Diskussion darüber, wie günstige Energie (PV, zeitweise niedrige Strompreise, Wärme) optimal gespeichert und wieder genutzt werden kann und wie eine einfache und realisierbare Regelung aussehen muss.
Ich würde gerne einmal eine Diskussion starten, was in Zukunft die beste Speicherstrategie sein kann. Dies insbesondere bei Berücksichtigung der Tatsache, dass durch rasch steigende Anzahl von Erneuerbaren bei dynamischen Stromtarifen ein immer größerer Spread zwischen Tarif am billigsten Zeitpunkt eines Tages und Tarif am teuersten Zeitpunkt des Tages entsteht (Tendenz schon jetzt an der Entwicklung der Börsenstrompreise erkennbar. Hintergrund ist auch, dass ich immer mehr Häuser mit mäßiger Dämmung und Luftwärmepumpe bekomme (Ich bin selbst Energieberater) Hier wird der Stromverbrauch Nov bis Feb die Gesamtbilanz gravierend prägen. Wenn dann z.B. durch viel Wind nachts oder nachmittags der Strompreis z.B. 15 Cent billiger ist als abends oder morgens, lohnt es sich in den nächsten Jahren immer mehr, die z.B. 20 bis 30 KWh, die ich am Wintertag brauche, innerhalb weniger billiger Stunden in den Batteriespeicher zu packen und den Tagesstrombedarf damit maßgeblich abzudecken. Ebenso, falls ich selbst keine PV Anlage habe, im Sommer den billigen Strom vom Wochenende für die ersten Tage der Woche rette. Fazit wäre aber auch, dass sich ein Heizungspuffer mit seinen Verlusten bei Verfügbarkeit einer so großen Batterie nicht mehr lohnt. Das ganze würde dann die Regelung extrem vereinfachen, denn die Regelung jetzt scheint schon für Otto Normalverbraucher unüberschaubar zu werden.
Wohlgemerkt, ich sage nicht, dass es sich 2023 schon rechnet, aber vermutlich ab 2026 bis 2028. Und diese neue Möglichkeit sollte man bei Anschaffungen jetzt schon berücksichtigen.
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Zu dem Modell oben noch einmal eine Beispielrechnung: Nehmen wir durchaus realistisch an, dass wir durch die Nutzung der großen Pufferbatterie und die Minima der Börsenstrompreise den Durchschnitt für Haushaltsstrom von 33 Cent auf 23 Cent (gleichmäßig übers Jahr verteilt mit billigem Sommerstrom), für Wärmpumpe von 28 Cent auf 23 Cent (größter Anteil im Winter)und für E-Auto Laden von 28 Cent auf 20 Cent (übers Jahr verteilt, oft ohne Zwischenbatterie direkt Laden) senken können - Speicherverluste sind schon berücksichtigt. Dann könnte man bei jährlich 8000 KWh WP, 4000 KWh Haushalt und 6000 KWh E-Auto im Jahr ca. 1100 € sparen. Nehmen wir weiterhin an, dass wir Akku mit z.B. 25KWh incl. Wechselrichter in den nächsten Jahren für 12000 € kaufen könnten, würde es sich in ca. knapp 11 Jahren rechnen. Durch hohe Kapazität haben wir wenig Vollladezyklen und können Tief- und Maximalbeladung vermeiden, so dass der Akku wesentlich länger leben sollte. Zusätzliche Benefits: Wir sparen Aufwand für Wärmepufferspeicher, vermeiden hochkomplexe Steuerungslösungen, sind vor künftigen Hochstromkosten bei Stromknappheit besser gewappnet.
Eigene praktische Erfahrungen mit tibber Börsenstrom und E-Auto Laden bestätigen: In den letzten Monaten habe ich es fast immer geschafft, mit 15 bis 20 Cent Strompreis zu laden. Spätestens am Wochenende ergab sich (für meine Anwendung mit 12.000 km im Jahr) bisher immer ein geeignetes 2-3 h Niedrigpreisfenster.
Speicher werden Grad Immer günstiger und wir sind grad an dem Punkt wo die Speicher so günstig sind, dass sich sowas lohnen könnte… gib dem ganze noch ein paar Jahre und dann sind die Speicher so günstig, dass es jeder machen wird. Aber auch das Speichern von Wärme (Pufferspeicher) wird hierbei auf die nächsten 10-20 Jahre noch eine wichtige Rolle spielen. Ich denke aber Batteriespeicher werden dann irgendwann so günstig sein, dass die Bedeutung von Wärmespeichern wieder abnehmen wird.
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Also ich denke, dass wir ohnehin Geschäftsmodelle brauchen, bei welchem privater Speicher (z.B. Auto oder Solar-Batterien) als Puffer für schwankende Netzlasten benötigt werden. Wir bauen massiv PV Anlagen zu, und wenn die zu viel Strom liefern, müssen Windkraftanlagen vom Netz. Wind und Sonne haben schon recht einen relativ schlechten Wirkungsgrad (Installierte / genutzte Leistung).
Eine private Pufferung wird dann interessant, wenn der Batterieverschleiß vergütet wird. So könnte z.B. ein EVU über einen intelligenten Zähler einen Teil der privaten Speicher mitbenutzen.
Die Vergütung muss eben nur höher sein als der Batterieverschleiß.
