Um die schlimmsten Folgen der Klimakrise zu verhindern haben sich die meisten Länder zum Ziel genommen, ihre Treibhausgas-Emissionen radikal zu reduzieren. Auch die deutsche Bundesregierung hat die verbindlichen Zielsetzung zum Klimaschutz nochmals verschärft. So hat der Bundestag im letzten Jahr ein neues Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG) verabschiedet. Auch darin enthalten – die Dekarbonisierungsziele Deutschlands.
Bis zum Jahr 2030 wird nun eine Treibhausgasminderung auf minus 65 Prozent gegenüber 1990 angestrebt, bis 2045 dann die Treibhausgasneutralität.
Energiebedingte Emissionen, also Emissionen die bei der Umwandlung von Energieträgern etwa in Strom und Wärme entstehen, haben 2020 83% der deutschen Treibhausgase ausgemacht. Hauptverursacher dieser energiebedingten Emissionen war die Energiewirtschaft mit einem Gesamtanteil von 36%. Daher ist der Energiesektor auch besonders wichtig für die Erreichung der Dekarbonisierungsziele, denn er ist Deutschlands größter Erzeuger von Treibhausgasen. Im Strommarkt wird daher die vollständige Dekarbonisierung bereits bis 2035 angestrebt.
Das liegt vor allem daran, dass Deutschland sehr lange Zeit hauptsächlich auf fossile Energiequellen gesetzt hat. Durch den fortschreitenden Ausbau der Erneuerbaren ist auch im Energiesektor in den letzten dreißig Jahren ein Abwärtstrend in der CO2 -Produktion zu beobachten. Bedingt durch die Energiekrise hat sich dieser Trend (vorübergehend) jedoch wieder umgekehrt und die letzten zwei Jahre war ein leichter Anstieg der Emissionen zu erkennen. Alleine im Jahr 2020 hat die Energiewirtschaft 212 Millionen Tonnen Kohlenstoff-Äquivalente ausgestoßen.
Die offensichtlichste Maßnahme zur Erreichung der Dekarbonisierungsziele im Energiesektor ist die beschleunigte Abschaltung herkömmlicher Kraftwerke und der raschere Zubau erneuerbarer Energien. Denn durch das Verbrennen von fossilen und zudem größtenteils importierten Energiequellen wird der Großteil aller Treibhausgase produziert. Ein Umstieg auf Erneuerbare Energien ist unabdingbar. Gleichzeitig muss auch der Strommarkt umfassend modernisiert, flexibilisiert und digitalisiert werden um mit dem Zubau Erneuerbarer Schritt zu halten. Hierfür müssen auch Energiespeichersysteme aller Art ein fester Bestandteil des Netzes werden.
Die Dekarbonisierung im Energiesektor hat zum Ziel eine größere Menge an Erneuerbaren ins Netz einzuspeisen und damit die Abhängigkeit von der Erzeugung aus fossilen Brennstoffen zu verringern. Doch die Strominfrastruktur in Deutschland ist nicht auf die hohen Volatilitäten ausgelegt und der Netzausbau hinkt dem beschleunigten Ausbau der Erneuerbaren hinterher. Schon jetzt resultiert dies in vermehrten Netzengpässen, Abschaltungen von erneuerbaren Energien Anlagen (Mehr dazu in unserem Artikel: Warum rund 3% aller Erneuerbaren jährlich abgeschaltet werden) und dem Diskurs um die Versorgungssicherheit.
In diesem öffentlichen Diskurs wird oft die Frage gestellt inwiefern die Energieversorgung sichergestellt wird, wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint. Auf der anderen Seite wird es jedoch sehr viele Zeitpunkte mit deutlichen Überschüssen aus diesen Erzeugungsformen geben. Die Einspeicherung von Energie wird zunehmend als entscheidendes Element für die Einbindung erneuerbarer Energien in die Stromsysteme und für eine weitgehende Dekarbonisierung anerkannt. Im Rahmen des Engpassmanagements können Batteriespeicher gezielt eingesetzt werden, um Überlastungen des bundesweiten Stromnetzes zu vermeiden. Dabei stehen sie den Übertragungsnetzbetreibern, so wie andere Erzeugungsanlagen auch, für Redispatch-Maßnahmen zur Verfügung. Durch die strategische Platzierung an Netzknotenpunkten, an denen besonders häufig Netzengpässe auftreten, können Batteriespeichersysteme sogar besonders effektiv zur Engpassvermeidung beitragen. Neben normaler Redispatch-Maßnahmen, also die Drosselung der Leistung der Batteriegroßspeicher, können die Speicher wahlweise nämlich ebenfalls als Verbraucher fungieren und so Ihren positiven Effekt noch verstärken. Batteriegroßspeicher können vor Engpässen nicht nur wie Erzeugungsanlagen auf null gedrosselt werden, sondern auch dafür eingesetzt werden Überkapazitäten im Netz aufzufangen und zu speichern, die ansonsten ungenutzt verloren gehen würden. Durch die Einspeicherung von überschüssiger Energie können sie Volatilitäten ausgleichen und gleichzeitig mehr erneuerbare Energien in die Stromnetze integrieren. Ist der Engpass vermieden, können die Speicher diesen Strom zeitversetzt wieder in das Netz einspeisen. Besonders sinnvoll ist dies zu Zeiten hoher Nachfrage, wenn die Erzeugung aus Erneuerbaren gering ist und konventionelle Kraftwerke zur Lastdeckung herangezogen werden müssten. Der zusätzliche Anteil an CO2 -armen Strom, der durch die Batteriespeicher während dieser Zeiträume zur Verfügung gestellt werden kann, verdrängt dann die CO2 -intensiven Kraftwerke und beschleunigt so die Erreichung der Dekarbonisierungsziele. Durch die Verbesserung der Integration von Erneuerbaren Energien, die Schaffung von Flexibilitäten im Stromnetz und damit einhergehend die zunehmende Verdrängung konventioneller Kraftwerke, leisten Batteriespeicher einen entscheidenden Beitrag zur Dekarbonisierung der Stromversorgung.
