Schwarm mit Charme

Im Allgäu wurden jetzt erstmals sogenannte Schwarmspeicher installiert. Die dezentralen Batterien helfen, die Schwankungen und zeitlichen Verschiebungen zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch auszugleichen.

Der Fernseher läuft, das iPad liegt griffbereit daneben. Im Bad rotiert die Waschmaschine, im Kinderzimmer dreht mein Sohn vor der Playstation durch, während ich am Laptop unseren Italienurlaub buche. „Alexa“, frage ich meinen Smart Speaker, „wie viel Strom verbraucht das alles eigentlich?“ „Der jährliche Durchschnittsverbrauch einer dreiköpfigen Familie in Deutschland beträgt 3500 Kilowattstunden“, bekomme ich als Antwort, und weil sich Alexa 24 Stunden am Tag im Stand-by-Modus befindet, kommen da noch mal 15 kWh im Jahr drauf. Sollte ich mir ein Elektroauto kaufen, erhöht sich die Summe noch mal um 30 kWh – täglich. Fliegen wir allerdings nächsten Monat nach Rom, verbrauchen wir ganz plötzlich eine Woche lang gar keinen Strom mehr – zumindest nicht daheim. Das ist gut für meine Stromrechnung, aber problematisch für das Stromnetz. Na ja, das ist leicht übertrieben. Allerdings sind hohe, unerwartete Schwankungen im Stromverbrauch ein tatsächliches Problem und führen in Ländern mit weniger stabilen Stromnetzen regelmäßig zu großflächigen Stromausfällen. In Deutschland ist das praktisch ausgeschlossen.

Das Stromnetz verfügt über beträchtliche Energiereserven, mit denen es bei Bedarf innerhalb von Sekunden Schwankungen im Verbrauch ausgleichen kann. Die modernen Kohlekraftwerke sind zwar dafür ausgelegt, innerhalb von Sekunden ihren Energieausstoß zu erhöhen oder zu reduzieren, um auf plötzlich steigenden oder sinkenden Strombedarf zu reagieren, aber sie können nicht die Lösung sein. Denn ebendiese umweltschädlichen Kohlekraftwerke werden im Zuge der Energiewende sukzessive abgeschaltet und durch erneuerbare Energiequellen ersetzt. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben errechnet, dass im Jahr 2017 die Stromproduktion aus Solar- und Windenergieanlagen mit 140 Terawattstunden in Summe erstmals vor der aus Braunkohle, Steinkohle und Kernkraft lag. Das sind gute Nachrichten für die Umwelt. Gleichzeitig liegt es aber in der Natur von Windrädern und Solaranlagen, dass sie wetterabhängig sind und nur Strom erzeugen, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint. So erzeugen die Photovoltaik-Anlagen auf den Dächern im Allgäu an einem sonnigen Tag binnen Sekunden Tausende Kilowatt Strom. Diese müssen irgendwo abgespeichert oder verbraucht werden, um das Netz nicht zu überlasten. Schiebt sich allerdings eine Wolke vor die Sonne, versiegt der Stromfluss und die Energie muss anderweitig erzeugt werden, damit bei mir nicht die Lampen ausgehen. Bernd Brennauer, Leiter Anlagenplanung AllgäuNetz GmbH, sagt: „Großkraftwerke leisten derzeit noch den größten Beitrag zur Systemstabilität. Durch den zunehmenden Wegfall von diesen und die wachsende Dezentralisierung der Erzeugungsstruktur müssen in Zukunft allerdings andere Möglichkeiten gefunden werden.“ Kurzum: Es braucht nachhaltige und innovative Lösungen zur Netzstabilisierung, damit die Energiewende vollzogen werden kann. Eine davon könnte das Schwarmspeicher-Modell sein, das AÜW im Allgäu realisiert hat. Dabei werden mehrere Großbatterien miteinander vernetzt und fungieren gemeinsam als virtuelles Großkraftwerk, das zentral gesteuert wird. Ein solcher Schwarmspeicher funktioniert erst mal genau wie ein zentraler Massenspeicher – er stützt das Netz, indem er Last- und Erzeugungsspitzen ausgleicht. Dabei speichert jede einzelne Batterie überschüssigen Strom aus dem Netz. Beispielsweise von den Photovoltaik-Anlagen der anliegenden Häuser. Und bei Bedarf wird diese Reserve wieder zum allgemeinen Stromverbrauch und für alle verfügbar ins Netz eingespeist.

