Mit Kurzzeitspeichern sicher durch die Dunkelflaute
Wer sich Dunkelflauten genauer anschaut, wird feststellen, dass es nur um wenige Stunden geht, in denen im Tagesverlauf Versorgungsknappheiten entstehen können. Diese sind in Deutschland mehrfach durch Kraftwerksreserven außerhalb des Strommarktes abgesichert. Dennoch ist es wichtig, dass es bereits innerhalb des Strommarktes Technologien gibt, unter anderem Kurzzeitspeicher, die Knappheiten deutlich reduzieren.
Das Erfreuliche: Kurzzeitspeicher müssen nicht speziell für Dunkelflauten gebaut werden – sie werden einfach gebaut. Der aktuelle Boom beim Speicherausbau, vor allem getrieben durch die Verschiebung von Solarstrom von der Mittagsspitze in den Abend, sorgt dafür, dass immer mehr Speicher ans Netz gehen. Speicher, die jetzt an das Netz gehen, verändern das Stromsystem grundlegend – und wirken auch in der Dunkelflaute stabilisierend.
Selbst bei längeren Dunkelflauten tragen Kurzzeit-Batteriespeicher dazu bei, die Versorgung sicher zu gewährleisten. Das klingt zuerst vielleicht kontraintuitiv, ein genauerer Blick lohnt sich daher.
Kurzzeitspeicher laden und entladen auch während der Dunkelflaute, nur beziehen sie dann Strom aus dem Netz statt etwa von einer PV-Anlage. Gefüllt werden die Speicher bei geringer Stromnachfrage. Auch in der Dunkelflaute gibt es Zeiten mit geringem anderweitigem Stromverbrauch aus Haushalten oder der Industrie und damit Zeiten geringerer Residuallast.
Wie verhalten sich Kurzzeitspeicher in einer Dunkelflaute?
Im Strommarkt signalisieren hohe Preise Knappheiten. Die Preise sind dann besonders hoch, wenn die Residualspitzenlast hoch ist und Kraftwerke mit hohen Grenzkosten (insbesondere Gas- und Ölkraftwerke) Strom liefern. Nach dem Merit-Order-Prinzip ist das teuerste Kraftwerk in jeder Viertelstunde preissetzend für den gesamten deutschen Strommarkt. Kurzzeitspeicher wie Batterien und Pumpspeicherkraftwerke liefern immer dann Strom, wenn die Preise hoch sind. Damit reduzieren sie zugleich die Residualspitzenlast erheblich.
Ein Vorurteil ist, dass die Batterien nach ein paar Stunden leer seien und dann den Rest der Dunkelflaute ungenutzt blieben. In der Realität stehen Kurzzeitspeicher aber zu jeder Stunde zur Verfügung. Sie werden dann aufgeladen, wenn die Residualspitzenlast und damit die Börsenpreise niedrig sind, wie beispielsweise nachts.
Kurzzeitspeicher stehen damit wieder zur Verfügung, wenn die Residuallast, und damit auch die Börsenstrompreise, hoch sind. Sie funktionieren wie eine Feder, die man langsam spannt, wenn Zeit ist und schnell Energie liefert, wenn man sie man sie sich entspannen lässt. Das Spiel wiederholt sich dann täglich, oft sogar mehrfach. Dies zeigt die folgende Grafik, die das Verhalten von Pumpspeicherkraftwerken in einer Dunkelflautenwoche im Januar 2024 darstellt. Perspektivisch werden im Jahr 2030 Großbatteriespeicher in Deutschland die vorhandenen Pumpspeicherkraftwerke in der Leistung deutlich und voraussichtlich auch in der Speicherkapazität überholt haben.
Vorteile von Kurzzeitspeichern
Kurzzeitspeicher kappen Residuallasten
Wie sieht das in der Praxis aus? Hierzu kann die folgende Simulation von ECO STOR Antworten liefern. Sie zeigt, wie sich Batteriespeicher während einer Dunkelflaute verhalten. Das Unternehmen betreibt mit seiner Anlage in Bollingstedt einen der größten Stand-Alone Batteriespeicher Deutschlands.
