Fragen und Antworten (FAQ) zur Stromspeicher-Strategie

Folgende Maßnahmen sind aus Sicht des BMWK für den Hochlauf der Stromspeicherung relevant:

• Hemmnisanalyse
• Stromspeicher im Kontext des EEG
• Netzentgelte
• Baukostenzuschüsse und Netzanschlusskostenbeiträge
• Beschleunigung von Netzanschlüssen
• Stärkung von Standortgemeinden
• Abbau von genehmigungsrechtlichen Hemmnissen
• Sicherung der Systemstabilität
• Verbesserungen bei der Regelleistung
• Evaluierung von „Netzboostern“
• Aktivierung der Potenziale des bidirektionalen Ladens
• Erörterung von Hemmnissen bei Pumpspeicherkraftwerken
• Stromspeicher als Flexibilitätsoption
• Stromspeicher-Potenziale im Energiesystem ermitteln
• Entwicklung einer Speicherstatistik
• Unterstützung von Innovation und Forschung
• Förderung der Fertigung von Batteriezellen und Systemkomponenten
• Branchenabfrage

Die Errichtung und der Betrieb von Anlagen zur Stromspeicherung stehen als wichtige Energiewende-Technologie im überragenden öffentlichen Interesse und dienen der Versorgungssicherheit. Um dem Rechnung zu tragen, müssen die wirtschaftlichen Randbedingungen für Stromspeicher stimmen. Angesichts der aktuell zu beobachtenden (haushaltsneutralen) Errichtung der Stromspeicher gehören hierzu neben verlässlichen Erlösen auch Maßnahmen zur Beschleunigung der Errichtung und Erweiterung von Stromspeichern.

Stromspeicher sind kein Selbstzweck. Sie sind eine der Flexibilitätsoptionen und dienen in erster Linie dem übergeordneten Ziel, die stark wachsenden Anteile der Stromerzeugung aus Windenergie (Ziele: 115 GW Wind Onshore und 30 GW Wind Offshore in 2030) und Photovoltaik (Ziel: 215 GW in 2030) effektiv und effizient zu integrieren.

Welche der Flexibilitätsoptionen zukünftig zum Tragen kommen, soll der Markt entscheiden. Auf diese Weise wird gesichert, dass jeweils die ökonomisch sinnvollsten Optionen zum Einsatz kommen. Dieses Vorgehen ist auch essentiell für eine bezahlbare Energieversorgung.

Vor diesem Hintergrund werden Mengenziele für Stromspeicher nicht als sinnvoll erachtet.

Auf diese Frage gibt die Stromspeicher-Strategie keine Antwort, weil sie sich primär mit den Handlungsfeldern beschäftigt, die für einen weiter dynamischen Markthochlauf der Stromspeicher zentral sind. In den öffentlichen Diskussionen kursiert in letzter Zeit eine Zahl des Fraunhofer-ISE von 104 GWh, die wir nach deren Berechnungen in 2030 brauchen. Seitens des BMWK wird diese Frage allenfalls mittelbar insbesondere in den sog. BMWK-Langfristszenarien, die diesbezüglich auch in der Stromspeicher-Strategie genannt werden, und im Nationalen Entwicklungsplan für die Stromnetze (NEP) behandelt. Statistik-Fragen insbesondere zum Monitoring des Speicherhochlaufs werden aber auch in der Stromspeicher-Strategie selbst adressiert.

Neben den Pumpspeicherkraftwerken, bei denen ein weiterer Zubau auch wünschenswert wäre, sind das in erster Linie Batteriespeicher verschiedenster Größe und Technologien, zu denen auch die rückspeisefähigen Fahrzeugbatterien zählen. In Frage kämen aber auch Druckluftspeicher oder andere Technologien zur Stromspeicherung.

