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Ein Team der Leibniz Universität Hannover hat untersucht, wie die kluge Ansiedlung von Elektrolyseuren und Batteriespeichern die Kosten der Energiewende senken kann
Ein Forschungsteam der Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) hat gezeigt, dass die effiziente Nutzung von Elektrolyseuren und Batteriespeichern einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung der Energiewende-Kosten hat.
Denn die Anpassung des Energiesystems an die schwankenden Angebote von Wind- und Sonnenenergie ist eine große Herausforderung. Bei viel Wind und Sonne entsteht ein Stromüberschuss. Zu anderen Zeiten gibt es wenig Wind und Sonne, manchmal sogar so genannte Dunkelflauten mit gleichzeitigem Ausbleiben von Wind und Sonnenschein. Was tun, wenn der Wind stärker weht oder die Sonne heller scheint, als der Bedarf es gerade verlangt? Ein Teil des überschüssigen Stroms kann in Batterien gespeichert oder in Wasserstoff umgewandelt werden. Diese Technologien ermöglichen es, den Strom bei Bedarf wieder verfügbar zu machen. Wasserstoff kann darüber hinaus auch außerhalb des Stromsystems, etwa in der Industrie, eingesetzt werden.
Das Forschungsteam der LUH und des ISFH hat ein Modell entwickelt, mit dem das deutsche Energiesystem optimiert und der Beitrag von Elektrolyseuren und Batteriespeichern zum Erfolg der Transformation des Energiesystems ermittelt wird. Auf diese Weise werden Kosteneinsparpotenziale und eine bessere Nutzung von ansonsten ungenutzten Strommengen gezeigt.
Im optimierten Szenario, das die Studie vorschlägt, kommen Elektrolyseure zur Produktion von grünem Wasserstoff vor allem im Norden Deutschlands zum Einsatz, wo viel erneuerbarer Strom aus Windenergieanlagen zur Verfügung steht. Sie laufen immer dann, wenn mehr Strom verfügbar ist als gerade benötigt wird. Batteriespeicher hingegen werden im Szenario überall in Deutschland verteilt aufgebaut, mit einem Schwerpunkt im Süden des Landes, wo mehr Strom aus Photovoltaik-Anlagen zur Verfügung steht als im Norden.
„Unsere Studie zeigt, dass 2050 etwa 35 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien zunächst gespeichert oder in Wasserstoff umgewandelt werden müssen, um effizient genutzt zu werden“, erklärt Alexander Mahner, Erstautor der Studie. „Wenn wir das nicht in ausreichendem Maße tun, könnten die Gesamtkosten der Energiewende um bis zu 60 Milliarden Euro steigen, weil wir mehr Importe benötigen.“ Ein verzögerter oder zu geringer Ausbau von Wasserstoffanlagen und Speichern würde nicht nur die Kosten des Umbaus erhöhen, sondern auch dazu führen, dass Deutschland seine Klimaziele schwerer erreicht.
Die beiden Technologien Batteriespeicher und Elektrolyseure arbeiten unterschiedlich. Elektrolyseure wandeln Strom in grünen Wasserstoff um, der dann vorwiegend in der Industrie zum Einsatz kommt. Die Umwandlung von Strom in Wasserstoff ermöglicht die Speicherung von Energie über einen längeren Zeitraum. Batteriespeicher hingegen werden für einen kurzfristigen Ausgleich von Energieangebot und –nachfrage eingesetzt. Sie übernehmen insbesondere den Tag-Nacht-Ausgleich der Solarenergie und eignen sich nicht für eine längerfristige Speicherung.
Bei einer idealen Ausstattung des Energiesystems mit Speichern werden dann weniger stillstehende Windräder zu sehen sein, obwohl gerade viel Wind weht. Derzeit muss das manchmal sein, um Überlastungen zu verhindern, wenn zu viel Strom im Netz ist.
Die Studie liefert wertvolle Grundlagen für Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft, die den Übergang zu einem klimafreundlichen Energiesystem steuern müssen. Es gelte, den hinterherhinkenden Ausbau der Elektrolyseure und Stromspeicher sinnvoll und nicht „im Blindflug“ anzugehen. Das Forschungsprojekt wurde mit finanzieller Unterstützung der EWE AG durchgeführt.
Die vollständige Studie „Weniger Abregeln durch mehr Flexibilität im Energiesystem – Wie teuer die Energiewende wird, hängt auch davon ab, wie Überschussstrom durch Elektrolyseure und Batteriespeicher genutzt werden kann“ ist unter folgendem Link abrufbar: https://repo.uni-hannover.de/handle/123456789/18554
Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Alexander Mahner M. Sc., Institut für Festkörperphysik, Abteilung für Solarenergieforschung, unter Telefon +49 511 762 19758 oder per E-Mail unter mahner@solar.uni-hannover.de gern zur Verfügung.
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, Scientists and scholars
Energy
transregional, national
Scientific Publications, Transfer of Science or Research
German
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