Vielversprechende Batterietechnik

Ein spannender Gedanke: Ein Auto, das nicht nur als Fahrzeug unterwegs ist, sondern auch unsere Energienetze stabilisiert. „Bisher ist dieser Einsatz fraglich, aber ja durchaus wünschenswert“, erklärte Professor Jürgen Janek von der Justus-Liebig-Universität Gießen Anfang Juni auf der Veranstaltung „Energiepolitik von morgen: Innovative Speichertechnologien im Umfeld volatiler Energiemärkte“ in der Gießener Geschäftsstelle der IHK. In ihrem Jubiläumsjahr greift die IHK in einer zweiteiligen Veranstaltungsreihe Themen der Energiewende auf. „Wir wollen damit den Bogen spannen von den erforderlichen Speichertechnologien bis hin zur Sicherung der Grundlastfähigkeit“, sagte IHK-Präsident Rainer Schwarz.

Dass Batterien die Energieversorgung der Zukunft sichern, ergibt sich aus deren Struktur. Zusammengesetzt aus einzelnen elektrochemischen Zellen können sie zum einen gut recycelt werden. „Damit ist die Lebensdauer einer Batterie heute viel länger als die Nutzungsdauer der meisten Fahrzeuge“, unterstrich Janek diesen Vorteil. Zum anderen würden andere Grundstoffe wie Natrium oder Zink eines Tages die Option bieten, die Palette der Einsatzmöglichkeiten deutlich auszuweiten.

Zurück zum Auto: Bei einer mittleren Fahrstrecke von 13.000 Kilometern im Jahr und rund 48 Millionen registrierten Pkw ergibt sich ein jährlicher Benzinverbrauch von circa 44 Milliarden Litern fossilem Treibstoff. Wenn der Gesamtverbrauch vollständig durch Strom ersetzt werden soll, bedeutet dies einen Gesamtbedarf an etwa 125 Terra-Wattstunden (TWh) elektrischer Energie, und die Fahrzeuge benötigen insgesamt Batterien mit einer Kapazität von 3.800 Giga-Wattstunden (GWh). Dieser schraubt den Bedarf an „Giga-Factories“, eine Worterfindung des Tesla-Gründers Elon Musk, in die Höhe. „Die Kosten für den Aufbau einer solchen Speicherkapazität für die gesamte Pkw-Flotte sind erheblich“, erklärte der Wissenschaftler. Er bezifferte sie auf geschätzt circa 90 Euro pro Kilowattstunde oder insgesamt auf circa 350 Milliarden Euro. Der komplette Umbau benötige massive stoffliche Ressourcen und sei dementsprechend nur allmählich zu leisten. Allerdings stehen bis zu dem nun erwarteten Ende des Verbrennungsmotors im Pkw auch 20 Jahre für den Übergang zur Verfügung.

Am Ende sei die Kfz-Flotte aber als ein großer „verteilter“, digital steuerbarer Energiespeicher denkbar, der dann auch über eine maximale Speicherkapazität von 3.800 Gigawattstunden verfüge. Doch der Weg dahin sei weit und ohne Kapazitätsaufbau undenkbar. Nicht nur starke Kostenschwankungen würden den Umbau begleiten. Aktuell könnten die Automobilhersteller schlichtweg nicht die benötigten Mengen an Speicherzellen auf den Markt bekommen. „Es ist ein Riesenmarkt, der jetzt aber erst noch hochfährt“, sagte Professor Janek.

Doch als Zwischenschritt käme durchaus ein Strecken der Ressourcen durch kleinere Batterien in einem großen Teil der Fahrzeuge und ein rascher Ausbau des Recyclings in Frage. Und schließlich könnten auch „unerwartete Chemielösungen“ noch auftauchen. Weniger ressourcenkritisch sei beispielsweise die Natrium-Ionen-Batterie. Auch die Feststoffbatterie sei im Rennen. Insgesamt sei schon heute abzusehen, dass Batterien mit ausreichender Speicherkapazität, Sicherheit und Lebensdauer sowie in ausreichender Menge zur Verfügung stehen würden. Kritisch sah der Wissenschaftler hingegen, dass der Ausbau der erneuerbaren Energie nicht so rasch voranschreite wie notwendig.

Schließlich bedeutet auch die Umstellung des Wärmemarktes weg von fossilen Energieträgern eine große Herausforderung. „Der Wärmemarkt spielt für das Gelingen der Energiewende eine zentrale Rolle“, erläuterte Dr. Constantin Alsheimer in seinem Vortrag „(Klimaneutrale) Gase als Ermöglicher der Energiewende“. 55 Prozent der Primärenergie in Deutschland würden in den Wärmemarkt, also in Prozess- und Heizwärme, fließen. Allein das Wärmenetz in Frankfurt sei mit einer Leistung von vier Gigawatt viermal so leistungsfähig wie das Stromnetz. Mit einem Anteil von 60 Prozent am Wärmemarkt sei der Energieträger Gas dabei eine bislang unverzichtbare Größe.

„Wenn wir den Wärmemarkt vollständig auf Strom umstellen wollen, benötigen wir in Frankfurt ein Stromnetz, das dreimal so groß ist wie bisher. Und das berücksichtigt noch nicht einmal den erheblichen zusätzlichen Bedarf, beispielsweise durch Rechenzentren und E-Mobilität“, zeigte der Vorstandsvorsitzende von Mainova auf. Ein solcher Umbau sei darüber hinaus mit hohen Kosten verbunden.

Der Anteil der Erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch hätte 2021 bei rund 16 Prozent gelegen, es müsse also eine Lücke von rund 85 Prozent geschlossen werden. „Unser Konzept der Energiewende in Deutschland heißt daher: Erneuerbare Energien und Gase.“ Denn Gase und die bestehende Gasnetzinfrastruktur könnten regenerativ gewonnene Energie in dem benötigten Volumen speichern. Zudem ließe sich Gas auch gut mit Erneuerbaren Energien kombinieren. „Wir könnten beispielsweise in Hybrid-Heizungen investieren. Eine Luft-Wärme-Pumpe könnte in der Sommerzeit mit Photovoltaik laufen und im Winter auf Gas umstellen.“

Diese Ansätze führten zu intensiven Diskussionen mit den Zuhörern. Moderator Carsten Jens vom Hessischen Rundfunk fragte, woher das Gas kommen solle. „Gas aus Russland kann auf dem Weltmarkt innerhalb von zwei Jahren ersetzt werden. Und es gibt keine großvolumigeren Speicher als die bestehende Gasnetzinfrastruktur“, so der Mainova-Vorstand.
Ein Zuhörer thematisierte ein zweites Desertec, also Photovoltaik in sonnenreichen Regionen wie Nordafrika weiter auszubauen. Gewarnt wurde aus dem Kreis der Referenten jedoch vor der politischen oder militärischen Angreifbarkeit der dafür benötigten Leitungen. Transport und Speicherung seien dagegen mit heutiger Technik durchaus machbar. Dazu bräuchte es allerdings große Kapitalsammelstellen. Der Diskussionsteilnehmer konterte: „Wollen wir es anpacken? Es muss ja schnell gehen.“