Derzeit sind BKZ von den Errichtern neuer Stromspeicher an die Netzbetreiber als einmaliger Zuschuss für den Ausbau des Netzes zu zahlen. Deren konkrete Höhe hängt allerdings von der Ausgestaltung des jeweiligen Netzbetreibers ab, was seitens der Branche wegen der regional unterschiedlichen und daher im Vorfeld schwer kalkulierbaren Kosten für den Netzanschluss als klares Hemmnis für einen schnelleren Hochlauf von Großbatteriespeichern angesehen wird. Seitens der BNetzA soll daher geprüft werden, ob im Hinblick auf mehr Transparenz, Verursachungsgerechtigkeit und regionale Vereinheitlichung verbindliche Vorgaben getroffen werden sollten.

Das gehört selbstverständlich zu jeder guten Strategie dazu. Wir haben hierzu zwei Handlungsfelder formuliert. Das sind zum einen die Unterstützung von Innovation und Forschung und zum anderen die Förderung der Fertigung von Batteriezellen und Systemkomponenten.

Von der europäischen Vorgabe einer Sonderrolle kann keine Rede sein, denn die EU-Kommission äußert sich in ihrer Empfehlung vom 20. März 2023 wie folgt: „Die Mitgliedstaaten berücksichtigen die doppelte Rolle (Erzeugung/Verbrauch) der Energiespeicherung bei der Festlegung des Rechtsrahmens und der Verfahren, insbesondere bei der Umsetzung der Rechtsvorschriften der Union über den Elektrizitätsmarkt, um bestehende Hindernisse zu beseitigen.“

Zudem sehen auch die europäischen Netz- und Systemregeln der Übertragungsnetzbetreiber (engl. „Grid Codes“) die Stromspeicher als Erzeuger an und behandeln sie dementsprechend im Grid Code RfG (Requirements for Generators). Im Übrigen ist die Stromspeicherung auch immer mit Speicherverlusten verbunden. Für die Bilanzierung von Energiemengen ist daher die Einbeziehung sowohl der Verbrauchs- als auch der Erzeugungsvorgänge durchaus sinnvoll.

Nach den Informationen, die wir aus den Erhebungen der BNetzA haben, können wir derzeit von rund 50 GWh ausgehen, die sich zusammensetzen aus etwa 39 GWh in Pumpspeicherkraftwerken (PSW) und etwa 11 GWh in Batteriespeichern.

Batteriespeicher spielen schon heute eine wichtige Rolle im Stromsystem. Großbatteriespeicher stellen bereits heute mit einer präqualifizierten Leistung von 630 MW einen erheblichen Teil der Primärregelleistung, deren Bedarf sich aktuell auf 570 MW beläuft, und wirken somit im Regelenergiemarkt preisdämpfend. Bei der Sekundärregelleistung stellen Pumpspeicher derzeit einen großen Anteil. Allerdings drängen zunehmend auch Großbatteriespeicher in diesen Markt.

Daneben erschließen Großbatterien zunehmend neue Anwendungsfelder: die bessere Integration der Erzeugung aus großen PV-Anlagen und Windparks im Rahmen der Innovationsausschreibungen, in begrenztem Rahmen „Netzbooster“ zur Unterstützung der Netzbetriebsführung sowie die Optimierung des Energiemanagements an großen Industriestandorten.

Anzahl, installierte Leistung und Speicherkapazität der Stromspeicher werden grundsätzlich im Marktstammdatenregister der BNetzA erfasst. Daher sehen wir, dass der größte Anteil der neu gemeldeten Batteriespeicher auf Heimspeicher entfällt. Hier haben sich Anzahl, Kapazität und Leistung innerhalb der letzten zwei Jahre verdreifacht. Wir haben derzeit bereits über eine Million Heimspeicher in Deutschland.

Tagesaktuelle, aufbereitete Zahlen auf Basis der Daten des Marktstammdatenregisters der BNetzA liefert beispielsweise die Seite https://battery-charts.rwth-aachen.de.

