Kernfusion oder heiße Ziegel?
Lösungsansätze für die Dunkelflaute in Deutschland
18.02.2025, 11:12 Uhr
Die Nutzung von klimafreundlicher Sonnen- und Windenergie in Deutschland steht vor der Herausforderung einer Dunkelflaute im Winter, die zu einem signifikanten Rückgang der Stromproduktion führt. Energiespeichersysteme könnten diese Lücke schließen. Hier ist ein Überblick über die gegenwärtige Situation.
Deutschland verzeichnet in der Winterzeit häufig Phasen mit wenig Sonne und Wind, was im aktuellen Winter schon mehrfach der Fall war. In diesen Zeiten liefern Solaranlagen und Windkraftwerke nur eingeschränkt Strom. Der Anteil erneuerbarer Energien war in den letzten Tagen besorgniserregend niedrig.
Um die Stromversorgung sicherzustellen, wird derzeit auf regulierbare Kohle- und Gaskraftwerke zurückgegriffen, obwohl die Planung besteht, diese Infrastruktur langfristig abzubauen. Die Frage bleibt: Wie kann der Bedarf auch ohne diese Quellen gedeckt werden?
Ein zuverlässiges Stromsystem, das bis 2030 auf einen Anteil von bis zu 80 Prozent aus Solar- und Windenergie setzt, benötigt robuste Ausgleichsmechanismen. Zukünftig könnte der Stromverbrauch flexibler an die verfügbare Menge angepasst werden. Darüber hinaus sind der Ausbau von Stromnetzen und grenzüberschreitender Stromhandel entscheidend. Es stehen mehrere Optionen zur Verfügung, um diese Herausforderungen zu meistern:
Lithium-Ionen-Batterien: Aktuell die führende Technologie
Batteriespeicher sind in der Lage, kurzfristige Schwankungen zu überbrücken und Strom für einige Stunden zu speichern. Großspeicher auf Lithium-Ionen-Basis können schnell überschüssigen Strom aus dem Netz aufnehmen und effizient wieder abgeben, mit einer Effizienz von 80 bis 90 Prozent. Diese Speichertechnologien wachsen rasant, und es gibt erhebliche Fortschritte in der Preisgestaltung und Langlebigkeit.
Aktuell benötigt Deutschland umfangreiche Speicherkapazitäten. Schätzungen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE zeigen, dass bis 2045 etwa 180 Gigawattstunden Speicher erforderlich sind, während gegenwärtig nur 17,8 Gigawattstunden verfügbar sind.
Natrium-Ionen-Batterien: Eine vielversprechende Alternative
In Anbetracht der begrenzten Verfügbarkeit von Lithium werden alternative Batterietypen wie Natrium-Ionen-Akkus erforscht. Diese Rohstoffe sind umweltfreundlich und günstig. Natrium-Ionen-Akkus finden bereits Anwendung in Prototypen von Elektrofahrzeugen, haben jedoch eine geringere Energiedichte, was zu höheren Materialanforderungen führt.
Wasserstoff: Eine Lösung für die langfristige Speicherung
Um längere Phasen ohne Wind oder Sonne zu überbrücken, müssen alternative chemische Speicherlösungen basierend auf Wasserstoff entwickelt werden. Elektrolyse ermöglicht die Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, wobei der Wasserstoff in Brennstoffzellen oder bei der Herstellung synthetischer Kraftstoffe genutzt werden kann. Trotz der Herausforderungen im Hinblick auf Effizienz und Kosten gibt es Ansätze, Wasserstoff saisonal zu speichern.
Kernfusion: Langfristige Vision
Kernfusion als Energiequelle bleibt ein fernes Ziel, da kommerzielle Fusionskraftwerke in den kommenden Jahrzehnten noch nicht realisierbar sind. Die Herausforderungen in der Tritiumversorgung und die Anforderung eines konstanten Betriebs machen diese Technologie zu einer langfristigen Vision.
Innovative Ansätze zur Wärmespeicherung
Eine neuartige Methode zur Energiespeicherung besteht darin, kostengünstigen Strom aus Spitzenzeiten zur Erwärmung von Materialien, wie Ziegeln, zu nutzen. Diese gespeicherte Wärme könnte zur Unterstützung von Produktionsprozessen in der industriellen Fertigung genutzt werden. Obwohl diese Ansätze vielversprechend sind, bleibt abzuwarten, wann sie flächendeckend implementiert werden können.
Zusätzlich wird an alternativen Speichertechnologien geforscht, darunter Festkörperbatterien und Redox-Flow-Batterien, um die Energieversorgung in Zukunft zu sichern und zu optimieren.
