Bleibt halt das Thema jahreszeitliche Speicherung, und dafür scheint chemische Speicherung nötig zu sein, also Wasserstoff, eFuels o. ä.
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Nicht zwingend, bzw. höchstwahrscheinlich nicht in den Mengen die den Kritikern heute so vorschweben.
Allerdings hat die Speicherfrage einen oder sogar schon mehrere eigene Threads hier.
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…, oder die E-Mobilität werden als Speicher in einem intelligenten Grid verwendet. Die durch E-Mobilität entstehenden Speicherkapazitäten bieten mE erhebliche Potenziale.
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Das ist ein wichtiger Faktor, allerdings nicht für die saisonale Speicherung. Es sei denn du brauchst dein Auto den Winter über nicht 
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Bei den Speichern kommen die Vor- und Nachteile von beiden Dingen gut zum Vorschein. Der Umfang, in dem beides benötigt wird hängt aber letztlich stark von der Ausgestaltung des zukünftigen Energiesystems ab.
Wenn auf Batteriespeicher in Autos zurückgegriffen werden kann, dann müssen vermutlich weniger stationäre Batteriespeicher installiert werden. Die sind vor allem für den kurzfristigen Ausgleich notwendig z.B. zur Glättung der PV Produktion über den Tag. Je mehr Batterien existieren, desto eher können sie auch in etwas längeren Bereichen eine Rolle spielen (einfach weil mehr Kapazität mehr Speichervolumen bereitstellt, was dann länger genutzt werden kann). Das wird aber ab einem gewissen Punkt zu einer Kostenfrage. Hier spielt z.B. auch der EE-Energiemix im Stromsektor eine Rolle. Je mehr PV im Vergleich zu Wind ausgebaut wird, desto mehr Batteriespeicher dürften notwendig werden.
Hier kommen dann chemische Energieträger ins Spiel. Kurzfristig hat Wasserstoff gegenüber Batterien keinen Vorteil bzw. dadurch das große Mengen z.B. in Kavernenspeichern (heutige Methanspeicher) „eingelagert“ werden können bietet er sich für den längerfristigen Ausgleich an. Hat aber gleichzeitig das Problem, dass er auch Energieträger für Prozesse in anderen Sektoren sein wird. Je mehr Wasserstoff in anderen Sektoren direkt eingesetzt wird, desto teurer wird es sehr wahrscheinlich.
Je flexibler wir aber das System insgesamt auch auf der Nachfrageseite ausgestalten, desto weniger Wasserstoff wird sehr wahrscheinlich auch für die langfristige Speicherung benötigt. Dazu kommt, dass der Umfang auch davon abhängig ist, wie stark das Stromsystem in Zukunft innerhalb Europas vernetzt ist. Vereinfacht lässt sich sagen, dass eine bessere Vernetzung zu weniger notwendigen Langfristspeichern führt, da „lokale“ EE-Erzeugung leichter aus anderen Regionen ausgeglichen werden kann.
Wenn auch schon etwas älter finde ich, dass die Abbildung die Speicherarten gut gegenüberstellt (Die wichtigsten Energiespeicher-Technologien im Überblick dort entnommen aus Sterner und Stadler (20214): Energiespeicher-Bedarf, Technologien, Integration, Springer-Vieweg)
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Stimmt, besonders diese Diskussion hier, fand ich sehr konstruktiv:
Energiewende: “Dunkle Flaute” / emissionsfreie Speicherung und Wiederverstromung
Die müssen aber erst mal zugänglich werden. Und ob die Besitzer teurer E-Autos bereit sind, den Batterie-Speicher, als quasi das teuerste Bauteil ihres Autos dem Stromnetz zur Verfügung zustellen ist mMn fraglich, selbst mit finanziellen Anreizen.
Dazu kommt, das hatte ich in dem Thread oben mal „überschlagen“, dass man für einen vollen saisonalen Stromausgleich in Deutschland Speicher in der Größenordnung 20 - 30 TWh benötigt.
Selbst WENN wir 40 Millionen E-Autos mit durchschnittlich 100 kWh in D hätten, wären das lediglich 4 TWh Batteriespeicher. Und, wie @MarkusS sagt, deren Speicherkapazität stünde dann natürlich nicht mehr für das Autofahren zur Verfügung, da quasi PV-Strom aus dem Sommer für den Winter gespeichert würde.
Wir brauchen daher in großem Maße stationäre Speicherlösungen und da sehe ich aktuell nur Power-to-Gas, zumal Gas-Speicherung in großem Maßstab seit Jahrzehnten funktioniert und die restlichen Technologien auch vorhanden sind und lediglich hoch skaliert werden müssten.
Wie die gespeicherte saisonale Leistung übers Jahr für 2021 hätte aussehen können, wenn wir 100 EE hätten, hatte ich in diesem Beitrag mal geschätzt:
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Danke, wusste nicht mehr wie der Thread heißt und könnte ihn deswegen nicht verlinken.
Ich würde mal versuchen das Thema etwas weiter zu drehen:
Wir wissen, dass wir mit Batteriespeichern nicht über das Jahr kommen (zumindest noch nicht, was in der Entwicklung möglich ist wird die Zeit zeigen).