Natürlich brauchen wir auch mehr Großspeicher. Hier sind derzeit eine ganz Menge Projekte in der Planung. Die Stromspeicher-Strategie nennt hierzu auch ein paar Beispiele. Wir erleben allerdings fast wöchentlich, dass wir über Ideen für neue Großprojekte informiert werden. Das macht optimistisch, dass wir hier vorankommen werden, wenn wir unsere Stromspeicher-Strategie zügig umsetzen.

Anzahl, installierte Leistung und Speicherkapazität der Stromspeicher werden grundsätzlich im Marktstammdatenregister der BNetzA erfasst. In Deutschland sind derzeit etwa 30 PSW mit einer Kapazität von ca. 24 GWh und einer Gesamtleistung von ca. 6 GW installiert. Zusätzlich speisen PSW aus Luxemburg und Österreich mit 15 GWh Kapazität und 3,6 GW Leistung direkt in das deutsche Netz ein. Wir haben also insgesamt knapp 10 GW Leistung und 39 GWh Kapazität aus PSW zur Verfügung.

PSW sind auf einen geografischen Höhenunterschied angewiesen, wodurch sie in Deutschland nicht überall errichtet werden können. Ihr Ausbaupotenzial ist damit begrenzt.

Großbatterien werden häufig aus Anlagen in Standard-Containern aufgebaut und unterliegen grundsätzlich keinen geografischen Anforderungen. Großbatterien werden daher für gewöhnlich an strategisch günstigen Orten errichtet, häufig direkt neben Umspannwerken, da ihre Netzintegration hier allenfalls einen sehr begrenzten Stromleitungsausbau erfordert. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Großbatterie grundsätzlich auch an einen anderen Ort umgezogen werden kann, indem einfach die Container woanders wieder aufgestellt und untereinander und mit dem Netz verbunden werden. PSW sind dagegen ortsgebunden.

Perspektivisch erfordern Investitionen in Großbatterien auch immer geringere Summen, weil die Komponentenkosten der Speicherpacks immer weiter sinken, während der Bau von PSW tendenziell teurer wird wegen der allgemein steigenden Tendenz bei den Baukosten.

Die in Batteriespeichern verwendeten Speicherpacks können aus ganz unterschiedlichen Akkuzellen bestehen. Insbesondere bei der stationären Energiespeicherung werden heutzutage v.a. Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen (LFP) eingesetzt, die kein Kobalt benötigen.

Zudem ist man bemüht, auch das Lithium zu substituieren, bspw. durch Natrium, welches weltweit in großen Mengen verfügbar ist.

Heimspeicher dienen heute vornehmlich der Steigerung der Eigennutzungsquote des selbst erzeugten Stroms.

Das wird immer wieder diskutiert. Fakt ist allerdings, dass Heimspeicher, die das Netz nicht benutzen, dieses auch nicht belasten. Und Netznutzungsentgelte fallen, wie der Name schon sagt, eben nur für die Netznutzung an.

Heimspeicher entlasten bereits heute mittelbar das Stromsystem, denn sie sorgen für eine Entlastung des Verteilnetzes wie des Strommarktes, da ja der von den Heimspeichern zur Verfügung gestellte Strom nicht woanders erzeugt und dann über das Netz zur Verfügung gestellt werden muss.

Bei der Erarbeitung der vorliegenden Stromspeicher-Strategie sind die Kolleginnen und Kollegen, die an den anderen Strategien arbeiten, selbstverständlich beteiligt gewesen. Denn nur so können wir erreichen, dass wir am Ende eine konsistente Ausgestaltung der einzelnen Strategien bekommen.

Durch Zwischenspeicherung elektrischer Energie unterstützen Stromspeicher den zeitlichen Ausgleich zwischen Stromerzeugung und Stromnachfrage. Sie speichern Überschussstrom aus Windenergie- und Photovoltaikanlagen und geben ihn dann wieder ab, wenn er benötigt wird. Das dient nicht nur der Versorgungssicherheit, sondern dämpft auch die Preisspitzen an den Strommärkten und kommt so letztlich allen Stromkunden zugute. Bei richtigem Einsatz können Stromspeicher darüber hinaus das Stromnetz entlasten und den Netzausbaubedarf reduzieren.

