Das Internationale Zentrum für Nachhaltige Entwicklung der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg berichtet über die Relevanz von Energiespeichern im Kontext einer nachhaltigen Energiewende:

Die Energiewende, die sowohl auf die Reduktion von Treibhausgasemissionen (THG) als auch auf die Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Energieressourcen abzielt, hat in den letzten Jahren deutlich an Fahrt gewonnen. In vielen Ländern – Deutschland ist ein repräsentatives Beispiel – hat der Anteil erneuerbarer Energien am Strommix kontinuierlich zugenommen. In vielen Fällen ist die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen jedoch naturbedingt schwankend, da sie von der Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen wie Sonnenstrahlung, Wind oder Wasser abhängt. Dies stellt eine Herausforderung für die zeitliche Abstimmung von Erzeugung und Nachfrage dar.

Energiespeichersysteme können hierbei eine Schlüsselrolle spielen, da sie die Abhängigkeit von der momentanen Stromerzeugung durch Photovoltaik- und Windkraftanlagen verringern. Sie ermöglichen die Integration hoher Anteile variabler erneuerbarer Energieerzeuger ins Stromnetz und tragen somit zur Netzstabilität bei. Auf diese Weise unterstützen Energiespeichersysteme die Erreichung des SDG 7 – bezahlbare und saubere Energie, insbesondere durch die Förderung moderner Energiesysteme und die stärkere Nutzung erneuerbarer Energien.

Darüber hinaus sind Energiespeichersysteme entscheidende Technologien für die Elektrifizierung und Dekarbonisierung der traditionell stark fossil geprägten Sektoren Verkehr, Industrie und Wärmeversorgung. Weiterhin fördern sie auch die Dezentralisierung der Energiesysteme, erhöhen die Zuverlässigkeit und Resilienz verteilter erneuerbarer Erzeugung, flexibilisieren Energiesysteme und sichern den Zugang zu Energie, insbesondere in abgelegenen Regionen.

Verschiedene Anwendungen der Energiespeicherung

Mit zunehmendem Anteil erneuerbarer Energien wächst auch der Speicherbedarf, da Strom aus Sonne und Wind stark schwankt, Angebot und Nachfrage im Netz aber immer übereinstimmen müssen. Insbesondere im Winter können längere Phasen geringer Erzeugung auftreten. Kurz- und mittelfristige Speichertechnologien wie Pumpspeicherkraftwerke und großskalige Batterien bieten Flexibilität auf Tages- und Wochenzeitskalen. In Zeiten besonders niedriger erneuerbarer Erzeugung können jedoch Speicherkapazitäten erforderlich sein, die nicht durch die genannten Speicher bereitgestellt werden können. In solchen Fällen sind chemische Speicher wichtig, etwa durch Power-to-Gas-Technologien, die Strom in Wasserstoff oder synthetisches Methan umwandeln und somit eine langfristige und saisonale Speicherung großer Energiemengen ermöglichen. All die genannten Speichertechnologien sind entscheidend, um erneuerbare Energiequellen effizient zu nutzen und die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Energiespeichersysteme ermöglichen die Elektrifizierung des Verkehrssektors und steigern dadurch die Nutzung erneuerbarer Energien. Lithium-Ionen-Batterien treiben die Elektrifizierung von Pkw und leichten Nutzfahrzeugen voran, während Wasserstoff in Kombination mit Brennstoffzellen schwere Fahrzeuge und die Luftfahrt nachhaltiger machen kann. Aus grünem Wasserstoff hergestellte synthetische Kraftstoffe bieten zudem eine Möglichkeit, Flugzeuge und Schwerlastverkehr zu dekarbonisieren, wo direkte Elektrifizierung technisch schwierig oder unmöglich ist. So tragen Energiespeichersysteme dazu bei, den Einsatz erneuerbarer Energien im gesamten Verkehrssektor zu erhöhen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren.

Im Wärmesektor spielen Energiespeichersysteme eine zentrale Rolle bei der Elektrifizierung, da sie erneuerbare Energiequellen wie Solarthermie und überschüssigen Strom effizient nutzbar machen. Thermische Energiespeicher (TES) speichern Wärme über kurze, tägliche oder saisonale Zeiträume und ermöglichen eine flexible Nutzung in Haushalten, Gebäuden, Fernwärmenetzen und Industrieprozessen. In Kombination mit Kraft-Wärme-Kopplung, Power-to-Heat und Power-to-Gas kann überschüssiger erneuerbarer Strom in Wärme umgewandelt und gespeichert werden, wodurch die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert und die Dekarbonisierung des Wärmesektors unterstützt wird.

Auf diese Weise sind nachhaltige Energiespeichertechnologien entscheidend, um die Energiewende weiter voranzutreiben und die Energiesysteme weiter zu dekarbonisieren.

Autor*innen: Dr. Maria Fernanda Lozano & Dr. Matthias Günther, Internationales Zentrum für Nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS)