Batterien transformieren Australiens Stromversorgung

Energie Elektrospeicher
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Ich hab mal ChatGPT gefrag:

Für Neubau in Deutschland ist meine Einschätzung: technisch möglich, aber nur an wenigen Standorten sinnvoll; ökologisch und genehmigungsrechtlich sehr schwer. Der große Boom liegt eher bei Batterie-Großspeichern, nicht weil sie „besser“ sind, sondern weil sie schneller und modularer gebaut werden können.

Technische Voraussetzungen

Ein Pumpspeicherkraftwerk braucht vor allem:

  • große Höhendifferenz: je mehr Fallhöhe, desto besser.
  • zwei Speicherbecken: Ober- und Unterbecken, idealerweise mit geringem Naturraumeingriff.
  • stabile Geologie: Dämme, Stollen, Druckrohrleitungen, Kavernen.
  • Netzanschluss mit hoher Leistung: Pumpspeicher sind Netzmaschinen, keine romantischen Bergseen mit Kabel.
  • Wasserverfügbarkeit: bei geschlossenen Kreisläufen weniger kritisch, aber Erstbefüllung, Verdunstung und Wasserrecht bleiben relevant.
  • Akzeptanz und Genehmigungsfähigkeit: in Deutschland oft der eigentliche Flaschenhals.

Deutschland hat bereits 25 Pumpspeicher-Wasserkraftwerke; zusammen haben sie laut Umweltbundesamt etwa 60,7 GWh Speicherenergieinhalt.

Ökologische Probleme

Die Hauptprobleme beim Neubau sind:

  • Flächenverbrauch und Landschaftseingriff durch Oberbecken, Unterbecken, Zufahrten, Leitungen.
  • Eingriffe in Wälder, Schutzgebiete und Lebensräume.
  • Veränderung von Wasserhaushalt und Gewässerökologie, besonders bei Anlagen mit natürlichem Zufluss.
  • Bauphase: Sprengungen, Aushub, Lärm, Schwerverkehr, Sedimente.
  • Damm- und Sicherheitsrisiken, wenn auch technisch beherrschbar.
  • Konflikte mit Natura-2000-, Wasserrahmenrichtlinie-, Natur- und Landschaftsschutzrecht.

Besonders in Deutschland ist das Problem: Gute Standorte liegen häufig in Mittelgebirgen oder Alpenrandlagen — also genau dort, wo Naturschutz, Tourismus und Anwohnerprotest zuverlässig aus dem Gebüsch springen.

Potenzial in Deutschland

Große neue klassische Pumpspeicher sind begrenzt. Interessanter sind:

  • Erweiterung bestehender Anlagen.
  • Nutzung ehemaliger Tagebaue oder Bergwerke.
  • Geschlossene Systeme ohne starken Eingriff in Fließgewässer.
  • Kombination mit bestehenden Stauseen oder Infrastruktur.

Aber: Selbst wenn technisch machbar, dauern Planung, Umweltprüfung, Klagen und Bau oft viele Jahre. Die EU-Kommission/JRC weist für große Wasserkraft- und Pumpspeicherprojekte auf lange und komplizierte Genehmigungs- und Bauzeiten hin, teils über zehn Jahre.

Kostenvergleich zu Batterie-Großspeichern

Punkt Pumpspeicher Batterie-Großspeicher
Bauzeit oft 7–15 Jahre oft 1–3 Jahre
Lebensdauer 60–100 Jahre ca. 10–20 Jahre, je nach Nutzung
Wirkungsgrad ca. 75–85 % ca. 85–95 %
Speichergröße sehr groß, GWh möglich modular, zunehmend GWh-Projekte
Reaktionszeit Sekunden bis Minuten Millisekunden
Standortabhängigkeit extrem hoch relativ gering
Öko-Eingriff lokal oft hoch meist geringer, aber Rohstoff-/Recyclingthema
Beste Anwendung Langzeit-/Großspeicher, Systemträgheit Kurzfristflexibilität, Intraday, Regelenergie

Bei Batterien sind die Kosten stark gefallen: IRENA nennt für 2024 weltweit 192 US-Dollar/kWh für Utility-Scale-Batteriespeicher. Ältere deutsche Fraunhofer-Angaben lagen noch bei 400–600 €/kWh für große Batteriesysteme, was zeigt, wie schnell diese Kostenkurve gefallen ist.