Die Betrachtung der CO2-Intensität des deutschen Strommixes macht deutlich, welchen Effekt Batteriespeichern auf die Einsparungen von CO2 haben können. Hier wird aufgezeigt, wie viel Treibhausgas-Emissionen in CO2 -Äquivalenten je produzierter Kilowattstunde Strom emittiert werden. Im Durchschnitt entstanden laut Umweltbundesamt im Jahr 2020 Treibhausgas-Emissionen von 438g CO2 pro produzierter KWh Strom, 2021 waren es sogar 485 g/KWh (bei Einbezug der Vorketten-Emissionen).
Der Vergleich der Emissionen einzelner Energiequellen, macht große Unterschiede deutlich. Denn für die Produktion von erneuerbarem Strom entstehen im Durchschnitt nur 10% der Treibhausgase, die fossile Energiequellen verursachen würden.
Die Betrachtung eines beispielhaften Tagesverlaufs des CO2 -Emissionsfaktors verdeutlicht dies.
In den frühen Morgenstunden oder auch am späten Abend erreicht der CO2 -Emissionsfaktor seine Peak-Zeiten. Hier muss bedingt durch die Volatilität von erneuerbarer Energien verstärkt auf konventionelle Energiequellen zur Stromversorgung zurückgegriffen werden. An diesem dargestellten Beispiel-Tag werden bis zu 580g CO2 pro Kilowattstunde Strom ausgestoßen. Mit der steigenden Solarleistung vor allem um die Mittagszeit herum, also zwischen 11 Uhr und 14 Uhr, ist hingegen ein rapider Rückgang der Treibhaus-Emissionen auf knapp 310g/KWh zu erkennen. Die Treibhausgas-armen erneuerbaren Energien verdrängen in dieser Zeit vermehrt fossile Erzeuger und senken so den Ausstoß an CO2 enorm. Insgesamt können an diesem beispielhaften Tagesverlauf die CO2 Emissionen zu Peak-Zeiten um 270g/KWh gesenkt werden. Der positive Beitrag von Erneuerbaren Energien lässt sich deutlich erkennen. Wird also durch den Zubau von Batteriespeichern noch mehr Strom aus erneuerbaren Energiequellen in den Strommix integriert und entsprechend mehr konventionelle Kraftwerke verdrängt, sinken auch die CO2 -Emissionen in Deutschland.
Um die Energiewende in Deutschland zu meistern und unsere Stromversorgung zu dekarbonisieren, bedarf es einen fundamentalen Umbau der Energieversorgung und vor allem einen massiven Ausbau der Erneuerbaren. Denn ein Umstieg von fossilen Brenn- und Kraftstoffen auf nachhaltige Energiequellen könnte im Energiesektor bis zu 90% der Treibhausgas-Emissionen einsparen. Gleichzeitig verändern sich durch einen Umstieg auch die Anforderungen an unsere Stromversorgung. Batteriespeicher sind ein entscheidender Baustein für die Dekarbonisierung der Energieversorgung. Durch das Ausgleichen von Volatilitäten und die Einspeicherung von überschüssigem Strom können sie insgesamt mehr Erneuerbare Energien in die Stromnetze integrieren. Gleichzeitig stellen sie dem Netz durch die Verschiebung von CO2 -armen Strom auch mehr sauberen Strom zur Verfügung. Dadurch werden CO2 -intensive Kraftwerke immer mehr verdrängt beziehungsweise ersetzt und enorme Mengen an Treibhausgasen vermieden. Um die Klimaneutralität in der deutschen Energiewirtschaft bis 2035 zu erreichen, müssen sich in den kommenden Jahren viele Strukturen schnell verändern. So hat auch die Bundesnetzagentur innerhalb ihres Szenariorahmens zum Netzentwicklungsplan 2037/2045 Anpassungen vorgenommen und Prognosen erhöht. Der Bedarf an Batteriegroßspeicher wurde bis 2045 um das 14-fache auf 54,5 GW erhöht. Das Fraunhofer Institut ISE prognostiziert sogar bereits bis 2030 einen Bedarf an 104GWh mit steigender Tendenz. Klar ist, dass Batteriespeicher eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung einnehmen.
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