Lastspitzen, sogenannte „Peaks“ entstehen, wenn zu einem Zeitpunkt besonders viel Strom verbraucht wird. Sie können die Stabilität der Stromnetze gefährden, zudem sind die Stromkosten während Peaks sehr hoch. Second-Life-Batteriespeicher bieten eine effiziente Lösung, um die Lastspitzen abzufedern. Die Speicher werden aufgeladen, wenn mehr Strom erzeugt als verbraucht wird. Bei hoher Nachfrage wird der eingespeicherte Strom dann zur Verfügung gestellt. Dadurch muss der Strom nicht teuer aus dem Netz bezogen werden und die Netze werden entlastet.

Batteriespeicher nehmen eine wichtige Rolle in der Energiewende ein. Sie unterstützen die Integration Erneuerbarer Energien durch die Zwischenspeicherung von Strom, entlasten die Netze und tragen dadurch zur Flexibilität und Stabilität des Stromsystems bei. Seit Jahren steigt die Gesamtkapazität von Speicherbatterien in Deutschland stark an. Ende August 2024 betrug die Kapazität insgesamt 15.100 Kilowattstunden, im Vorjahr waren es nur 9.500 Kilowattstunden. Der Großteil entfällt auf Heimspeicher, die vor allem in Kombination mit Photovoltaik-Anlagen installiert werden, um den Eigenverbrauch zu erhöhen. Gewerbespeicher werden neben der Erhöhung des Eigenverbrauchs auch zur Kappung von Lastspitzen eingesetzt. Großspeicher dienen hauptsächlich der Bereitstellung von Primärregelleistung. Mit der Stromspeicher-Strategie, die das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz 2023 veröffentlichte, wurden verschiedene Maßnahmen erarbeitet, um den notwendigen Ausbau der Speicherkapazität voranzutreiben.

Stromerzeugung aus Photovoltaikanlagen unterliegt starken Schwankungen, da die Sonneneinstrahlung je nach Tageszeit, Wetter und Jahreszeit variiert. Um den Strombedarf auch in Zeiten decken zu können, in denen wenig oder kein Strom durch Sonneneinstrahlung erzeugt wird, sind Speicherlösungen notwendig. Mit Second-Life-Speichern können Schwankungen in Erzeugung und Verbrauch im Tagesverlauf ausgeglichen werden. Wird mehr Strom erzeugt, als zu der Zeit verbraucht wird, kann der Speicher den Strom aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgeben. Somit unterstützen Second-Life-Speicher die Erhöhung des Eigenstromverbrauchs und die Integration Erneuerbarer Energien.

In dem kürzlich veröffentlichten Forschungspapier „Understanding the Economics of Aged Traction Batteries: Market Value and Dynamics“ des Lehrstuhls für Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen, untersuchen die Autoren die Marktmechanismen der Preisbildung für gebrauchte Batterien und bietet Einblicke in die Dynamik des Second-Life-Marktes. Zur Erhöhung der Preistransparenz wurde ein Preisindex für Second-Life-Batterien erarbeitet, der die Entwicklungen der Kosten für Lithium-Ionen-Batterien in Europa darstellt.

Das Forschungspapier wurde im Rahmen von Fluxlicon erstellt und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

Mehr als 90 Prozent der insgesamt 48,8 Millionen Pkw in Deutschland werden mit Diesel oder Benzin betrieben.

Im Jahr 2023 gab es in Deutschland insgesamt rund 48,8 Millionen Pkw. Lediglich eine Million davon war rein elektrisch angetrieben, rund 865.000 weitere Plug-in-Hybride. Die Antriebswende kommt langsam in Gang, reicht aber für den erforderlichen Klimaschutz nicht aus. Neben der Antriebswende im Verkehr ist auch eine Verkehrswende geboten, die zu weniger Pkw-Verkehr und -Bestand insgesamt führt. Nur dann kann die Energiewende im Verkehr mit einem vollständigen Umstieg auf Erneuerbare Energien im überschaubaren Zeitrahmen gelingen.

Die Animation illustriert den Weg einer ausgedienten E-Auto-Batterie durch den Prozess ihrer Wiederverwendung als Teil eines stationären Energiespeichers. Dank dieser neuen Nutzung können die Batterien, die nicht mehr für den Antrieb von Elektrofahrzeugen geeignet sind, einen entscheidenden Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien und zur Netzstabilisierung leisten.

