Batterieparks speichern überschüssigen Strom und geben ihn bei hoher Nachfrage wieder ab, wodurch sie zur Stabilität des Stromnetzes beitragen. Während private Haushalte vor allem kleinere Batteriespeicher für Photovoltaikanlagen nutzen, entstehen weltweit immer mehr großflächige Batterieparks, insbesondere zur Unterstützung erneuerbarer Energien. In Deutschland wächst die Speicherkapazität rasant, mit zahlreichen neuen Großprojekten in Planung. Im Vergleich zu Pumpspeicherkraftwerken sind Batteriespeicher flexibler und einfacher erweiterbar, haben jedoch eine kürzere Lebensdauer.
Batterieparks, auch Batterie-Speicherkraftwerke, sind eine Möglichkeit, elektrische Energie zu speichern. Erste Speicherkraftwerke dieser Art wurden schon im frühen 20. Jahrhundert eingesetzt. Sie speicherten elektrische Energie während Schwachlastzeiten und gaben sie später bei hoher Nachfrage wieder ab. Nach der Umstellung von Gleichstrom auf Wechselstrom konnten diese, aus heutiger Sicht primitiveren, Anlagen nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden und wurden vielfach durch Pumpspeicherkraftwerke ersetzt. Heutzutage hat sich die Technik hinter Batteriespeichern weiterentwickelt, weshalb sie eine wichtige Stütze für die vollumfängliche Umstellung auf erneuerbare Energien sein können.
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Anwendung und Funktionsweise von Stromspeichern und Batterieparks
Die Idee und Anwendung von Speicherparks ist heute die Gleiche wie vor 120 Jahren: Strom soll gespeichert werden, wenn gerade viel verfügbar ist. Damit er zu anderen Zeiten wieder ins Netz eingespeist werden kann, wenn Bedarf besteht. Zum Beispiel während einer Dunkelflaute. Das hat gleich doppelte Vorteile:
- 1Herrscht gerade Strommangel, kann der gespeicherte Strom idealerweise den Bedarf decken. Im besten Fall braucht es weder Importe noch konventionelle Kraftwerke, die extra hochgefahren werden müssen.
- 2Bei Stromüberschuss müssen erneuerbare Kraftwerke nicht abgeregelt und heruntergefahren werden und die hohen Kosten eines Redispatch werden vermieden.
Viele Haushalte mit Photovoltaikanlagen und Balkonkraftwerken nutzen bereits Batteriespeicher. Bei Solaranlagen ohne Stromspeicher muss der Strom entweder direkt verbraucht oder gegen eine Vergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Haushalte mit Stromspeichern dagegen können den erzeugten Strom später selbst nutzen, zum Beispiel abends oder nachts, wenn keine Sonne mehr scheint. Angesichts der stetig sinkenden Einspeisevergütung ist es teilweise sogar wirtschaftlicher, die Selbstversorgung durch einen Stromspeicher auszubauen. So können Haushalte mit PV-Anlagen den erzeugten Strom flexibler nutzen und ihre Stromrechnung senken. Welche Variante tatsächlich besser ist, hängt von der installierten PV-Leistung, dem Solarpotenzial und dem Stromvertrag ab. Das Solarpotenzial können Haushalte entweder online näherungsweise ermitteln oder über die Solarkataster der Bundesländer herausfinden.
Batterieparks verfolgen die gleiche Idee wie kleine Stromspeicher in Privathaushalten, nur in deutlich größeren Dimensionen. Sie sollen in Zukunft die Funktion von konventionellen Reservekraftwerken übernehmen und die Stromversorgung aus erneuerbarer Energie unterstützen.
Die richtige Batterie: Li-Ion, RFB oder Na-Ion
Auch wenn die Funktion von Batteriespeichern immer gleich ist, so unterscheiden sie sich doch in ihrer genauen Funktionsweise und der Art der benutzten Batterien.