Klare Bewertung

Für Neubau in Deutschland:
Batterie-Großspeicher sind heute meistens wirtschaftlich und praktisch überlegen, wenn es um kurzfristige Netzstabilisierung, Solarspitzen, Intraday-Handel und Regelenergie geht.

Pumpspeicher bleiben überlegen, wenn man sehr große Energiemengen über viele Jahrzehnte speichern will und ein sehr guter Standort schon vorhanden ist. Aber neue Standorte in Deutschland sind selten, teuer, langsam und ökologisch konfliktreich.

Fazit:
Deutschland sollte bestehende Pumpspeicher erhalten und gezielt erweitern, aber der Massenausbau wird sehr wahrscheinlich bei Batterie-Großspeichern stattfinden. Pumpspeicher sind robuste Ingenieurskunst; Batterien sind der schnelle Skalierer. Beide sind nützlich — nur nicht für dieselbe Aufgabe.

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Es ging mir nicht darum ein neues Pumpspeicherkraftwerk zu bauen, sondern ein altes zu reparieren. Das Pumpspeicherwerk Niederwartha wurde allein aus wirtschaftlichen Gründen stillgelegt, weil die Sanierung zu teuer war. Eine Modernisierung hätte 80 bis 100 Millionen Euro gekostet, die Vattenfall nicht zahlen wollte. Dieses Kraftwerk war mal ein wichtiger Teil der Energieversorgung der DDR. Es steht sowieso schon da, die Landschaft ist eh verschandelt und kaputt nach so langem Betrieb und es müsste teuer abgerissen werden- bezw. soll es jetzt ein „Industriedenkmal“ werden.
Nur bei diesem einen Kraftwerk denke ich: warum lassen die es nicht weiterlaufen, woanders wird viel mehr Geld für unnützere Projekte ausgegeben.

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Das ist eine gute Frage… und Du hast recht, es wird wird viel Geld für Unsinn ausgegeben.

… aber ohne technische Details und kalkulatorische Bedingungen kann ich da nicht mehr sagen, als in Wikipedia steht.
Vattenfall rechnet sicherlich rein betriebswirtschaftlich.
Vielleicht könnte man politisch anstoßen, dass die Investitionskosten zur Erneuerung der Anlage unter dem Aspekt ‚Stärkung der Resilienz unserer kritischen Infrastruktur‘ bewertet werden.
Solche Anlagen sind immerhin ‚kaltstartfähig‘, was nach Black-outs essentiell ist.

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Danke Dir und der KI für die Zusammenstellung.

Aber streng genommen sind Hubspeicherkraftwerke, auf die @anonymeNutzer referenziert hat, etwas anderes als Pumpspeicher. Ich darf auf meinen Beitrag vom 7.Juni verweisen: Batterien transformieren Australiens Stromversorgung - #5 von Kalo

Dazu habe ich im Internet das hier gefunden: 500-Megawattstunden-Batteriespeicher aus der Schweiz für geplanten 330-Megawatt-Solarpark in Australien - pv magazine Deutschland

Es wurde dann doch keine „Gravity Batterie“, sondern eine schnöde Ionen-basierte.

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Wie schön du formulieren kannst…geht doch!:clap:

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Regionen mit planbar hohem Solarertrag, moderaten jahreszeitlichen Schwankungen gibt es ja viele auf unserem Planeten. - Gleiches gilt für planbar hohen Windertrag.

Für die sinnvoll einsetzbare Speichertechnik für (erstmal) elektrische Energie gibt es grundlegene Punkte die auch in Australien gelten, Kriterien die in die Betrachtung was, wann, wie / in welchem Umfang sinnvoll ist.

