Bild oben: „Batteriespeicher in einem Solarpark“ © Dorothy Chiron, 2024

Großbatteriespeicher

Die Schlüsseltechnologie der Energiewende

Die Energiewende ist in vollem Gange, und eine ihrer zentralen Herausforderungen besteht darin, die schwankende Energieproduktion durch erneuerbare Energien wie Wind und Sonne auszugleichen. Hier kommen Großbatteriespeicher ins Spiel. Diese technologischen Wunderwerke sind nicht nur spannend, sondern auch unverzichtbar für eine nachhaltige Energiezukunft. Doch was genau sind Großbatteriespeicher und warum sind sie so wichtig? Mehr dazu erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.

Was sind Großbatteriespeicher?

Hochkapazitive Batteriesysteme, die zur Netzstabilität beitragen können

Großbatteriespeicher sind hochkapazitive Batteriesysteme, die elektrische Energie in großem Maßstab speichern und bei Bedarf wieder abgeben können. Laut des Frauenhofer Instituts für solare Energiesysteme handelt es sich bei Großbatteriespeichern um „große Anlagen, die zur Systemstabilität beitragen können“, da sie „die volatile Einspeisung fluktuierender erneuerbarer Energien verschieben können.“

Anders als herkömmliche Batterien, die wir in unseren Haushaltsgeräten finden, sind diese Speichersysteme für industrielle Anwendungen konzipiert und können Energiemengen im Megawattbereich speichern. Für eine Definition, ab welcher Leistung ein Batteriespeicher als Großbatteriespeicher bezeichnet wird, gibt es noch keine brancheneinheitliche rechtliche Grundlage.

Typischerweise bestehen diese Batteriesysteme aus zahlreichen miteinander verbundenen Batteriemodulen, die häufig auf Lithium-Ionen-Technologie basieren, aber auch andere Technologien wie Natrium-Schwefel-Batterien oder Vanadium-Redox-Flow-Batterien kommen zum Einsatz. Diese Vielfalt ermöglicht es, die Speicherlösungen optimal an die spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungsfälle anzupassen.

Quellen:
Frauenhofer Institut für solare Energiesysteme Positionspapier „Batteriespeicher an ehemaligen Kraftwerksstandorten“, Seite 7
Batterieforum Deuschland (Mehr Informationen über Vanadium-Redox-Flow-Batterien)
Batterieforum Deuschland (Mehr Informationen über Natrium-Schwefel-Batterien)

Warum sind Großbatteriespeicher wichtig?

Netzstabilität & Versorgungssicherheit

Großbatteriespeicher Warum sind sie wichtig? 1. Netzstabilität 2. Integration erneuerbarer Energien 3. Versorgungssicherheit 4. Kostenreduktion

Bild oben: „Die Bedeutung von Großbatteriespeichersystemen“ © Luana AG, 2024

Netzstabilität: Eine der größten Herausforderungen im Stromnetz ist die Balance zwischen Angebot und Nachfrage. Erneuerbare Energien wie Wind und Sonne sind wetterabhängig und unterliegen starken Schwankungen. Großbatteriespeicher können überschüssige Energie speichern und bei Bedarf wieder abgeben, um Netzschwankungen auszugleichen und eine stabile Stromversorgung sicherzustellen. Zur Vermeidung eines Netzzusammenbruchs durch Unterfrequenz gibt es in Deutschland den 5-Stufen-Plan für den Lastabwurf.

Stufe	Frequenz	Maßnahmen zur Kompensation, bzw. zum Schutz
1	49,8 Hz	Einsatz von Regelleistung
2	49,0 Hz	Sofortiger Abwurf von 10–15 % der Netzlast
3	48,7 Hz	Sofortiger Abwurf von weiteren 10–15 % der Netzlast
4	48,4 Hz	Sofortiger Abwurf von weiteren 15–20 % der Netzlast
5	47,5 Hz	Netztrennung der Kraftwerke

Integration erneuerbarer Energien: Um den Anteil erneuerbarer Energien am Energiemix zu erhöhen, müssen wir in der Lage sein, deren unregelmäßige Produktion auszugleichen. Großbatteriespeicher ermöglichen es, überschüssige Energie zu speichern, wenn die Produktion hoch ist (z.B. bei starkem Wind oder intensiver Sonneneinstrahlung), und sie freizugeben, wenn die Produktion niedrig ist.

Versorgungssicherheit: In Zeiten hoher Nachfrage oder unvorhergesehener Ausfälle können Batteriespeicher als Notfallreserve dienen. Sie bieten eine schnelle und zuverlässige Möglichkeit, einen Netzzusammenbruch zu verhindern.

Kostenreduktion: Durch die Speicherung von Energie können Großbatteriespeicher dazu beitragen, die Kosten für Spitzenlaststrom zu senken. Sie ermöglichen es, Strom dann zu nutzen, wenn er am günstigsten produziert wird, und helfen, teure Lastspitzen zu vermeiden.

Technologische Innovationen & Trends

Effizienterer Betrieb & optimierte Lade- & Entladevorgänge

Die Technologie der Großbatteriespeicher entwickelt sich rasant weiter. Hier sind einige der spannendsten Trends:

Fortschritte in der Batterietechnologie: Neue Materialien und Technologien, wie Festkörperbatterien oder Second-Life-Batterien aus Elektrofahrzeugen, verbessern die Effizienz und Lebensdauer der Speichersysteme.

Künstliche Intelligenz & Big Data: Durch den Einsatz von KI und fortschrittlicher Datenanalyse können Batteriespeicher noch effizienter betrieben und gewartet werden. Algorithmen optimieren Lade- und Entladevorgänge und verlängern so die Lebensdauer der Batterien.

Hybridlösungen: Die Kombination von Batteriespeichern mit anderen Technologien wie Wasserstoffspeichern oder Superkondensatoren eröffnet neue Möglichkeiten zur Energiespeicherung und -nutzung.

Beispiele erfolgreicher internationaler Projekte

Von Kalifornien bis Südkorea

USA

„Moss Landing Energy Storage Facility“

USA
„Moss Landing Energy Storage Facility“

USA

„Crimson Storage Facility“

USA
„Crimson Storage Facility“

Australien

„Hornsdale Power Reserve“

Australien
„Hornsdale Power Reserve“

Südkorea

Diverse Projekte

Südkorea
Diverse Projekte

Weltweit gibt es bereits zahlreiche erfolgreiche Projekte, die die Vorteile von Großbatteriespeichern demonstrieren:

„Moss Landing Energy Storage Facility“ in Kalifornien: Die Batteriespeicheranlage gilt als eine der größten Batteriespeicheranlagen der Welt und befindet sich in Monterey County. Sie hat eine Kapazität von 1.600 Megawattstunden (MWh) und eine Spitzenleistung von 400 Megawatt (MW). Diese Anlage wird kontinuierlich ausgebaut und hat das Potenzial, ihre Kapazität in der Zukunft weiter zu erhöhen.

„Crimson Storage Facility“ in Kalifornien: Ein weiteres bedeutendes Projekt ist die Crimson Storage Facility, ebenfalls in Kalifornien, mit einer Kapazität von 1.400 MWh und einer Leistung von 350 MW.

„Hornsdale Power Reserve“ in Australien: Dieses Projekt in Jamestown (Australien), auch bekannt als die „Tesla-Batterie“, gilt mit einer Spitzenleistung von 150 MW ebenfalls als eine der größten Lithium-Ionen-Batteriespeicheranlagen und hat maßgeblich dazu beigetragen, die Netzstabilität in Südaustralien zu verbessern.

Südkorea: Südkorea investiert massiv in Großbatteriespeicher, um seine Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren und die Nutzung erneuerbarer Energien zu maximieren. Das Land hat mehrere Projekte gestartet, die weltweit zu den größten zählen. Südkorea hat bereits eine beträchtliche Speicherkapazität aufgebaut. Bis Ende 2022 betrug die Speicherkapazität des Landes etwa 5,34 GW und soll bis 2030 auf über 36 GW anwachsen. Diese beeindruckende Steigerung zeigt die Entschlossenheit des Landes, seine Energiespeicherinfrastruktur massiv auszubauen. Ein prominentes Beispiel ist die jüngste Ausschreibung für Energiespeicher auf der Insel Jeju.

Quellen:
energy-storage.news (Weitere Informationen über „Moss Landing Energy Storage“)
t3n (Mehr Informationen über „Crimson Storage“)
Hornsdale Power Reserve (Mehr Informationen über die sog. „Tesla-Batterie“)
Power Technology (Zum Artikel „Top five energy storage projects in South Korea“)
Energy Storage News (Weitere Informationen über Südkoreas Projektausschreibung auf der Insel Jeju)

Fazit

Entscheidender Baustein für erfolgreiche Energiewende

Großbatteriespeicher sind eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Sie bieten Lösungen für die Integration erneuerbarer Energien, die Stabilisierung des Stromnetzes und die Sicherung der Energieversorgung. Die kontinuierliche technologische Weiterentwicklung und die erfolgreichen Implementierungen weltweit zeigen das immense Potenzial dieser Technologie. In einer Zeit, in der die Welt dringend nach nachhaltigen Energiequellen sucht, könnten Großbatteriespeicher der entscheidende Baustein sein, um die Energiewende erfolgreich zu gestalten.◼