Voraussetzung für die Energiewende Energie sinnvoll speichern

Herausforderungen und Möglichkeiten der Energieversorgung

An der Hochschule Landshut befassten sich zwei Vorträge unter dem Titel „Best Practice: Innovationsfeld Energie“ mit den Herausforderungen der Energiewende und den Möglichkeiten, diesen zu begegnen. Ein großer Punkt ist dabei die Speicherung von elektrischer Energie.

Den Vortrag „Der Wandel im Energiebereich: Hintergründe, Chancen, Grenzen“ hielt Prof. Stefan-Alexander Arlt, der an der Hochschule Landshut eine Professur für Energietechnik innehat. Er ging auf die Probleme der Verfügbarkeit von klassichen Energieträgern wie Erdöl und Erdgas ein; den Großteil seines Vortrags widmete er jedoch der elek¬trischen Energie und den Herausforderungen durch die geplante Energiewende. In Deutschland liegt die sogenannte Bruttostromerzeugung bei etwa 600 TWh pro Jahr (natürlich kann Strom weder erzeugt noch verbraucht werden, doch so bezeichnet das statistische Bundesamt die zur Verfügung gestellte elektrische Leistung). Seit 2000 hat sich dieser Wert kaum verändert. Der Anteil der Erneuerbaren Energien ist stark gestiegen, der Anteil der Kernkraft ist zurückgegangen, der Anteil der anderen Kraftwerkstypen ist im Wesentlichen gleich geblieben.

Elektrische Speicher

Die benötigte und die zur Verfügung gestellte elektrische Energie müssen zu jedem Zeitpunkt gleich sein. Durch den Ausstieg aus der Kernkraft könnte dies schwierig werden. Neben dem Ausbau der Stromtrassen benötigt Deutschland deshalb vor allem ausreichend Energiespeicher. Wie viel Speicher benötigt wird, ist vom Ausbau des Netzes abhängig und regional unterschiedlich. Prof. Arlt schätzt, dass Deutschland bis 2050 elektrische Speicher für 20 bis 40 TWh benötigt. Soll wirklich ein Umstieg auf 100 % Erneuerbare Energien gelingen, würde der Bedarf noch deutlich steigen. Derzeit gibt es in Deutschland zur Speicherung von elektrischer Energie Pumpspeicher und Großbatterien mit einer Kapazität von insgesamt etwa 0,07 TWh. Beim prognostizierten Bedarf reicht das nur für wenige Stunden. Als zusätzlicher Energiespeicher werden elektrische Autos gepriesen, doch auch hier ist Prof. Arlt pessimistisch: Er rechnet mit etwa 10 kWh nutzbarem Energiespeicher pro Auto (die Autos sollen ja auch fahren und nicht nur „Batterien mit Straßenzulassung“ sein).

Selbst bei der optimistischen Annahme von 45 Mio. Elektroautos in Deutschland ergibt sich ein Gesamtspeicher von 0,45 TWh, also für ca. 6 h. Die Lösung sieht Prof. Arlt in Power-To-Gas (Bild): Die Überschussenergie aus Solar-, Wind- und anderen regenerativen Energien wird eingesetzt, um durch Elek¬trolyse aus Wasser Wasserstoff zu gewinnen. Zusammen mit CO2 (aus Biogasanlagen oder der Atmosphäre) wird daraus Methan gewonnen. Dieses Methan kann im schon existierenden Gasnetz transportiert werden. An anderer Stelle wird das Methan (je nach Bedarf zusammen mit Erdgas) verbrannt und daraus elektrische Energie gewonnen. Der Wirkungsgrad des Systems ist sehr schlecht. Doch bei Langzeitspeichern ist die Kapazität wichtiger als der Wirkungsgrad. CO2 steht in großen Mengen bereit und schon mit dem heutigen Gasnetz könnte man bei Power-To-Gas 110 bis 220 TWh elektrische Energie speichern: Das entspricht einer Reichweite von 2 Monaten. Erstmalig wäre sogar saisonale Speicherung möglich.

Die Umsetzung in der Industrie

Christian Diegritz von EBM-Papst Landshut widmete seinen Vortrag „Wie die Anforderungen im Energiebereich für ein Unternehmen innovativ und strategisch erfolgreich genutzt werden“ der industriellen Umsetzung. EBM-Papst beschäftigt sich schon seit Jahren mit effektiver Gasbrenntechnik. Die Zukunft sieht Diegritz in smarten Gasbrennern: Diese können die Qualität des Gases erkennen und dementsprechend die Luftmischung einstellen. Genauso kann auch die Flamme vermessen werden, um darauf reagieren zu können und das Gas unter allen Umgebungsbedingungen effektiv zu verbrennen.

Die beiden Vorträge waren Teil der Reihe Technologie- und Innovationsmanagement. Die Veranstaltung stellt einen theoretischen Vortrag aus der Forschung einem Vortrag aus der Industrie entgegen, um zu sehen, wie Forschungsthemen in der Industrie umgesetzt werden.