26.11.2019 - Basiswissen Energiewende - Energiespeicher (1)
In der Zukunft sollen Windkraftwerke und Photovoltaikanlagen den Großteil unserer Energie liefern, die wir zum täglichen Leben und in der Industrie brauchen.
Doch es ist offensichtlich [1], dass auch die Kombination von Sonne und Wind nicht in der Lage ist Energie gleichmäßig zur Verfügung zu stellen.
Zum Ausgleich kann man von den europäischen Nachbarn Energie "einkaufen", wobei man auch den "verteufelten" Atomstrom akzeptieren muß.
Zusätzlich müssen Energiespeicher zur Verfügung stehen, die im Bedarfsfall die größten Lücken füllen können.
Aktuell gibt es aber keine Speicher, die eine nennenswerte Kapazität haben. Eine Änderung dieser Energiepolitik ist nicht absehbar.
Dieses Übersichtsbild [3,4,5] soll zeigen, wie Speicher prinzipiell im Energienetz eingebunden sind.
Bei ertragsreichen Zeiten liefern Windkraft- und Photovoltaikanlagen die Energie sowohl in das Stromnetz als auch in Energiespeicher ("Sparschwein").
Bei ertragsschwachen Zeiten liefern Windkraft- und Photovoltaikanlagen nur noch so viel Energie in das Stromnetz, wie sie erzeugen. Zum Ausgleich
wird nun die Energie aus dem Speicher entnommen und in das Stromnetz eingespeist.
Im folgenden Beispiel werden die Ertragswerte aus dem Jahr 2018 verwendet [1]. Weiterhin wird angenommen, dass der Speicher verlustfrei arbeitet.
Ziel der Berechnung soll sein, eine gleichmäßige Energieeinspeisung zu ermöglichen.
Im Jahr 2018 wurden 111,27 TWh Windenergie und 45,75 TWh Solarenergie erzeugt.
Im Durchschnitt sind das 13,085 TWh pro Monat.
Im nachfolgenden Diagramm ist dieser Wert durch eine rote waagrechte Linie gekennzeichnet.
Das Vorgehen beim Speichern von Energie ist zunächst einfach. Alle Erträge, die größer als der Durchschnitt sind,
werden nicht dem Stromnetz zu Verfügung gestellt, sondern im Speicher deponiert.
Ist die Energieproduktion in einem Monat unterdurchschnittlich, wird vom Speicher Energie entnommen und in das Stromnetz eingespeist.
Der Füllgrad des Speichers ändert sich von Monat zu Monat.
Da man den Verlauf eines zurückliegenden Jahres kennt, kann man natürlich den Speicher so dimensionieren,
dass keine negativen Werte auftreten (siehe Ende November / Anfang Dezember in der folgenden Grafik).
Dazu muß aber der Speicher im Januar schon einen gewissen Füllgrad aufweisen.
Im Januar 2018 lieferten Sonne und Wind 15,62 TWh. Davon würden 2,54 TWh in den Speicher wandern, der am Monatsende einen Füllgrad von 4,8 TWh hätte.
Im Februar gab es von Sonne und Wind nur 10,22 TWh. Also müssten 2,87 TWh aus dem Speicher entnommen werden, um den konstanten Energiebetrag
von 13,085 TWh pro Monat sicherzustellen.
Im Monat Mai wäre der größte Füllgrad mit 5,04 TWh erreicht.
Den niedrigsten Stand hätte der Speicher Ende November, nämlich 0 TWh.
Am Jahresende wäre er wieder mir einem Volumen von 2,27 TWh gefüllt.
Dies würde genau dem Wert entsprichen, der Anfang Januar rechnerisch zur Verfügung stand.
Fazit
Mit einem Energiespeichersystem kann man die volatile Energieproduktion von Sonne und Wind kompensieren.
Bei den einfachsten Randbedingungen wäre ein Speicherkapazität von ca. 5 TWh notwendig.
Aktuell stehen in Deutschland Speicher mit einer Kapazität von 0,04 TWh in Form von Pumpspeicherwerken zur Verfügung. [2]
Fortsetzung folgt ...
Reiner Pracht