Wie der Ausbau von Stromnetzen und Energiespeicherung die Energiewende vorantreibt

Die Energiewende in Deutschland schreitet voran. Immer mehr Strom wird aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen, insbesondere aus Windkraft und Photovoltaik. Doch die Energiewende stellt die Stromnetze vor große Herausforderungen. Denn anders als konventionelle Kraftwerke sind erneuerbare Energien nicht durchgehend verfügbar und schwanken in ihrer Leistung. Um dennoch eine zuverlässige Stromversorgung sicherzustellen, müssen die Netze ausgebaut und die Energiespeicherung verbessert werden. In diesem Artikel erfährst du, wie der Ausbau von Stromnetzen und Energiespeicherung die Energiewende vorantreibt.

Inhaltsverzeichnis

Netzausbau: die Herausforderung der Energiewende

Die Energiewende stellt die Stromnetze vor große Herausforderungen. Denn anders als konventionelle Kraftwerke sind erneuerbare Energien nicht durchgehend verfügbar und schwanken in ihrer Leistung. Besonders die Einspeisung von Windstrom bereitet den Netzbetreibern Schwierigkeiten. Die Windkraftanlagen stehen oft in Regionen mit guter Windausbeute, die jedoch oft weit entfernt von den Verbrauchszentren sind. Der Transport des Stroms über weite Strecken ist jedoch teuer und kann zu Verlusten führen. Hinzu kommt, dass das Stromnetz nicht für die schwankende Leistung von erneuerbaren Energien ausgelegt ist. In Stoßzeiten kann die Einspeisung den Bedarf übersteigen, in Flautephasen droht dagegen eine Unterversorgung.

Um die Energiewende erfolgreich umzusetzen, müssen die Stromnetze an die veränderten Bedingungen angepasst werden. Das bedeutet vor allem den Ausbau von Übertragungsleitungen und den Aufbau neuer Netze. Auch eine intelligente Steuerung der Stromversorgung, beispielsweise durch den Einsatz von Smart Grids, kann helfen, die Stromversorgung stabil zu halten. Durch die Verbindung von dezentralen Energieerzeugern und Verbrauchern können Schwankungen im Stromnetz ausgeglichen werden. So kann beispielsweise eine hohe Windleistung in einer Region durch den Einsatz von Elektroautos und Wärmepumpen ausgeglichen werden, die überschüssigen Strom als Energiespeicher nutzen.

In unserem weiterführemden Artikel findest du mehr zum Thema Netzausbau. (Link auf 3.1.)

Energiespeicherung: Technologien im Überblick

Die Speicherung von Strom ist ein wichtiger Faktor, um die Schwankungen in der Stromversorgung auszugleichen. Denn anders als bei konventionellen Kraftwerken ist die Leistung von erneuerbaren Energien nicht konstant verfügbar. Um dennoch eine zuverlässige Stromversorgung sicherzustellen, müssen Überschüsse gespeichert werden, um sie in Zeiten mit geringerer Leistung verfügbar zu machen. Hier sind einige Technologien zur  Energiespeicherung im Überblick:

Bezeichnung Erläuterung
Pumpspeicherkraftwerke Diese Technologie speichert Energie durch das Hochpumpen von Wasser in einen höhergelegenen Speicher. Bei Bedarf wird das Wasser durch Turbinen wieder abgelassen und Strom erzeugt. Pumpspeicherkraftwerke sind in Deutschland bereits weit verbreitet und stellen eine wichtige Technologie zur Energiespeicherung dar.
Power-to-Gas Hier wird überschüssiger Strom genutzt, um Wasserstoff durch Elektrolyse herzustellen. Der Wasserstoff kann dann als Brennstoff in Brennstoffzellen oder als Energiespeicher genutzt werden. Auch die Umwandlung des Wasserstoffs in synthetisches Methan ist möglich.
Power-to-Heat Bei dieser Technologie wird überschüssiger Strom genutzt, um Wärme zu erzeugen. Hierbei kommen beispielsweise Wärmepumpen zum Einsatz, die Strom in Wärme umwandeln. Die erzeugte Wärme kann dann in einem Wärmespeicher gespeichert werden und bei Bedarf abgerufen werden.
Schwungradspeicher Hier wird Energie durch die Rotation eines Schwungrads gespeichert. Bei Bedarf kann die Energie durch die Verzögerung des Schwungrads wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Schwungradspeicher sind besonders für den Einsatz in industriellen Anwendungen geeignet.
Power-to-X-Technologien Die Umwandlung von Strom in andere Energieträger
Neben der direkten Energiespeicherung gibt es auch Technologien, die den überschüssigen Strom in andere Energieträger umwandeln. Die sogenannten Power-to-X-Technologien können beispielsweise dazu genutzt werden, synthetische Kraftstoffe oder chemische Grundstoffe herzustellen.

Hier sind einige Beispiele:

Power-to-Liquid: Bei dieser Technologie wird überschüssiger Strom genutzt, um synthetische Kraftstoffe wie Diesel, Kerosin oder Methanol herzustellen. Hierbei wird beispielsweise CO2 aus der Luft oder aus industriellen Prozessen genutzt. Power-to-Liquid-Technologien sind besonders vielversprechend im Bereich der Luftfahrt und Schifffahrt, da hier der Einsatz von Elektromobilität schwierig ist.

Power-to-Gas: Wie bereits erwähnt, wird bei Power-to-Gas überschüssiger Strom genutzt, um Wasserstoff herzustellen. Der Wasserstoff kann dann als Brennstoff in Brennstoffzellen oder als Energiespeicher genutzt werden. Auch die Umwandlung des Wasserstoffs in synthetisches Methan ist möglich.

Power-to-Chemicals: Hier wird überschüssiger Strom genutzt, um chemische Grundstoffe wie beispielsweise Ammoniak oder Methanol herzustellen. Diese können dann beispielsweise als Rohstoffe in der chemischen Industrie genutzt werden.

Noch genauere Infos zur Energiespeicherung gibt es in diesem Artikel. (Link auf 3.2.)

Fazit

Um die Energiewende erfolgreich umzusetzen, sind ein Ausbau der erneuerbaren Energien, ein Ausbau der Netze sowie eine effiziente Energiespeicherung unverzichtbar. Insbesondere der Netzausbau stellt dabei eine große Herausforderung dar. Um den Ausbau voranzutreiben, müssen verschiedene Interessen und Bedürfnisse unter einen Hut gebracht werden.

Die Energiespeicherung spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Hier gibt es verschiedene Technologien, die bereits zum Einsatz kommen oder in Zukunft vermehrt genutzt werden könnten. Auch die Power-to-X-Technologien können dazu beitragen, überschüssigen Strom in andere Energieträger umzuwandeln.

Die Elektromobilität bietet ein großes Potenzial für die Nutzung erneuerbarer Energien. Doch hierfür ist ein weiterer Ausbau der Ladeinfrastruktur notwendig. Die Bundesregierung hat sich das Ziel gesetzt, bis 2030 eine Million öffentliche Ladepunkte bereitzustellen.

Insgesamt bleibt festzuhalten, dass ein schneller und konsequenter Ausbau der erneuerbaren Energien sowie der Netze und Energiespeicherung notwendig ist, um die Energiewende erfolgreich umzusetzen.

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