Der Erfolg der Energiewende und das Erreichen der Klimaziele hängen maßgeblich vom Ausbau der Erneuerbaren Energien in der Stromversorgung ab. Bis 2030 soll ihr Anteil laut dem Erneuerbare-Energien-Gesetz auf mindestens 80 Prozent steigen. Windenergie- und Photovoltaikanlagen spielen im Ausbau eine entscheidende Rolle und weisen großes Potenzial zur Erreichung der Ziele auf. Jedoch unterliegen gerade diese Anlagen wetter-, tages- und jahreszeitbedingten Schwankungen. Bei starker Sonneneinstrahlung und windigem Wetter kann es zu Überlastungen im Stromnetz kommen, bei wenig Wind und Sonne hingegen zu ungenügender Produktion, um die Nachfrage nach Strom komplett zu decken. Neben dem dringend notwendigen Ausbau des Stromnetzes sind für die zunehmende Integration von Erneuerbaren Energien in das Stromnetz Möglichkeiten zur Speicherung unverzichtbar.

Fluxlicon ist ein modularer und flexibler Energiespeicher aus Second-Life-Batterien. Die Speicherarchitektur bietet eine Netzschnittstelle für die Integration Erneuerbarer Energien sowie „Fast Charging“ für die Optimierung der Ladeinfrastruktur.

Batterien, die aus Elektrofahrzeugen ausgemustert wurden, bieten die Möglichkeit, als feste Energiespeicher verwendet zu werden, um überschüssige erneuerbare Energie zu speichern und sie bei Bedarf wieder freizugeben. Dies eröffnet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für lokale Stromnetze.

Angesichts der abnehmenden Vorhersagen für die Zulassung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren gewinnen Elektrofahrzeuge in den kommenden Jahren zunehmend an Bedeutung.

Bis 2030 soll der Anteil neu zugelassender E-PKW an den gesamten Neuzuassungen von rund 18 Prozent (2022) auf 70 Prozent steigen, so die Zielpfade der Ariadne-Szenarien. 2035 sollen 100 Prozent erreicht werden.

Erneuerbare-Energien-Anlagen werden manchmal aufgrund von Netzengpässen gedrosselt.

Als Einspeisemanagement wird das Abschalten oder Drosseln von Erneuerbare-Energien-Anlagen bezeichnet, damit diese zeitweise weniger Strom in das Stromnetz einspeisen als sie eigentlich erzeugen könnten. Solche Abregelungen sind notwendig, wenn Teile des Stromnetzes überlastet sind, so dass der Strom nicht zu den Verbrauchern transportiert werden kann. Der größte Anteil der abgeregelten Strommenge entfällt auf die Windenergie, wobei die Offshore-Windenergie eine immer größere Rolle spielt. Im Jahr 2022 gingen auf diese Weise acht Milliarden Kilowattstunden Strom aus Erneuerbaren Energien verloren, das waren etwa 1,4 Prozent der gesamten Stromerzeugung. Um den Umfang der Einspeisemanagement-Maßnahmen zu minimieren, ist der Um- und Ausbau der Stromnetze ist notwendig. Zudem sollte möglichst viel Strom gespeichert und später genutzt oder in anderen Anwendungen eingesetzt werden, zum Beispiel zum Heizen ("Sektorenkopplung"), statt den Strom gar nicht erst zu erzeugen.

Mit 254 Milliarden Kilowattstunden lieferten die Erneuerbaren Energien rund 44 Prozent der deutschen Bruttostromerzeugung im Jahr 2022.

Im Jahr 2022 wurden in Deutschland insgesamt 577,3 Milliarden Kilowattstunden Strom erzeugt. Damit hatten die Erneuerbaren Energien einen Anteil von 44 Prozent an der Stromerzeugung bzw. 46,2 Prozent am Stromverbrauch. Nach einem windschwachen Vorjahr konnte die Windenergie wieder zulegen und stellte rund die Hälfte des Stroms aus Erneuerbaren Energien bzw. 22 Prozent der gesamten Stromerzeugung. Aufgrund der Abschaltung von drei Atomkraftwerken zum Jahreswechsel 2021/2022 und eines verringerten Einsatzes von Erdgas stieg der Anteil von Braun- und Steinkohle auf zusammen 31,4 Prozent. Von der gesamten Erzeugung wurden netto 26,8 Milliarden Kilowattstunden in die Nachbarländer exportiert. Um die Klimaschutzziele zu erreichen, müssen die Erneuerbaren Energien und Speichertechniken wesentlich stärker ausgebaut werden als bisher.

