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Wie kann man den überschüssigen Strom aus Wind- und Solarkraftwerken speichern?
Es gibt zahlreiche Lösungen für die kurzfristige Speicherung (von einigen Stunden bis zu einigen Wochen): lokale Speicherung in Batterien oder zentrale Speicherung durch die Nutzung des überschüssigen Stroms für die Erzeugung von Wasserstoff, der ins Erdgasnetz eingespeist wird, oder für das Pumpen von Wasser in unsere alpinen Speicherseen (Pumpspeicherung). Für die langfristige (saisonale) Speicherung ist die Kapazität unserer Speicherseen ungenügend, es müssten gewisse Staudämme erhöht werden, um ihr Speichervolumen zu erhöhen. Eine andere Option würde darin bestehen, den Strom in synthetische Flüssigbrennstoffe, wie Methanol, umzuwandeln, die einfach gelagert werden könnten.
Die ins europäische Stromnetz eingespeiste Menge an Solar- und Windstrom ist heute so hoch, dass das Stromangebot insgesamt regelmässig die Nachfrage übersteigt. Dieser „grüne Strom“ kommt ja zur Produktion zahlreicher Anlagen (Kern-, Kohle-, Laufwasserkraftwerke), die Bandstrom liefern und nicht leicht abgeschaltet werden können, hinzu. Weil niemand diesen überschüssigen Strom zum Produktionszeitpunkt kaufen will, müssen wir ihn speichern, wenn wir ihn nicht verlieren wollen.
Wenn man Strom für einige Tage oder Wochen lagern will, dann ist die einfachste und wirtschaftlichste Option die Pumpspeicherung, weil wir bereits über einen Teil der nötigen Infrastruktur verfügen (insbesondere die Staudämme und Turbinen). Diese Kapazität sollte stark steigen: Es ist geplant, neue Pumpspeicheranlagen in der Grössenordnung von 10 GW zu errichten, von denen einige übrigens schon in Bau sind [→ F73].
Ein anderer Zugang ist die Verwendung von Batterien (Akkumulatoren). Diese Option wird derzeit für die Speicherung von Strom aus Photovoltaikanlagen mit geringer Leistung (z. B. für Einfamilienhäuser) untersucht. Eine andere Option wäre die Speicherung mittels Druckluft. Bei dieser in Entwicklung befindlichen Technologie wird Luft mithilfe von Strom komprimiert und unter hohem Druck gelagert – z. B. in Kavernen (unterirdisch gelegene Kammern). Später kann der Druck der komprimierten Luft verringert werden und so ein Teil der Kompressionsenergie freigesetzt werden, den man wieder in Strom umwandeln kann. Bis heute wurde in der Schweiz keine Studie über das technische Potenzial und die wirtschaftliche Machbarkeit der Speicherung mittels Druckluft durchgeführt.
Wir können den Strom auch in den Batterien der Elektroautos speichern, eine Lösung, die aus Energieeffizienzsicht besonders interessant ist. Diese Option setzt aber voraus, dass eine grosse Anzahl von Elektroautos zum Zeitpunkt, an dem der überschüssige Strom aus dem Netz abgeführt werden muss, an eine Ladestation angeschlossen ist. In der Schweiz wird aber überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien v. a. tagsüber von der Photovoltaik produziert werden, während Elektroautos v. a. während der Nacht an Ladestationen angeschlossen werden. Dieses Wechselspiel schränkt das Potenzial dieser Lösung stark ein. Es sei denn, man setzt Anreize dazu, die Batterien tagsüber aufzuladen – am Arbeitsplatz, in Sportanlagen und Einkaufszentren.
Und Wasserstoff, dieser hervorragende Brennstoff? Das ist auch eine Möglichkeit. Dabei würde der überschüssige Strom für die Elektrolyse von Wasser verwendet werden. Dabei spaltet sich das Wasser in seine zwei Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Dieser Wasserstoff könnte ins Erdgasnetz eingespeist werden, wodurch unsere Gasimporte verringert werden könnten. Das Gasnetz ist gross genug, um kurzfristig eine hohe Speicherkapazität zu bieten. Das ist die sogenannte „Power to Gas“-Lösung („Umwandlung von Strom in Gas“), an der Energiefachleute sehr interessiert sind.
Anstatt diesen Wasserstoff ins Gasnetz einzuspeisen, könnten wir ihn auch nutzen, um einen leicht speicherbaren Flüssigbrennstoff, wie z. B. Methanol, zu erzeugen. Dieses Methanol könnte dann später direkt in Strom umgewandelt werden. Das würde es ermöglichen, indirekt grosse Strommengen über lange Zeiträume zu lagern, was ein interessantes Potenzial für saisonale Speicherung darstellen würde, auf die die Schweiz ja sehr angewiesen ist [→ F75].
Unsere Pumpspeicherkraftwerke können ebenfalls für die saisonale Speicherung genutzt werden. Die gegenwärtige Speicherkapazität unserer Staudämme ist allerdings ungenügend und müsste vergrössert werden, wenn man möchte, dass sie zunehmend zur saisonalen Speicherung beitragen. Dies erfolgt mittels einer Erhöhung der Staudämme, wodurch sie mehr Wasser stauen können [→ F76].
Die Hauptherausforderung der Stromspeicherung ist allerdings mehr ökonomischer als technischer Natur. Nur ein deutlicher Anstieg der Strompreise würde die Rentabilität dieser verschiedenen Optionen garantieren.
Quellen
- Office fédéral de l'énergie (OFEN) (2018)
- Office fédéral de l'énergie (OFEN) (2018). Statistique suisse de l’électricité 2018. OFEN.
- Office fédéral de l'énergie (OFEN) (2019)
- Office fédéral de l'énergie (OFEN) (2019). Statistique globale de l’énergie 2018. OFEN.
- Schleiss (2012)
- Schleiss, A. (2012). Talsperrenerhöhungen in der schweiz: energiewirtschaftliche bedeutung und randbedingungen. Wasser Energie Luft, 104(ARTICLE). 199–203.