Netzstabilisierung & Mobilität: Wie Batterien & Speicher zur Energiewende beitragen
Fakten
Geplante Batterieherstellungskapazität in der EU bis 2030: mindestens 550 GWh
Anzahl der stationären Batteriespeicher in Deutschland (2023): ca. 840.000
Stationäre Batteriespeicherkapazität in Deutschland (2023): 8,8 GWh[1]
benötigte Rohstoffe: u. a. Lithium, Kobald, Nickel, Grahit, Blei, Vanadium, Natrium, Schwefel
Batterien und Batteriespeicher sind ein zentraler Bestandteil für die Erreichung der Klimaziele und haben eine große Bedeutung bei der Energiewende sowie bei der Dekarbonisierung des Verkehrssektors. Als stationäre Batteriespeicher sorgen sie dafür, dass Gesellschaft und Wirtschaft auch am Tag produzierten Strom aus erneuerbaren Energien auch in der Nacht nutzen können. In E-Fahrzeugen verbaut tragen sie zu einer CO2-armen Mobilität bei.
Als eine der insgesamt acht strategischen Netto-Null-Technologien des geplanten EU Net Zero Industry Act beschäftigt sich dieser Transformationscheck mit Batterien und Speichertechnologien. Die Transformationschecks sind eine Reihe zur Vorbereitung des Industrieforums 2023 Auf dem Weg zu Net Zero: Technologien für die Transformation am 5. September in Berlin. Erfahren Sie hier mehr zum Industrieforum 2023.
Die Bedeutung von Batterien und Batteriespeichern für die Energiewende
Mit einem weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien ist mit einer steigenden Nachfrage nach dezentralen Speichermöglichkeiten zu rechnen, die den am Tag produzierten Strom auch in der Nacht verfügbar und nutzbar machen. Hierfür kommen meistens Batteriespeicher zum Einsatz. Nach Zahlen der RWTH Aachen sind in Deutschland derzeit rund 840.000 Batteriespeicher mit einer Speicherkapazität von 8,8 GWh bei der Bundesnetzagentur registriert. Den Großteil (99 Prozent) machen dabei so genannte Heimspeicher (bis 30 Kilowattstunden) aus. Zusätzlich sind rund 5.300 Gewerbespeicher (30 bis 1000 Kilowattstunden) und nur 166 Großspeicher (über 1.000 Kilowattstunden) installiert.[2]
Batteriespeicher können
- überschüssige Energie speichern, wenn die Erzeugung hoch ist, und diese Energie freisetzen, wenn die Erzeugung gering ist. Dadurch können sie Schwankungen in der Stromerzeugung ausgleichen und erhöhen die Effizienz und Stabilität des Stromnetzes. Gleichzeitig können sie dazu beitragen, die Notwendigkeit des Betriebs teurer und umweltschädlicher Spitzenlastkraftwerke zu verringern.
- für eine Dezentralisierung der Energieversorgung sorgen. Batteriespeicher ermöglichen es, Energie dezentral zu speichern. Das ist besonders relevant, wenn erneuerbare Energien auf lokaler Ebene erzeugt werden. Dies fördert eine dezentrale Energieversorgung und trägt zur Verringerung der Abhängigkeit von zentralen Großkraftwerken bei.
- dazu beitragen CO2-Emissionen zu verringern. Durch die Integration von Batteriespeichern kann der Einsatz von fossil betriebenen Kraftwerken reduziert werden, da sie ihre Aufgabe in Zeiten von wenig Sonne und Wind übernehmen. Da diese Kraftwerke häufig zu den Hauptverursachern von CO2-Emissionen gehören, leisten Batteriespeicher einen Beitrag zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und zum Kampf gegen den Klimawandel.
Zusätzlich sind Batterien die führende Technologie, wenn es darum geht, den Verkehrssektor klimaneutral zu gestalten. Bis 2030 sollen 15 Millionen Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen unterwegs sein. Am 1. April 2023 waren es knapp 1 Mio. Autos.[3]
Herausforderungen und wie sie gelöst werden können
Die große Herausforderung in der Produktion von Batterien sind Abhängigkeiten bei der Rohstoffbeschaffung. Mit gut 96 Prozent sind Lithium-Ionen-Speicher die führende Batterietechnologie. Die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) geht davon aus, dass die Nachfrage nach Lithium im Zuge der steigenden Nachfrage nach Batterien bis 2030 um den Faktor vier bis acht steigen könnte. Doch die Abhängigkeiten bei diesem zentralen Rohstoff sind hoch. 2020 waren Australien (Marktanteil: 48,4 Prozent) und Chile (26,2 Prozent) bei der Lithiumförderung führend. China folgt mit 16,2 Prozent auf Platz 3. In Europa sind zwar Lithiumvorkommen bekannt, sie werden derzeit aber nicht abgebaut. Perspektivisch könnte sich Europa in einem Szenario der DERA zu 27 bis34 Prozent selbst versorgen. [4]
Um die Abhängigkeit bei Rohstoffen zu verringern, setzt die Industrie vor allem auf das Recycling und auf die Erforschung neuer Batterietechnologien, die alternative Materialien verwenden und weniger auf seltene Rohstoffe angewiesen sind. Alternativen zu Lithium könnten perspektivisch auch Vanadium, Eisen und Natrium sein, insbesondere für Großspeicher.[5] Durch Batterierecycling könnten laut DERA 3 bis 10 Prozent des Bedarfs an Lithium gedeckt werden.[6] Beide Ansätze können die Umweltauswirkungen bei der Batterieherstellung reduzieren und die Versorgungssicherheit von Deutschland und der EU erhöhen.
Ausblick
Deutschland und die EU haben den Ausbau der Batterieproduktion als strategisches Ziel festgelegt und möchten in diesem Bereich unabhängiger werden. Die Europäische Union hat die „Europäische Batterieallianz“ ins Leben gerufen, um die heimische Batterieproduktion zu stärken und die Abhängigkeit von ausländischen Herstellern zu verringern. Auf europäischer Ebene wurden bereits zwei „Wichtige Vorhaben von gemeinsamem europäischem Interesse“ (IPCEI – „Important Project of Common European Interest“) im Batteriebereich aufgelegt. Mehrere deutsche Unternehmen, darunter Volkswagen, BMW und Northvolt, haben Investitionen in die Batterieproduktion angekündigt.[7]
Neben Batterien und Batteriespeichern werden zukünftig auch weitere Speichertechnologien eine Rolle spielen, etwa elektrische und elektromagnetische Speicher (Kondensatoren und Spulen), mechanische Speicher (z. B. Pumpspeicherkraftwerke), thermische Speicher (Wärmespeicher) und chemische Speicher (z. B. Power-to-Gas oder Power-to-Liquid).[8]