Zukunftsperspektiven

In den Verteilnetzen der Zukunft sind Energiespeicher unverzichtbar. Bei Siemens steht das Thema weit oben auf der Agenda für Forschung und Entwicklung.

Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien und Leistungselektronik wurden im SIESTORAGE-System kombiniert.

Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien und Leistungselektronik wurden im SIESTORAGE-System kombiniert.

Wie viel Speichervolumen für eine sichere Stromversorgung unseres Planeten künftig benötigt wird, ist heftig umstritten. Verschiedene Untersuchungen taxieren den Leistungsbedarf, den Speicher in Deutschland für das Jahr 2020 beziehungsweise 2022 abgeben müssen, auf 3-30 Gigawatt (GW) und für 2030 auf 13 bis 50 GW, wie die Studie „Energiespeicher“ der Fraunhofer-Institute UMSICHT und IWES zeigt. Zahlen, die sehr weit auseinandergehen, was an den komplexen und unterschiedlichen Annahmen der Studien liegt. Um große Strommengen zu speichern, sind in Europa derzeit vorwiegend Pumpspeicherwerke in Betrieb – in Deutschland insgesamt neun, die rund sieben GW Leistung abgeben können. Selbst bei konservativen Prognosen wird das bei Weitem nicht ausreichen.

Kurz- und Langzeitspeicher

„Das Ausbaupotenzial von Pumpspeicherkraftwerken ist begrenzt, sodass wir alternative Speichertechnologien für große Strommengen finden müssen“, erklärt Karl-Josef Kuhn, Leiter des Innovationsprojekts „Storage Solutions“ bei Siemens Corporate Technology. Hier entstehen innovative Batterielösungen, die teilweise heute bereits weit fortgeschritten sind. So bietet Siemens mit SIESTORAGE ein modulares System an, das besonders leistungsfähige Lithium-Ionen-Batterien mit Leistungselektronik für den Anschluss ans Stromnetz verbindet.

Ein derartiges System mit einer Leistung von mehr als 6 MW wird ab 2018 beispielsweise beim Energieversorger SWW Wunsiedel zum Einsatz kommen, um Schwankungen im übergeordneten Übertragungsnetz auszugleichen. Dafür sind Speicher – nicht zuletzt aufgrund der zunehmend leistungsfähigen Steuersysteme – besser geeignet als konventionelle Kraftwerke, die vergleichsweise träge reagieren. Weitere klassische Kurzzeitspeicher sind Kondensatoren, Schwungrad- oder auch Druckluftspeicher.

Alternative Langzeitspeicher

Karl-Josef Kuhn ist Leiter des Innovationsprojekts „Storage Solutions" bei Siemens Corporate Technology.

Karl-Josef Kuhn ist Leiter des Innovationsprojekts „Storage Solutions“ bei Siemens Corporate Technology.

Doch solche Lösungen sind lediglich für das Speichern über kurze Zeiträume wie Minuten oder Stunden geeignet. In einer künftigen Energieinfrastruktur wird es nötig sein, unterschiedliche Möglichkeiten der Speicherung und Energieformen parallel für längere Phasen zu nutzen. Daher erforscht Karl-Josef Kuhn mit seinem Team verschiedene Speicherlösungen, um künftig den Überschuss an regenerativem Strom möglichst lange zu speichern – und so zugleich neue Geschäftsfelder für Siemens zu erschließen. Im Fokus der Forscher stehen dabei Lösungen, die Elektrizität in Energieformen wandeln, die sich gut speichern lassen. Etwa in Wasserstoff oder Chemikalien, wie Ammoniak oder Methanol.

Bei diesen sogenannten Power-to-Gas-Technologien wird der überschüssige Strom genutzt, um Wasser mittels Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff umzuwandeln. Derzeit erzeugen die Siemens-Experten insbesondere Wasserstoff. Mit dem SYLIZER hat Siemens dazu bereits einen einsatzbereiten Elektrolyseur am Markt, der sich beispielsweise bei den städtischen Werken Hassfurt im Regelbetrieb befindet. Ein weiteres erfolgreiches Pilotprojekt ist der Energiepark Mainz, mit bis zu sechs Megawatt die weltweit größte Anlage ihrer Art. „Neben der Wasserstoffelektrolyse haben wir zwei weitere Anwendungsfelder im Visier“, erklärt Kuhn. „Die Speicherung von Kohlenwasserstoffen und Ammoniak sind die nächsten Stufen.“ Auch die Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie Dechema prognostiziert, dass sich mittelfristig weitere wertvolle Grundstoffe wie Methan erzeugen lassen. Sowohl Wasserstoff als auch Methan können dann beispielsweise im Erdgasnetz gespeichert und für die Wiederverstromung verwendet werden. Und es geht weiter: Siemens-Experten tüfteln auch an der Wandlung in Form von CO2-freien Kraftstoffen wie Methanol.

Daneben arbeiten die Speicherexperten an thermischen und mechanischen Speichern sowie an Druckluftsystemen, die elektrische Energie in Form von verdichteter Luft speichern. „Entscheidend für ein Gelingen der Energiewende ist aber nicht die eine Technologie, sondern vielmehr der Verbund verschiedener Lösungen, um auch in Zukunft die Stabilität der weltweiten Stromversorgung zu garantieren“, erklärt Kuhn. „Denn nur so haben wir eine Chance, unseren Planeten wirklich CO2-frei zu machen.“

Siemens Stand 3-211

Kontakt: Siemens Corporate Technology, Dr. Ulrich Kreutzer, 81739 München, Tel.: +49 89 636-00, ulrich.kreutzer@siemens.com
Das Material wurde von Pictures of the Future, Siemens AG zur Verfügung gestellt

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