Nach § 51a EnWG wird regelmäßig ein Lastmanagement-Monitoring für bestimmte größere Unternehmensstandorte durchgeführt. Laut dem Bericht zur ausgewerteten Erhebungsrunde für die Jahre 2017, 2018 und 2019 beträgt das erschlossene Lastreduktionspotenzial zwischen ca. 1,9 und 2,1 GW – bezogen auf eine Dauer von mindestens einer Stunde. Das noch unerschlossene Lastreduktionspotenzial beträgt hiernach zwischen ca. 5,2 und 5,6 GW.

Stromspeicher und andere Flexibilitätsoptionen können diese industrielle Flexibilität auf Verbrauchsseite sinnvoll ergänzen, insbesondere weil der Anteil erneuerbar erzeugten Stroms weiter deutlich zunehmen wird.

Auf Initiative von Herrn Bundesminister Dr. Robert Habeck wurden europäisch zusammengesetzte Arbeitsgruppen eingesetzt, damit bidirektionales Laden schnellstmöglich, spätestens aber Anfang 2025 realisiert wird. Das ist das Ziel, zu deren Realisierung Einigungen im Bereich der Elektromobilhersteller, der Aggregatoren und der Energiewirtschaft, die ein hohes Interesse an dem bidirektionalen Laden bekundet, sowie der europäischen Regulierungsbehörden erzielt werden müssen. Sobald bidirektionales Laden in der Breite umgesetzt ist, können die Elektromobile prinzipiell die Aufgaben von Batteriespeichern im Stromsystem vollumfänglich übernehmen.

Auf Initiative von Herrn Bundesminister Dr. Robert Habeck wurden europäisch zusammengesetzte Arbeitsgruppen eingesetzt, damit bidirektionales Laden schnellstmöglich, spätestens aber Anfang 2025 realisiert wird. Das ist das Ziel, zu deren Realisierung Einigungen im Bereich der Elektromobilhersteller, der Aggregatoren und der Energiewirtschaft, die ein hohes Interesse an dem bidirektionalen Laden bekundet, sowie der europäischen Regulierungsbehörden erzielt werden müssen. Sobald bidirektionales Laden in der Breite umgesetzt ist, können die Elektromobile prinzipiell die Aufgaben von Batteriespeichern im Stromsystem vollumfänglich übernehmen.

Die EU-Kommission schreibt in ihrer Empfehlung „Energiespeicherung – Eckpfeiler einer dekarbonisierten und sicheren Energiewirtschaft in der EU“ (2023/C 103/01) vom 14. März 2023, dass auf die Energieerzeugung und -nutzung mehr als 75 Prozent der Treibhausgasemissionen der Europäischen Union entfallen. Um die Klima- und Energieziele der Europäischen Union zu erreichen, sei daher die Dekarbonisierung der Energiewirtschaft von entscheidender Bedeutung. Eine Dekarbonisierung der Energiewirtschaft erfordere eine verbesserte Energieeffizienz, den massiven Einsatz erneuerbarer Energien und eine verstärkte Elektrifizierung der Wirtschaft.

Da der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung in Europa bis 2030 voraussichtlich 69 Prozent erreichen werde, müsse solch ein Systemwandel die Variabilität von Angebot und Nachfrage über alle relevanten Zeiträume hinweg bewältigen. Aufgrund des direkten – manchmal exponentiellen – Zusammenhangs zwischen dem Flexibilitätsbedarf (täglich, wöchentlich und monatlich) und dem Einsatz erneuerbarer Energien werde die Energiespeicherung eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung der Energiewirtschaft spielen. Die Mitgliedstaaten sollten daher Hemmnisse für die Energiespeicherung aus dem Weg räumen.

