Erneuerbare Energiekonzepte
„Das Schlimmste wäre, wenn wir bei der Energiewende in der Mitte stehenbleiben.
Reimund Gotzel, Vorstandsvorsitzender der Bayernwerk AG.
Mit dem Beschluss der deutschen Bundesregierung, bis spätestens Ende 2022 komplett auf die Erzeugung von Atomstrom zu verzichten, ist der Weg in ein neues Energiezeitalter nach einer langen fossilen und atomaren Energieepoche eingeleitet. Bis zum Jahr 2020 soll der Anteil des Bruttostromverbrauchs aus erneuerbaren Energien von 17 auf 35 Prozent gesteigert werden [BMWi und BMU. Energiekonzept für eine umwelt schonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung].
2050 soll dieser Anteil laut dem Energiekonzept der Bundesregierung in Deutschland bereits 80 % ausmachen (Vgl. BMWi & BMU, 2010, S. 5)
Bis dato laufen die Entwicklungen des Energiesektors in Deutschland auf eine grundsätzliche Umstrukturierung hinaus. Ende des 20. Jahrhunderts und nach einer langen fossilen und atomaren Energieepoche wurde die „Energiewende 1.0“ durch den Einstieg in die erneuerbaren Energien beendet. Heutzutage, bei der „Energiewende 2.0“, soll der Atomausstieg durch zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung erfolgen. Die „Energiewende 3.0“ schließt sich an diese Entwicklung an. Hierbei geht es nicht nur darum, die Kernenergie durch erneuerbare Energie zu substituieren, sondern auch um die Speicherung von regenerativem Strom zur Bevorratung des Ökostroms und zur Ermöglichung einer regelbaren Energieerzeugung. Zudem ist es notwendig weitere Verbesserungen im Bereich der Energieeffizienz zu erreichen. Dazu ist die Weiterführung des bereits eingeleiteten Wechsels, sowohl bei den Primärenergien als auch bei der Energienutzung bzw. Energieerzeugung (von Zentralisierung zu Dezentralisierung), sehr wichtig für die Zukunft der sauberen Energien.
Es fällt im deutschen Strommix auf, dass die Anteile der Windenergie und Photovoltaik an der gesamten Stromerzeugung rasch ansteigen. Die fluktuierende Einspeisung wird das Gesamtsystem zukünftig stärker prägen und somit kann zukünftig ein beträchtlicher Teil überschüssiger Energie verloren gehen, sofern nicht ausreichende Speicher- und Ausgleichsmöglichkeiten genutzt werden können (siehe Abbildung 1). Hierfür könnten innovative Erneuerbare Energiekonzepte eine Lösung darstellen, um Angebotslücken zu überbrücken, Treibhausgase zu reduzieren und die Speicherung der regenerativen Energien effizienter zu machen.
Abbildung 1: Die Ersetzung von fossilen Energieträgern hauptsächlich durch Windenergie von 2010 bis 2050
Abbildung 1 zeigt, dass der Anteil der Windenergie im deutschen Energiemix von 33,3 % im Jahr 2030 auf 63,4 % im Jahr 2050 steigen könnte, was vermuten lässt, dass das Windpotenzial für das zukünftige Energieversorgungssystem weiter steigen wird, wodurch auch die Chancen für Energiespeicherung bei der Energiewende ersichtlich sind.
Mit dem steigenden Anteil regenerativer Energien aus erneuerbaren Energiequellen (Wind, Solar, etc.) wird künftig auch das Interesse an Energiespeichertechnologien deutlich ansteigen. Bei einer saisonal bzw. periodisch bedingten Überschussproduktion an Wind- und Solar-strom muss die erzeugte Energie heutzutage ins Stromnetz eingespeist werden. Um große Mengen an überschüssigem Strom über lange Zeiträume zu speichern und bei Bedarf abzurufen, sind jedoch neue innovative Speichertechnologien erforderlich. Solche Speicher müssen nicht nur über einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Speicherkapazität verfügen, sondern vor allem wirtschaftlich zu betreiben sein (siehe Abbildung 2).
Erneuerbare Energiekonzepte
Damit große Mengen Strom gespeichert werden können, muss dieser zunächst in eine andere Energieform umgewandelt werden, z. B. in elektrische Felder, mechanische Energie oder elektrochemische Bindungsenergie. Bezüglich der Bindungsenergie haben vor allem die Speichergase Wasserstoff und synthetisches Methan (Power-To-Gas) ein hohes Potenzial. Um dieses Potenzial zu entwickeln, ist es notwendig, die technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit von erneuerbaren Energiekonzepten im industriellen Maßstab nachzuweisen und entsprechende Pilot- und Demonstrationsprojekte voranzutreiben. Erneuerbare Energiekonzepte
Durch die fluktuierende Stromerzeugung aus regenerativen Energien drohen zunehmend Überlastungszustände und Überspannungsprobleme. Dafür kann das Erzeugungs- und Last-management Angebot und Nachfrage von Energie in Einklang bringen und Spitzen glätten – eine Option, die man langfristig zur Eingliederung von erneuerbaren Energiekonzepte und zu mehr Flexibilität im Stromsystem braucht. Zudem ist es dadurch möglich, sowohl höhere Stromer-löse zu erzielen als auch Flexibilitätsprämien durch diese Betriebsweise zu erhalten.
Zur Flexibilisierung des Stromsystems auf klein und Großmaßstab und ihrer gezielten Anpassung an die Volatilität von Wind- und Solarstrom werden in den nächsten Jahren immer mehr zusätzliche Aggregate wie Strom- oder Wärmespeicheranlagen benötigt, die von der vorhandenen Infrastruktur abhängig sind. Erneuerbare Energiekonzepte