  • Wird die Energie überwiegend „vor Ort“ auch wieder abgenommen, bzw.
    wird (überwiegend) nur „regionaler“ Eigenverbrauch gepuffert?
  • Wie hoch ist der Anteil der Energie der über weite Strecken verteilt werden muss?
  • Wie wird der Verbrauch bei extremen Großverbrauchern, die technisch bedingt einen weitgehend kontinuierlichen Betrieb, erfordern, gedeckt / gesichert?
  • Gibt es erheblich schwankende Zeiträume die zu puffern sind?
    (z.B. regionale Strukturen mit erheblichen Schwankungen bei der Abnahme)

Wenn der Ertrag (oft / regelmäßig) den regionalen Verbrauch übersteigt, oder gesichert erhebliche Ausnahmefälle des Regelbetriebes abzudecken sind kommen andere Lösungen als Batteriespeicher alternativ, mindestens ergänzend in Frage.

In Regionen mit hohem Ertrag (Sonne, aber auch Wind), aber vergleichsweise geringem lokalem Verbrauch verlieren Batterien an Bedeutung. - Ich kann mir gut vorstellen dass es in Australien beide Situationen, und Mischformen, gibt.

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Bei der Betrachtung fehlen diverse andere Optionen Energie über Potenzialenergie zu speichern bzw. zu nutzen.

Kombination mit der Umwandlung überschüssiger Energie in weitgehend verlustfrei langfristig speicherbare, und transportierbare Formen wie über P2G oder auch P2L. - Gerade bei P2L ist die Infrastruktur zur sicheren Lagerung und zum sicheren Transport auch über weite Strecken zumeist umfassend gegeben.

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Nur dass dafür der Wirkungsgrad im Vergleich zu Batterien eher unterirdisch ist. Die Möglichkeit Australiens, „Kompressionsspeicher“ zu nutzen ist sicher nicht viel besser als bei uns und auch bei uns nur in ganz wenigen Gewässern (Bodensee vlt.) in größerem Maßstab sinnvoll nutzbar und Gezeitenkraftwerke - nun, die Energiemengen hängen ebenfalls stark an den vorhandenen Gegebenheiten - ohne große Strömungen eher nicht so effektiv.

Bleiben die Hebeanlagen - jetzt mal kurz überlegen, was das für eine Anlage sein soll, die - sagen wir - 1MWx1h speichern soll - also 1MWh Energie - bei einer Anlagenhöhe von 50m wäre das nach E=m x g x h (1Ws = 1J) ein Gewicht von m=E/(g x h) => m= 3,6*10^9 / (9,81x50m) = 7.340t. Ich hoffe, ich habe mich nicht verrechnet.

Da will ich besser nicht drunter stehen und stelle mir das mechanisch auch nicht ganz einfach vor - vom Materialaufwand ganz zu schweigen.

Natürlich könnte man das jetzt aus kleineren Anlagen - wie auch bei Batteriespeichern - zusammensetzen aber … wird das Problem damit einfacher - ich weiß nicht …

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Zumindest gibt es auch über längere Zeiträume keine Selbstentladung.

Eine Interessante kombinierte Nutzung (zumindest in Teilen) haben die in Australien auch.
Da wird mit der Bremsenergie beim Bergabfahren des beladenen Zugs Strom in Batterien gespeichert. Das reicht, um den leeren Zug den Berg wieder hinauf zu fahren.
Elektrozug lädt seine Batterie beim Fahren selbst auf

Wie bereits geschrieben, sind die Rahmenbedingungen in Australien für Batterien sehr gut geeignet. Sehr viel mehr Sonnenstunden und im Winter längere Tage (zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang) als bei uns. Keine längeren Dunkelflauten sondern eigentlich nur der Tag/Nacht Ausgleich notwendig.
Zudem gibt es abgesehen vom Bergbau weniger energieintensive verarbeitende Industrie als bei uns.

Also Vorsicht, was in einem Teil der Welt gut funktioniert, muss noch lange nicht bei uns so gut passen.

