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Erneuerbare Energie speichern: darauf kommt es an

Kolumne von christof drexel, 24.04.2023

An dieser Stelle war schon öfter von der Notwendigkeit der Energiespeicherung die Rede, speziell von der saisonalen Speicherung [Artikel über ein energieautarkes Dorf oder Winterstrom-Lösungsansätze], weil die Schweizer erneuerbaren Energien (hauptsächlich Wasserkraft, vermehrt auch PV) im Sommer mehr Energie liefern als im Winter.

Energiespeicherung: Die Dauer ist von Bedeutung

Doch nicht nur die Langzeitspeicherung, sondern auch jene über mehrere Stunden oder Tage gewinnt an Bedeutung: Die Sonne scheint nur tagsüber und auch das Angebot von Wind- und Wasserkraft richtet sich nicht nach dem tatsächlichen Bedarf von Haushalten und Industrie. Heimspeicher (meist Lithium-Ionen-Batterien) sind eine Möglichkeit; es geht aber auch viel eleganter.

Lastmanagement lautet das Zauberwort

Die Sektorkopplung, genauer die Elektrifizierung von Raumwärme und Mobilität eröffnet uns neue Möglichkeiten von beachtlichen Ausmassen. Am einfachsten geht die Umsetzung bei der Raumheizung. Bei einem Überangebot von Erneuerbaren wird die Solltemperatur des Raumes um 1–2 Grad angehoben, sodass die Wärmepumpe aktiviert und der überschüssige Strom verwendet wird.

Nicht nur die Raumluft, sondern auch Teile der Wände und Decken erwärmen sich und geben die Energie zeitverzögert ab. Je nach Bauweise dauert das unterschiedlich lang, bei der sogenannten Bauteil-Aktivierung kann die gespeicherte Wärme mehrere Tage ausreichen.

Je nach Bauweise können in einer 100 m² grossen Wohnung 10, 20 oder sogar 30 Kilowattstunden gespeichert werden – mindestens so viel, wie ein üblicher Heimspeicher an elektrischer Energie bevorraten kann.

Je grösser der Anteil von mit Wärmepumpen beheizten Gebäuden ist, umso mehr Speichermasse.

Erneuerbare Energie speichern in Elektroautos

So ähnlich funktioniert es auch bei der E-Mobilität: Unsere Fahrzeuge sollten ja eher «Stehzeuge» heissen, weil sie nur rund 3% der Zeit fahren und 97% stehen. Und zwar grossteils zu Hause oder am Arbeitsplatz. Im Idealfall steht hier wie dort eine Ladeinfrastruktur zur Verfügung, und das Fahrzeug kann «intelligent» geladen werden – also dann, wenn billige (weil überschüssige) erneuerbare Energie angeboten wird.

Wenn es in der Schweiz dereinst 2,5 Mio. Elektrofahrzeuge gibt (statt 5 Mio. PKWs mit Verbrennungsmotor) und die mittlere Kapazität bei 40 kWh liegt, beträgt der gesamte Energieinhalt 100 Gigawattstunden – damit könnte heute die gesamte erneuerbare Stromproduktion eines durchschnittlichen Tages gespeichert werden (wobei natürlich immer nur ein Teil der Batteriekapazität nutzbar ist).

Bidirektionales Laden ermöglicht Energiespeicherung

Noch dienlicher könnten E-Fahrzeuge werden, wenn die Batterien bidirektional geladen – also sowohl be- als auch entladen werden können. Dann kann nicht nur bei einem Überschuss geladen, sondern auch bei einer Mangellage entladen werden. Das erhöht zwar die Anzahl von Ladezyklen, unter gewissen Umständen kann sich diese Art der Nutzung dennoch sogar positiv auf die Lebensdauer der Batterie auswirken [Studie].

Software weiterentwickeln, um erneuerbare Energie zu speichern

Für all das ist mehr oder weniger keine Hardware, sondern fast nur in Software gegossene Intelligenz erforderlich. Treiben wir die Elektrifizierung von Raumwärme und Mobilität gemeinsam mit dem Ausbau der Erneuerbaren voran, lösen sich manche Probleme, bevor sie entstanden sind.

Portrait Christof Drexel
Christof Drexel ist Experte für Fragen zur Energiezukunft und deren nachhaltige Erreichung

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