Interview mit Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer

In diesem Interview gibt Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer einen Einblick in die neuesten Entwicklungen rund um Energiespeicher und erneuerbare Energie in Deutschland.

Herr Professor Sauer, braucht Deutschland neue Stromspeicher?

Prof. Sauer: Speicher werden in Bezug auf den Gesamtmarkt systemnotwendig, sobald die Gesamtstromproduktion hierzulande zu 40 Prozent durch Windkraft und Photovoltaik (PV) abgedeckt wird. Das zeigen unsere detaillierten Computersimulationen an der RWTH Aachen, aber auch diverse andere Studien.

Warum hat der massive Ausbau der Erneuerbaren nicht längst zu Stromausfällen auf breiter Front geführt?

Prof. Sauer: Das gesamte Energiesystem ist bislang auch ohne nennenswerte Stromspeicherkapazitäten erstaunlich stabil. Das liegt an der sehr hohen Flexibilität aller Systemkomponenten, darunter auch der konventionellen Kraftwerke und unseren immer schon sehr gut ausgebauten Netzen. Das ist die gute Nachricht. Die Konsequenz ist aber auch, dass wir bei der Entwicklung und beim Einsatz von Speichern in Deutschland bislang wenig Bedarf hatten und daher viel Nachholbedarf bei Entwicklung und Markteinführung haben.

Wann wird der magische 40 Prozent-Anteil für PV und Wind erreicht sein?

Prof. Sauer: Die Bundesregierung hat in ihrem jüngsten Monitoringbericht zur Energiewende Anfang Juni bekräftigt, dass bis 2030 der Ökostrom-Anteil am Gesamtstrom auf 65 Prozent steigen soll. Diese Zahl bezieht allerdings Wasserkraft und Biomasse mit ein. Die fluktuierenden Erneuerbaren, also PV und Windkraft, dürften in diesem Szenario 2030 zwischen 52 und 54 Prozent der Gesamtstromproduktion beisteuern. Die 40 Prozent Grenze für PV und Windkraft dürfte etwa 2025 erreicht werden, wenn die Politik mit der Einhaltung der gesetzten Ziele ernst macht. Dann kostet uns wahrscheinlich die Abregelung von Überschussstrom und die Spitzenlastbereitstellung von Strom mehr als Kurzzeit-Speicher. Lokal können durch Netzengpässe auch früher Bedarfe entstehen. Die „sieht“ man aber nicht von der Strombörse aus, sondern aus dem Netzbetrieb heraus.

Aber die Ökostrom-Produktion wird auch nach 2025 weiter rasant wachsen. Welche Folgen hat das?

Prof. Sauer: Ab einem fluktuierenden Erneuerbaren-Anteil von etwa 80 Prozent benötigen wir zusätzlich Langzeitspeicher. Dazu zählen Gase wie beispielsweise Methan und Wasserstoff, die saisonal mit wenigen Zyklen eingesetzt werden. Auch die Power-to-Technologien werden dann zum Einsatz kommen und aus Strom Gas, Kraftstoffe und Chemievorprodukte erstellen.  Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass sich die Zahlen von 40 beziehungsweise 80 Prozent auf den direkten Strombedarf beziehen, also den etwa 550 bis 600 Terrawattstunden (TWh), die heute produziert werden. Um die Sektoren Wärme, Mobilität oder Industrie nachhaltig mit Energie zu versorgen, wird noch deutlich mehr Strom benötigt. Daher können die Prozentzahlen bezogen auf die Gesamtproduktion dann auch tiefer liegen.

Bei den Kurzzeit-Speichern sind Lithium-Ionen-Akkus angesagt. Wird der Boom weitergehen, oder erleben wir derzeit bloß einen Lithium-Ionen-Hype?

Prof. Sauer: Die technischen Parameter von Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere Haltbarkeit und Wirkungsgrade, sind einfach sehr, sehr gut. Die Autobatterien des US-Herstellers Tesla erreichen heute 260 Wattstunden pro Kilogramm; Batterien auf Basis von Blei oder Nickel-Cadmium bringen es gerade mal auf 40 bis 60 Wattstunden. Lithium-Ionen erreichen also das Fünffache der herkömmlichen Batterien – das macht Elektromobilität überhaupt erst möglich.

Wieviele Lithium-Ionen-Batterien benötigt die Elektromobilität künftig?

Prof Sauer: Nehmen wir Volkswagen als Beispiel. Der Konzern hat ehrgeizige Ziele verkündet. Auf deren Basis haben wir an meinem Institut den Bedarf berechnet: VW will 2025 so viele Elektrofahrzeuge verkaufen, dass sich daraus ein Bedarf von 200 Gigawattstunden (GWh) plus/minus 50 GWh ergibt. Hochgerechnet auf den Gesamtfahrzeugmarkt ergeben sich dann schon zwischen 700 und 1.000 Gigawattstunden Lithium-Ionen-Speicherkapazität. In den Folgejahren wird das dann immer mehr. Das ist gigantisch. Zum Vergleich: Alle deutschen Pumpspeicher zusammen erreichen jährlich gerade mal 40 Gigawattstunden und die Gigafactory von Tesla soll im Vollausbau 35 GWh pro Jahr produzieren.

Ist dieser Bedarf an Lithium-Ionen überhaupt zu befriedigen?

Prof. Sauer: Für alle Autohersteller sind gewaltige Ressourcen notwendig. So müsste sich die Lithium-Produktion bis 2025 weltweit etwa verdreifachen. Die Lithium-Ionen-Akkus benötigen auch Nickel, daher müsste auch die globale Nickel-Produktion wachsen, und zwar immerhin um 40 Prozent. Das sind gigantische Steigerungsraten für den betroffenen Bergbau. Dazu kommt eine Verdopplung des Kobaltbedarfs. Beim Kobalt ist durch weitere technische Entwicklung noch etwas Einsparpotential, aber nicht bei Lithium und Nickel.

Es spricht also viel dafür, zusätzlich Alternativen zu Lithium-Ionen auszuloten. Gerade im stationären Bereich könnte man zum Beispiel Blei-Batterien oder Redox-flow Technologien einsetzen, und mit dem in aller Welt geförderten Lithium vornehmlich den Mobilsektor bedienen.

Das Interview führte Dr. Joachim Müller-Soares