Stromspeicher können helfen, die “Californian Duck Curve” zu glätten, wie die Abbildung 2 zeigt. Dies geschieht, indem sie in den Mittagsstunden, wenn die Solarstromerzeugung hoch und die Nachfrage gering ist, Strom speichern und diesen in die Abendstunden mit hoher Nachfrage verschieben, wo die Solarstromerzeugung sehr niedrig bzw. nicht vorhanden ist. Dies glättet die Kurve und verringert den plötzlichen Anstieg des Bedarfs in Stromerzeugung aus nicht-erneuerbaren Energien während der späten Nachmittagsstunden.
Datenquelle: Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems et al. (2018)
Die Daten des Fraunhofer Instituts zum deutschen Strommarkt zeigen, dass die Stromerzeugung aus Wind- und Solarquellen nicht nur täglich schwankt, sondern auch über Wochen und Jahreszeiten hinweg äußerst wechselhaft ist.
Von 2008 bis 2018 ist der Anteil an Wind- und Solarenergie von 8,3% auf 28,8% gewachsen. Dies ist ein 3,5-facher Anstieg in 10 Jahren.
Die Integration dieser volatilen erneuerbaren Energien wird immer wichtiger und gewinnt mit einem wachsenden Anteil an Wind- und Solarenergie in Deutschland an Dringlichkeit.
Allein in 2017 hat Deutschland Strom ins Ausland exportiert, der ausgereicht hätte, um 15,4 Millionen Haushalte für ein Jahr zu versorgen.
Eine verbreitete Praxis für Tage mit (zu) hoher Produktion ist zur Zeit die sogenannte Abregelung, bei der Anlagen temporär abgeschaltet werden oder ihre Produktion gedrosselt wird, zum Beispiel, um eine Überlastung des Stromnetzes zu verhindern.
Eine andere, ebenfalls oft genutzte Option ist der Export von Strom, was jedoch die Stromnetze der Nachbarländer belastet und deren Strompreise beeinflusst. Keine der beiden Optionen ist sonderlich hilfreich, wenn es darum geht, Klimaziele nachhaltig zu erreichen.
Stromspeicher können Abregelung sowie Stromexport überflüssig machen, da der überschüssige Strom so einfach für späteren Bedarf gespeichert werden könnte.
Allein in Deutschland wurden in 2017 5,5 TWh Strom aus erneuerbaren Quellen abgeregelt und ungefähr 77 TWh exportiert. Um ein Beispiel und ein Gefühl für die Zahlen zu geben: Ein 4-Personen Haushalt in einem Einfamilienhaus verbraucht in etwa 4 bis 5 MWh pro Jahr. Das heißt, mit dem exportierten Strom hätten 15,4 Millionen Haushalte in Deutschland für ein Jahr mit (gratis) Strom versorgt werden können. Stattdessen haben wir den Strom zu überwiegend negativen Preisen exportiert. Anders gesagt: Wir haben andere dafür bezahlt, dass sie unseren Strom abnehmen, während gleichzeitig Haushalte immer höhere Strompreise zahlen müssen.
Zudem werden an Tagen mit niedriger Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen Spitzenlastkraftwerke dazugeschaltet. Dies sind Kraftwerke, die nur wenige Tage im Jahr in Nutzung sind und üblicherweise sehr hohe Grenzkosten haben, die in Form von höheren Strompreisen weitergereicht werden. Dazu kommt noch, dass sie normalerweise mit endlichen Ressourcen betrieben werden. In Deutschland wird die Spitzenlast von 82 GW überwiegend von Gas-, Kohle- und Atomkraftwerken gedeckt und zudem oft als Argument gegen einen schnellen Kohleausstieg verwendet. Stromspeicher können den Weg frei machen für Kohleausstieg und Energiewende, indem sie eine nachhaltigere Lösung bieten als diese Spitzenkraftwerke und sie langfristig komplett ersetzen.
Energiespeicher entlasten unser Netz und fördern die Netzstabilität
Aber auch aus Perspektive der Netzbetreiber sind Stromspeicher nötig und äußerst nützlich.
Indem sie die Systemlast zu Spitzenlastzeiten verringern, können sie die Lebensdauer vom Netz verlängern, ohne dabei Strom zu verschwenden.
Zusätzlich helfen sie, eine gleichbleibend hohe Stromqualität zu gewährleisten: Eine Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage kann negative Auswirkungen auf die Stromqualität haben. Dies kann Instabilitäten im Netz und außerdem möglicherweise Schäden an Endgeräten verursachen. Ein Beispiel, das wahrscheinlich den meisten Deutschen bekannt vorkommt, sind Uhren, die falsch gehen. Diese Uhren nutzen die 50 Hz Frequenz, um die Zeit zu messen. Aufgrund von starken Fluktuationen im Netz kann die Spannung abweichen, was zu einer Fehlfunktion der Uhren führen kann.