Lithium-Ionen-Batterien (kurz Li-Ion) sind sowohl im industriellen als auch im privaten Bereich die am weitesten verbreitete Speichervariante. Sie zeichnen sich vor allem durch ihre kompakte Bauweise mit gleichzeitig hoher Leistungsfähigkeit und hoher Lebensdauer (6.000 – 10.000 Ladezyklen) aus. Die meisten batteriebetriebenen Elektrogeräte nutzen Lithium-Ionen-Batterien, zum Beispiel Smartphones, Laptops und Akkuschrauber, sie sind aber auch in E-Autos, E-Bikes und PV-Speichern zu finden.
Redox-Flow-Batterien (RFB), werden eher in der Industrie und in Großprojekten genutzt. Für den privaten Gebrauch sind solche Speicher normalerweise keine Option. Sie haben zwar eine deutlich höhere Lebensdauer als Li-Ion-Batterien und bieten eine höhere Sicherheit, sind aber auch deutlich teurer und benötigen wegen der geringeren Energiedichte eine größere Bauweise. Die häufigste Variante sind Vanadium-Redox-Flow-Batterien (VRFB).
Natrium-Ionen-Batterien (Na-Ion) sind eine neuere Technologie, die aber noch entwickelt wird und deshalb noch nicht flächendeckend verfügbar ist. Sie haben eine Lebensdauer von mehr als 5.000 Ladezyklen und einen ähnlich hohen Wirkungsgrad wie Li-Ion-Batterien (etwa 90 – 92 Prozent). Auch in Aufbau und Funktionsweise ähneln sie dem Prinzip von Li-Ion-Batterien. Vorteile gegenüber Li-Ion-Batterien sind, dass die Brand- und Explosionsgefahr deutlich geringer ist und sie keine kritischen Rohstoffe benötigen. Dadurch sind sie günstiger und nicht so stark von Versorgungsschwierigkeiten und Unterbrechungen in Lieferketten betroffen. Langfristig könnte diese Variante also eine wettbewerbsfähige Alternative zu Li-Ion-Batterien darstellen.
Batterieparks in Deutschland
Laut dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme waren Ende 2023 in Deutschland etwa 1,1 Millionen Batteriespeicher mit einer Gesamtspeicherkapazität von 11,6 GWh installiert. Der Großteil davon fällt in den privaten Gebrauch von Haushalten, etwa in Form von Heimspeichern in Kombination mit Photovoltaik. Fast 83 Prozent der gesamten Speicherkapazität entfielen Ende 2023 auf solche Heimspeicher mit einer Kapazität von bis zu 30 kWh. Großspeicher mit einer Kapazität über 1.000 kWh machten dagegen 13 Prozent der Gesamtspeicherkapazität aus. In 2024 kamen über eine halbe Million neue Speicher dazu, wodurch die gesamte Speicherkapazität in Deutschland um etwa 50 Prozent gestiegen ist. Aktuell liefern die Speicher eine Gesamtkapazität von etwa 18,8 GWh. Der mit Abstand größte Anteil fällt dabei immer noch auf die Heimspeicher (ca. 15,7 GWh), Großspeicher machen aktuell nur etwa 2,3 Gigawatt der gesamten Speicherkapazität aus, ungefähr 12 Prozent.
Derzeit werden in Deutschland mehrere neue Batterieparks und Großspeicheranlagen gebaut oder geplant. Im letzten Jahr begannen in Schleswig-Holstein die Bauarbeiten an einem Batteriepark mit einer Kapazität von fast 240 MWh. Die Inbetriebnahme ist für Mitte 2025 geplant. Das zuständige Unternehmen Eco-Stor hat ab 2025 außerdem noch zwei weitere Projekte in Sachsen-Anhalt und Rheinland-Pfalz geplant, beide mit einer Kapazität von 600 MWh. Ab 2027 ist in Baden-Württemberg ein ebenso großer Park geplant. Alle in Planung befindlichen Projekte dieses Unternehmens ergeben eine zusätzliche Kapazität von über 2 GWh.
Das 2023 gegründete Unternehmen Green Flexibility verfolgt die gleichen Pläne. Mit einem Projektvolumen von über 1 Milliarde Euro sollen mehrere Batterieparks entstehen, die jeweils bis zu 130 MWh an Kapazität bereitstellen können.
Der Bundesverband Solarwirtschaft erwartet, dass sich die Kapazität von Großspeichern in den nächsten Jahren stark vervielfachen wird.
Batterieparks weltweit
Die in Deutschland geplanten und im Bau befindlichen Batterieparks werden die deutschen Speicherkapazitäten deutlich ausbauen. Mit einer Kapazität von 600 MWh werden die größten geplanten Speicher damit auch zu den größten der Welt gehören.
Der nach aktuellem Stand größte Batteriepark der Welt ist der Edwards & Sanborn Solar + Energy Storage in Kalifornien mit einer Speicherkapazität von 3.287 MWh und einer Leistung von bis 1.300 MW. Parallel zum Batteriepark befindet sich dort auch ein Solarpark mit einer Leistung von 864 Megawatt. Laut Projektwebsite ist der Batteriespeicher in der Lage, mehr als 238.000 US-Haushalte mit Strom zu versorgen.
Weitere große Batterieparks sind:
- 1Moss Landing Energy Storage Facility in Kalifornien, USA. Nach der letzten Erweiterung hat dieser Speicher nach eigenen Angaben eine Kapazität von 3.000 MWh und eine Leistung von 750 MW.
- 2Dalian ConCurrent Enegry Storage in Dalian, China. Diese Anlage umfasst zwei VRFB-Speichersysteme mit jeweils 400 MWh Speicherkapazität. Das erste System wurde 2022 in Betrieb genommen. Laut dem Unternehmen Rongke Power kann die Anlage 200.000 Haushalte mit Strom versorgen. Das Unternehmen betreibt noch einen zweiten VRFB-Park mit einer Kapazität von 700 MWh, das Xinhua-Ushi-ESS-Projekt in Ushi in China.
- 3Die Victorian Big Battery in Geelong, Australia mit einer Speicherkapazität von 450 MWh und einer Leistung von 300 MW. Der Batteriepark befindet sich unter der Leitung der Regierung von Victoria, einem Bundestaat in Australien und könne dort über eine Million Haushalte für eine halbe Stunde mit Strom versorgen.
Batteriespeicher oder Pumpspeicherkraftwerke?
Eine andere Möglichkeit, um Strom zu speichern und für später nutzbar zu machen, sind Pumpspeicherkraftwerke. Diese nutzen das Energieumwandlungsgesetz, um Strom zu erzeugen, wenn er benötigt wird. Dafür braucht es zwei Wasserbecken auf unterschiedlicher Höhe. An Tagen mit großer Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie wird dieser Strom genutzt, um das Wasser vom niedrigeren Becken nach oben zu pumpen. Reicht die Stromerzeugung aus Sonne und Wind nicht mehr aus, um den öffentlichen Bedarf zu decken, fließt das Wasser vom oberen Becken wieder nach unten. Dabei werden Turbinen angetrieben, die Strom erzeugen. In dem Prozess wird also zuerst elektrische Energie in potentielle Energie umgewandelt. Auf dem Rückweg wird die potentielle Energie in Bewegungsenergie und diese schließlich wieder in elektrische Energie umgewandelt.
Ein Vorteil von Pumpspeicherkraftwerken gegenüber Batterieparks liegt in deren Lebensdauer von teilweise mehreren hundert Jahren. Bei Batterien in Batterieparks spricht man aktuell von einer Lebensdauer von bis zu 20 Jahren.
Nachteile von Pumpspeicherkraftwerken sind dagegen ihre Wirtschaftlichkeit und der starke Eingriff in die Landschaft. Seit 2009 gelten sie als Letztverbraucher und müssen für den genutzten Strom und dessen Speicherung Netzentgelte entrichten. Außerdem müssen beispielsweise Täler geflutet oder Wasserreservoirs angelegt werden, um die Energie umzuwandeln. Das hat oft zu Widerstand von Bürgerinitiativen und Umwelt- und Naturschutzorganisationen geführt.
Im Gegensatz zu Pumpspeicherkraftwerken können Batteriespeicher flexibler eingesetzt und erweitert werden und entlasten das Stromnetz in Echtzeit.
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