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Wir werden - die BRD isoliert betrachtet - nicht um Gaskraftwerke herumkommen. Nach heutigem Stand erscheint es noch denkbar, den Leistungsbedarf abzudecken, dies aber nur über einen kurzen Zeitraum von wenigen Stunden. Viel mehr ist ökonomisch nicht darstellbar.

Die Gaskraftwerke sollten dann perspektivisch aber mit grünem Gas (Wasserstoff) laufen. Ob wir absehbar (2050) genügend Wasserstoff mit EE produzieren können, kann ich nicht sagen. Dazu müsste ich erst rechnen bzw. recherchieren.

Kernfusionskraftwerke liegen - leider - immer noch in weiter Ferne.

Alle anderen Alternativen können einen allenfalls geringen Beitrag leisten. Soviel zur schönen Technologieoffenheit. Aber wer weiß, vielleicht erfindet ja jemand in den nächsten 30 Jahren ein Antimaterie-Kraftwerk?

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Der Wirkungsgrad bezogen auf Prozesspunkt A und Prozesspunkt B ist ein Aspekt bei der Entscheidung für oder gegen eine Technik.

Es ist aber eben nur ein Aspekt von vielen.

Und nebenbei, die Optimierung von Wirkungsgraden war schon immer eine Aufgabe von Ingenieuren. - Was natürlich nicht nur für eine einzelne Technik gilt sondern generell.

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Man darf auch hier „out of the box“ denken.

Ein riesiger Solar-/Windkraftpark, geografisch klug ausgewählt, gerne auch irgenwo im nirgendwo, aber mit einer für flüssige Energieträger halbwegs akzeptablen Verkehrsanbindung ist durchaus eine Option in den Fällen in denen Strom, als erster Prozessschritt, im Überfluss sehr günstig an dieser Stelle zu gewinnen ist.

Dann kann man auch kontinentalübergreifend denken. - Spätestens dann ist die Lösung ganz sicher nicht die Batterie. - Welche Stärken und Schwächen diesbezüglich Australien, West-/Ost-Afrika, Patagonien oder die Nordseeküste haben ist einer separaten Betrachtung wert.

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Dieser Grundgedanke wurde verschiedentlich in anderen Konstellationen schon aufgegriffen. Er ist aber letztlich, meiner Kenntnis nach, immer wieder verworfen worden sobald Genehmigungsprozesse näher beleuchtet wurden.

Man könnte das Prinzip als Pufferlösung in vielen ländlich geprägten Gegenden nutzen.
Ein ausgemusterter (abgeschriebener) Güterzug, beladen mit irgendwelchen billigen, ungefährlichen aber schweren Gütern könnte regional als ergänzender und extrem schnell verfügbarer Stromspeicher dienen. Im Harz, im Bayrischen Wald … 100 oder 200 Höhenmeter sind dort umsetzbar. Die gespeicherte Energie hängt dann nur noch von der Masse ab. - Da die Geschwindigkeit des „Zuges“, der Energiespeicheranlage extrem niedrig ist, könnte die Streckenführung auch kurviger als bei typischen Bahnstrecken sein.

Verglichen mit vielen anderen Lösungen ist das in vielen Fällen eine vergleichsweise einfach umsetzbare, auf kommunaler Ebene. - So die Deutschen Gesetze dies mit vertretbarem Aufwand ermöglichen würden, könnte die dabei zu erzielende Wertschöpfung auch in der Region bleiben.

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Es gibt so etwas auch im Schwerlast-LKW-Verkehr in Steinbrüchen:

Da reicht die Bremsenergie des bergab fahrenden LkW aus, um ihn danach leer wieder bergauf zu fahren - und das schon seit 2018

Komatsu, die damals das Trägerfahrzeug geliefert haben, haben inzwischen eine ganze Flotte solcher Riesen-Fahrzeuge zu bieten:

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Es gibt nicht DIE Lösung. Aber Batterien sind eine ganz wichtige Komponente. Sie werden bald in jedem 2. Haushalt (geschätzt) stehen und die PV auf dem Dach ergänzen. Ganz zu schweigen von dem Auto als Batterie.

