Zukunft der regenerativen Stromversorgung – Saubere Energie braucht Speicher und Netz

Zukunft der regenerativen Stromversorgung - Saubere Energie braucht Speicher und Netz

Elektrizität aus Sonne und Wind zu gewinnen ist heute normal – das beweist die große Zahl entsprechender Anlagen, die weltweit in Betrieb sind. Doch was im Kleinen absolut problemlos ist, bringt wachsende technologische Anforderungen mit sich, wenn die erzeugte Strommenge eine kritische Größe erreicht. Und eine vergleichbare Problemlage entsteht auch, wenn Flaute herrscht oder es nachts kein Sonnenlicht gibt – dann werden zur Aufrechterhaltung des Stromangebots Speichermedien benötigt.

Stromnetz und Stromspeicher sind die Schlüsseltechnologien für den langfristigen Erfolg der erneuerbaren Energien – zumindest in westlichen Ländern, wie in Europa oder Nordamerika. Sie bilden die zentrale Infrastruktur, um Solar- und Windenergie sowohl kontinuierlich als auch überregional nutzen zu können. Zwar wird den erneuerbaren Energien zu recht immer wieder als Vorteil angerechnet, dass sie auch ohne Netzanbindung genutzt werden können und daher vor allem für wenig entwickelte Regionen viele Vorteile bringen. Anders sieht es jedoch aus, wenn Stromproduktion beziehungsweise Strombedarf nicht mehr mit den lokalen oder regionalen Dimensionen deckungsgleich sind. Das bedeutet: Vielfach wird mehr Strom gewonnen, als direkt vor Ort benötigt wird oder verbraucht werden kann. Und auch das Gegenteil hierzu wird problematisch – nämlich wenn der Strombedarf über den örtlich produzierbaren Mengen liegt. Spätestens dann werden ein Netz oder flexible Speicherungstechnologien unverzichtbar.

Wasser und Gas als Speicher

Dass regenerative Energieerzeugung volatil, also schwankend ist, kann niemand bestreiten – die gewonnene Strommenge hängt von den Gegebenheiten der Natur ab. Um diese zu „überlisten“, also Nutzer jederzeit mit Strom versorgen zu können und eine stabile Netzspannung zu sichern, arbeiten Entwickler an unterschiedlichen Speichertechnologien.

Heute schon praktisch nutzbar sind Pumpspeicherkraftwerke, die allerdings nur in Regionen mit großen topografischen Höhenunterschieden gebaut werden können. Jede Anlage besteht aus zwei Speicherbecken. Ist das Stromangebot hoch, wird unter Nutzung des überschüssigen Stroms Wasser aus einem tiefgelegenen Reservoir in ein höher gelegenes gepumpt. Wird Elektrizität benötigt, fließt das Wasser wieder zurück ins Basisbecken, treibt dabei Generatoren an und gewinnt einen Großteil der im Wasser enthaltenen Energie zurück. Allerdings: Pumpspeicherkraftwerke erfordern große Investitionen und erfordern immer grundlegende Eingriffe in die Landschaft.

Anders verhält es sich mit der neuen Power-to-Gas-Technologie, die in Zeiten eines Überangebots den regenerativ gewonnenen Strom zur Elektrolyse nutzt. Hierbei wird Wasser unter Energieeinsatz in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten, den man – unter hohem Druck – in verflüssigter Form speichern kann. Das bietet große Vorteile: Wasserstoff ist in Tanks lager- und transportfähig und kann jederzeit wieder zur Energieerzeugung eingesetzt werden. Noch praktischer ist die auf die Elektrolyse aufbauende Methanisierung des Wasserstoffes: Fügt man ihm nämlich Kohlendioxid hinzu, entsteht Erdgas, das in vorhandene Netze eingespeist, an jedem Punkt des Erdgasnetzes wieder entkommen und dort erneut als Energieträger genutzt werden kann. Hier ergänzt oder ersetzt eine Energie-Infrastruktur – das Erdgas-Röhrennetz – die andere, nämlich das Stromleitungsnetz.

Power-to-Gas wird bereits in Pilotanlagen praktisch erprobt – alle technischen Komponenten sind bekannt und funktionieren. Zwar merken Kritiker zu Recht an, dass bei der Elektrolyse viel Strom verbraucht wird und der Wasserstoff demzufolge nur noch einen Teil der eingesetzten Energiemenge enthält. Doch wenn zu Zeiten des Überangebots keine Stromnetze zur Weiterleitung vorhanden oder diese überlastet sind, gäbe es nur die Alternative, Solarkollektoren und Windräder komplett abzuschalten.

Erneuerbare Energien brauchen Vernetzung

Ob Sonne oder Wind, Geothermie, Wasserkraft oder Biomasse: Strom aus regenerativen Quellen muss kontinuierlich zur Verfügung stehen und den Verbraucher auch erreichen können. Zum Aufbau von Speichersystemen kommt also zwingend auch der Auf- oder Ausbau des Verteilernetzes hinzu. Saubere Stromerzeugung kann sich nur dann dauerhaft etablieren, wenn die gewonnene Energie auch zum Verbraucher gebracht werden kann. Investitionen in Erneuerbare Energien müssen also immer mit Investitionen in die nötige Strom-Infrastruktur einhergehen.