Wind- und Solarstrom ist volatil und unterliegen einer Prognoseungenauigkeit. Dies erfordert ausreichende Kraftwerkskapazität. Auf dem Weg zu einer Vollversorgung mit erneuerbaren Energien (EE) und dem dadurch resultierenden Ausbau an ausreichend EE-Anlagen könnten zeitweise hohe EE-Überschüsse entstehen Dies fordert einen massiven Ausbau an Massenspeicher um die Abregelung an EE zu vermindern und einen adäquaten Lastausgleich zu gewährleisten, wodurch Grundlastkraftwerke an Bedeutung verlieren. Die Zielsetzung der vorliegenden Studie ist eine Potenzialanalyse der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen um daraus beispielhafte Möglichkeiten und den Ausbaubedarf unterschiedlicher Massenspeicher abzuleiten. Es wird zudem der Frage nach der Integrierbarkeit im bestehenden Netzverbund, bzw. der Notwendigkeit einer Inklusion von Netzverbund und Stromerzeugung aus EE-Quellen nachgegangen. Obwohl ein europäischer bzw. internationaler Austausch im Bereich der Versorgungsnetze zu erwarten ist, wird in der vorliegenden Studie Deutschland als autarkes System betrachtet.

Textprobe: Kapitel 2.2, Ausgewählte Erneuerbare Energien: Die verschiedenen erneuerbaren Energiequellen sind in Ihrem Ausbau teilweise begrenzt durch das Flächenangebot und die klimatischen Bedingungen. Hier soll in Kürze auf die wesentlichen Parameter der bedeutendsten Energiequellen eingegangen werden. 2.2.1, Solarenergie: Photovoltaik: Im Jahre 2012 wurde in Deutschland rund 27,6 GWh Strom von PVA erzeugt. Das sind rund 5,2% Anteil des Nettostromverbrauchs /45/. Bild 20 gibt einen Überblick über die mittlere Sonneneinstrahlung in kWh/m2 der Jahre 1981 - 2010. Daraus ist ersichtlich dass ein weit größeres Potenzial im süddeutschen Raum vorhanden ist. Bis Jahresende 2012 waren 32,4 GW PV in Deutschland installiert /47/, verteil auf ca. 1,3 Mio. Anlagen. Derzeit sind rund 98% dieser Anlagen an das dezentrale Niederspannungsnetz angeschlossen. Auf PVA im MW-Bereich entfielen 2012 rund 15% der installierten Leistung /48/. PV eignet sich hervorragend als Kleinanlage in Zusammenspiel mit Smart Grid. Bei einem konsequenten Einsetzen von PV auch in Kombination mit passiver Solarenergienutzung (z.B. Südorientierung der Verglasung, Größe der Verglasung, Lichtdurchlassfähigkeit der Verglasung (g-Wert), Verschattungsfreiheit der Verglasung) erhöht sich die regionale Eigenproduktion der Bedarfsenergie erheblich. Der Wärmesektor kann durch photovoltaisch unterstützte Heizungssysteme deutlich entlastet werden. Aktuelle Untersuchungen der HTW Berlin zeigen, dass 20% der Dächer in Deutschland für PVA optimal geeignet sind. Jede Gemeinde hat ein großes Potenzial an Dachflächen für die Installation von PV zur Verfügung. Ende 2009 entfielen rund 12,5% der kumulierten installierten PV-Leistung auf Freiland. Der Ausbau im Freiland kann hervorragend in Kombination mit landwirtschaftlicher Nutzung erfolgen. ‘Agro-PV’ stellt verschiedene Ansätze einer solchen Kombinutzung vor. Das vorhandene Flächenpotenzial von solarthermischen und photovoltaisch betriebenen Anlagen basierend auf Angaben des Fraunhofer IWES beträgt 2845 km2 ohne Freiflächen. Dabei wird die installierbare Leistung von solarthermischen Anlagen auf 2000 GW, die von photovoltaisch betriebenen Anlagen auf 400 GW angegeben. Eine Darstellung des Potenzials an Flächenverbrauch der einzelnen photovoltaisch betriebenen Anlagen ist in Bild 22 dargestellt. Bei einer idealen Ausrichtung und ‘Performance Ratio’ der PVA ist im geographischen Mittel in Deutschland mit einer Vollaststundenzahl von 1060 zu rechnen. Jedoch sind viele Kleinanlagen nicht ideal ausgerichtet und es ist real mit einer mittleren Vollaststundenzahl von 900 zu rechnen /48/. Daraus resultiert ein Potenzial an PV-Ertrag ohne Zuziehung der Freiflächenanlagen von 360 TWh/a (bei 400 GW). Bild 21 zeigt eine Darstellung des Flächenbedarfs für 200 GW installierte PV. Diese beträgt 1357 km2, das sind 0,4% der Gesamtfläche Deutschlands. Bei einem dabei anzunehmenden Anteil von 18% an Freiflächenbedarf wie auf Bild 21 (rechte Abbildung) dargestellt, entspricht dies 244 km2 und somit 0,07% der Gesamtfläche Deutschlands. Die Produktion von Solarstrom ist aufgrund verlässlicher Wettervorhersagen gut planbar. Dank der weitverstreuten dezentralen Erzeugung führen Wetterschwankungen nicht zu gravierenden Einbrüchen bei der deutschlandweiten Stromproduktion /48/. Bild 23 stellt für das Jahr 2012 die geplante und die tatsächliche Stromproduktion aus PV gegenüber. Solarthermie: 4,7 TWh/a wurden 2009 zur Wärmebereitstellung mittels Solarthermie erzeugt. Bei einem konsequenten Umbau und Einsatz von Heizsystemen mit Solarkollektoren. In diesem wichtigen Sektor hat Solarthermie in Deutschland ein Potenzial von rund 350 TWh/a /52/. Kombianlagen für Warmwasser und Heizung erreichen mit der heutigen Technik bereits einen solaren Deckungsanteil von bis zu 60%. Solare Nahwärme mit Langzeitwärmespeicher bereits 30 - 50% /52/.

• Energiespeicher

• Power to Gas

• Smart Grid

• Pumpspeicherkraftwerk

• Druckluftspeicher

• Erneuerbare Energien

Birgit Knoblauch wurde 1965 im schwäbischen Geislingen an der Steige geboren. Sie studierte Geologie an der Universität Heidelberg und diplomierte im Bereich der Umweltgeochemie. Nach jahrelangem Engagement in Umweltverbänden, wie auch in kommunalen und landesweiten Ausschüssen im Bereich Umwelt, Technik und Ökologie, absolvierte die Autorin ein Ingenieursstudium der Umwelttechnik und Recycling an der Fachhochschule Zwickau. Als Kommunalpolitikerin war sie beteiligt an der energiepolitischen Umstrukturierung ihrer Gemeinde. Motiviert durch die derzeitigen kommunalen und landesweiten Veränderungen in der Energiebranche und die daraus resultierenden Fragestellungen in Anbetracht der Notwendigkeit des Ausbaus von regenerativen Energiequellen, befasste sie sich intensiv mit dem Thema der Energiespeicher und der Möglichkeiten und Perspektiven für eine Energiewende.