Es wird immer eine Kombination geben. Hubkraftwerke sind momentan keine wettbewerbsfähige.

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Das Thema effizienter Betrieb großer Fahrzeuge hat viele Gesichter.

Für schwere Fahrzeuge mit häufigen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen, wie z.B. Müllfahrzeuge sind Ultrakondensatoren eine Lösung um schnell große Energiemengen elektrostatisch (nicht chemisch) zu speichern.

Andere setzen auf hydraulische Druckspeicher.

Die Firma Deutz hat mit ihren (neuen) Lösungen die Baustellenfahrzeuge, aber auch Flughafenschlepper etc. im Blick.

Jetzt entfernen wir uns aber recht weit vom Ursprung des Themenstranges.
Der Transformation der Stromversorgung. Mutmaßlich im allgemeinen und im speziellen in Australien als Anregung/Vorbild für andere Regionen..

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Sagen wir es so - es gibt viele Technologien und in Australien funktioniert eine „Mittelfristspeicherung“ über Nacht möglicherweise besser als wenn wir rein darauf setzen würden mit unserem ständig laufenden Grundlastverbrauch für die (z.B. chem. oder metallurgische oder Glasindustrie).
Aber … das heißt nicht, dass auch wir solche Nacht-Ausgleich-Kraftwerke nicht auch gebrauchen könnten - hier mal der Erzeugungsmix in D in den letzten Tagen:

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Die negativen Abflüsse sind entweder Speicherung in Pumpspeicher oder der Verkauf in’s europ. Ausland.
Übrigens ein hübsches Tool: Deutschland | Electricity Maps

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Druckluftbetrieben?
Ansonsten könnte ich mir ganz naiv einen See mit Staumauer und Fischtreppe durchaus als Pumpspeicher vorstellen, wo einiges an Potentialenergie reinpassen kann.
Was übersehe ich hier?

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Bei diesen Speichern geht es ja immer darum, dass ein großer Gegenstand in einem Gewässer nach oben geholt wird und dann durch Reinlassen von Wasser eine Turbine antreibt und Strom erzeugt. Nun kann man beide Richtungen entweder per Wasser abbilden, sprich Rein- und Raus des Wassers elektrisch antreiben/verwerten durch eine Wasserturbine und den notwendigen Druckausgleich „geschehen lassen“ oder das Rein/Raus des Wassers nur „mitnehmen“ und den Druckausgleich im Behälter per „Luftturbine/Luftpumpe“ nutzen. Entscheidend ist der Wirkungsgrad aber auch die Wartungsfreundlichkeit und Dauerfestigkeit.

Zum Thema Pumpspeicher - theoretisch super und die Fischtreppe wird da gar nicht gebraucht, wenn der Höhenunterschied so groß ist wie z.B. beim Walchensee. Aber … wo können solche Speicher heute noch entstehen in D ? Ich denke, dass da nicht mehr sehr viel nachkommen wird. Wenn heute Seen entstehen, dann sind das die Tagebaurestlöcher. Und schon dies ist, im trockenen Brandenburg z.B. - vom Wasserhaushalt her gesehen - sehr kompliziert.

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Der Wirkungsgrad ist nur ein Aspekt. Er ist zweifelsohne **mit-**entscheidend, aber nicht (allein-)entscheidend im Rahmen der Betrachtung der wesentlichen Aspekten alternativen Lösungen Energie situations-/bedarfs-/kosteneffizient zu speichern.

Ansonsten ist, bei der Betrachtung der verschiedenen Lösungen, aus meiner Sicht ein Aspekt bei wem die Wertschöpfung bei den jeweiligen Lösungen bleibt. - Dies ist ein Punkt den ich bei allen Gütern/Dienstleistungen rund um die Daseinsvorsorge und einer ehrlichen Gemeinwohlorientierung für demokratisch geboten halte.

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