Innovation: Was tut sich bei Batterien?
Batteriespeicher sind teuer, aber gut zur Netzstützung geeignet. Wenn ihr Preis fällt, könnte die Integration volatiler Energie ins Stromsystem leichter werden.
Die Nachrichten sind vielversprechend – vor allem aus China, wo intensiv an neuen, leistungsfähigeren Batteriespeichern gearbeitet wird. Der größte Hersteller, CATL aus Ningde, beschäftigt rund 116.000 Personen, 20.000 davon in Forschung und Entwicklung. 2023 investierte das Unternehmen 2,4 Milliarden Euro in diesen Bereich.
„In den nächsten fünf bis zehn Jahren wird die Lithium-Ionen-Batterie weiter die dominante Technologie bleiben.“
Deputy Head of Compentence Unit Battery Technologies, AITFür Hubert Fechner, Obmann der Österreichischen Technologieplattform Photovoltaik, ist das ein Hinweis darauf, dass die Preise für Batteriespeicher bald rasant fallen könnten – ähnlich wie bei Photovoltaik. Dort führte die Massenproduktion zu einem rapiden Preisverfall. „Bei Photovoltaik senkte jede Produktionsverdopplung den Preis um 22 Prozent, bei Batterien bislang um 18 Prozent“, sagt Fechner. Angesichts des erwarteten Produktionswachstums werde sich die Technologie stark verbilligen und der Preis werde kein Hemmnis mehr sein.
Je weiter die Transformation des Energiesystems voranschreitet, desto größer wird der Bedarf an Flexibilität. Batteriespeicher sind in einer Welt mit wetterabhängigen Stromquellen unverzichtbar. „Heute hat fast jede technische Universität oder Forschungseinrichtung eine Forschungsgruppe zu Batterietechnologien“, betont Fechner.
Aus Sicht der Verteilernetzbetreiber könnten Batteriespeicher netzdienlich betrieben werden. Tatsächlich werden sie jedoch aus betriebswirtschaftlichen Gründen oft systemdienlich (also zur Erbringung von Sekundär- oder Tertiär-Regelenergie) eingesetzt. Ihre Betriebsweise orientiert sich also nicht an möglichen lokalen Überschüssen aus PV- und Wind-Erzeugung. So belasten sie das Verteilernetz zusätzlich.
So sind die Batteriespeicher in den Haushalten oft schon deutlich vor der Mittagsspitze der PV-Erzeugung voll und tragen nichts zur Abminderung dieser bei. In Verbindung mit einer Kappung der Leistung wäre ein netzdienlicher Betrieb sehr wohl möglich. So könnte PV-Strom ins Netz gelangen, wenn er benötigt wird und gespeichert werden, wenn zu viel davon erzeugt wird.
Stationäre Großspeicher als Puzzlestück
Marcus Jahn, stellvertretender Leiter der Competence Unit Battery Technologies am AIT, erwartet, dass große stationäre Speicher zwar nicht das gesamte Stromsystem revolutionieren, aber ein wichtiges Puzzlestück sein können – vor allem, wenn Redox-Speicher mit Eisen-Luft-Reaktion marktreif werden. Diese nachhaltigen, nicht brennbaren Speicher bieten eine Alternative zur Lithium-Ionen-Technologie. In Minnesota soll noch dieses Jahr ein solcher Speicher mit 150 MWh Leistung ans Netz gehen. Europas größter Batteriepark in Alfeld, mit 275 MWh, nutzt weiterhin Lithium-Ionen-Technologie.
Skalierungseffekte und Effizienz
„In den nächsten fünf bis zehn Jahren wird die Lithium-Ionen-Batterie dominieren“, sagt Jahn. Allerdings sei die EU-Vorgabe von 75 Euro pro kWh ambitioniert. Skalierungseffekte wie bei PV seien schwer erreichbar, da Batterien von kritischen Rohstoffen abhängen. Verbesserungspotenzial sieht Jahn bei Effizienz und Zweitnutzung. Diese scheitert bislang am fehlenden Markt für gebrauchte Batterien. Regulatorien, die Nutzungshistorien dokumentieren, könnten Abhilfe schaffen. Das Potenzial für Zweitnutzung, z. B. als Heimspeicher, ist groß, auch wenn Sicherheitsaspekte wie Brandgefahr berücksichtigt werden müssen.
Natrium-Ionen als Alternative
Für stationäre Speicher könnte die Natrium-Ionen-Technologie Kosten senken, da Natrium gut verfügbar ist und keine seltenen Rohstoffe benötigt.
Die geringere Energiedichte ist bei stationären Anwendungen meist kein Problem. Auch sind bestehende Lithium-Ionen-Fabriken prinzipiell für die Produktion von Natrium-Ionen-Batterien geeignet.
Europa: Smart Meter und Nachhaltigkeit
Fechner betont, dass Österreich durch die Smart-Meter-Ausrollung gute Voraussetzungen für flexible Netze hat. Um diese Potenziale zu nutzen, braucht es jedoch einfache, automatisierte Energiemanagementsysteme. „Nur die wenigsten werden täglich in eine App schauen, um Strompreise zu prüfen.“ Jahn sieht die nächste Entwicklungsstufe bei der nachhaltigen Produktion und dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Das könnte Europa eine technologische Führungsrolle zurückbringen.
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