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Der steigende Energieverbrauch bildet eine der größten Klimaproblematiken: Zu lange schon wurde Energie für Industrie, Wohnen und Mobilität aus nicht erneuerbaren Quellen wie fossilen Energieträgern oder bedenklichen Quellen wie Kernkraft gewonnen, zu hoch ist die Treibhausgasfreisetzung beim Verbrauch fossiler Energien, zu stark die negativen Klimafolgen. Um die Ziele des von 197 Staaten unterzeichneten Pariser Klimaschutzabkommens zu erreichen, ist rasches Handeln notwendig. Die Zeit der Energiewende ist endlich angebrochen: In Bereichen, in denen bisher auf fossile und nukleare Energieträger gesetzt wurde, werden nach und nach erneuerbare Energien eingesetzt. Photovoltaik- bzw. Solaranlagen bieten insbesondere im Bereich Wohnen und Mobilität neue Möglichkeiten. Sowohl Unternehmen als auch private Haushalte können dank der Energiegewinnung aus Solarpanels Elektrizität zum Heizen oder zum Laden von E-Autos verwenden. Ein wichtiger Bestandteil der PV-Anlagen: Energiespeicher.
Welche Rolle spielt die Entwicklung neuartiger Energiespeicher in der Energiewende?
Energiespeicher werden allgemein als „Anlagen, die Energie mit dem Ziel der elektrischen, chemischen, elektrochemischen, mechanischen oder thermischen Speicherung aufnehmen und einer zeitlich verzögerten Nutzung wieder zur Verfügung stellen“ definiert. Sie bilden die Basis dafür, dass Energienachfrage und -bedarf im intelligenten Stromnetz flexibel aufeinander abgestimmt werden können. Dies macht sie unverzichtbar für die Verwendung erneuerbarer Energien. Denn Solarzellen können die Energie nur produzieren, wenn ausreichend Sonne scheint. Die langfristige Energiespeicherung soll die Abdeckung der Energiebedürfnisse weltweit ermöglichen. Die durch Energiespeicher gebotene Flexibilität macht sie zu einem zentralen Bestandteil von Lastspitzenkappung (Eine Methode, den Verlauf der aus dem Energienetz bezogenen Leistung zu verstetigen), von Eigenverbrauchsoptimierung und von Notstromversorgung.
Zudem werden Energiespeicher für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen und Unterstützung von Übertragungs- und Verteilungsnetzbetreibern, aber auch für „Arbitrage“-Handel, also der Einspeicherung von Energie bei billigem Kurs und Ausspeicherung bei teureren Preisen, eingesetzt.
Welche Chancen zur Optimierung von Energiesystemen ergeben sich im Rahmen der Digitalisierung?
Ein Ziel der Verwendung von Energiespeichern in der Energiewende ist es, PV-Anlagen, Windkraftwerke, Mikro-KWK-Anlagen sowie andere Energieerzeuger und – verbraucher digital zu verknüpfen und zu steuern. Auch die Bildung von Energiegemeinschaften wird im Zuge der Digitalisierung ermöglicht: Mehrere Akteure speichern, verbrauchen und/oder verkaufen die erzeugte Energie. Abgerechnet wird innerhalb der Energiegemeinschaft durch das eingebaute intelligente Messgerät, den „Smart Meter“ – Stromzähler. Unterschieden wird zwischen Bürgerenergiegemeinschaften, die nicht auf einen bestimmten räumlichen Bereich begrenzt sind und sich somit über ganz Österreich erstrecken können, und Erneuerbare-Energie-Gemeinschaften (EEG), welche sich durch Regionalität auszeichnen. Nach dem EAG (Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz) muss die erzeugte Energie aus erneuerbaren Quellen stammen. So werden Strom und Wärme innerhalb der sich in räumlicher Nähe zueinander befindenden Gemeinschaft geteilt. Bürgerenergiegemeinschaften hingegen fokussieren sich nur auf den Elektrizitätsbereich, die Energie stammt sowohl von fossilen, als auch aus erneuerbaren Quellen.
Welche Arten von Energiespeichern gibt es?
