Die Stromversorgung ist eine sensible Angelegenheit, denn das Stromnetz hat keinen Puffer. Stellen Millionen Haushalte am Abend das Licht an und setzen sich vor den Fernseher, muss der Netzbetreiber im gleichen Moment mehr Strom einspeisen, um das System im Gleichgewicht zu halten. Gelingt das nicht, fällt im Netz die Spannung unter einen kritischen Punkt. Und dann ist er da, der gefürchtete Blackout.
Als die Stromerzeugung in Deutschland noch von fossilen Großkraftwerken und Atomkraft getragen wurde, war das Gleichgewicht keine große Herausforderung, zumal auch das Verhalten von Industrie und Verbrauchern ohne eigene Stromerzeugung vorhersehbar war. Doch in einem System wie dem des Jahres 2023, in dem fast 60 Prozent des erzeugten Stroms aus regenerativen Energien stammte, sehen die Dinge anders aus. Dezentrale Erzeugung und Wetterabhängigkeit kennzeichnen die neue Welt. Hinzu kommt, dass etwa durch die Elektromobilität gewichtige Verbraucher hinzukommen, rollt doch gerade eine neue Welle der Elektrifizierung durch unser Leben.
Puffer schaffen
Der Umbau der Stromerzeugung als Antwort auf die Klimakrise stellt ganz neue Anforderungen an das Stromnetz. Denn statt einer überschaubaren Zahl von Kraftwerken gibt es inzwischen unzählige Windkraft- und Photovoltaikanlagen. Die Entwicklung ist dabei so dynamisch, dass sich die Bundesnetzagentur darauf beschränkt, die installierte Leistung zu kommunizieren, aber keine Zahlen zu den Anlagen liefert.
Und als sei das nicht schon genug an Herausforderung für das Stromnetz, gibt es bei den Stromkunden einen Trend zur Eigenerzeugung. Sei es die Photovoltaikanlage auf dem Dach – nicht nur auf etlichen REMONDIS-Hallen – oder das Balkonkraftwerk des Privathaushalts. Unabhängigkeit und planbare Kosten sind die Argumente, die den Trend befeuern.
Schließlich suchen auch die Betreiber von PV- und Windkraftanlagen nach Lösungen, um für ihren Strom bessere Preise zu erzielen. Weht der Wind und scheint die Sonne, fallen die Strompreise an der Strombörse EEX in Leipzig in kurzer Zeit, teils kommt es sogar zu negativen Preisen. Das war im Jahr 2023 immerhin an 46 Tagen für mindestens einen Handelszeitraum der Fall. Der Erzeuger musste also bezahlen, um seinen Strom abzusetzen.
Deshalb sind für alle Akteure am Netz Speicherlösungen von zentraler Bedeutung. Schafft man Puffer, kann man Angebot und Nachfrage leichter im Gleichgewicht halten und reduziert die regulierenden Eingriffe der Netzbetreiber und die damit verbundenen Kosten. Zwar gibt es mit Pumpspeicherkraftwerken eine altgediente Lösung, die aber aufgrund von Größe und speziellen Anforderungen an die Topografie des Standorts nicht beliebig vermehrbar sind.
Auch neue Technologien wie Power-to-Gas werden in Zukunft zum Einsatz kommen. Dabei wird der erzeugte Strom – idealerweise am Ort der Stromgewinnung – zur Erzeugung eines Brenngases wie Wasserstoff oder Methan eingesetzt, das gespeichert werden kann. Aktuell sind nur wenige solcher Anlagen in Betrieb, obwohl die Technik schon zur Verfügung steht. Auch der Wirkungsgrad bei der Erzeugung wird von Experten inzwischen mit mehr als 50 Prozent als „vernünftig“ bezeichnet. Trotzdem wird die Technik eher perspektivisch eingesetzt werden. Aktuell spricht alles für Batterien als kurzfristig verfügbare Option.
Elektromobilität
Doch der Alleskönner Batterie spielt nicht nur für die Energiewende, sondern auch bei der Verkehrswende eine zentrale Rolle. Nachdem auf europäischer Ebene die Weichen vom Verbrennungsmotor zur Elektromobilität gestellt worden sind, ist die Zahl der Elektrofahrzeuge bei den Neuzulassungen rasant gestiegen, wenn auch die Gesamtzahl der E-Autos an der Fahrzeugflotte in Deutschland mit rund vier Prozent immer noch vergleichsweise klein ist.