Das BMWK arbeitet an einer Wasserstoffspeicher-Strategie. Bereits im September 2023 wurde ein Grünpapier zu Wasserstoffspeichern mit der Branche konsultiert. Erste Rückmeldungen der Branche zum Grünpapier werden von dieser noch deutlicher unterlegt werden müssen. Auch Gutachten werden vor Erstellung der Wasserstoffspeicher-Strategie zur Klärung verschiedener offener Fragen erforderlich sein. Ziel ist die Finalisierung der Strategie in diesem Jahr (2024). Inhaltliche Details der Wasserstoffspeicher-Strategie können entsprechend vor dem Hintergrund der laufenden Arbeiten derzeit noch nicht bekanntgegeben werden. Die Strategie wird die wesentlichen relevanten Themen zu Wasserstoffspeichern abdecken, d.h. Bedarf, Potentiale, Kosten sowie regulatorischen und rechtlichen Anpassungsbedarf. Parallel werden rechtliche Anpassungen zur Beschleunigung des Aufbaus von Wasserstoffspeichern in den verschiedenen einschlägigen Gesetzen geprüft.

Auch daran wird derzeit intensiv gearbeitet. Die Wärmespeicherstrategie wird sich mit den Speicherkapazitäten in Gebäuden und den daraus entstehenden Flexibilitätsoptionen für das Stromnetz befassen. Zudem werden kurzfristige und saisonale Speicher in Wärmenetzen sowie der Speicherbedarf für Prozesswärme darin abgehandelt werden. Auch der Bedarf an Kälte in den einzelnen Sektoren soll berücksichtigt werden.

Wärmespeicher sollen letztlich auch einen Beitrag dazu leisten, die Energienachfrage und insbesondere die Stromnachfrage räumlich und zeitlich zu flexibilisieren. Im Gebäudebereich können sie unter anderem die Eigennutzungsquote von selbst erzeugtem Strom erhöhen und so Netzengpässe vermeiden helfen.

Die Quantifizierung des Bedarfs für Wärmespeicher aus einer Gesamtsystemsicht ist deutlich schwieriger als für Strom oder Wasserstoff, da die großen Energiesystemmodellierungen die technologischen Details und lokalen Einflüsse, die für Wärmespeicher eine zentrale Rolle spielen, nur lückenweise erfassen.

Im Gebäudebereich hängt das technologische und ökonomische Potential der thermischen Speicheroptionen stark von den individuellen Gegebenheiten des Gebäudes ab. Hier haben die Quell- und Außentemperaturen einen großen Einfluss genauso wie die räumlichen Besonderheiten, die Wärmeverluste, das Platzangebot für Speicher, das Nutzerverhalten und die Komfortbedürfnisse.

Handlungsfelder in diesem Bereich beziehen sich auf regulatorische und genehmigungsrechtliche Hemmnisse, zu geringe Marktanreize, Kostendruck durch günstige fossile Energieträger sowie die teilweise noch fehlende Marktreife mancher Technologien und die begrenzte Erfahrung, die bisher in diesem Segment gemacht wurde. Zusätzlich ist eine stärkere Digitalisierung im Wärmebereich notwendig, um eine effiziente Steuerung und Regelung dezentraler Speicher und Sensoren zu ermöglichen. Diese Punkte schränken die Wirtschaftlichkeit von Wärmespeicherlösungen stark ein.

Etwa 50 Prozent des Endenergiebedarfs entfielen 2022 auf die Wärme. Dazu gehört Raumwärme für Haushalte und GHD sowie Prozesswärme im produzierenden Gewerbe.

80 Prozent des Wärmebedarfs werden derzeit mit fossilen Energien gedeckt. Mit dem grundlegenden Systemwandel der Wärmeversorgung wird allerdings auch die Rolle des Wärmebereichs im Stromsektor eine zunehmend wichtige Rolle spielen. Auch durch die hohe Saisonalität des Wärmebedarfs wird sich der Bedarf an Wärmespeichern signifikant erhöhen.

