Im Auftrag der Forschungsinitiative Ariadne wurde eine Ausarbeitung erstellt, die sich mit der Gestaltung der Energiewende befasst. Sie beleuchtet die Rolle von Energiespeichern als Schlüsseltechnologie für eine nachhaltige Energieversorgung und deren wirtschaftliche sowie regulatorische Rahmenbedingungen.
Die Transformation des Energiesystems hin zu einer nachhaltigen und klimafreundlichen Energieversorgung ist eine der zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Erneuerbare Energien, insbesondere Wind- und Solarenergie, spielen dabei eine tragende Rolle. Doch ihre naturgemäße Fluktuation stellt das Stromsystem vor erhebliche Herausforderungen. Energiespeicher sind ein essenzielles Element, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, Netzstabilität zu sichern und die Integration erneuerbarer Energien zu erleichtern. Ohne ausreichende Speicherlösungen drohen Engpässe oder Überkapazitäten, die wirtschaftliche und technische Probleme nach sich ziehen können.
Der Bedarf an Energiespeichern
Die Volatilität von Wind- und Sonnenstrom erfordert Mechanismen, um temporäre Ungleichgewichte zwischen Erzeugung und Verbrauch auszugleichen. Während konventionelle Kraftwerke ihre Leistung flexibel an den Bedarf anpassen können, ist dies bei erneuerbaren Energien nur begrenzt möglich. Speichertechnologien können sowohl kurzfristige Schwankungen, wie sie durch Wetterveränderungen entstehen, als auch langfristige saisonale Unterschiede überbrücken.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die zunehmende Elektrifizierung von Industrie, Mobilität und Wärmeerzeugung, die die Stromnachfrage steigen lässt. Gleichzeitig nimmt durch den Ausbau dezentraler Erzeugungsanlagen die Notwendigkeit zu, Energie nicht nur zentral, sondern auch lokal zu speichern und flexibel bereitzustellen. Energiespeicher können zudem Engpässe im Netz reduzieren und die Kosten für Netzausbau minimieren.
Technologische Optionen
Es gibt verschiedene Speichertechnologien, die sich hinsichtlich Effizienz, Kosten und Einsatzbereich unterscheiden:
- Batteriespeicher: Diese Technologie ist besonders geeignet für kurzfristige Netzstabilisierung und dezentrale Anwendungen, etwa in Haushalten oder Industrieunternehmen. Lithium-Ionen-Batterien dominieren den Markt, doch neue Technologien wie Natrium-Ionen- oder Feststoffbatterien könnten in Zukunft kostengünstigere und nachhaltigere Alternativen bieten.
- Pumpspeicherkraftwerke: Diese bewährte Technologie nutzt überschüssige Energie, um Wasser in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen, das später zur Stromerzeugung genutzt wird. Pumpspeicher sind hocheffizient und können große Energiemengen speichern, sind jedoch auf geografische Gegebenheiten angewiesen und in ihrer Skalierbarkeit begrenzt.
- Wasserstoffspeicherung: Durch Elektrolyse kann überschüssige Energie in Wasserstoff umgewandelt werden, der später wieder verstromt oder direkt als Brennstoff in der Industrie oder im Verkehrssektor genutzt werden kann. Wasserstoffspeicher sind besonders für die Langzeitspeicherung interessant, benötigen jedoch weitere technologische Fortschritte zur Effizienzsteigerung.
- Thermische Speicher: Diese speichern Energie in Form von Wärme oder Kälte und können in verschiedenen Sektoren, insbesondere in der Gebäudewärme und Industrie, zur Anwendung kommen. Sie ermöglichen eine Sektorkopplung und verbessern die Effizienz des Energiesystems.
Wirtschaftliche und regulatorische Rahmenbedingungen
Die wirtschaftliche Rentabilität von Speichertechnologien hängt stark von regulatorischen Bedingungen ab. Netzentgelte, Umlagen und steuerliche Regelungen beeinflussen die Wirtschaftlichkeit von Speicherlösungen erheblich. Aktuell sind die gesetzlichen Rahmenbedingungen oft noch nicht optimal auf Speicheranwendungen abgestimmt. Beispielsweise sind viele Speicher weiterhin doppelt mit Abgaben belastet, da sie sowohl als Verbraucher beim Laden als auch als Erzeuger bei der Netzeinspeisung gelten.
Förderprogramme und gezielte Anreize könnten die Investitionsbereitschaft erhöhen und zur Skalierung der Technologien beitragen. Hier sind politische Anpassungen notwendig, um Investitionen attraktiver zu machen und Speicher als integralen Bestandteil des Energiesystems anzuerkennen. Gleichzeitig bedarf es Marktmechanismen, die eine bessere wirtschaftliche Nutzung von Speichern ermöglichen, etwa durch differenzierte Stromtarife oder eine stärkere Einbindung in Regelenergiemärkte.
Perspektiven und Herausforderungen
Die Weiterentwicklung und Skalierung von Speichertechnologien sind entscheidend, um die Energiewende erfolgreich zu gestalten. Neben technologischen Fortschritten spielen auch gesellschaftliche Akzeptanz und infrastrukturelle Herausforderungen eine große Rolle. Insbesondere der Ausbau von Wasserstoffspeichern und Batteriesystemen erfordert erhebliche Investitionen in neue Produktionskapazitäten, Netzanschlüsse und Speichereinrichtungen.
Ein weiteres Problemfeld sind die Rohstoffabhängigkeiten. Viele Speichertechnologien basieren auf seltenen oder geopolitisch sensiblen Rohstoffen wie Lithium, Kobalt oder Nickel. Die Entwicklung alternativer Materialien und das Recycling bestehender Speicher werden daher immer wichtiger.
Fazit
Energiespeicher sind ein unverzichtbares Element für die erfolgreiche Integration erneuerbarer Energien und die Sicherstellung einer stabilen Energieversorgung. Die technologische Entwicklung, wirtschaftliche Rahmenbedingungen und politische Weichenstellungen müssen dabei Hand in Hand gehen. Speicher können nicht nur die Netzstabilität erhöhen, sondern auch als Instrument zur Flexibilisierung des gesamten Energiesystems dienen.
Nur durch eine gezielte Förderung, den Abbau regulatorischer Hürden und die Weiterentwicklung neuer Speichertechnologien kann die Energiewende langfristig gelingen. Die Herausforderungen sind groß, doch die Chancen überwiegen – mit der richtigen Strategie kann eine nachhaltige, sichere und wirtschaftlich tragfähige Energiezukunft gestaltet werden.
Quelle: Wolf-Peter Schill, Anna Billerbeck, Alexander Burkhardt, Lion Hirth, Dana Kirchem, Alexander Roth (2025): Welche Rolle spielen Speicher in der Energiewende? Kopernikus-Projekt Ariadne, Potsdam. DOI 10.48485/pik.2025.004