Im Moment ist das allerdings kaum interessant. Zwar könnte ich - Zugang vorausgesetzt - in Billigstromzeiten günstigen Strom aus den Netz ziehen und später wieder abgeben. Ich müßte aber mehr daran verdienen als mich der Speicher selbst kostet.
Die Spotmärkte schwanken zwischen -2ct bis 15 ct. Eine KWh LFP Speicher kostet mich aktuell aber 0,20 ct (auf die Norm-Zyklenzahl). LFP werden aber auch in Autos verbaut, dort sind sie aber wesentlich billiger. Kalkulatorisch weniger als ein Drittel im Vergleich zu Solar-Speicher. Sonst könnte man die Autos gar nicht verkaufen.
CATL baut nun auch NA-Ionen Accus in Serie, die sollen noch billiger werden, allerdings nicht so zyklenfest. CATL rechnet mit 30 USD / KWh Herstellkosten in naher Zukunft. Bei Autos nur für welche mit geringerer Reichweite interessant, für Solar-Speicher aber ideal, da so gut wie keine Schadstoffe, einfach zu recyklen, ohne teurere Rohstoffe und final auch nicht brennbar.
Bei Autos gibt es i.d.H. eine Reichweiten-Diskussion. Für Vielfahrer natürlich wichtig wie auch die Haltbarkeit. Für Otto-Normalverbraucher aber eher zweitrangig. Und wenn der 10.000 KM im Jahr fährt, hält der Akku rechnerisch gut 50 und mehr Jahre. Braucht kein Mensch, steht nur in der Garage.
Aktuell liegt der Grenzpreis bei etwa 8 ct, was letztendlich die Einspeise-Vergütung für Solar Strom entspricht. Da wären wir schon, würden Solarspeicher genauso kalkuliert wie Auto-Akkus.
Das EVU wäre froh, wenn dieser Strom nicht tagsüber, sondern zu Hochpreis-Zeiten eingespeist würde. Den billigen Solarstrom werden die auch nicht los.
NA-Ionen Speicher sind nicht neu, aber in der Vergangenheit teuer und eher ein Öko-Produkt. Die meisten Anbieter sind pleite. Verbaut wurden nur wenige Anlagen für teuer Geld. Final werden aber die Preise sinken, CATL hat mit der Großserienproduktion eine neue Tür weit geöffnet.
Dass nun der Verbraucher selbst dafür sorgt, mit Speichermanagement Geld zu verdienen halte ich für möglich, aber nicht massentauglich. Das sind die EVUs mit im Spiel, denn funktionieren kann das nur, wenn alle profitieren.
Wo ein Markt ist, werden sich Dienstleister anbieten, das Management zu übernehmen. Dazu muss aber das Geschäftsmodell erst interessant werden (Also Solar-Speicher deutlich billiger werden). Dann stelle ich mir auch einen 100 KW Akku in den Keller und überlasse das Geld-Verdienen dem EVU.
Die könnten natürlich auch selbst auf die Idee kommen, werden sie auch. Dazu müßten sie aber ein paar Mrd. in die Hand nehmen. Private Haushalte rechnen nicht so kostenaggresiv und sind mit kleineren Gewinnen zufrieden, insofern schlummert da ein gigantisches Potential.
Problematisch an der Sache ist aktuell nur, dass mir das EVU 40 ct / KWh abknüpft, ich aber nur 8 ct bekomme. Damit das massentauglich wird, müßten demnach die Zähler in der Lage sein, den Verbrauch von der Pufferung zu unterscheiden.
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Ich glaube auch nicht, dass das Modell Strom zu Hause speichern und dann wenn gebraucht, ins Netz zurück spielen, funktioniert. Da halten zu viele die Hand auf. Daher besser mit dem Eigenverbrauch verrechnen. Ist natürlich so ideal für den Haushalt mit e-Auto und Wärmepumpe. Und geht nicht mit der Strom Flatrate, also immer 40Cent, egal wann. Tibber, die ja eigentlich das EVU schon aussen vorlassen, schwankt bei mit zwischen 15 Cent und >50 Cent. Leider nicht im Laufe eines Tages, aber wenn wir mal die 3 bis 4 fache Menge Erneuerbare haben, dann kommt das. Und wenn man sich mal häufiger den Batterie Podcast “Geladen” anschaut, dann versteht man, dass Batterien (bei genügend grosser Abnehmerzahl) durch den Chemiemix leicht so konfiguriert werden können, dass LFP Akkus 30 Jahre und mehr halten.
Die Frage ist doch, wenn ich heute vor einer Entscheidung stehe, z.B. einen Ölkessel durch Wärmepumpe zu ersetzen und ein begrenztes Budget habe und meinen Anteil fast komplett finanzieren muss. Wenn ich dann ein ungünstiges Dach (klein, Gauben und Dachfenster, schlechte Ausrichtung) habe, nicht PV Do-it-Yourself installieren kann und bereits Börsenstromtarife benutze, dann rechnet sich PV einfach nicht. Soll ich dann in einen großen Wärmespeicher (z.B. 3000l) investieren oder lieber in einen netzstrom speicherfähigen Akku, zu erst klein, und später bei fallenden Akkupreisen immer weiter ausbauen.
Eine Strategie könnte sein, gar nicht zu speichern, sondern den Strom dann zu produzieren, wenn er gebraucht wird. Das kann z.B. bei Photovolatikanlagen so sein, daß man vorzugsweise die Anlagen in Ost-West Ausrichtung aufbaut und nicht mehr Süd.
