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Forschung Stromspeicher

Best Practice

Von Solar-Speichern und Smart Energy Labs

Stromspeicher gehören zu den strategisch wichtigsten Bausteinen der Energiewende – und leisten einen wichtigen Beitrag auf dem Weg zur Versorgungssicherheit. Doch wie müssen Stromspeicher konstruiert sein? Und wie müssen sie zusammenarbeiten? Diesen und anderen Fragen gehen bedeutende Forschungseinrichtungen in Baden-Württemberg auf den Grund. Wir stellen zwei Projekte vor.

Solarmodule auf einer Fläche von zwei Fußballfeldern

Solaranlagen, die auch dann Strom liefern, wenn gar keine Sonne scheint: Dieses Szenario entspringt nicht etwa einem Zukunftsroman, es ist bereits Realität und kann besichtigt werden – in Karlsruhe, genauer gesagt am Campus Nord des Karlsruher Instituts für Technologie, kurz KIT. Dort steht seit dem Sommer 2014 der größte Solar-Speicher-Park Deutschlands. Auf einer Fläche von etwa zwei Fußballfeldern erzeugen Solarmodule grünen Strom, der direkt vor Ort vom KIT genutzt wird. Der Solarstrom-Speicher-Park verbindet Solarmodule mit Lithium-Batterien und Wechselrichtern, also Geräten für die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom. Und das Beste daran: Der Speicher-Park liefert auch dann Strom, wenn die Sonne nicht scheint. Der Park umfasst mehr als 100 Module und bietet eine Leistung von einem Megawatt. Die Karlsruher Forscher sind sich einig: Mit einer Solarstrom-Speicheranlage lassen sich bei Mehrfamilienhäusern und Betrieben bis zu 80 Prozent des Jahresstrombedarfs decken. Die eigens entwickelte Software für den Solar-Speicher-Park berücksichtigt unter anderem Temperatur, Ladezustände, Sonnenintensität und Batterie-Eigenschaften.

Karlsruher Forscher bewältigen Herausforderungen

Damit haben die Forscher eine der größten Herausforderungen beim Thema Sonnenkraft bewältigt. Denn üblicherweise produzieren Solaranlagen mittags den meisten Strom – wenn die Sonne am höchsten steht, gleichzeitig der Bedarf an Strom aber eher gering ist. Die KIT-Anlage vermeidet die Erzeugungsspitze am Mittag und gibt den Strom bei Bedarf abends, nachts oder morgens ab. Ein flächendeckender Ausgleich von Stromerzeugung und Bedarf sei ein wichtiger Baustein für die Energiewende, sagt KIT-Projektleiter Olaf Wollersheim. Mit dem Solarpark hoben die Forscher ein bestimmtes Ziel besonders hervor: die Stromerzeugung mit der Verbrauchskurve des Haushalts oder Betriebs in Einklang zu bringen. Das ist ihnen auch gelungen.

Virtuelle Speicher in Freiburg

Auch in Freiburg haben sich Forscher des Themas Speicherkapazität angenommen. Sie schalten Strom- und Wärmespeicher zusammen – zu so genannten Hybridspeichern. Das deutschlandweit einzigartige Projekt geht beim Fraunhofer-Institut ISE über die Bühne. Das Gute daran: Die einzelnen Komponenten regeln ihre Kommunikation selbst und kommen ohne zentrale Regelung aus. Damit testen die Forscher das Potenzial solcher Speichereinheiten für das Stromsystem der Zukunft. Ein Speichersystem ohne zentrale Instanz? Geht das überhaupt? Ja, und ob, lautet die Antwort am Fraunhofer-Institut in Freiburg. Dort fassen die Forscher Tausende kleiner Stromspeicher mit Wärmespeichern zu einem virtuellen Speicher zusammen. Das Betriebssystem, das diese Hybridspeicher steuert, ist agentenbasiert, wird also durch einen Computer simuliert.

Speicherkomponenten regeln sich selbst

Die einzelnen Speicherkomponenten erledigen einen großen Teil der Regelungsaufgaben mit ihren lokalen Nachbarn selbst – sozusagen auf dem kleinen Dienstweg, wie Christof Wittwer sagt, der Leiter der Abteilung Intelligente Energiesysteme am Fraunhofer. Der Aufwand für zentrale Strukturen wird reduziert. Getestet wird das Ganze im Smart Energy Lab des Fraunhofer-Instituts. „Solche Systeme erschließen das lokale Speicherpotenzial der Verbraucher. Die Speicher, die dann zum Beispiel in den Kellern der Gebäude stehen, können zu einem Hybridsystem zusammengefasst werden – die Stabilisierung des Verteilnetzes ist die positive Folge. Die kleinen Batterien und Wärmespeicher können dann die überschüssige regenerative Energie aufnehmen. Im Jahr 2050, so die Forscher, stehen damit Speicher mit einer Kapazität von 340 Gigawattstunden zur Verfügung. Das ist mehr als das Fünffache der für den gleichen Zeitpunkt angenommenen Kapazität aller Pumpspeicherwerke in Deutschland von 60 Gigawattstunden.

Weiterführende Links:

So funktioniert die Power-to-Gas-Technologie.


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