04010 Stationäre Großspeicher im Spannungsfeld zwischen Wirtschaftlichkeit und regulatorischem Rahmen
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Stationäre Großspeicher gelten als Schlüsseltechnologie für ein Stromsystem, das immer stärker von Wind- und Solarenergie geprägt ist. Doch ihr Potenzial reicht weit über das bloße Zwischenspeichern von Strom hinaus: Sie können Netzengpässe entschärfen, Systemdienstleistungen bereitstellen, Netzanschlüsse besser auslasten und neue Geschäftsmodelle ermöglichen. Gleichzeitig zeigt sich ein Spannungsfeld zwischen technischer Notwendigkeit, wirtschaftlicher Attraktivität und regulatorischen Vorgaben.
Der Beitrag ordnet den aktuellen Boom bei Batteriegroßspeichern ein, erklärt zentrale Einsatzfelder von Arbitrage bis Redispatch und zeigt, warum Netzdienlichkeit bislang selten honoriert wird. Anhand praktischer Beispiele wird deutlich, wo Speicher heute bereits wirken können, welche Hemmnisse bestehen und weshalb künftig ein Mix unterschiedlicher Speichertechnologien erforderlich sein wird. von: |
Schnelleinstieg ins Thema: Drei wichtige Fragen, auf die dieser Beitrag eine Antwort gibt
Frage 1: Warum lösen Großspeicher das Netzproblem nicht automatisch, obwohl sie technisch so viel können?
Antwort: Weil Technik und Geschäftsmodell heute oft nicht zusammenpassen. Großspeicher könnten Netze entlasten, Engpässe abfedern und mehr erneuerbaren Strom nutzbar machen – wirtschaftlich belohnt werden aber vor allem Anwendungen, die sich am Strommarkt gut rechnen. | |
Weitere Informationen dazu finden Sie in Abschnitt 5 sowie in der Zusammenfassung in Abschnitt 9. |
Frage 2: Warum boomt der Markt für Batteriegroßspeicher gerade jetzt – und was sagt das noch nicht über den tatsächlichen Bedarf aus?
Antwort: Der Boom hat viel mit gesunkenen Batteriekosten und attraktiven Erlösmodellen wie Arbitrage, Tolling oder Regelleistung zu tun. Die vielen Netzanschlussanfragen zeigen deshalb vor allem Marktinteresse – ob die Projekte tatsächlich realisiert werden, ist eine andere Frage. | |
Weitere Informationen dazu finden Sie in Abschnitt 4 und 5. (s. auch Kap. 04001) |
Frage 3: Reicht eine Batterietechnik aus, um Unternehmen und Stromsystem langfristig flexibel zu machen?
Antwort: Eher nicht, denn unterschiedliche Aufgaben brauchen unterschiedliche Speicherhorizonte – von Sekunden für die Netzstabilität bis zu mehreren Tagen bei Dunkelflauten. Gerade für die Praxis heißt das: Künftig wird nicht ein Speichertyp dominieren, sondern ein sinnvoller Mix verschiedener Technologien. | |
Weitere Informationen dazu finden Sie in Abschnitt 8 sowie in der Zusammenfassung in Abschnitt 9. |
1 Einführung
Die fluktuierende Natur der Stromerzeugung aus PV- und Windenergieanlagen gilt als Herausforderung für die Transformation der Stromversorgung. Entsprechend wurde immer wieder ein Ausbau der Speicherkapazitäten gefordert.
Inzwischen sind in Deutschland mehr als 2,2 Millionen kleine Heimspeicher mit einer Gesamtleistung von 12 GW installiert. Sie werden jedoch in erster Linie zur Eigenbedarfsoptimierung und de facto kaum zur Netzentlastung genutzt.
Während in anderen Weltregionen (u. a. USA, Britische Inseln) bereits Großspeicher zur Systemstabilität beitragen und in Dänemark die technischen Flexibilitäten von Erzeugern wie Windparks zum Einsatz kommen, beginnt eine entsprechende Entwicklung nun auch in Deutschland Fuß zu fassen.
Regulierungslücke
In der jüngeren Vergangenheit sind zahlreiche Großspeicherprojekte an den Start gegangen. Prinzipiell können solche Speicher den Netzbetrieb unterstützen, die Netze entlasten und einen erforderlichen Netzausbau zeitlich hinauszögern. Doch zwischen den technischen Notwendigkeiten und den durch den rechtlichen Rahmen erlaubten Geschäftsmodellen besteht einstweilen eine deutliche Lücke.
In der jüngeren Vergangenheit sind zahlreiche Großspeicherprojekte an den Start gegangen. Prinzipiell können solche Speicher den Netzbetrieb unterstützen, die Netze entlasten und einen erforderlichen Netzausbau zeitlich hinauszögern. Doch zwischen den technischen Notwendigkeiten und den durch den rechtlichen Rahmen erlaubten Geschäftsmodellen besteht einstweilen eine deutliche Lücke.