Schließlich gibt die Südausrichtung immer dann viel Energie her, wenn sie eigentlich nicht gebraucht wird. Die Ost-West Ausrichtung liefert aber genau dann Strom, wenn er im Haushalt benötigt wird. Morgens für die Kaffeemaschine und abends für den Fernseher. Selbstverständlich ist die Energieausbeute bei Ost-West Anlagen deutlich geringer als nominell bei der reinrassigen Südausrichtung, aber wenn der Strom mittags auch nicht vergütet würde, vergleichlich dynamische Strompreise, was nützt dann eine hohe Aubeute aus Süd, wenn es kein Geld bringt.
Bislang ist die Förderung des Deutschlandweiten Ausbaus der PV-Anlagen völlig undifferenziert. Selbst bei der Vergütung von großen Anlagen (>100 kWp), die in Leipzig ihren Strom verkaufen müssen, kommen die Energiebroker diesem Zusammenhang nur unzureichend nach.
Also, wenn zukünftig nur noch Anlagen in Ost-West Ausrichtung gebaut werden, weil es für den Haushaltsverbrauch sinnvoll ist und weil die Überschußvergütung dem gerecht wird, dann erübrigt sich ein großer Teil der (ohnehin nicht vorhandenen) Speichers.
Interessante Diskussion
Ich kann nichts beitragen, lese aber interessiert mit…
Ich beginne erst mich mit diesen Themen auseinanderzusetzen, also danke an Alle, die ihr Fachwissen teilen!
Chris, Du hast sicherlich Recht, wir brauchen viel mehr Ost-West Ausrichtung und die entsprechenden Anreize dafür. Aber das deckt nicht die Winter Situation ab, denn bei Wind tue ich mich noch sehr schwer, diesen verbrauchsorientiert zu “ernten”. Und spätestens mit einer Wärmepumpe habe ich den Strom Hauptverbrauch im Winter. Daher brauchen wir wohl beides: Universelle Speicherlösungen und möglichst verbrauchsorientierte Erzeugung.
Rainer, zweifellos löst eine O-W PV-Anlage nicht die Probleme der Energiespeicherung. Aber ich bin wenig Insider betreffend PV und kann aus dem Nähkästchen der Erfahrung plaudern.
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Ich betreibe mehrere größere PV-Anlagen. Meine beste Anlage, (gute, unverschattete Südausrichtung, eben ein Industriedach) liefert im Dez./Jan. etwa 15 Sonnenstunden im Monat, aber eben vorwiegend mittags. Das sind also etwa 0,5 Stunden Sonne pro Tag. Für eine O-W Ausrichtung kommen da 0,3 Stunden pro Tag raus, was bei unserem Wohnhaus der Fall ist, die O-W-Ausrichtung.
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Ich habe in unserem Wohnhaus 2 Klimaanlagen, die eigentlich ausschließlich im Winter zu Heizwecken genutzt werden. (Hybrid-System: Gastherme, Klimaanlagen). Diese Anlagen ziehen im Schnitt etwa 7,5 kWh pro Wintertag. Also sagt der Dreisatz: 7,5 kWh / 0,3 h Sonne = 25 kWp erforderliche PV-Leistung, um im Winter zumindest die Klimaanlagen (Luft-Luft Wärmepumpen) füttern zu können. Naja, ich habe 16 kWp auf dem Dach, reicht nicht ganz, aber der Nutzungsgrad ist ganz ordentlich.
Daraus abgeleitet: Lieber mehr Module aufs Dach packen, wenn auch in vermeintlich ungünstiger Orientierung als sich mit Batteriespeichern in der Garage rumzuärgern.
Ich denke über die vielen E-Autos nach, die ja alle einen Speicher haben, eben einen mobilen Speicher.
Im täglichen Betrieb der Fahrzeuge wird wieviel Strom verbraucht? Sagen wir Fahrt zur Arbeit und etwas oben drauf, vielleicht 70 km täglich mit ca. 12-15 kWh Verbrauch? Die meisten E-Autos haben größere Akkus, teilweise das 4-5 fache der genannten Werte. Was passiert mit dieser gespeicherten Energie? Kann sie nicht anderweitig für die gesamte Wirtschaft, Volkswirtschaft genutzt werden? Kann ich nicht mit der PV-Anlage auf meinem Dach mein E-Auto volladen, dann zu meinem Arbeitgeber fahren und ihm den „lokal“ erzeugten Strom verkaufen? Warum muß eine Wallbox nur in eine Richtung gehen. Was ist mit bidirektionalem Laden? Fragen über Fragen und vielleicht Lösungen, die immer eingebremst werden vom Staat und dem Schutz der Netzbetreiber und Energieversorger.
Kleine Beispielrechnung:
Aktuell haben wir in Deutschland ca. 1 Mio. E-Fahrzeuge. Die werden im Schnitt eine Batteriekapzität von ca. 30 kWh haben. Wenn man davon 33% als volkswirtschaftlich verwendbaren Speicher nutzt, dann sollten das etwa 10 GWh sein. Wenn man sich dann vor Augen hält, das Deutschland durchschnittlich nachts 30 GW Leistungsbedarf hat, dann reichen die 10 GWh im Schnitt für 20 Minuten Betrieb aus. Nicht viel, aber immerhin etwas und allemal mehr als das was jetzt so an Speicher-Versuchsanlagen teuer aufgebaut wurde.
