Der älteste und der jüngste Energiespeicher der Welt im Zusammenspiel: Wasserkraft und Batterie
Es gibt einen großen Hype rund um Lithium-Ionen-Batterien. Sie stehen – neben anderen Ideen wie Demand Response und Elektrofahrzeugen – im Rampenlicht. Auch Fortum ist auf dem nordischen Batterie-Markt aktiv: Am 1. März 2017 wurde Batcave, die größte Lithium-Ionen-Batterie in den nordischen Ländern, im Järvenpää-Kraftwerk von Fortum in Betrieb genommen.
Aber worum geht es bei diesem Batterie-Hype eigentlich? Braucht Finnland wirklich einen Frachtcontainer voller Handybatterien, um mit dem Stromnetz verbunden zu sein? Und wofür werden sie überhaupt eingesetzt?
Wissenswertes zum Batterie-Hype
Das große Interesse an Energiespeichern, ein regelrechter Batterie-Hype, ist auf den Energiemärkten schon seit langem weit verbreitet. Und es gibt einen wirklich guten Grund dafür: Da es immer mehr Solarmodule und Windräder gibt, gilt es, die erneuerbare Energie für später zu speichern, nämlich für den Zeitpunkt, wenn keine Sonne scheint und kein Wind weht. Da wir die Nutzung von Solar- und Windenergie forcieren wollen, müssen wir in der Lage sein, Energie für mehrere Stunden zu speichern – von der Mittagssonne bis zum abendlichen TV-Highlight.
Neben Energiespeichern, die Energie stundenlang speichern können, werden auch Energiespeicher benötigt, die sekunden- bzw. minutenschnell reagieren. Bei der Erzeugung und Nutzung von Energie gibt es im Stromnetz jeden Tag plötzliche, unvorhergesehene Spitzen, die im schlimmsten Fall zu Stromausfällen und Störungen führen können. Zukünftig könnte es noch mehr potentielle Stromspitzen geben, daher besteht ein noch größerer Bedarf an schnell reagierenden Energiespeichern. Wenn die Sonne plötzlich die Wolkendecke durchbricht, schnellt die Produktion eines Solarmoduls von 0 auf 100 Prozent. Wenn sich dann gleichzeitig Hunderte von Elektrofahrzeugen mit den Ladestationen verbinden, kann die Balance zwischen der Stromproduktion und dem Stromverbrauch im Stromnetz dramatisch schwanken.
Brauchen wir Batterien dafür? Ja und nein.
In Sachen Energiespeicher sind wir in Finnland bereits recht gut aufgestellt: Wir haben eine Menge Wasserkraft.
Wasserkraft: Das Mauerblümchen unter den erneuerbaren Energien
Im Medienhype wird die Wasserkraft oft als Form der erneuerbaren Energien vergessen, vielleicht, weil sie auf eine so lange Historie zurückblickt. Wasserkraft gehört zu den ältesten Formen der Energieerzeugung. Dadurch ist sie möglicherweise im Vergleich zur neueren Solar- und Windkraft ein wenig langweilig.
Wasserkraft ist gleichzeitig aber auch unser bester Energiespeicher. Sie kann beide Probleme lösen, die im Zusammenhang mit der Speicherung von Energie auftauchen: Zum einen kann Wasser in Seen für Stunden „gespeichert“ werden; zum anderen können Wasserkraftwerke die Produktion schnell erhöhen oder verringern – innerhalb von weniger als einer Minute. Trotz seiner langen Historie kann Wasserkraft mit Leichtigkeit Energie speichern und schnell auf notwendige Änderungen reagieren.
Und warum werden dann Batterien benötigt?
Wasserkraft ist agil, aber Agilität hat ihren Preis. Schnelle Änderungen in den Wasserkraftwerken führen zu einem erhöhten Verschleiß an mechanischen Teilen, was wiederum eine verkürzte Lebenszeit zur Folge hat. Aufgrund von Verschleiß bei Lager und Dichtungen an den Schaufeln der Kaplan-Turbinen mussten in Wasserkraftwerken umfangreiche Wartungsprojekte durchgeführt werden – Jahre früher als erwartet.
Hier kommen die Lithium-Ionen-Batterien ins Spiel.
Unter allen Batterien sind die Lithium-Ionen-Batterien diejenigen, die ausreichend für den kommerziellen Gebrauch entwickelt sind. Der Preis von Lithium-Ionen-Batterien ist in den letzten Jahren stark gesunken. Es wird zudem davon ausgegangen, dass der Preis weiter sinkt, wenn die Nachfrage steigt. Lithium-Ionen-Batterien können innerhalb von Sekunden reagieren. Dadurch sind sie ideal für das schnelle Speichern von Energie, um das Wachstum von Solar- und Windenergie bei der Stromerzeugung zu unterstützen.
In den nordischen Ländern können Lithium-Ionen-Batterien Wasserkraft eine Atempause verschaffen. Indem die Batterien (statt der Wasserkraft) bei schnellen Anpassungen einspringen, wird der vorzeitige Verschleiß der Maschinenteile verhindert und die Flexibilität der Wasserkraft für das langfristige Speichern von Energie genutzt. Batterien und Wasserkraft konkurrieren keinesfalls miteinander. Am besten funktionieren sie, wenn sie sich gegenseitig unterstützen.
Die Batcave-Batterie und ein Blick in die Zukunft
Batcave, der größte Batteriespeicher in den nordischen Ländern, wurde am 1. März 2017 im Järvenpää-Kraftwerk von Fortum in Betrieb genommen. Die schnell reagierende 2MW/1MWh-Lithium-Ionen-Batterie bietet dem Stromnetz eine sekunden- bzw. minutenschnelle Flexibilität bei der Frequenzregelung. Das Batcave-Projekt wurde nach einer Bieterrunde im April 2016 gestartet und war im Februar 2017 bereit zum Einsatz.
Die Batcave-Batterie wird ergänzend zur Wasserkraft genutzt. Die Hauptaufgabe der Batterie ist es, eine schnelle Anpassungsleistung zu erbringen. Wenn die Leistungskapazität der Batterie erreicht ist, wird zur Unterstützung die Wasserkraft hinzugeschaltet. Das beste Endergebnis wird erreicht, wenn die gemeinsame Nutzung der Batterie und Wasserkraft optimiert wird.
Fortum denkt auch über die Batcave-Batterie in Järvenpää hinaus. Das Wachstum bei der Solar- und Windenergie auf den Energiemärkten ist nicht auf Finnland beschränkt: Batterien werden auch anderswo in der Welt gebraucht, besonders dort, wo es keine Wasserkraft gibt.
Könnte das finnische Know-how im optimalen Gebrauch von Batterien also ein Exportschlager werden? Um in internationale Märkte zu expandieren, müssen wir vor zuerst lernen. Die Batcave-Batterie ist vornehmlich ein Lernprojekt für den Energiemarkt der Zukunft und neue Chancen.