Das Hochlaufen der Produktion von E-Auto-Batterien ist aktuell die zentrale Herausforderung der Neuausrichtung der Automobilindustrie weltweit. Das dürfte vorerst so bleiben und unterstreicht auch die erklärte Absicht der EU, die mit dem Gesetz zum Verbrenner-Aus ab 2035 die Weichen in Richtung Elektromobilität gestellt hat. Mit Blick auf die wirtschaftliche Bedeutung der Automobilindustrie in Deutschland geht es der Politik darum, zentrale Kompetenzen und Arbeitsplätze im eigenen Land zu halten. Deshalb wird Ansiedlungen wie dem jüngst genehmigten Fabrikprojekt von Northvolt an der schleswig-holsteinischen Westküste in den Medien so große Bedeutung gegeben.
Kabellos und voll vernetzt in den eigenen vier Wänden
Ein weiteres wachsendes Einsatzfeld von Batterien ist alles das, was unter dem Sammelbegriff Smart Home zusammengefasst wird. Die Elektrifizierung unseres unmittelbaren Lebensumfelds braucht viele kleine Batterien und Akkus verschiedener Größen für Sensoren, Steuerungseinheiten, Kameras und Bewegungsmelder. Schließlich wollen wir nicht jeden der kleinen Helfer an das Stromnetz anschließen müssen oder mit Ladegeräten versehen. Auch autonome Haushaltsgeräte wie Saugroboter oder Türöffner benötigen Akkus. Und das Smartphone, auf dem die App zur Steuerung der neuen Welt läuft, braucht natürlich ebenfalls eine wiederaufladbare Batterie.
Erneuerbare Energien lieferten 2023 59,7 Prozent der öffentlichen Nettostromerzeugung. Importe und Kernenergie spielten nur eine geringe Rolle (Quelle: Fraunhofer ISE/energy-charts.info)
Geopolitische Herausforderung
Klar ist also: Die Nachfrage nach Batterien wird weiter rasant wachsen. Die RWTH Aachen und das Beratungsunternehmen Roland Berger gehen in einer aktuellen Studie im Zeitraum von 2020 bis 2030 von einer Verachtzehnfachung der globalen Nachfrage nach Batterien aus. Jedes Jahr wächst die Nachfrage der Studie zufolge in dem Zeitraum um durchschnittlich 34 Prozent. Neben Lithium-Ionen-Batterien sind es zunehmend Natrium-Ionen-Batterien, die das Wachstum tragen, auch wenn geringere Energiedichte und größeres Gewicht die Einsatzfelder aktuell noch begrenzen. Denn anders als Lithium, das nur in wenigen Ländern wie Argentinien, Australien, Chile und China gewonnen wird, ist Natrium in deutlich größeren Mengen in vielen Ecken unseres Planeten zu finden.
Die Knappheit von Lithium ist deshalb eine wachsende Herausforderung, zumal der Stoff auch in anderen industriellen Bereichen wie der Glas- und Keramikindustrie eine zentrale Rolle spielt. Zwar hat sich die in erster Linie von chinesischer Nachfrage getriebene Preisentwicklung der vergangenen Jahre 2023 umgekehrt, doch sobald die chinesische Wirtschaft wieder an Fahrt gewinnt, dürfte das auch am Lithiumpreis abzulesen sein. Insofern gehört Lithium mit Blick auf die geopolitische Situation zu den Rohstoffen, die auch aus politischen Gründen knapp werden könnten.
Recycling
Kein Wunder also, dass sowohl mit Blick auf die Knappheit wie auf die geopolitischen Risiken das Recycling – in erster Linie von Lithium-Ionen-Batterien – schnell wächst und verschiedenste Akteure, auch jenseits der traditionellen Player der Kreislaufwirtschaft, Ideen vorantreiben, wie sie sich einen Teil vom zukünftigen Kuchen etwa für ihre eigene Batterieproduktion abschneiden könnten.
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