vor Ort in Erdgas verwandelt wird und in die Pipelines wandert.
„Ich glaube nicht, dass Power-to-Gas den Bedarf an neuen Stromleitungen für die Energiewende nun völlig obsolet macht“, stellt Kurth klar: „Wir werden das Leitungsnetz in jedem Fall stark ausbauen müssen, wenn wir den Anteil erneuerbarer Energien bald auf 35 oder gar 50 Prozent erhöhen.“ Doch könne es die Kosten des Leitungsbaus merklich reduzieren, wenn zumindest die phasenweise auftretenden „Produktionsspitzen“ von Windparks und Solaranlagen nicht mehr ins Netz eingespeist werden müssten, sondern methanisiert werden könnten.
Hinzu kommt, dass man überschüssigen Ökostrom nicht mehr wie derzeit üblich ans Ausland verschenken müsste, wenn die Kilowattstunden endlich im eigenen Land eingelagert werden könnten. Tatsächlich verlangen ausländische Energiekonzerne ja sogar noch einen Aufpreis dafür, wenn sie sich bereit erklären, den zur Unzeit produzierten Wind- und Sonnenstrom aus Deutschland abzunehmen.
Negative Strompreise würden der Vergangenheit angehören
Das Problem des gelegentlichen Überflusses an Grünstrom, das immer öfter zum Effekt „negativer Strompreise“ an der Energiebörse EEX in Leipzig führt, würde mit Power-to-Gas bald der Vergangenheit angehören. „Gerade in Norddeutschland, wo die meisten Windkraftanlagen stehen, gibt es auch besonders viele Kavernen, die man als Gasspeicher nutzen kann“, beschreibt Kurth einen Vorteil der Power-to-Gas-Technologie.
Schließlich bräuchten Wind- und Solarparks nicht mehr so häufig abgestellt zu werden, wenn die Stromnachfrage zeitweise zu gering ist. Das dürfte der Energiewende bei den Deutschen zu mehr Akzeptanz verhelfen. Denn bislang muss der Verbraucher die Ökostrom-Produzenten selbst dann bezahlen, wenn deren Anlagen wegen Netzengpässen stillstehen. In Zukunft zahlt der Verbraucher über seine Stromrechnung einen gewissen Aufpreis für sinnvolle Stromspeicher.
Neue Chancen für die Autoindustrie
Das dürfte ihm leichter fallen, als weiterhin für nutzlos stillstehende Windparks zu bezahlen. Gelingt es, mit Hilfe der Elektrolyse und Methanisierung Strom zu überschaubaren Kosten erstmals langfristig, vielleicht sogar saisonübergreifend zu lagern, öffnen sich damit Chancen auf ganz neue Geschäftsmodelle. So hat die VW-Tochter Audi etwa bereits angekündigt, einen Windpark zu errichten und mit einer Elektrolyse-Anlage auszurüsten. Sie soll im kommenden Jahr in Betrieb gehen. Erdgas-Autos oder Fahrzeuge mit Brennstoffzelle können dann mit synthetischen Methan oder Wasserstoff, hergestellt aus Ökostrom und Wasser, betrieben werden.
Audi ist nicht der einzige Autobauer, dem die neue Technik helfen könnte. Für Autokonzerne, die den CO2-Ausstoß ihrer Fahrzeugflotten nach Vorgaben der EU-Kommission aus Klimaschutzgründen senken müssen, stellt Power-to-Gas eine neue, vielversprechende Chance dar. Auch der größte deutsche Energiekonzern E.on hat bereits angekündigt, eine Demonstrationsanlage zu bauen.
Stromerzeugung
Foto: Infografik WELT ONLINE So wird in Deutschland Strom erzeugt
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Stromerzeugung
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Foto: Infografik WELT ONLINE So wird in Deutschland Strom erzeugt
Power-to-Gas gerät schließlich auch deshalb ins Zentrum der energiewirtschaftlichen Debatte, weil sich die bislang diskutierten Möglichkeiten langfristiger Stromspeicherung zunehmend als illusorisch erweisen. So hatte etwa der Sachverständigenrat für Umweltfragen der Bundesregierung vorgeschlagen, mehrere Tiefseekabel mit einigen zehntausend Megawatt Kapazität nach Norwegen zu verlegen, um die dortigen Wasserkraftwerke als Speicher für deutschen Ökostrom zu nutzen.
Eine Idee, die nach Einschätzung des Netzagentur-Präsidenten „nicht die reale Situation wiedergibt.“ Denn die technische Diskussion habe sich bislang nur um die Frage gedreht, wie viel Energie die dortigen Pumpspeicher aufnehmen könnten. „Weitgehend ignoriert“ worden sei aber die Frage, ob das norwegische Stromnetz überhaupt solche Mengen an Elektrizität aufnehmen kann. Nach ausgiebigen Konsultationen mit dem Chef des staatlichen norwegischen Stromnetzbetreibers kann Kurth nichts Ermutigendes berichten: Die Kapazität des bestehenden Netzes reiche bei weitem nicht aus.
Der Bau neuer Stromleitungen auf dem norwegischen Festland zur Aufnahme deutschen Ökostroms sei aber dort kaum durchzusetzen: „Der Bau neuer Stromleitungen ist in Norwegen mindestens genauso schwierig wie in Deutschland“, sagt Kurth. Folge: Statt neue Trassen zu bauen, plant der norwegische Netzbetreiber lediglich zwei bestehende Stromleitungen zu ertüchtigen, berichtet Kurth: „Mehr ist dort in den nächsten zehn Jahren nicht drin.“
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Zeitpunkt: 24.11.11 12:59
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