Strom ist nicht gleich Wärme, sondern wird beispielsweise im klassischen Kraftwerksprozess erst aus heißen Dampf (also Wärme), der einen Generator antreibt, erzeugt. Der Energiegehalt des so erzeugten Stroms ist geringer als der Energiegehalt des Dampfes. Das liegt nicht nur daran, dass dieser Erzeugungsprozess wie jeder Energieumwandlungsprozess mit Verlusten verbunden ist, sondern auch daran, dass Energien wie Strom und Wärme nach ihrer Wertigkeit unterschieden werden müssen: Während Strom vollständig aus Exergie besteht (sich also vollständig in andere Energieformen umwandeln lässt), besteht Wärme teilweise auch aus Anergie, die sich nicht vollständig in andere Energieformen umwandeln lässt. Insofern können Wärme- und Stromspeicher nicht direkt miteinander verglichen werden.

Dementsprechend lassen sich auch die Kosten von Speichern für unterschiedliches Speichergut (hier also umgewandelter Strom oder Wärme) nicht direkt vergleichen. Davon unabhängig können physikalisch nicht vergleichbare Speichergüter auch unterschiedlich lange Speicherdauern haben, was miteinander nicht vergleichbare Investitionen mit ganz unterschiedlichen Aufwänden und Erträgen nach sich zieht. Die sich hieraus ergebende Wirtschaftlichkeit („Billigkeit“) ist entsprechend unterschiedlich.

Hinzu kommt, dass nur Hochtemperatur-Wärmespeicher mit einem Generator Strom zurück ins Netz speisen können und daher auch nicht in gleicher Weise zur Systemstabilität beitragen können, wie es Stromspeicher heute in ihrer ganzen Anwendungsbreite vermögen. Allerdings entfallen über 50 Prozent des Endenergiebedarfs auf Wärme, die in Zukunft zu großen Teilen aus Strom erzeugt werden muss. Dieser Bedarf kann dann direkt aus den Wärmespeichern gedeckt werden, sodass das Stromsystem in diesen Fällen entlastet werden kann.

Im Energiebereich werden unter dem Begriff „Speicher“ ganz unterschiedliche Dinge verstanden: Einerseits werden Lager für Energieträger wie Wasserstoff, Gas oder Heizöl als Speicher bezeichnet, andererseits werden darunter Anlagen verstanden, in denen Energien wie Strom oder Wärme gespeichert werden.

Während Wärmespeicher und Lager für Energieträger das Speichergut möglichst unverändert erhalten sollen, wird in Stromspeichern (außer bei Kondensatoren) kein Strom gelagert, sondern dieser durch Energieumwandlungsprozesse in ein anderes Speichergut verwandelt, das später wieder rückverstromt wird. Strom wird hier also beim Einspeichern verbraucht und im Zuge der Ausspeicherung erzeugt. Wegen dieser dreifachen Funktionalität aus Verbrauch, Lagerung und Erzeugung sollten Stromspeicher auch eher als Stromspeicheranlagen bezeichnet werden.

Energiespeicher dienen meist der zeitlichen Entkopplung von Energieerzeugung und -verbrauch. Dabei eignen sich Stromspeicher hervorragend, um schnell auf kurzzeitige Schwankungen im Stromsystem reagieren zu können. Stromspeicher eignen sich vor diesem Hintergrund auch sehr gut zur Netzstabilisierung. Warmwasserspeicher wie auch die Gebäude selbst können als Wärmespeicher tageszeitliche Schwankungen gut auffangen. Doch die meisten Strom- und Wärmespeicher können nur über wenige Stunden Energie liefern. Wenn tagelang das Winddargebot schwach und die Sonneneinstrahlung gering ist und nicht ausreichend Langzeitstrom- oder saisonale Wärmespeicher zur Verfügung stehen, werden Langzeitspeicher mit großen Lagern von Energieträgern wie Wasserstoff für die Energiegewinnung herangezogen werden müssen. Es werden also künftig alle Arten von Energiespeichern benötigt, weil sie in einem dekarbonisierten Energiesystem komplementär Hand in Hand arbeiten müssen.