Flexibilitäts- und Speicherbedarf im österreichischen Energiesystem

• Eine Studie von APG, Photovoltaic Austria, der TU Graz und d-fine hat den Bedarf an Flexibilität und Speichern im österreichischen Energiesystem der Zukunft analysiert
• Das Ergebnis ist klar: Ohne Speicher, keine Energiewende. Batteriespeicher werden eine der Säulen der heimischen Energiewende sein, aber auch Pumpspeicher werden an Bedeutung gewinnen.
• Bis 2040 wird sich der Stromtransport verdoppeln - der Netzausbau wird allerdings die Flexibilität des Systems verbessern und zur langfristigen Stabilisierung der Preise beitragen.
• Je besser Preiswahrheit gewährleistet werden kann, desto systemdienlicher können Speicher wirken

Sowohl der ambitionierte Ausbau der Erneuerbaren als auch die Elektrifizierung unseres Primärenergiebedarfs stellen zentrale Aspekte der Energiewende und Dekarbonisierungsbestreben dar - auch in Österreich. Allerdings ist die Integration der volatilen, vermehrt dezentralen erneuerbaren Erzeugung bei gleichzeitigem Anstieg der Nachfrage in das Energiesystem eine Herausforderung, vor allem da Aspekte der Versorgungssicherheit aber auch der Kosten berücksichtig werden müssen. Die Studie identifiziert drei zentrale strukturelle Herausforderungen, welche in den kommenden Jahrzehnten gemeistert werden müssen: (1) Die zeitliche Verfügbarkeit: Der wachsende Anteil an Strom aus Photovoltaik und Windkraft ist von Wetter und Tageszeit abhängig und weist auch große saisonale Unterschiede auf. (2) Die Dezentralisierung: Die bestehende Infrastruktur wurde auf große, oft in der Nähe der Verbraucher platzierte Kraftwerke ausgerichtet, erneuerbare Erzeugung findet allerdings vor allem dezentral, durch zahlreiche kleine Erzeuger statt. (3) Bidirektionalität: Das Stromnetz wurde als Einbahnstraße zur zentralisierten Versorgung ausgerichtet, hier kommen jetzt viele kleine Erzeuger und Prosumer hinzu, was gerade auf den unteren Netzebenen viele Umstellungen erfordert.

Klar ist, dass Speicher und Flexibilitäten entscheidende Beiträge zur Lösung dieser Probleme leisten können - und müssen. Allerdings wurde dieser Bedarf für den österreichischen Kontext noch kaum genau quantifiziert. Die vorliegende Studie sollte dementsprechend nicht nur den kurz-, mittel- und langfristigen Flexibilitäts- und Speicherbedarf im zukünftigen Energiesystem ermitteln, sondern auch die Auswirkung von Extremszenarien sowie die regionale Verteilung von Speichern ermitteln.

Die Studie kommt zum Ergebnis, dass sich der untertägige Verlagerungsbedarf - also die Differenz zwischen Erzeugungsspitzen tagsüber gegenüber der Nacht, welcher sich vor allem durch Photovoltaik ergibt - sich bis 2040 auf etwa 41 TWh versechsfachen wird, während der saisonale Verlagerungsbedarf zwischen Sommer und Winter sich auf etwas mehr als 25 TWh verdoppeln wird. Dieser Verlagerungsbedarf ergibt sich aus dem geplanten Anstieg der Erneuerbaren sowie einem Zusammenspiel geographischer, zeitlicher und intersektoraler Flexibilitätstechnologien. Allerdings betonen die Autor*innen, dass dieser Zuwachs durch Marktentwicklungen oder politische Entwicklungen gehemmt oder beschleunigt werden könnte.

Um die Unterschiede zwischen volatilen Erzeugungsspitzen und Nachfrage auszugleichen sowie saisonale Unterschiede zu berücksichtigen, werden vor allem Batteriespeicher besonders an Bedeutung gewinnen. Großspeicher werden bis 2030 zu einer Gesamtkapazität von 1,4 GW sowie 2,7 GW bis 2040 ausgebaut, Kleinbatteriespeicher werden zu jeweils 3,7 und 6,0 GW. Insgesamt werden Batterien im Jahre 2030 ca. 3,3 TWh an elektrischer Energie zwischenspeichern, bis 2040 steigt dieser Wert auf jährlich 6,1 TWh. Aber auch andere Speicher und Flexibilitäten werden eine Rolle spielen: Pumpspeicher werden laut Studie neben dem saisonalen Ausgleich, vor allem bei der kurz- und mittelfristigen Speicherung an Bedeutung gewinnen. Andere Technologien wie mit erneuerbaren Gasen betriebene Kraftwerke, Elektrolyse oder E-Autos als Zwischenspeicher werden ebenfalls eine kleinere Rolle spielen, hier bestehen allerdings laut Studie größere Unsicherheiten bei der Quantifizierung.

Die Studie geht davon aus, dass sich der nationale und internationale Stromtransport bis 2040 nahezu verdoppeln wird. Dies liegt an der zentralen Lage Österreichs im europäischen Verbundsystem, an der rapide voranschreitenden Elektrifizierung sowie an der Dezentralisierung des Stromsystems. Um diesen Anstieg des Stromtransports zu bewältigen, ist ein ambitionierter Netzausbau sowohl bei den Verteilnetzen als auch beim Übertragungsnetz notwendig. Ohne diesen, so die Studie, würden bis 2050 Energiekosten empfindlich steigen und dem Stromverbraucher Mehrkosten bis zu 1,6 Mrd Euro jährlich verursachen. Außerdem müssen mit Erdgas betriebene Kraftwerke länger als geplant in Betrieb bleiben um die verlangsamte Energiewende zu kompensieren.

Nicht zuletzt wegen des großflächigen Blackouts auf der Iberischen Halbinsel dieses Jahr, gibt es in Politik und Öffentlichkeit erhebliche Skepsis über die Versorgungsicherheit eines 100% erneuerbaren Stromsystems. Hier geht es einerseits um die häufig genannte "Dunkelflaute" - ein längerer Zeitraum im Winter ohne Wind und mit unterdurchschnittlicher Sonneneinstrahlung - andererseits auch um längere, überregionale Trockenperioden, welche die Wasserkraft schwächen aber auch die Abregelung vieler europäischer Atomkraftwerke erfordern können. Die Studie kommt zum Schluss, dass bei entsprechendem, überregionalen Ausbau von Erneuerbaren, Speicherinfrastruktur sowie Netzen derartige Extremszenarios gut bewältigbar sind, selbst wenn sie mehrere Wochen andauern. Hier sei vor allem der internationale Netzausbau sowie auch der "koordinierte Einsatz" von "räumlichen, zeitlichen und Sektor-übergreifenden Flexibilitäten" entscheidend, welcher auch durch zunehmende Digitalisierung und internationale Zusammenarbeit möglich ist.