"Mit negativen Strompreisen werden wir für eine Übergangszeit leben"

Klimareporter°: Herr Sauer, zu Pfingsten deckte Solarstrom in Deutschland zeitweise 95 Prozent des Stromverbrauchs. Das ist gut. Weniger gut ist: Im ersten Halbjahr hatten wir an rund 390 Stunden negative Strompreise an der Strombörse. Schuld daran soll die "Solarspitze" zur Mittagszeit sein.

Haben wir nun zu viel Solarstrom oder zu wenig Stromspeicher oder zu wenig ausgebaute Netze?

Dirk Uwe Sauer: Grundsätzlich ist das ein Henne-Ei-Problem. Klar ist: Wir brauchen noch viel mehr Erneuerbare, auch Photovoltaik. Von der sind in Deutschland derzeit rund 100.000 Megawatt installiert. Diese Menge müssen wir zwischen 2030 und 2035 wenigstens verdoppelt haben.

Gegenwärtig ist es aber schwierig, um die Mittagszeit parallel den Verbrauch hochzufahren. Zu langsam läuft der Ausbau der E-Mobilität, der elektrischen Heizungssysteme wie auch der Wasserstoff-Elektrolyse. Das alles wird dringend gebraucht.

Aber Elektrolyseure beispielsweise machen nur Sinn, wenn sie mit grünem Strom betrieben werden. Der muss dann aber für mehrere tausend Stunden vollen Betrieb im Jahr reichen. Diese Stunden mit Stromüberschuss müssen in der Summe durch Photovoltaik und Windkraft gegeben sein. Das hängt kausal zusammen.

Daher müssen wir den Ausbau der Erneuerbaren vorantreiben und zugleich gegenwärtig in einer Übergangsphase auch mit zeitweisen negativen Strompreisen leben und noch öfter mit Preisen um null Cent für die Kilowattstunde.

Ist die Photovoltaik allein schuld am negativen Strompreis?

Erneuerbare Energien erzeugen, für sich genommen, keine negativen Strompreise. Müssten sie für den abgegebenen Strom zuzahlen, würden sie abgeschaltet.

Negative Strompreise werden wir mindestens noch so lange haben, wie konventionelle, nur langsam regelbare Kraftwerke am Netz sind. Solange wir die abends oder in der Nacht brauchen, laufen sie zumindest teilweise auch tagsüber im Teillastbetrieb durch. Das sind heute im Wesentlichen die Braunkohlekraftwerke.

Diese trägen Anlagen sollen ja durch flexible Gaskraftwerke ersetzt werden.

Diese Gaskraftwerke, die auch wasserstofffähig sein sollten, haben wir noch nicht ausreichend. Wir brauchen sie, weil allein mit Erneuerbaren und Batteriespeichern eine durchgehende Stromversorgung nicht hinzubekommen ist.

Bild: privat

Dirk Uwe Sauer

ist Professor für Elektro­chemische Energie­wandlung und Speicher­system­technik der RWTH Aachen. Er ist außerdem Forschungs­leiter am Helmholtz-Institut Münster, Direktor der Sektion Energie der Jülich-Aachen Research Alliance (Jara), stell­vertretender Vorsitzender des Projekts "Energie­systeme der Zukunft" (Esys) der Wissen­schafts­akademien und Mitglied der nationalen Plattform "Zukunft der Mobilität".

Sind Gaskraftwerke nicht auch nur eine Art Speicher, in dem Energie in Form von fossilem Erdgas oder im besseren Fall von grünem Wasserstoff "aufgehoben" wird?

Gaskraftwerke sind letztendlich die Ausspeichereinheiten der Langzeit-Gasspeicher. Geht es darum, eine zwei oder drei Wochen lange Dunkelflaute zu überbrücken, wird das Problem nie mit Batteriespeichern gelöst werden, sondern mit Speichern, die Wasserstoff oder aus Wasserstoff hergestellte Energieträger aufnehmen.

Batteriespeicher gelten jetzt aber als Allheilmittel gegen die Solarspitze. Allerdings verteilen Batterien den Strom auch nur um und erzeugen keine zusätzliche Energie.

Deshalb spreche ich vom Henne-Ei-Problem. Auch Speicher machen erst Sinn, wenn es sehr viel erneuerbare Energie gibt.

Beim Ausbau der Erneuerbaren haben wir das Limit lange noch nicht erreicht. Bei der Speicherkapazität gibt es aber eine bestimmte Menge, die im jeweiligen Marktsegment Sinn macht. Bauen wir zu viel Speicher, wird es am Ende nur noch teurer.

Wir müssen uns fragen: Kostet es mehr, den Strom abzuregeln oder einen Speicher hinzustellen? Am Ende ist Speichern eine Frage wirtschaftlicher Abwägung.

Auch künftig werden wir Zeiten mit so hohen Erzeugungsspitzen haben, dass wir so oder so abregeln müssen. Für wenige hundert Stunden im Jahr die Speicher und Netze so weit auszubauen, um auch die letzte Kilowattstunde aufzufangen oder wegzuleiten, lohnt sich nicht.

Auf der einen Seite haben wir die Grünstrom-Erzeugung, auf Basis von Wind und Sonne vor allem, und auf der anderen ein Spektrum an Speichern – von Batterien über mittelfristige Speicher auf Wärmebasis oder als Pumpspeicherwerk bis hin zu Langzeit-Gasspeichern mit angeschlossenen Wasserstoff-Kraftwerken.