Mehr Sicherheit bei Ausfällen

Aber was genau macht die dezentrale Energieversorgung durch Schwarmspeicher nun besser als einen zentralen Megawattspeicher? Tobias Grasl, Projektmanager bei egrid applications & consulting GmbH, einem Tochterunternehmen der Allgäuer Überlandwerk GmbH, sieht den Vorteil von Schwarmspeichern im effizienteren und reibungsloseren Betrieb. „Durch die Verteilung der Batterien auf beispielsweise fünf Standorte ist das System redundant aufgebaut. Das heißt: Fällt ein Standort aus, können 80 Prozent der Speicher weiterarbeiten.“ Das erhöht die Ausfall-, Funktions- und Betriebssicherheit. Momentan würden Batteriespeicher zwar nicht zwingend für den stabilen Netzbetrieb benötigt, so Grasl, der seine Masterarbeit bei egrid über Batteriespeicher verfasst hat. „Folgt man jedoch dem Ausbauplan der Bundesregierung für die Energiewende, sind Batteriespeicher ab einem kontinuierlichen erneuerbaren Anteil von 40 Prozent eine entscheidende Säule für den reibungslosen Netzbetrieb.“ Heißt: Je umweltfreundlicher unsere Energieversorgung wird, desto flexibler müssen unsere Energiereserven sein, um die ständig schwankende Über- und Unterproduktion auszugleichen. Dezentrale Schwarmspeicher werden dabei eine der entscheidenden Innovationen sein, um die bisher größtenteils von konventionellen Kraftwerken erbrachte Netzstabilisierung zu garantieren. Sie sind dafür sogar besser geeignet. Denn im Gegensatz zu den recht trägen Kraftwerken können Batteriespeicher in Sekundenschnelle reagieren und Frequenz- sowie Spannungsschwankungen im Netz ausgleichen. Ein weiterer, wenn nicht ihr größter Vorteil: Die Speicher – relativ unscheinbar und von einer Trafostation kaum zu unterscheiden – können auch in städtischen Räumen aufgestellt werden. So werden mehr Verbraucher auf kürzeren Wegen mit Strom versorgt. Das reduziert Übertragungsverluste. Das Team egrid lieferte AÜW die Speicher schlüsselfertig und begleitete das innovative Projekt von der Planung bis zur Inbetriebnahme.

Chance für private Stromproduzenten

Grasl sieht die Speicher für Stadtwerke dann auch in erster Linie als eine wirtschaftliche Investition, mit der sonst zwingend notwendige Netzausbauten vermieden werden können. Hinzu kommt der Wissensvorsprung, den sich AÜW mit ihrem Schwarmspeicher jetzt schon sichert. Denn die Zukunft der Energienetze, da sind sich Experten einig, liegt in einem Mischsystem aus großen, zentralen Batteriekraftwerken, gekoppelt mit flexiblen, dezentralen und teilweise sogar lokalen Verteilersystemen. Erstere kann man besonders sinnvoll an Knotenpunkte setzen, wo es sowohl eine hohe Erzeugung als auch eine hohe Last gibt, Letztere in Gebiete mit geringeren Schwankungen, wie zum Beispiel typische Wohngebiete in Vororten. In solche Schwarmnetze ließen sich dann künftig auch Kleinspeicher von Gewerbebetrieben wie beispielsweise dem Bauernhof nebenan integrieren. Und auch ganz normale Hausbesitzer könnten dann zur Netzstabilisierung beitragen. Bedingung: Sie setzen sich eine Photovoltaik-Anlage aufs Dach, einen Stromspeicher in den Keller und vernetzen sich mit dem Schwarm. „Alexa! Wie viel Geld spart ein 3-PersonenHaushalt eigentlich im Jahr, würde er seinen Strom selbst produzieren …?“

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