Mit Blick auf den Importbedarf von Strom bei Nacht würde mindestens für 1 Stunde kein Atomstrom aus Frankreich/Tschechien bezogen 
https://www.energy-charts.info/charts/price_spot_market/chart.htm?l=de&c=DE&legendItems=11100110000000
Chris, danke für die ausführlichen Beispiele. Du hast natürlich mit vermutlich EFH und großer Dachfläche ideale Bedingungen für eine solare Lösung. Und den Winter löst Du mit der Gastherme, vermutlich die bestehende Installation. Gas ist aktuell noch sehr billig, wird aber vermutlich innerhalb der nächsten 5 - 10 Jahre durch CO2 Bepreisung und Verteilung der Netzkosten auf immer weniger Kunden deutlich teurer. Aber ohne Zweifel, der solare Weg ist einer der mögliche Wege und aktuell sicherlich der wirtschaftlichste.
ich will aber gerne noch eine Alternative rechnen für eine Zukunft in 5 bis 10 Jahren. Annahme ist, dass wie jetzt geplant Sonne und Wind vervielfacht werden. Strompreis wäre z.B. 35 Cent als Durchschnitt und schwankend zwischen 12 Cent bis 50 Cent an der Strombörse.
Ein typisches Haus, nur etwas saniert, mit 24000 KWh Gasverbrauch verbraucht davon 2/3 in den 4 kältesten Monaten, als 16000 KWh in 120 Tagen oder 133 KWh je Tag. Eine Luft WP mit durchschnittlicher Arbeitszahl 2,5 in den Wintermonaten senkt das auf 53 KWh je Tag. Kostet also 18,55 € je Wintertag.
Wenn es jetzt (also in 5 bis 10 Jahren) große Batterien gibt, die über 25 bis 30 Jahre 8 Cent je KWh (incl. Verluste) kosten und ich kann den Speicher zu 18 Cent im Durchschnitt über den dynamischen Tarif laden, komme ich auf 18 + 8 = 26 Cent * 53 KWh = 13,78 €, spare also 4,77 € pro „Wintertag“ und spare so etwa 25% der Kosten. Das ist jetzt nur Wärmepumpe, Vorteile bei Haushaltsstrom, E-Auto etc. kommen dazu. Und zusätzliche PV, im Extremfall sogar nur Balkonkraftwerk, könnte den Speicher natürlich im Sommer gut nutzen.
Das Beispiel soll nur zeigen: Wenn Speicher wie zu erwarten deutlich billiger werden und große Schwankungen im Strompreis auftreten, kann in mittlerer Zukunft Speicher alleine auch ohne PV und ohne sehr großen Wärmespeicher sich rechnen. In Deutschland rechnet sich das heute noch nicht, aber z.B. in Norwegen bietet Tibber bereits PV unabhängige, reine Speicherlösungen an. Und solch ein Speicher würde ein sehr einfaches Management erlauben, ich brauche nicht eine Vielzahl verschiedener Parameter berücksichtigen und muss nicht alle Geräte mit eigenen Schnittstellen versehen bzw. beim Kauf als Bedingung fordern.
Rainer, ich beobachte die Speicherpreise seit einer Weile und kann kein echtes Absenken feststellen. Wenn ich das richtig sehe, kostet ein Speicher heute ca. 500,- / kWhS.
Pro Jahr entsteht mit einem 10 kWhS Speicher mit unserer PV-Anlage rechnerisch eine überschaubare Autarkiesteigerung von weniger als 20%. D.h. ich würde bei 4.000 kWh Jahresverbrauch ca. 800 kWh nicht mehr vom Netz beziehen müssen. Bringt mir heute bei 33 ct/kWh dann 264,-/Jahr Einsparung. Der Speicher kostet aber 5.000,- und müsste 19 Jahre durchhalten, damit er sich überhaupt bezahlt macht, und das ohne Verzinsung und Nettobarwertrechnung. Stichwort Verzinsung: In den letzten 10 Jahren haben meine Aktiendepots etwa 8% (Wertsteigerung und Dividenden) durchschnittlich gebracht. das sind für anzulegende 5.000,- etwa 400,-/Jahr. Nach dieser Rechnung ist die Investition in einen Speicher aussichtslose Liebhaberei.
Das kann bei anderen Häusern natürlich anders aussehen, aber bei unserem relativ gut gedämmten Haus werden ohnehin nicht mehr große Blumentöpfe gewonnen. Jahresverbrauch Gas liefert noch 60,4 kWh/qm/a, Strom 4.000 kWh, SCOP Klimaanlagen gemessene: 5,1 (Luft/Luft ist deutlich besser als Luft/Wasser, von den Kosten ganz zu schweigen).
Rainer, vielleicht kannst Du mir erklären, wie Deine angenommenen 8 ct./kWh für die Speicher entstehen. Wenn ich das auf die Autarkiesteigerung meines Hauses beziehen würde, dann bedeuten die 8 ct./kWh x 800 kWh/a dann 24 Euro/Jahr x 25 Jahre = 600,- Invest für meine 10 kWhS. So richtig verstanden ??? Wäre eine Kostenreduktion um das 8,3 fache. Mir fehlt etwas die Fantasie.