Wir benötigen also ein anderes Speichermedium. Im Raum stehen hier meist generell Power2Gas Verfahren, zu denen auch Wasserstoff (wenn grün erzeugt) gehört.
Ich schicke direkt vorweg, dass ich mich gerade bei dem Thema nicht perfekt auskenne, bin daher vor allem auf Input gespannt.
Welcher dieser Gasenergieträger wäre denn hier die beste Option unter verschiedenen Gesichtspunkten?
Z.B.:
- Effizienz (Wirkungsgrad bei Umwandlung)
- Komplexität (Art der Kraftwerke, Chemische Prozesse)
- Nebenprodukte (COx, NOx)
Liegt Wasserstoff hier auch vorne?
Nach meinem Verständnis ja, da die H2-Brennstoffzelle zumindest in Großanlagen schon recht effizient (50-60% Wirkungsgrad) betrieben werden kann, nach meinen Infos ist das bei Methan deutlich weniger effizient, zumal es dort ja Kohlenstoff braucht.
Ja, ich weiß, in den Annahmen wird immer gesetzt, dass man das einfach aus der Luft nimmt und später wieder freisetzt (Definition Klimaneutral), aber auch das braucht ja Strom ohne Ende. Warum dann nicht gleich H2 verwenden und den Kohlenstoff ganz rauslassen?
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Der Vollständigkeit sei gesagt, dass Pumpspeicherkraftwerke die wohl aktuell beste Langzeitspeichertechnologie darstellen. Während das Potential für die klassischen Süßwasser-Pumpspeicherkraftwerke inzwischen größtenteils ausgenutzt wird, werden nun weitere Standorte bzw. Anwendungsfälle gesucht. Beispielsweise basierend auf dem hydrostatischen Druck von Wasser (im Ozean oder Bodensee oder direkt im Windrad – siehe den obigen Beitrag von @Schorschie), auf Luftkompression oder auf dem lithostatischen Druck.
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Aus meiner Sicht kommen z.B. Wasserstoff und Methan in Frage. Hintergrund ist hier auch, dass die Brennstoffzelle zwar einen guten Wirkungsgrad hat – wenn man aber Sektorkopplung (gleichzeitiger Wärme- und Strombedarf), Investitionskosten und Technologiereife mit berücksichtigt, wird man zu dem Schluss kommen, dass es sinnvoller ist, Gastubinen- und GuD-Kraftwerke zu nutzen.
Nutzt man Methan, so muss man an der aktuellen Infrastruktur wenig ändern, hat aber das erhebliche Problem, das CO2 wieder aus dem Rauchgas zu holen. Bei saisonaler Speicherung gibt es also die Alternativen, riesige Mengen Rauchgas über den Winter anzusammeln und im Sommer per Power-to-Gas in Methan zu wandeln, oder das Rauchgas in die Luft zu blasen und per ineffizienter direct-air-capture später wieder raus zu holen. Bei der Verbrennung entsteht natürlich auch Nox, Feinstaub etc.
Bei Wasserstoff muss zunächst die Infrastruktur her, die Gasturbinen müssen noch darauf optimiert werden und die Speicherung ist nicht ganz so trivial. Auch wenn man bei der Verbrennung ebenfalls mit NoX zu kämpfen hat, dürfte der Vorteil, dass man das Verbrennungsprodukt Wasser nicht mehr aufwändig auffangen muss, das überkompensieren. Insgesamt ist mein Eindruck, dass die meisten Experten (z.B. Claudia Kemfert, Volker Quaschning) das auch so sehen.
Wasserstoff scheint mir hier also ein sinnvoller Weg. Jetzt muss man hier vielleicht etwas pragmatisch denken. Wasserstoff halte ich z.B. auch in der Luftfahrt langfristig für unverzichtbar. Als Ingenieur halte ich Technologieoffenheit grundsätzlich für sinnvoll, aber ich fürchte in der Klimakrise muss die Regierung jetzt schnell Fakten schaffen und für einen groben Kurs die Weichen stellen. Damit rechtzeitig die Infrastruktur da ist, kann es also sinnvoll sein, jetzt massiv den Wasserstoff-Weg zu fördern – auch wenn es an der ein- oder anderen Stelle theoretisch bessere Alternativen geben könnte.
Das würde ich mittel-/langfristig für grünen Wasserstoff eher als Vorteil denn als Problem sehen, da es ja keine zu geringe Beschränkung gibt, wieviel produziert werden kann (Wasser gibt es mehr als genug. Die Primärenergieproduktion soll sowieso langfristig auf erneuerbar umgestellt werden). Dann lohnt es sich mehr, in Produktionskapazität zu investieren, was auf die Dauer eher zu günstigeren Kosten führt.
Ich würde Methan aus dem Grund nicht unterschätzen, weil dafür die ganze Infrastruktur bereits existiert.