2 Die Rolle von Speichern
Durch den Einsatz von Speichern wird ein zeitlicher Ausgleich von Bedarf und Erzeugung ermöglicht. Speicher stellen damit einen zentralen Ansatz zur Flexibilisierung von Versorgungssystemen dar. Je nach Energieträger, Leistung und Zeitskala kommen zahlreiche Technologien zum Einsatz (s. Kap. 04001).
Speicher sind keine Errungenschaft moderner Energieversorgungssysteme. Ausführungsbeispiele aus Gegenwart und Vergangenheit sind:
| • | Bunker und Halden für Kohlen, |
| • | Tanklager für flüssige Energieträger wie Rohöl und petrochemische Produkte, |
| • | Gasometer und Untertagespeicher (Kavernen, Porenspeicher) für Gase. |
Netzfrequenz
Das Stromversorgungssystem stellt dabei besondere Anforderungen. Einerseits ist ein permanenter Ausgleich von Bedarf und Erzeugung erforderlich, um die Netzfrequenz stabil in einem engen Fenster (49,8–50,2 Hz) zu halten. Darüber hinaus stellt das Versorgungssystem aus Kraftwerken und Leitungsnetzen inhärent nur minimale Speicherkapazitäten zur Verfügung. Dies betrifft die rotierenden Massen von Generatoren und in deutlich geringerem Umfang den Induktivitäts- und Kapazitätsbelag von Leitungen und Kabeln.
Das Stromversorgungssystem stellt dabei besondere Anforderungen. Einerseits ist ein permanenter Ausgleich von Bedarf und Erzeugung erforderlich, um die Netzfrequenz stabil in einem engen Fenster (49,8–50,2 Hz) zu halten. Darüber hinaus stellt das Versorgungssystem aus Kraftwerken und Leitungsnetzen inhärent nur minimale Speicherkapazitäten zur Verfügung. Dies betrifft die rotierenden Massen von Generatoren und in deutlich geringerem Umfang den Induktivitäts- und Kapazitätsbelag von Leitungen und Kabeln.
Reaktionsgeschwindigkeit
Um der ständig variierenden Lastsituation gerecht zu werden, wird die erforderliche Flexibilität durch steuerbare Stromerzeuger bereitgestellt. Im Fall von thermischen Kraftwerken bedeutet das zunächst einmal, dass ein ausreichender Vorrat des Primärenergieträgers (Kohle, Gas oder Kernbrennstoff) vorhanden sein muss. Darüber hinaus ist jedoch auch die Reaktionsgeschwindigkeit entscheidend. Wie kurzfristig lässt sich auf Änderungen der Lastsituation durch An- und Abfahrrampen reagieren? Die mechanische und thermische Trägheit von Wärmeprozessen mit Dampfkesseln und Dampfturbinen oder Gasturbinen sind hier maßgebliche Einflussgrößen. Bildhaft ausgedrückt: Wie schnell wirkt sich eine zusätzliche Schippe Kohle auf die Leistung des Generators aus?
Um der ständig variierenden Lastsituation gerecht zu werden, wird die erforderliche Flexibilität durch steuerbare Stromerzeuger bereitgestellt. Im Fall von thermischen Kraftwerken bedeutet das zunächst einmal, dass ein ausreichender Vorrat des Primärenergieträgers (Kohle, Gas oder Kernbrennstoff) vorhanden sein muss. Darüber hinaus ist jedoch auch die Reaktionsgeschwindigkeit entscheidend. Wie kurzfristig lässt sich auf Änderungen der Lastsituation durch An- und Abfahrrampen reagieren? Die mechanische und thermische Trägheit von Wärmeprozessen mit Dampfkesseln und Dampfturbinen oder Gasturbinen sind hier maßgebliche Einflussgrößen. Bildhaft ausgedrückt: Wie schnell wirkt sich eine zusätzliche Schippe Kohle auf die Leistung des Generators aus?
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass eine steuerbare Erzeugung immer auf primärseitige Speicher angewiesen ist.
Direktspeicher
Elektrische Energie lässt sich nur in wenigen Systemen direkt speichern. Dazu zählen supraleitende Spulen, bei denen die Energie im Magnetfeld gespeichert wird, und Ultrakondensatoren, bei denen die Energie im elektrischen Feld gespeichert wird. Beide Systeme eignen sich nur für kleine Energiemengen, verfügen jedoch über extreme dynamische Eigenschaften (Reaktionszeit deutlich unter einer Sekunde). Damit kommen sie für das Glätten von Schaltspitzen mit hoher Amplitude in Frage, nicht jedoch für das Puffern großer Energiemengen (MWh, GWh).