Vorrang hat dabei, möglichst viel Grünstrom direkt einzusetzen, weil das am effizientesten und jedwede Speicherung mit Verlusten verbunden ist. Müssen wir uns das hundertprozentig erneuerbare Stromsystem so vorstellen?

Absolut so. 

Bei den Batteriespeichern geht es vor allem darum, den Strom vom Tag in die Nacht zu verschieben sowie die Früh- und Abendspitze zu bedienen. Das wird auf lange Sicht die Rolle der Batteriespeicher sein, weil deren Wirkungsgrade jenseits der 90 Prozent liegen und sie damit deutlich effizienter sind als ein Pumpspeicherwerk und weit besser als ein Wasserstoffspeichersystem mit Elektrolyseur und Gasturbine, das nicht über 30 Prozent Wirkungsgrad kommt.

Den Grünstrom direkt oder über Batteriespeicher einzusetzen, ist sehr effizient, aber nicht immer möglich. (Bild: Thomas Hagenau/​Shutterstock)

Bereits vor mehr als zehn Jahren haben wir Studien gemacht, die zeigen, dass Batteriespeicher wirtschaftlich werden, wenn der Anteil der fluktuierenden erneuerbaren Erzeugung – ohne Wasserkraft und Biomasse gerechnet – über 50 Prozent liegt. Da sind wir jetzt.

Langzeitspeicher werden dann ab einem Anteil von rund 80 Prozent Erneuerbaren wirtschaftlich und notwendig. Da kommen wir Ende des Jahrzehnts hin.

Ab 80 Prozent Erneuerbaren-Anteil sind wir endgültig in einer anderen Stromwelt?

Ja. Der Anteil der konventionellen Kraftwerke an der Stromerzeugung ist dann so klein, dass sie das System nicht mehr allein tragen können. Im Moment können sie das noch.

Aber mit einem steigenden Anteil Erneuerbarer gehen die Konventionellen aus dem Markt, weil ihre Betriebsstunden zu gering und die CO₂-Zertifikate zu teuer werden. Das wird relativ schnell passieren.

Der Energiekonzern Leag nimmt jetzt über den Sommer zwei der vier noch verbliebenen 500-Megawatt-Blöcke im Braunkohlekraftwerk Jänschwalde vom Netz.

Der Betrieb klassischer Kraftwerke wird schwierig. Deshalb stellt sich die Frage, in welchem Marktregime die neuen Gaskraftwerke errichtet werden, über die jetzt seit Jahren diskutiert wird.

Überlässt man das dem freien Markt, lohnt sich der Bau dieser Gaskraftwerke nur, wenn die Megawattstunde zeitweise vielleicht 500 bis 1.000 Euro kostet.

Die Anlagen könnten aber auch in einem sogenannten Kapazitätsmarkt gebaut werden. Dann finanzieren wir sie dafür, dass sie einfach da sind. Das kann in Form einer Umlage auf das Stromnetz geschehen.

Das zu entscheiden, ist keine ganz einfache Frage. Da streiten sich derzeit die Experten.

Sie sagen, die Gaskraftwerke werden für die zwei bis drei Wochen der sogenannten Dunkelflaute gebraucht, die wetterstatistisch etwa alle zwei Jahre auftritt ...

Drei Wochen lange Flauten treten vielleicht alle zwei Jahre auf, aber über eine oder zwei Wochen haben wir sie ziemlich regelmäßig. Dafür brauchen wir die wasserstoffbasierten Speichersysteme, samt den Kavernenspeichern. Bei der Rückverstromung werden aber eben nur Wirkungsgrade von 30 Prozent erreicht.

Und schlimmstenfalls hat der Speicher mit angehängtem Kraftwerk einen einzigen richtigen Betriebszyklus im Jahr. Ein Asset, das sie praktisch nicht einsetzen können, ist für Investoren wenig attraktiv.

Wenn ein Gaskraftwerk künftig in einem Kapazitätsmarkt agieren soll, stellt sich deswegen die Frage: Darf es auch Strom erzeugen, wenn vielleicht nur zwei Tage lang mal weniger erneuerbare Energie angeboten wird?

Wird das erlaubt, kommt das Kraftwerk im Strommarkt aber den Batteriespeichern in die Quere. Der Bau der Gaskraftwerke muss deswegen politisch gesteuert werden.

Bei den Batteriespeichern braucht man das nicht. Der Markt kommt jetzt in Gang, weil die Unterschiede bei den Strompreisen eine Finanzierung der Speicher möglich machen.

Am Ende ist das künftige Stromsystem ein kompliziertes Geflecht. Da ist nichts einfach. Wir brauchen ja auch immer eine hundertprozentige Versorgungssicherheit.

Teil 2: "Bei der Sektorkopplung haben wir politische Entscheidungen zu lange verschleppt" – Der Ruf nach Technologieoffenheit im Stromsystem stellt für Dirk Uwe Sauer eine Art von Politikversagen dar. Es gebe gute Gründe, den Bedarf nach Wasserstoff vor allem im Inland zu decken.

Teil 3: "Heimspeicher dienen derzeit nicht wirklich dem Netz und dem Strommarkt" – Eigene Solaranlagen mit Speicher helfen den Verteilnetzen erst, wenn dadurch der Ausbau des Stromnetzes vermieden wird, sagt Dirk Uwe Sauer. Um diesen Nutzen zu erschließen, fehle es an flächendeckender Steuerung und Preissignalen.