Klar kann theoretisch mehr produziert werden. Das Problem ist nur, dass bei mehr Bedarf auf immer schlechtere Standorte für EE zurückgegriffen werden muss. Das lässt letztlich die Kosten der Produktion ansteigen. Wenn die Investitionskosten zurückgehen, durch den weiteren Ausbau der Elektrolyseure und damit verbundenen Lernkurveneffekten, dann werden die Stromkosten noch mehr ins Gewicht schlagen. Von daher ist es auch ökonomisch nicht ratsam Wasserstoff Wasserstoff überall zu nutzen, wo es geht.
Das würde ich nicht unterschreiben🤔
Vor allem in Ländern, in denen effizient Gruber Wasserstoff erzeugt werden könnte, ist Wasser knapp. Schließlich braucht es Trinkwasser für die Elektrolyse.
Aus meiner Sicht, braucht Deutschland für die Planung der Deckung des Primärenergiebedarfs eine davon, wieviel Kapazität EE man in Deutschland haben möchte und welchen Anteil man in Form von Strom und/oder Gas importieren möchte.
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Wenn du künstliches Methan meinst, dann klingt die Idee zwar schön ist aber langfristig wesentlich unattraktiver als Wasserstoff. Der ohnehin nicht so gute Wirkungsgrad von Power-to-H2 gegenüber der direkten Stromnutzung wird noch mal schlechter durch die Erzeugung von syntethischem Methan.
Kurzfristig ist es vielleicht attraktiv, weil die Anpassungen geringer erscheinen. Langfristig ist es aber wesentlich teuerer und verhindert eigentlich nur dem Umstieg auf wesentlich effizientere Technologien. Der höhere Energiebedarf macht zudem aber auch Probleme beim Ausbau der EE. Da werden mehr Flächen benötigt und es gibt bereits jetzt gesellschaftliche Probleme, die dann nur noch größer werden. Klar macht der disruptive Umstieg anderweitig ebenfalls gesellschaftliche Probleme (Stichwort Umstellung von Heizungen z.B.) aber das ist dann eine akute kurzfristige Sache und ich würde behaupten, dass langfristig viel höhere Energiepreise für synthetisches Methan da viel mehr gesellschaftliche Probleme verursachen werden.
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Natürlich ist die direkte Stromnutzung besser als irgendeine Form der Speicherung. Aber woher weißt du, dass ein geschlossenes Power-to-Methan-System, wie z.B. hier erwähnt: Methan soll Öko-Energie speichern - tagesspiegel.de
schlechter ist, als Power-to-H2? Hast du da Quellen?
Eine Quelle habe ich jetzt gerade spontan nicht zu dem Vergleich mit einem solchen geschlossenen System. Ich bezog mich aber auf die Frage der weiteren Nutzung der vorhandenen Infrastruktur zum Gastransport. Da ist es relativ klar, dass Wasserstoff einen Vorteil gegenüber synthetischem Methan hat.
Was das genannte Produkt angeht. Da würde ich erst mal argumentieren, dass es von Seiten des Systemwirkungsgrades einen Nachteil gegenüber der direkten Nutzung des Wasserstoffs hat. Wasserstoff ist da ja auch das Ausgangsprodukt für das Methan. Wieso also diesen nicht direkt Nutzen? Abgesehen davon, wenn ich vor Ort zum Heizen ohnehin den Strom habe. Dann ist auch da eine Wärmepumpe wesentlich sinnvoller also aus dem Strom erst mal Wasserstoff und dann synthetisches Methan zu machen.
Zudem benötige ich in dem genannten Prozess Wärme, die über Induktion erzeugt wird. Da frage ich mich dann doch, wieso man diese strombasierte Wärme nicht einfach besser direkt nutzt als in einen Prozess zu stecken, wo am Ende auch wieder nur Wärme rauskommt. Technisch auf jeden Fall eine spannende Sache, aber vermutlich nicht die Lösung, die einen Unterschied ausmachen wird.
edit: Satzbau angepasst
Da kann ich dir nicht folgen. Eigentlich hat doch gerade Methan den Vorteil, dass es 1:1 mit der vorhandenen Erdgasinfrastruktur genutzt werden kann.
Da bin ich bei dir, da Methan beispielsweise aus H2 und CO2 gewonnen wird.
Es gibt noch einen schönen Artikel quasi von der Helmholtz- Gemeinschaft dazu:
Die Hoffnungsträger Wasserstoff und Methan - eskp.de
Die schreiben beispielsweise:
Forscher vermuten allein für Niedersachsen, dass das Potential der Salzkavernen bei einer Befüllung mit Wasserstoff bei circa 350 Milliarden kWh liegt.
Das wären 350 TWh und damit wohl mehr als genug, um die gesamten saisonalen Schwankungen einer 100% EE-Produktion in D komplett auszugleichen. 
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Dazu sagte ich, dass es kurzfristig attraktiv erscheinen mag. Langfristig die Umwidmung auf Wasserstoff aber sinnvoller sein dürfte. Einfach weil synthetisches Methan über einen längeren Zeitraum betrachtet so viel teurer ist, als sich ein mal für die Umwidmung zu entscheiden. Da müsste dann schon ein technologischer Sprung kommen, dass Methanisierung um großen Stil extrem viel günstiger und damit effizienter wird.
Okay, dann habe ich den Teil überlesen.