Elektrische Energie lässt sich nur in wenigen Systemen direkt speichern. Dazu zählen supraleitende Spulen, bei denen die Energie im Magnetfeld gespeichert wird, und Ultrakondensatoren, bei denen die Energie im elektrischen Feld gespeichert wird. Beide Systeme eignen sich nur für kleine Energiemengen, verfügen jedoch über extreme dynamische Eigenschaften (Reaktionszeit deutlich unter einer Sekunde). Damit kommen sie für das Glätten von Schaltspitzen mit hoher Amplitude in Frage, nicht jedoch für das Puffern großer Energiemengen (MWh, GWh).
Pumpspeicherkraftwerke
Zur Speicherung größerer Mengen elektrischer Energie sind Umwandlungsprozesse erforderlich. Im großen Maßstab werden seit mehr als einhundert Jahren Pumpspeicherkraftwerke genutzt. Sie nutzen das Höhengefälle zwischen zwei Becken und das darin gespeicherte Wasservolumen als mechanischen Speicher. Die Speicherung erfolgt durch die potenzielle Energie (Lageenergie) der zuvor in das Oberbecken gepumpten Wassermenge. Große Pumpspeicher erreichen Leistungen von über 1 GW und Kapazitäten von einigen Gigawattstunden. Aufgrund der Hydraulik liegen An- und Abfahrrampen im Bereich von wenigen Minuten bis zu etwa einer halben Stunde.
Zur Speicherung größerer Mengen elektrischer Energie sind Umwandlungsprozesse erforderlich. Im großen Maßstab werden seit mehr als einhundert Jahren Pumpspeicherkraftwerke genutzt. Sie nutzen das Höhengefälle zwischen zwei Becken und das darin gespeicherte Wasservolumen als mechanischen Speicher. Die Speicherung erfolgt durch die potenzielle Energie (Lageenergie) der zuvor in das Oberbecken gepumpten Wassermenge. Große Pumpspeicher erreichen Leistungen von über 1 GW und Kapazitäten von einigen Gigawattstunden. Aufgrund der Hydraulik liegen An- und Abfahrrampen im Bereich von wenigen Minuten bis zu etwa einer halben Stunde.
Batteriespeicher
Wiederaufladbare Batteriespeicher (Akkumulatoren oder Sekundärzellen; elektrochemische Speicherung) sind sogar seit über zweihundert Jahren bekannt und in zahllosen Alltagsgegenständen im Einsatz. Die speicherbare Energiemenge ist im Wesentlichen durch die Dimensionen begrenzt. Als limitierender Faktor für den Aufbau von Speichern im Megawattbereich erwiesen sich jedoch lange Zeit die hohen Kosten. Insbesondere durch das Aufkommen der Elektromobilität haben Skaleneffekte in der Batteriezellenfertigung jedoch zu deutlichen Kostensenkungen geführt. Von diesem Trend profitieren auch stationäre Batteriegroßspeicher.
Wiederaufladbare Batteriespeicher (Akkumulatoren oder Sekundärzellen; elektrochemische Speicherung) sind sogar seit über zweihundert Jahren bekannt und in zahllosen Alltagsgegenständen im Einsatz. Die speicherbare Energiemenge ist im Wesentlichen durch die Dimensionen begrenzt. Als limitierender Faktor für den Aufbau von Speichern im Megawattbereich erwiesen sich jedoch lange Zeit die hohen Kosten. Insbesondere durch das Aufkommen der Elektromobilität haben Skaleneffekte in der Batteriezellenfertigung jedoch zu deutlichen Kostensenkungen geführt. Von diesem Trend profitieren auch stationäre Batteriegroßspeicher.
Für einen Einsatz in elektrischen Versorgungsnetzen benötigen Batteriespeicher Umrichter (Gleich- und Wechselrichter), da sie nur mit Gleichstrom betrieben werden können. Im Vergleich zu steuerbaren thermischen Erzeugern können sie sehr schnell auf Laständerungen reagieren (unter einer Sekunde).
Ausgleichsbedarf
Aktuell (erstes Halbjahr 2026) liegt der Anteil regenerativer Energien an der Nettostromerzeugung bei 59,1 % [4]. Den größten Beitrag liefern Solar- und Windenergie mit insgesamt 47,1 % an der Gesamterzeugung. Damit führen variierende Last und volatile Erzeugung auf unterschiedlichen Ebenen zu zusätzlichen Ausgleichsbedarfen.
Aktuell (erstes Halbjahr 2026) liegt der Anteil regenerativer Energien an der Nettostromerzeugung bei 59,1 % [4]. Den größten Beitrag liefern Solar- und Windenergie mit insgesamt 47,1 % an der Gesamterzeugung. Damit führen variierende Last und volatile Erzeugung auf unterschiedlichen Ebenen zu zusätzlichen Ausgleichsbedarfen.