Hallo Chris, schön, dass man in diesem Forum mal in Ruhe und fern von „dummen“ Kommentaren die verschiedenen Szenarien diskutieren kann. Und natürlich, mit 4000 KWh im Jahr rechnen sich keine größeren Investitionen. Ich hoffe aber, dass Du aus Umweltgründen Pläne hast, die Gastherme auch gegen Wärmepumpe zu tauschen und vielleicht in absehbarer Zeit auf Elektroauto umsteigst, dann schnellt der Verbrauch schnell auf z.B. 12000 KWh pro Jahr hoch, was die Ausgangssituation verändert. Da will ich aber natürlich auch nicht zu persönlich werden, es geht ja um die Sache.
Bei den Speicherkosten gehört die Batterie zu den Produkten, wo die Kosten Jahr für Jahr radikal sinken. Hatten wir vor 10 Jahren noch über 1000 €/KWh, meldet die Autoindustrie dieses Jahr ca. 125 €/KWh und für 2024 100 €/KWh und ein Ende der Kostensenkung ist nach Meinung fast aller Experten noch nicht in Sicht. Dass Heimbatterien nicht so mitziehen, hat verschiedenste Gründe, vor allem der große Bedarf am Markt und natürlich die kleine Stückzahl. Aber der Heimbatteriemarkt ist ja erst komplett am Anfang. Wenn ich im Internet schaue, sehe ich durchaus Batterien unter 250 €/KWh. Wie gesagt, stand alone Akkus, keine Heimspeichersysteme mit Wechselrichter, Software etc. Gamechanger wird dann auch die Natrium Ionen Batterie, die im wesentlichen u.a. aus großen Anteilen Natrium und Aluminium bestehen. Natrium gibt es wie Salz im Meer, z.B. als Abfallprodukt von Meereswasser Entsalzung, und Aluminium bleibt günstiges Material, deutlich unkritischer als Kupfer. In China laufen die ersten Billig-E-Autos in Serie damit, und Lieferant ist u.a. CATL, der größte Batteriehersteller der Welt. Wie gesagt, ich spreche bei meinen Konzepten von in 5 bis 10 Jahren, nicht heute. Und da jedes Jahr weltweit zig Milliarden in neue Batteriefabriken investiert werden, ist zu erwarten, dass Heimspeicher absehbar auch unter 200 €/KWh und später auf unter 100 €/KWh fallen. (siehe gerne auch Videos von Prof. Maximilian Fichtner dazu, ein sehr seriöser Wissenschaftler).
Für den Gesamtpreis entscheidend sind Lebensdauer und Volllastzyklen pro Jahr. Für LKW Batterien rechnet man jetzt schon mit Lebensdauer > 10.000 Vollastzyklen. Wenn ich die Batterie nur für Solar nutze, nutze ich sie zu wenig. Ich muss sie auch für Windstrom nutzen. Da sich eigene Windräder nicht rechnen, muss ich über dynamische Stromtarife bei viel Wind laden und die Energie dann bei weniger Wind verbrauchen.
Zum Preis: 200 €/KWh und 10000 Vollastzyklen sind 2 Cent je KWh. Die 2 Cent erreiche ich praktisch natürlich nicht, aber z.B. 5 Cent wären in der Praxis erreichbar. Und dafür muss die Batterie aber dauerhaft im Einsatz sein, nicht nur für Solarstrom.
Bei der Finanzierung würde ich Batteriekauf nicht so gerne 8% Aktiengewinne während der letzten 10 Jahre gegenüberstellen, denn über die nächsten 10 Jahre könnte man auch 8% Verluste einfahren. Nehmen wir bitte die Zinsen einer sicheren Anlage als Vergleich, denn eine Batterie ist eine relativ sichere Anlage.
Hallo Rainer,
in der Tat ist das Thema eher ein strategisches, volkswirtschaftliches Thema als denn eine Diskussion um das für und wider eines Speichers in der eigenen Garage. Das mit der Garage kann sich jeder selbst ausrechnen. Und wenn die Speicherpreise wirklich in den kommenden Jahren so stark fallen, wie Du berechtigterweise annimmst, dann kann man immer noch was in die Garage stellen.
Zurück zum volkswirtschaftlichen Problem: Deutschland hat aktuell eine im Tagesverlauf schwankende Last zwischen ca. 40 und 60 GW. Davon wird nach Abschalten der letzten AKWs fast kontinuierlich Strom aus dem Ausland bezogen, vorwiegend aus Tschechien und Frankreich (von was wohl, von ausländischen AKWs und etwas aus Österreich (Silvretta läßt grüßen).
Wie auch immer, die aktuelle öffentliche Stromlast wird durch die Energiewende in den kommenden Jahren deutlich ansteigen, im günstigsten Fall verdoppeln. Damit vergrößert sich auch die tägliche Lastschwankung und der Ausgleichsbedarf. Ausgleichen kann man und muß man durch Batterien, leider haben wir in D nicht so viele Stauseen. Nehmen wir mal an, aus einer aktuellen Schwankung von 20 GW werden 40 GW. Die Ausgleichsperiode beträgt vielleicht 8 Stunden und die Überlastperiode (zum Nachladen) beträgt auch 8 Stunden. Dann muß das Stromangebot ca. 20-25% mehr bieten, als von der Last zu Spitzenzeiten abgenommen wird. Das ist eine entsprechende Herausforderung an die Infarstruktur. Stromspeicher-„Clouds“ sind was Echtes, was Anfassbares, nicht so was wie eine Datencloud. Da geht es um Kabel, Umspannwerke…
Nun ist es aktuell so, das wir in Deutschland nicht mal 100% der Last reell abdecken können. Bevor wir also an Speichertechnologien denken können, müssen wir erstmal genug eigene Kapazität schaffen. Wenn dafür man nicht das erste Jahrzehnt drauf geht
Und wahrscheinlich haben wir bis dann auch günstige Speichertechnologien, bin optimistisch.