Es wird zwischen verschiedenen Arten von Energiespeichern differenziert: PV-Speicher, Wärmespeicher, Power-to-Gas-Anlagen oder Power-to-Heat-Aggregate.
Aus technologischer Perspektive werden Energiespeicher in mechanische, chemische, elektrochemische, elektrische und thermische Energiespeicher unterteilt. Weiters wird nach den technischen Anlagen zur Energiespeicherung differenziert. Die Möglichkeiten sind vielfältig, von Pumpspeichern, die zu den mechanischen Energiespeichern zählen, bis hin zu Superkondensatoren, die in den Bereich elektrischer Energiespeicher fallen.
PV-Speicher: Die Zukunft der Energiespeicher für den Bereich Wohnen und Mobilität?
Derzeit liegt die Anbringung von PV-Anlagen auf Gebäudedächern im Trend. Seien es private Haushalte oder Wohnbauträger, die den Strom vergünstigt ihren Mietern zur Verfügung stellen. In Österreich ermöglicht die 2017 in Kraft getretene kleine Ökostrom-Novelle den Bau von gemeinschaftlichen Erzeugungsanlagen. Während besonders im gewerblichen und industriellen Segment ein hohes Wachstum an Energiespeicher-Installationen erwartet wird, bietet der Bereich Wohnen viele Möglichkeiten, Ziele wie Selbstversorgung, optimierten Eigenverbrauch und geringeren Spitzenstromverbrauch zu erreichen.
Auch der Bereich Mobilität bietet hohes Potenzial, ob gewerblich oder privat: Laut dem McKinsey Center for Future Mobility werden Elektrofahrzeuge von etwa 23 Prozent aller globalen Fahrzeugverkäufe im Jahr 2025 auf 45 Prozent im Jahr 2030 steigen. Dieses Wachstum erfordert eine schnelle Ausweitung von regulären Ladestationen und Schnellladestationen: hier können Batteriespeicher Abhilfe schaffen. E-Fahrzeuge mit Strom aus der eigenen PV-Anlage zu laden, ist der nächste Schritt Richtung Energiewende, der sowohl von Unternehmen als teils auch privaten Haushalten bereits gegangen wird. Aufgrund der langen Ladedauer von E-Fahrzeugen kommt es zu einer hohen Belastung der Verteilernetze: Etwa 16 Prozent zusätzliche elektrische Energie wären erforderlich, wenn ganz Österreich mit Strom fahren würde. Dies erfordert wiederum ein leistungsstarkes Netz aus Ladestationen und ein intelligentes Netzmanagement, um eine stabile Versorgung zu sichern. Smart Meter erleichtern die effiziente Ladung der E-Autos und die Verrechnung des geladenen Stroms.
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Wie geht es weiter?
Insgesamt bietet die langfristige Energiespeicherung ein praktikables Mittel, um die Verwendung fossiler Energie zu reduzieren und die Energiewende voranzutreiben. Die Integration von Energiespeichern in das Stromnetz wird zunehmend weiter ausgebaut. Auch die Kopplung von Speichern mit anderen Technologien, wie Wärmepumpen oder Elektrolyseuren, wird an Bedeutung gewinnen. Die Klimakrise ist der stärkste Antrieb, Alternativen zur traditionellen Energiegewinnung zu schaffen. In den Vereinigten Staaten ermöglicht der Inflation Reduction Act, ein Gesetz aus dem Jahr 2022, die Energiewende. Dieses Gesetz stellt 370 Milliarden US-Dollar für Investitionen in saubere Energie bereit, was den Markt enorm vorantreibt. Erwartet wird, dass der globale Markt für Energiespeicher bis 2030 zwischen 120 und 150 Milliarden US-Dollar erreichen wird.
Quellen:
Klimaschutzübereinkommen:
https://www.consilium.europa.eu/de/policies/paris-agreement-climate
Energiespeicher in Europa:
https://positionen.wienenergie.at/blog/energiespeicher-in-europa
EU-Studie Energiespeicher
Energiegemeinschaften:
https://www.e-control.at/energiegemeinschaften
https://energiegemeinschaften.gv.at
Mobilität: