Wie wir in Zukunft elektrische Energie speichern

Energie zu speichern und bei Bedarf abzugeben gewinnt hinsichtlich des Trends zu Photovoltaik und Windkraft immer mehr an Bedeutung. Welche Anbieter von Speicherlösungen werden sich etablieren, und wird es in Zukunft einen sogenannten Speichermarkt geben? Mögliche volkswirtschaftliche Auswirkungen - auf die Gesellschaft im Allgemeinen sowie auf die Umwelt - standen im Fokus dieser vom Österreichischen Parlament beauftragten Studie.

Regenerative Stromerzeugung wie Windkraft oder Photovoltaik ist abhängig von der Jahres- bzw. Tageszeit. Erschwerend kommt die Tatsache hinzu, dass die Nutzungsprofile – also der Bedarf an Energie im täglichen bzw. saisonalen Verlauf – oft nicht den Produktionsprofilen entsprechen. Auch die durch den weiteren Ausbau erneuerbarer Erzeugungskapazitäten bedingte räumliche Distanz zwischen Erzeugung und Verbrauch der elektrischen Energie ist eine infrastrukturelle Herausforderung für die Dekarbonisierung. Ein wichtiges Element zur Lösung dieser Herausforderung sind Speichertechnologien, die temporäre oder regionale Energieüberschüsse zwischenspeichern und bei Bedarf wieder abgeben. Es gibt mehrere Methoden zur Speicherung elektrischer Energie: sie reichen von hydraulischen Pumpspeichern über Schwungrädern bis zu elektrochemischen Speichersystemen (Batterien).

Aus Sicht der Versorgungssicherheit sind Speicher allerdings nur eine Option unter vielen anderen Flexibilitätsoptionen (z. B. Lastverschiebung auf der Verbraucherseite). Zudem stellen Speicher, die immer mit Umwandlungsverlusten verbunden sind, in der Regel die wirtschaftlich teuerste Variante zur Integration fluktuierend einspeisender Erzeugungsanlagen dar. Ein wirtschaftlicher Betrieb von neuen Speichern ist daher zurzeit nur bedingt möglich. Dies gelingt meist nur dann, wenn Speicher in der Lage sind, auch andere wichtige Systemdienstleistungen (z. B. Frequenzhaltung durch Regel- und Reserveleistung) anzubieten.

Diese Studie für das Österreichische Parlament legte den Fokus auf Umweltfragen, volkswirtschaftliche und gesellschaftliche Aspekte und weniger auf technische und betriebswirtschaftliche. Die verschiedenen Stromspeichertechnologien bieten nicht nur vielfältige Chancen auf dem Weg zu einer dezentralen, dekarbonisierten Elektrizitätsinfrastruktur, sie bergen auch Probleme in Hinblick auf den Ressourcenverbrauch bei der Produktion oder in Hinblick auf die Entsorgung und/oder Weiterverwertung von elektrochemischen Speichersystemen in sich.

So birgt ihre Förderung, Nutzung und Regulierung politische Zielkonflikte. Auch Fragen nach der Sicherheit beim Umgang mit stationären Batteriesystemen in privaten Haushalten bedürfen einer weiteren Berücksichtigung. Im Fall von neuen oder erweiterten Pumpspeicherkraftwerken rücken hingegen potenzielle Konfliktpotenziale in Bezug auf Landschaftsnutzung, Naturschutz sowie Versorgungssicherheit in den Vordergrund.

Die vorliegende Studie zeichnet ein differenziertes Bild der Zukunft elektrischer Speichersysteme. Dies hängt insbesondere mit der großen Diversität der unter diesem Begriff zusammengefassten Technologien und Anwendungsformen zusammen, deren Folgen und Einsatzmöglichkeiten sehr unterschiedlich einzuschätzen sind. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass elektrische Speichersysteme nur eine von mehreren Optionen darstellen, um die Herausforderungen des sich langsam entwickelnden dekarbonisierten Energiesystems zu meistern. Aus diesen beiden Erkenntnissen folgt, dass elektrische Speichersysteme nur ein Element der zukünftigen technologischen und organisatorischen Entwicklung sein werden. Allerdings zeigt dieser erste, gleichwohl umfassende Überblick in dieser Studie, dass es großen und vielfältigen Forschungsbedarf auf nationaler aber auch internationaler Ebene gibt, um alle Elemente optimal aufeinander abzustimmen. Dabei geht es nicht nur um technische Entwicklung, sondern auch um sozialwissenschaftliche, juristische, ökonomische und ökologische Abschätzungen, kurz um eine inter- und transdisziplinäre Aufgabe.

Das Projekt wurde im Zuge des Rahmenvertrags mit dem Österreichischen Parlament von der "ARGE ITA-AIT Parlament" durchgeführt.