Mit dem zunehmenden Anteil von Solar- und Windenergie bieten Energiespeicherstationen die Flexibilität, Angebot und Nachfrage auszugleichen, die Netzzuverlässigkeit zu verbessern und die Dekarbonisierung zu beschleunigen.
Was ist eine Energiespeicherstation?
Eine Energiespeicherstation ist eine großtechnische Anlage, die Elektrizität speichert und sie bei Bedarf wieder in das Netz einspeist. Die meisten neuen Anlagen verwenden Lithium-Ionen-Batterien, während andere Pumpspeicherwerke, Redox-Flow-Batterien oder Druckluftspeicher einsetzen. Diese Anlagen, die auf Übertragungs- oder Verteilungsebene angeschlossen sind, dienen Netzbetreibern als schnelle und steuerbare Ressourcen.
Wichtige Vorteile
- Netzstabilität: schnelle Frequenzregelung und Spannungsstützung.
- Lastspitzenmanagement: Laden in Nebenzeiten, Entladen bei Spitzenlast zur Senkung der Systemkosten.
- Integration erneuerbarer Energien: Speicherung überschüssiger Solar- und Windenergie und Verschiebung in die Abendstunden.
- Notstromversorgung und Resilienz: Bereitstellung von Energie bei Stromausfällen und extremen Wetterbedingungen.
- Reduzierte Emissionen: Ermöglicht einen höheren Anteil sauberer Energie und verringert Energieverluste.
Funktionsweise
Wenn die Erzeugung den Verbrauch übersteigt, lädt die Station, indem sie elektrische Energie in eine speicherbare Form umwandelt (Batteriechemie, potenzielle Energie oder komprimierte Luft). Steigt der Bedarf, entlädt das System zurück ins Netz. Eine Anlagensteuerung und ein Energiemanagementsystem optimieren das Laden und Entladen anhand von Preissignalen, Netzanforderungen und Ladezustand.
Kerntechnologien
- Lithium-Ionen-Batterien (BESS): hohe Effizienz, Millisekunden-Reaktionszeit, weit verbreitet für 1–8 Stunden Betriebsdauer.
- Redox-Flow-Batterien: lange Lebensdauer und skalierbare Kapazität (Vanadium- oder Zink-Elektrolyte), geeignet für 4–12 Stunden Einsatzdauer.
- Pumpspeicherwerke: ausgereifte Technologie im Multi-Gigawatt-Bereich mit 6–20 Stunden Betriebsdauer, nutzt obere und untere Wasserreservoire.
- Druckluft- und Wärmespeicher: vielversprechende Optionen für Langzeitspeicherung und industrielle Integration.
Typische Anwendungsfälle
- Frequenzregelung und Reserveleistung.
- Kraftwerkskapazität: Deckung der Spitzenlast ohne Neubau zusätzlicher Kraftwerke.
- Erneuerbare Stabilisierung: Kombination von Solar- und Windprojekten mit Speichern.
- Mikronetze für Campus, Rechenzentren, Häfen und abgelegene Gemeinden.
Konstruktionsaspekte
- Dimensionierung: Leistung (MW) im Verhältnis zur Energie (MWh) je nach Betriebszyklus und Ertragsmodell.
- Sicherheit: Zellchemie, Branddetektion und -bekämpfung, Gehäusebelüftung.
- Netzanbindung: Schutzsysteme, SCADA-Integration und Einhaltung der Netzvorschriften.
- Lebenszykluskosten: Wirkungsgrad, Alterung, Garantien und Recyclingstrategien.
Projektbeispiel
Eine 100 MW / 400 MWh Lithium-Ionen-Anlage in Kombination mit einem 200 MW Solarpark kann die Mittagsproduktion auf die Abendspitzen verschieben, Frequenzdienste in Millisekunden bereitstellen und Energieverluste reduzieren, während die Netzzuverlässigkeit verbessert wird.
Blick in die Zukunft
Neue Technologien wie Festkörperbatterien, Langzeitspeicher (über 10 Stunden) und grüner Wasserstoff werden die Leistungsfähigkeit erweitern und die Kosten senken. Politische Unterstützung, vereinfachte Netzanschlüsse und abgesicherte Garantien werden den Ausbau weiter beschleunigen.
Energiespeicherstationen werden zu einem Eckpfeiler moderner Stromsysteme. Durch die Bereitstellung von Flexibilität, Resilienz und sauberer Energie ermöglichen sie Versorgungsunternehmen, Städten und Industrien, Zuverlässigkeits- und Klimaziele – heute und in den kommenden Jahrzehnten – zu erreichen.