Nur, was wir heute haben, ist eher Bastelkram, was für Liebhaber. Und genau deshalb ist auch eine kurz- und mittelfristige Strategie die Speichervermeidung, die Stromerzeugung wenn er gebraucht wird, bei PV-Anlagen die Ost-West Ausrichtung. Ich empfehle dazu den Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666955222000211?via%3Dihub
Die Forscher aus Leipzig postulieren, das ein großer Teil des Stromspeicherbedarfs durch konsequente Ost-West AUsrichtung überflüssig wird. Wie gesagt, volkswirtschaftlich gesehen. Auf eigenem Dach und Haus mag das durchaus anders aussehen. Ich hoffe, der Aufsatz ist nicht zu viel wissenschaftlicher Hardcore.
Chris, der Artikel mit der Agrophotovoltaik passt natürlich sehr gut, und bezogen auf die PV Speicher hast Du mit lieber Ost-West als Nord-Süd mit Zusatzspeicher vollkommen Recht. Leider sind die bisherigen Regularien auf Maximum, egal wann, ausgerichtet. Ich hoffe, dass die Bundesregierung da reagiert. Bei Freiflächen, die ja oft über die Leipziger Strombörse verkaufen, gibt es natürlich schon einen Anreiz für Ost-West, da man morgens und abends einen viel höheren Strompreis erhält als Mittags.
Vielleicht noch einmal ein zusätzliches Argument für die Netzstromspeicher. Wenn der Strom billig ist, ist das Netz überfüllt, und es ist absolut netzdienlich, Strom dann zu beziehen (und speichern), wenn der Strom billig ist. Und unsere ach so überlasteten Netze sind meist nur 20-30% des Tages überlastet, den Rest der Zeit gibt es massiv Platz für zusätzlichen Verbrauch. Und da wir wegen Fachkräftemangel etc. die Netze nur langsam ausbauen können, können wir unsere Klimaziele nur erreichen, wenn möglichst viel Energie netzdienlich verbrauchen. Und viel besser als unsere Autobatterie können wir natürlich gegen Entgelt dem Netzbetreiber unsere Netzbatterie zur Mitnutzung anbieten. Und wenn all diese Vorteile eingepreist werden, können sich vielleicht private Netzstromspeicher schon früher als in 5 bis 10 Jahren rechnen.
Zur Volkswirtschaft: Es gibt von Energiefachleuten (Fachleute für Strommarktdesign) komplett durchgerechnete Modelle, wie 100% Erneuerbare Energien in Deutschland funktionieren werden,
und das ist auch der Weg, den unsere Bundesregierung geht. Den besten detaillierten Vortrag zu dem Thema habe ich von Dr. Peter Klafka gehört (Nov. 2020, verlinke ich unten). Das Grundkonzept: Wir erhöhen die erneuerbaren Energien PV und Wind drastisch (Faktor 3-5) und haben dann sehr viel Überschußstrom. Dann endlich lohnen sich große Batterien (Speicherung 1 bis 2 Tage) und Energiepark nahe Elektrolyseure. Der erzeugte Wasserstoff geht ins Industrie Wasserstoffnetz und von da neben laufendem Verbrauch in großer Gaskavernen, die wir jetzt schon für Erdgas haben. Die Tagesregelung (tag-Nacht etc.) geht über Batterien und in Verbindung mit Lastverschiebung. Viele Industriebetriebe wie auch Haushalte können Lasten verschieben und machen das bei preislichem Anreiz. Für Dunkelflauten gibt es eine große Anzahl von Wasserstoff Kraftwerken, die immer nur als Reservekraftwerke anspringen. Da wir diese erst ab den 2030 bis 2040er Jahren brauchen, werden die meisten auch dann erst gebaut. Erste wurden aber jetzt schon (Z.B. Heilbronn) gebaut. Die notwendige Anzahl rechnet Dr. Klafka genau durch, es sind bezahlbare Mengen. Als fernbedienbare Reservekraftwerke (ohne laufendes Personal) werden sie für die Bereithaltung der Energie bezahlt, müssen sich also nicht über die gelieferte Energie rechnen. Die Wasserstoff Kraftwerke (Turbine oder Brennstoffzelle) sollten in der Nähe von Hochspannungsleitungen und großen Fernwärmenetzen sein, damit die Abwärme in Fernwärmenetze fließt. Biogasanlagen werden so umgebaut, dass sie nicht jeden Tag laufen, sondern bei bei geringer Sonne und Wind. Und für haben noch Geothermie, Vernetzung mit dem Ausland etc.