Spannungsschwankungen können jedoch leicht behoben werden, wenn die Stromversorgung darauf reagieren kann. Stromspeicher können dafür Lösungen bieten, die wesentlich günstiger sind als die zur Zeit genutzten Optionen.
Zusätzlich können Stromspeicher genutzt werden um die Auswirkungen von verzögerten Investitionen in den Netzausbau abzuschwächen. Deutschland hat vor, sein Stromnetz um 7700 km auszubauen. Davon sind bis jetzt 1050 km gebaut, weniger als 14%. Die erforderlichen Investitionen betragen geschätzt 50 Milliarden Euro. In 2018 wurden 150 km neu gebaut, was einfach zu wenig ist.
In Kombination mit dem steigenden Strombedarf führt dies zu Engpässen in der Versorgung mancher Gebiete. Das ist nicht nur schlecht für die Verlässlichkeit und die Qualität der Stromversorgung, sondern auch für das Netz selbst.
Stromspeicher können also den Weg ebnen für erneuerbare Energien, indem sie die täglichen, wöchentlichen und saisonalen Schwankungen glätten. Sie können Abregelung überflüssig machen und Spitzenlastkraftwerke ersetzen. Zusätzlich können sie die Stabilität und Verlässlichkeit im Netz erhöhen und dessen Lebensdauer verlängern.
Kraftblock, die erste ökonomisch und ökologisch sinnvolle Speicherlösung
Seit Jahren analysieren wir bei Freigeist Capital Stromspeicher und vergleichen die verfügbaren Speicherlösungen. Bis jetzt jedoch waren die verfügbaren Speicher aufgrund ihrer begrenzten Ladezyklen weder besonders langlebig, noch ökologisch nachhaltig. Außerdem sind Speicherlösungen wie Batterien extrem teuer und unter dem Abbau der benötigten Rohstoffe leiden sowohl Umwelt als auch die einheimische Bevölkerung.
In Kraftblock haben wir erstmalig eine Lösung gefunden, die langlebig, ökologisch nachhaltig, ökonomisch sinnvoll und skalierbar ist. Deshalb haben wir investiert.
Kraftblock ist ein modularer, skalierbarer Energiespeicher mit Kapazitäten von 4 MWh bis hin zu 10.000 MWh. Durch seine innovative Technologie ist er wesentlich günstiger als gängige Lithium-Ionen Batterien und sauberer, da er keinerlei Umweltbelastung darstellt: Er besteht zu 85% aus recyceltem Material und im Vergleich zu kritisch verfügbaren Ressourcen, wie Cobalt, zu nahezu 100% aus unbegrenzten Ressourcen. Außerdem ist das Speichermaterial zu 100% recyclebar. Zudem hat er eine praktisch unendliche Lebensdauer und enthält keine giftigen Stoffe. Durch seine sehr günstigen Speicherkosten von 1 – 4 cent/ KWh ist er nicht nur ökologisch und nachhaltig, sondern auch sehr wirtschaftlich.
Das besondere an Kraftblock ist das Speichergranulat, welches extrem hohe Temperaturen bis 1300 Grad auf sehr kleinem Raum speichern kann. Die Speicherdichte ist 3-10 Mal höher als bei vergleichbaren, thermischen Speichern und die hohe Speichertemperatur ermöglicht eine außerordentlich effiziente Rückverstromung. All diese Vorteile machen Kraftblock zu einer extrem günstigen und nachhaltigen Lösung, die den Bedarf an Energiespeichern decken kann, um eine gelungene Energiewende zu ermöglichen.
Ein Übergang zu erneuerbaren Energien ist unausweichlich, wenn wir den Schaden begrenzen wollen, den ein stetig wachsender Stromverbrauch unserer Umwelt und unserem Klima zufügt. Andernfalls werden wir die Effekte der steigenden Treibhausgas-Emissionen in Form des Klimawandels zu spüren bekommen, der uns als Gesellschaft, Wirtschaft und Individuen betreffen wird.
Solar- und Windenergie sind “sauber”, unterliegen aber hohen Schwankungen, weil Sonne und Wind nicht steuerbar sind. Daher brauchen wir Energiespeicher, um mit erneuerbaren Energiequellen eine zuverlässige Stromversorgung zu garantieren. Kraftblock bietet dafür eine ideale Lösung und ist somit ein wichtiger Schritt auf unserem Weg in Richtung einer Zukunft mit einer sowohl nachhaltigen als auch zuverlässigen Energieversorgung.
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