Der Klimawandel und die Verknappung fossiler Energieträger erfordern eine grundlegende Neuausrichtung unserer Energieversorgung. Zentral ist dabei die Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien am Energiemix. Die große technische Herausforderung besteht darin, die Verfügbarkeit von Energie aus fluktuierenden Quellen mit dem Energiebedarf der Verbraucher in Einklang zu bringen, um eine wirtschaftliche und verbrauchsgerechte Bereitstellung von Strom und Wärme sicherzustellen. Energiespeicher ermöglichen die zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch und können als Schlüsseltechnologien wichtige Funktionen im zukünftigen Energiesystem übernehmen.

Smart Grid und Energiespeicher

Als Teil des „Smart Grid“ können Speichersysteme dazu beitragen, eine zuverlässige Energieversorgung auch bei verstärkter Integration fluktuierender Energiequellen in die Netze zu gewährleisten. Mit dem Strategieprozess Smart Grid 2.0 unterstützt das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) die Entwicklung smarter Energiesysteme aktiv in Zusammenarbeit mit den AkteurInnen aus Energiewirtschaft, Industrie und Forschung. Ziel ist es, die bisherigen Ergebnisse aus Forschung und Demonstration auszuwerten und daraus Mittelfriststrategien und konkrete Aktionspläne für Österreich abzuleiten.

 Der Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch kann in Energienetzen durch die Nutzung von sogenannten Flexibilitäten (d. h. Optionen zur Lastverschiebung bzw. Änderung der Einspeisung aus Erzeugungsanlagen in Reaktion auf ein externes Signal) geschaffen werden. Zu den Flexibilitätsoptionen gehört auch die Einbindung von Energiespeichern. Dazu bieten sich sowohl klassische Pumpspeicherkraftwerke als auch Power-to-Gas-Anlagen an. Auch Batterien von Elektro-Fahrzeugen können als Speicher fungieren und durch gesteuertes Laden zum Lastausgleich beitragen. Durch aktive Verteilnetze (z. B. mit regelbaren Ortsnetztrafos) wird die Flexibilität des Gesamtsystems ebenfalls gesteigert. Hohe Potenziale ergeben sich im Spartenverbund von Strom, Wärme und Erdgas (Hybridnetze und -systeme). Durch Einsatz von Power-to-Heat- oder Power-to-Gas-Technologien können Wärme- oder Erdgasspeicher zu funktionalen Speichern werden und zusätzliche Flexibilitäten für das Energiesystem bereitstellen, die deutlich größer sind als jene durch bloße Lastverschiebung auf Ebene der Stromnetze.

Volkswirtschaftliche Bewertung

Im Rahmen der Studie „Stromspeicher 2050“ der Technischen Universität (TU) Wien (im Auftrag des Klima- und Energiefonds) wurde erstmals analysiert, wie sich bei steigendem Anteil erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung bis 2030 und 2050 der Stromspeicherbedarf im österreichischen und deutschen Stromsystem entwickeln wird. Dazu wurden mehrere Szenarien simuliert, die zu einer CO2- Emissionsreduktion von 76 % bis 90 % für die Sektoren Stromerzeugung, Raumwärme, Warmwasser und PKW-Verkehr führen. Mit Hilfe des von der Energy Economics Group an der TU Wien entwickelten stündlich aufgelösten Simulationsmodells HiREPS konnten die technische Machbarkeit eines hohen erneuerbaren Anteils und die Wirtschaftlichkeit von Flexibilitätsoptionen simuliert werden. Die Simulationen zeigen, dass Speicherausbau, Power-to-Heat-Technologien und gesteuertes Laden von Elektro-Pkw zur kosteneffizienten Integration eines hohen Anteils von erneuerbaren Energien beitragen können.

 Die Forschungsthemen im Bereich der Energiespeicherung reichen von der Entwicklung neuer Materialien bis hin zur experimentellen Umsetzung ganz neuer Speicherkonzepte für stationäre und mobile Anwendungen. Im Folgenden werden aktuelle Forschungsprojekte vorgestellt, die im Rahmen von Förderprogrammen des bmvit und des Klima- und Energiefonds durchgeführt wurden.