Man sieht: Die Hauptspeicher sind in Zukunft Batterie und Wasserstoffkavernen. Eigentlich sind das die einzigen bezahlbaren, in großer Menge realisierbaren Lösungen. Alle anderen „Bastelleien“ oder „Monsterlösungen“, da gebe ich dir, Chris, wieder voll Recht, lohnen sich einfach nicht. Z.B. sich in den Garten einen Stahltank für 30.000 KWh Wasserstoff stellen - gibt es für Industrieanwendungen - kostet 600.000 € (!!), in Großserie vielleicht 300.000 € (Quelle: Prof. Dr.-Ing Goebel, Hochschule Hamm Lippstadt, „Die Energiewende zu Ende gedacht“). Und auch die Zeit von neuen Pumpspeicherwerken ist vorbei. Als Tagesspeicher viel teurer als in Zukunft Batterie und als Saisonspeicher unbezahlbar (da nur z.B. 3 Vollastzyklen)
Und hier noch der Link zu Dr. Klafka: https://www.youtube.com/watch?v=gfdrsqsw7yE&t=7s
Hallo Rainer, vielen Dank für den Link. Ich kann mich in manchen Überlegungen des Herrn Klafka anfreunden, nur in einer nicht - dem Zeitplan.
Wir haben in Deutschland wieviel Jahre gebraucht, um auf die ca. 50% Erneuerbaren bei Strom zu kommen? Der Vortrag zeigt einen Zuwachs von gut 200 TWh in den letzten 10 Jahren. Aktuell haben wir einen Strombedarf von 600 TWh. Wir müssen aber auf ca. 1.800 TWh hoch nach seinem Vortrag. (Ich war in meiner letzten Einlassung ja nur von einer Verdoppelung ausgegangen, Dr. Klafka wird woll recht haben) Wie soll das bitte gehen mit den Erneuerbaren? Halte ich in Deutschland für ausgeschlossen, bei unserer Einspruchsmentalität und „alles prüfen wollen“ Mentalität.
Ich weiß so ein wenig, wovon ich rede wenn es um große Vorhaben geht. War in einem meiner früheren Ingenieurleben mit dem 3-Schluchten Projekt in China beschäftigt (1993-95), weiß wie Projekte umgesetzt werden können, wenn man denn will. Es geht eben anders, nur nicht in Deutschland. In 2017 hatte ich die Ehre, den weltgrößten Hersteller von Rotorblättern zu beraten. (Lianyungang, Jiangsu Provinz). Als ich gemerkt habe wieviel Probleme die extrem schnellen Chinesen schon mit dem Ausbau der Windkraft im eigenen Land haben, wo eigentlich alle Hindernisses schnell aus dem Weg geräumt werden, bin ich sehr ins Grübeln über die Umsetzungsgeschwindigkeit gekommen. Am ehesten traue ich noch den Amerikanern zu, da wirklich was zu bewegen, naja, wenn die denn wollen.
Heute haben wir in Deutschland nicht mal mehr die Kapazität, unseren eigenen Lastbedarf zu decken. Den Link zu den Energie-Charts hatte ich glaube ich schon übermittelt.
Und wie ich schon angedeutet hatte, wird der Aufbau eigener Kapazitäten soviel Zeit in Anspruch nehmen, das wir uns dann getrost auf die nächste, billigere und bessere Generation Energiespeicher stürzen können.
Betreffend Wasserstoff bin ich sehr skeptisch. Man braucht salopp gesagt doppelt soviel Strom für die Elektrolyse und dann ist der Wasserstoff nur noch gut fürs Verheizen, Prozeßwärme, sonst gehen nochmal 40% verloren. Und Wasserstoff in Kavernen? Wenn das man geht. Ich war Anfang der 1980er kurz mit dem Luftspeicher-Spitzenlastkraftwerk Neuenhuntorf beschäftigt. Wenn eine ausgespülte Salzkaverne für Druckluft gut ist, taugt sie noch lange nicht für Wasserstoff, just saying.
Selbstverständlich werden wir das Problem der schwankenden Verfügbarkeit der Erneuerbaren nur mit Speichertechnologien lösen können. Aber um überhaupt speichern zu können, muß eine deutliche Überkapazität vorhanden sein. Mir hat das Beispiel mit dem Maisfeld gefallen im Vortrag. Was Dr. Klafka nur vergessen hat ist, das Biomasse als Grundlast läuft (kontinuierliche Verfügbarkeit), während Wind und Sonne da ganz ander zu bewerten sind und dann nicht mehr diese hohen Werte haben dürften.
Also, ich kann alles nachvollziehen, was Dr. Klafka da vorgetragen hat. Nur bei der Zeitschiene liegt er wohl daneben. Und die Zeit wird alle hehren Vorsätze zunichte machen.
Vielleicht noch eine Verbindung zu einem anderen Thema in diesem Forum: dynamische Stromtarife.
Wenn wir alle mit dynamischen Stromtarifen arbeiten würden, würde vermutlich auch die letzte Oma ihre Waschmaschine genau dann anstellen, wenn der Strom besonders billig ist. Dann würde auch der Betreiber eine PV-Anlage sich um die Investition in Batteriespeicher kümmern, wenn er den Strom zwischenspeichern und zur Rushhour teuer verkaufen kann.
Dann - so vermute ich mal, wird sich ein Teil des Speichbedarfs und der Angebots-/Nachfrage Fluktuation über den Tag reduzieren.
