Wenn der Wind schweigt und die Sonne schläft

Der Anteil von Wind- und Sonnenenergie am weltweiten Strommix steigt. Doch Wind und Sonne liefern nicht nur in der sogenannten Dunkelflaute zu wenig Energie. Hier kommen Batteriespeicher und Gaskraftwerke ins Spiel - zwei unterschiedliche Technologien, die unser Stromnetz auch in kritischen Zeiten stabil halten.  

Solar- und Windenergie gelten schon lange als ein riesiges Versprechen für die Zukunft – ein Versprechen, das sie auch gehalten haben. Jährlich steigt der ihr Anteil am Strommix, im Jahr 2023 lag er weltweit bei fast 14 Prozent.  

Doch je höher der Anteil von Wind- und Sonnenenergie im Stromnetz ist, desto größer wird die Bedeutung eines Wortes, das erst im Jahr 2016 in den Duden aufgenommen worden ist: Dunkelflaute. Es bezeichnet die Zeiten, in denen Wind und Sonne keine Energie liefern, weil es entweder dunkel ist oder eben kein Wind weht, weil Flaute herrscht.

„Solar- und Windenergie sind volatil und die Spitzen der Stromerzeugung decken sich nicht immer mit den Spitzen der Nachfrage. Um diese Schwankungen ausgleichen zu können und den erzeugten Strom auch immer nutzen zu können, benötigt es dringend mehr Energiespeicher. Für länger anhaltende Dunkelflauten werden zusätzliche Kapazitätsreserven benötigt“, sagt Andreas Görtz, der in der Rolls-Royce-Division Power Systems das Geschäft mit nachhaltigen Lösungen leitet.

Dabei spielen zwei Technologien eine ganz entscheidende Rolle: Batteriespeicher und Gas-Kraftwerke.

mtu EneryPacks: Speicher für grüne Energie auf Vorrat

An sonnigen oder windigen Tagen, wenn Sonne und Wind mehr Energie erzeugen als tatsächlich benötigt wird, speichern Batteriesysteme wie das mtu EnergyPack QG die überschüssige Energie. Diese gespeicherte Energie kann später wieder ins Netz eingespeist werden. Bei plötzlichen Nachfragespitzen oder unerwarteten Ausfällen können Batteriespeicher zudem schnell reagieren und kurzfristig zusätzliche Leistung bereitstellen.

Doch Batteriespeicher haben noch mehr Vorteile: Sie können in Sekundenbruchteilen Energie liefern oder aufnehmen, um Schwankungen in der Netzfrequenz auszugleichen. Dies ist entscheidend, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten. Durch die flexible Einspeisung von Energie tragen sie dazu bei, Spitzen im Netz zu glätten und die Belastung von Netzkomponenten zu reduzieren.

mtu-Batteriegroßspeicher: modulare Einheiten, flexibel skalierbar

Rolls-Royce liefert mit dem mtu EnergyPack QG Großspeicher-Lösungen, die aus modularen Einheiten für Kapazität und Leistung bestehen und flexibel konfigurierbar sind. So entsteht im niederländischen Zeewolde gerade eine mtu-Batterie-Großspeicheranlage mit einer Leistung von 32,6 Megawatt und einer Speicherkapazität von 65,2 Megawattstunden. Wenn es stark windet und die Turbinen im Windpark mehr elektrische Energie erzeugen, als das Netz aufnehmen kann, wird die überschüssige Energie in den Batterieanlagen gespeichert. Das verhindert eine Netzüberlastung in den Zeiten, in denen viel Strom angeboten wird. Später liefern die Speicher auch dann grüne Elektrizität ins Netz, wenn es windstill ist, aber die Kunden trotzdem Energie benötigen.  

mtu EnergetIQ: Das Gehirn hinter der Hardware

In der Türkei entsteht derzeit eine noch größere mtu-Anlage mit sogar 132 Megawattstunden Speicherkapazität. Bei beiden Anlagen sorgt die intelligente mtu-Steuerung mtu EnergetIQ dafür, dass die Anlage effizient und somit profitabel eingesetzt werden kann.  

Dass diese Kompetenz gefragt sein wird, steht außer Frage und das beweisen diese Zahlen: Experten rechnen damit, dass weltweit bis zum Jahr 2035 bis zu 700 Gigawattstunden Batteriespeicherkapazität aufgebaut werden könnte – mehr als die Hälfte davon in China. Bis zum Jahr 2050 wird ein Wachstum auf Kapazitäten im Terrawattbereich erwartet.  

Gaskraftwerke: Schnelle Stromerzeugung

Doch Batterien allein werden nicht ausreichen, die Schwankungen von Sonnen- und Windenergie auszugleichen. Gefragt sind auch Gaskraftwerke. Diese erzeugen mit Gas – und perspektivisch auch mit Wasserstoff – Strom. Der britische Kapazitätsmarkt gilt als einer der modernsten der Welt:   Kraftwerksbetreiber werden dafür vergütet, dass sie Kapazitäten vorhalten, die sie dann flexibel hochfahren können, wenn sie benötigt werden. Schon heute sind in Großbritannien über 500 mtu-Gasaggregate im Einsatz – Tendenz stark steigend. Sie kommen dort in dezentralen Gasmotoren-Kraftwerken in Einsatz und können dann, wenn sie benötigt werden, innerhalb von nur zwei Minuten hochfahren.    

Wasserstoff: Langzeitspeicher mit dem Potenzial, das Netz stabil zu halten

Noch werden die Kraftwerke mit Gas betrieben. Doch die mtu-Motoren sind H2-ready. Das bedeutet, dass sie zu Wasserstoffmotoren umgerüstet werden können. „Noch ist das nicht gefragt, aber sobald grüner Wasserstoff in größeren Mengen zur Verfügung steht, haben unsere Kunden die Möglichkeit, mit unseren Motoren völlig CO2-frei Energie zu erzeugen“, erläutert Tobias Ostermaier, Leiter des Rolls-Royce-PowerGen-Geschäfts. Dann könnte Wasserstoff als Langzeitspeicher dienen. Wasserstoffkraftwerke in Kombination mit Elektrolyseuren und einer gut ausgebauten Wasserstoffinfrastruktur würden zu einem wichtigen Element der Netzstabilität werden.

Noch besser in Kombination: Batteriespeicher und Gaskraftwerke im Zusammenspiel

Immer häufiger gibt es Einsätze, in denen Batteriespeicher und Gasmotoren zusammen eingesetzt werden – in Microgrids, die eine autarke Energieversorgung ermöglichen. Die Grundlast liefern in diesen üblicherweise erneuerbare Energiequellen wie Solaranlagen. Steht kein Solarstrom zur Verfügung, springen die Batterien ein, in denen nicht benötigte Energie zuvor gespeichert wurde. Solch ein Micgrogrid wird so manchem Hausbesitzer bekannt vorkommen. Erweitert werden kann dieses Microgrid durch ein Stromaggregat – angetrieben mit Diesel, Gas oder Wasserstoff. Diese stehen als zuverlässige Energiequelle immer parat und machen das Mircrogrid so zu einem zuverlässigen Energienetz.

„Noch stehen wir am Anfang, doch es ist faszinierend zu sehen, wie unsere Produkte ihren Teil dazu beitragen, dass eine fast 100 Prozent CO2-neutrale Energieversorgung möglich ist “, sagt Tobias Ostermaier.