Zu sehen ist, dass die Residualspitzenlast mit einer zunehmenden Anzahl an Kurzzeitspeichern sinkt, und damit auch weniger Kraftwerke, vor allem Gaskraftwerke, zukünftig nötig sind.
Auch die Studie „Der Wert von Großbatteriespeichern im Deutschen Stromsystem“ von Frontier Economics (Dezember 2023) zeigte, dass Großspeicher den Bedarf an Back-Up-Kraftwerken deutlich reduzieren können. Die Forscher kamen auf eine Verringerung um neun Gigawatt (GW)!
Veränderung der Residuallast bei unterschiedlichen Mengen an Kurzzeitspeichern im System. Quelle: ECO STOR Kurzzeitspeicher sparen Brennstoffe und stellen Systemdienstleistungen bereit
Kurzzeitspeicher ermöglichen einen höheren Zubau von Erneuerbaren Energien. Es muss weniger Wind- und vor allem Solarstrom abgeregelt werden. Auch sparen die Speicher Netzausbau ein, wenn sie beispielsweise als Puffer für Schnellladestationen eingesetzt werden. Das macht den Bau solcher Anlagen für Betreiber attraktiver und mindert den Bedarf an anderen Energiequellen. Kurzzeitspeicher tragen damit direkt und schnell zum Klimaschutz bei.
Im Sommerhalbjahr werden Kurzzeitspeicher immer mehr Solarstrom in die Nacht verlagern. Die Kraftwerke stehen immer öfter still. Es werden Brennstoffe eingespart, der Bedarf an Kohle und Gas sinkt. Das Gas, das im Sommer eingespart wird, kann dann im Winterhalbjahr während Dunkelflauten zum Beispiel in Gasturbinen und Gas-Motoren genutzt werden, egal ob es sich um Erdgas, Biomethan, Biogas oder perspektivisch grünen Wasserstoff handelt.
Außerdem werden Battereispeicher künftig wichtige Systemdienstleistungen erbringen, die heute noch von Kraftwerksturbinen zur Verfügung gestellt werden. In Kombination mit netzbildenden Wechselrichtern werden Batteriespeicher zum Anker der Systemstabilität.
Der Solarpark Reckertshausen von Maxsolar verfügt über einen 4,1 MW Batteriespeicher. Quelle: Maxsolar GmbH
„Bereits 60 GW installierte Batteriespeicher mit einer Kapazität von zwei bis vier Stunden könnten den Bedarf an gesicherter Backup-Leistung um 15 bis 20 GW senken. Der Nutzen liegt dabei weniger in der vollständigen Überbrückung mehrtägiger Dunkelflauten, sondern vor allem in der Glättung kurzfristiger Schwankungen und der Reduktion von Lastspitzen. Das macht das Energiesystem robuster und senkt die Gesamtkosten.“
Kurzzeitspeicher: Ein Baustein von mehreren
Mit Kurzzeitspeichern allein werden wir allerdings auf absehbare Zeit nicht durch die Dunkelflaute kommen. Sie sind ein wichtiger Baustein – nicht mehr, aber auch nicht weniger. Zudem sind sie nur eine Form von Flexibilität neben anderen wie z. B. die Lastverschiebung bei flexiblen Verbrauchern – siehe hierzu das Kapitel Nachfrageflexibilität. Perspektivisch gibt es auch Langzeitspeicher. Diese werden allerdings bis auf Weiteres nur einen geringen Anteil vom Speichermarkt bilden.
Jenseits dessen, werden Kurzzeitspeicher zur Lösung vieler Probleme beitragen wie etwa von Solarstromerzeugungsspitzen. Zu den vielfältigen Vorteilen von Kurzzeitspeichern lesen Sie gerne das Faktenpapier des Bundesverband Neue Energiewirtschaft e.V. .
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.