Wie uns Kraftwerke sicher durch die Dunkelflaute bringen
Wir haben Motoren- und Turbinenkraftwerke, die Strom sicher zur Verfügung stellen, auch wenn keine Sonne scheint, wenig Wind weht und Speicher geleert sind.
Kraftwerke bringen uns durch die Dunkelflaute
Wenn in einer Dunkelflaute kaum Strom aus Wind und Sonne verfügbar ist, springen konventionelle Kraftwerke ein, um die Residuallast zu decken. Heute übernehmen vor allem flexible Gas- und moderne Motorkraftwerke diese Aufgabe, da sie innerhalb weniger Minuten bis zu einer Stunde hochfahren können. Ihre Betriebsdauer hängt direkt von der Dauer der Dunkelflaute ab: von wenigen Stunden bis zu mehreren Tagen, wobei sie ihre Leistung entsprechend der Nachfrage anpassen. In Zukunft wird sich die Zusammensetzung weiter verändern: Hochflexible, schnell regelbare Anlagen wie moderne Gaskraftwerke und der Einsatz flexibilisierter Bioenergie werden häufiger zum Einsatz kommen und deutlich kürzer, aber gezielter betrieben, um Lastspitzen abzufangen. Damit werden Kraftwerke zunehmend zu präzise steuerbaren „Lückenfüllern“, die nur dann laufen, wenn erneuerbarer Strom aus fluktuierenden Erzeugungsanlagen sowie Speichern nicht ausreichend verfügbar ist und so eine verlässliche Versorgung auch in längeren Dunkelflauten sicherstellen.
Zudem können die bereits vorhandenen Gasspeicher können als eine Art Langzeitenergiespeicher betrachtet werden. Kraftwerke wandeln die gespeicherte Energie lediglich wieder in Strom und Wärme um.
Die Technologie ist da!
Die erforderlichen Technologien sind vorhanden und werden stetig besser. Was kommt? Noch bessere Motoren und noch bessere Turbinen, sowie durch größere Motoren und Turbinen, die bereits wie kleine Turbinen und Motoren Wasserstoff nutzen können. Hinzu kommen evtl. auch noch Brennstoffzellen, die technologisch inzwischen ebenfalls bereits zur Verfügung stehen aber noch deutlich teurer als Motoren und Turbinen sind.
Was sich vor allem ändern wird, sind die Brennstoffe, die genutzt werden.
Da Kraftwerke teure Brennstoffe verbrauchen, kommen sie erst dann zum Einsatz, wenn Technologien mit niedrigeren Brennstoffkosten oder ohne Brennstoffkosten zur Deckung der Residuallast in der Dunkelflaute nicht ausreichen.
Motoren & Turbinen mit Biogas & Wasserstoff betreiben
Ein Kraftwerk kann z.B. ein großes GuD-Gaskraftwerk (Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk) sein wie das bayrische Kraftwerk Irsching 5 von Uniper mit einer Bruttoleistung von 875 MW oder eine aus vielen Motoren zusammengeschaltetes Motorenkraftwerk wie das Küstenkraftwerk der Stadtwerke Kiel.
Es gibt bereits seit Jahren Wasserstoffmotoren. Das sind Motoren zur Stromerzeugung, die sowohl Erdgas als auch Wasserstoff einsetzen können.
Ebenfalls gibt es relativ kleine Wasserstoffturbinen wie die 34-MW-Turbine von Kawasaki (Quelle: Kawasaki), die sich in einem Turbinenpark betreiben lassen.
Hinzu kommen viele tausend Biogasmotoren, die in Deutschland in Summe einige Gigawatt an Kraftwerksleistung zusammen bekommen. Durch eine Flexibilisierung ließe sich die in Dunkelflauten nutzbare Leistung noch deutlich erhöhen.
Steuerbare Kapazitäten durch Biogasflexibilisierung erhöhen
In Deutschland trägt Biogas relevant zur Stromerzeugung bei. 2024 betrug laut statistischem Bundesamt der Biogasanteil 6,5 Prozent. Das Kapazitäts-Potenzial von Biogas während Dunkelflauten kann durch Flexibilisierung gehoben werden. Viele Anlagen laufen heute durchgehend, auch wenn kein Strom gebraucht wird. Klüger wäre es, Biogas vor allem dann in Strom umzuwandeln, wenn Preise und Bedarf hoch sind, wie insb. während einer Dunkelflaute. Das gelingt durch größere Gasspeicher und leistungsstärkere Motoren („mehrfache Überbauung“): Aus einer 1-MW-Biogasanlage kann so eine 3, 5- oder sogar 8 MW-Anlage werden. Die in Dunkelflauten verfügbare Leistung aus Biogas könnte also vervielfacht werden.
Durch Flexibilisierung ließe sich damit die vorhandene kumulierte Leistung der Biogasanlagen von heute rund 6 GW deutlich anheben.
Der Fachverband Biogas schätzt, dass bis 2030 12 GW möglich sind und langfristig 27 GW. Das Experten-Netzwerk für die Flexibilisierung von Biogas schätzt die Potenziale noch deutlich höher ein. Sie schätzen das; langfristig sogar noch deutlich mehr.
Langzeitgespeichertes Biomethan kann in Dunkelflauten sowohl in eigens dafür bereit gestellten Motoren und Turbinen in Strom umgewandelt werden als auch in Gaskraftwerken beigemischt werden.
„Dezentrale Gasmotoren sind in Dunkelflauten die optimale Lösung, weil sie gesicherte Leistung bereitstellen, wenn Wind und Sonne fehlen. Unsere Anlagen lassen sich in wenigen Monaten realisieren – und die deutsche Branche wäre in der Lage, davon mehrere Gigawatt pro Jahr zu installieren. Gleichzeitig können sie heute schon vollständig mit erneuerbaren Gasen bis hin zu 100 % Wasserstoff betrieben werden und reagieren innerhalb von Sekunden auf Marktsignale.“
Sicher durch die Dunkelflaute: Die Anleitung auf zwei Seiten
Das Faktenpapier Dunkelflaute zeigt auf zwei Seiten, wie Dunkelflauten heute, morgen und übermorgen bewältigt werden. Welche Brennstoffe werden wir nutzen? Welche Technologien werden eingesetzt? Wie werden Batteriespeicher helfen? Was für eine Entwicklung wird Biogas in den nächsten Jahren durchlaufen? Wir haben die wichtigsten Punkte dieser Webseite für Sie zusammengefasst.