Das mit der Oma ist nicht respektlos gemeint, bin selber Opa und muß aufpassen das ich ob meiner ältesten Enkelin nicht absehbar Uropa werde 
Hallo Chris, vielen Dank für die weiteren und interessanten Ausführungen. Ich ergänze das auch gerne noch mit Zusatzinformation von meiner Seite. (Auch mein Hintergrund ist eine Ingenieurausbildung und langjährige Industrie Tätigkeit). Zum Vortrag von Dr. Klafka. Gut gefallen hat mir daran, dass er gezeigt hat, wie man (mathematisch) von fluktuierendem Strom (von Prof. Sinn immer abfällig als Flatterstrom bezeichnet) zum Strombedarf von Reservekraftwerken kommt. Du hast Recht, Chris, dass dabei aber Biomasse fehlt, und weiterhin fehlt das Werkzeug der vergüteten Lastverschiebung. Beiträge von anderen Autoren zeigen auch, dass man unter Berücksichtigung aller Möglichkeiten dann deutlich weniger als 80 GW Reservekraftwerke benötigt, siehe auch hier wieder Planung der Bundesregierung.
Viele weitere Hintergrundinformationen liefert auch der bereits zitierte Vortrag „Die Energiewende zu Ende gedacht“ von Prof. Olaf Goebel, der seit 11 Jahren eine Professur für Energietechnik an der Hochschule Hamm-Lippstadt inne hat und Spezialist für erneuerbare Energien ist. (Vortrag habe ich jetzt unten verlinkt. Der Vortrag lohnt sich wirklich, anzuhören!). Er zeigt auf, dass in Deutschland technisch eine Vervielfachung von Solar und Wind gut möglich ist. Biomasse lasse sich aber im Gegensatz dazu nicht weiter steigern, und wenn man bedenkt, dass man, um einen PKW z.B. 1 Jahr lang zu betreiben, die 50fache Fläche bei Biomasse gegenüber Solar braucht, scheint es vielleicht auch vom Flächenverbrauch her nicht sinnvoll ist. Sinnvoll wäre aber, dass statt bisher fossilem Treibstoff aktuell ca. 7% Bioanteil beizufügen, diese 7% zukünftig komplett für Dunkelflauten genutzt werden sollten.
Also auch hier wieder vor allem richtige Kombination von Solar und Wind, Wasserstoff nur dort, wo unvermeidbar, und als Großspeicher Wasserstoff in bisherigen Erdgaskavernen, wo sehr viel Erfahrung vorliege. (und aktuell wohl auch reale Tests mit Wasserstoff laufen). Und natürlich Batteriespeicher für kürzere Zeiträume.
Zu Deinem Hinweis, Chris, wegen der dynamischen Stromtarife: Ich glaube, es ergänzt sich, wenn bei der Einspeisung und beim Verbraucher Speicher genutzt werden, einfach wegen der Möglichkeit, das Netz optimal zu nutzen bzw. alternativ Elektrolyseure zu betreiben. Und die Strombörse und die Netztarife treffen dann quasi automatisch die Entscheidung, wer wieviel dann profitiert.
Bezüglich Geothermie gibt es aktuell ein hochinteressantes Projekt in Geretsried bei München, wo eine Tiefenbohrung insofern misslungen ist, weil man nicht auf Thermalwasser gestoßen ist. Dort will man jetzt mit einem Kostenaufwand von 350 Mill. Euro (!) mit einer Firma aus Kanada versuchen, durch einen sehr langes Netz von waagerechten Bohrungen (in 4,5km Tiefe) dann mit eingepumptem Wasser die Wärme nach oben zu bringen. Die geplante elektrische Leistung soll 8,2 MW + vermutlich ähnliche Leistung Wärme betragen. Sollte das gelingen, könnte man das fast überall in Deutschland einsetzen und Geothermie wäre nicht auf wenige Gebiete in Deutschland beschränkt, wo mit hoher Wahrscheinlichkeit auf genügend heißes Thermalwasser stößt. Ich will aber auch nicht vorenthalten, dass das Projekt von vielen Wissenschaftlern sehr kritisch gesehen wird. (siehe weiterer Link unten).
Die Frage, wie schnell wir den Ausbau Solar und Wind wirklich schaffen, hängt leider sehr stark von der Politik ab und damit auch von der Stimmung in der Bevölkerung. So traurig es ist, erst die nächsten großen Katastrophen werden wieder helfen, die Energiewende zu beschleunigen.
Die oben genannte Vorlesung von Prof. Göbel (vor Studierenden) endete mit den Worten: " Und eine gute Nachricht für Sie - die über 60-jährigen von Ihnen werden nicht so stark unter den Folgen der Klimakatastrophe leiden!"
Ich möchte daher lieber die junge Generation noch zu Wort kommen lassen, und lieber eine positive Nachricht. Breaking Lab berichtet von einer Studie, dass wir eher beim Ausbau der Erneuerbaren statt von einem linearen Ausbau von einem S-förmigen Kurvenverlauf ausgehen müssen, und da wären wir mit Wind und Solar gerade jetzt in der stark ansteigenden Phase. Eine sehr interessante Darstellung, die ich hier auch noch verlinken möchte,
Die Energiewende zu Ende gedacht
Geothermie in Bayern: Das Risikokraftwerk
Die Energiewende: Schneller als gedacht? | RMI-Bericht enthüllt! - Breaking Labs