Im Fluxlicon-Speicher werden ausgediente Elektroauto-Batterien unterschiedlicher Hersteller eingesetzt.

Ein Energiespeicher aus Second-Life-Batterien nutzt gebrauchte Batterien aus Elektrofahrzeugen, die nicht mehr ausreichende Kapazität für den Fahrzeugantrieb verfügen. Ausgediente Batterien können als stationäre Energiespeicher im Energiesystem zur Integration von Erneuerbaren Energien und Netzstabilisierung beitragen.

Stromanwendungen im Verkehr sind wichtig, um von fossilem Öl wegzukommen und auf Erneuerbare Energien umzusteigen. Viele Fahrzeuge mit Direktantrieb (z.B. Züge mit Anbindung an Oberleitungen oder Stromschienen) und Batterien (z.B. E-Bikes) sind schon etabliert. Andere sind noch in früheren Stadien der technischen oder marktlichen Entwicklung. So haben Elektroautos (BEV) im Jahr 2022 einen Anteil von knapp 18 Prozent an den Pkw-Neuzulassungen in Deutschland erreicht. Züge mit Batterie- oder Wasserstoffantrieb fahren bislang nur in Pilotprojekten, von einer Etablierung im Markt kann noch nicht die Rede sein.

Linienbusse fahren in manchen Städten ähnlich wie Straßenbahnen mit Oberleitung. Batterieelektrisch angetriebene Linienbusse findet man in Deutschland in größerer Zahl zum Beispiel in Berlin oder Hamburg. In Berlin soll die gesamte Busflotte bis 2030 auf Elektroantrieb umgestellt werden. Kleinere Ausflugsboote gibt es bereits seit einigen Jahren mit Solar- und Batterieantrieb. Bei größeren Schiffen und Fähren ist der Elektroantrieb hingegen noch selten. Für den Güterverkehr per Lkw gibt es Pilotprojekte mit Oberleitungen auf Autobahnabschnitten und Pufferbatterien in den Fahrzeugen, auch erste Wasserstoff-Lkw sind auf der Straße. Kleinere Lieferfahrzeuge fahren in zunehmendem Maße elektrisch.

Eine effiziente Kopplung der Sektoren Strom und Verkehr sorgt für den Ausgleich von Energieerzeugung und –verbrauch. Batterien werden bevorzugt dann geladen, wenn genug Strom aus Wind und Sonne zur Verfügung steht. Stromanwendungen im Verkehr sind wichtig, um von fossilem Öl auf Erneuerbare Energien umzusteigen.

Die Elektromobilität ist ein wichtiger Baustein der Energiewende im Verkehr. Fahrzeugbatterien lassen mit der Zeit jedoch in ihrer Leistung nach und sind dann für den Antrieb im Verkehr nicht mehr geeignet. Damit Batterien und ihre wertvollen Rohstoffe trotzdem möglichst lange im Energiesystem bleiben, können sie ein zweites Leben als stationärer Stromspeicher führen, bevor sie am Ende ihrer Einsatzfähigkeit recycelt werden. Das ist ein wichtiger Schritt Richtung Kreislaufwirtschaft.

Im Vergleich zum Vorjahr, das erheblich durch die Corona-Lockdowns geprägt war, ist der Anteil Erneuerbarer Energien im deutschen Verkehrssektor im Jahr 2021 wieder deutlich gesunken (von 7,6 auf 6,8 Prozent). Das lag zum einen an einem deutlichen Rückgang des Biodieselverbrauchs, aber vor allem am insgesamt wieder deutlich angestiegenen Kraftstoffverbrauch nach dem Ende der drastischen Reise- und sonstigen Mobilitätseinschränkungen.

Das Jahr 2020 war ein Ausnahmejahr im Hinblick auf den Energieverbrauch im Verkehr. Durch die Corona-Lockdowns mit erheblichen Einschränkungen der privaten wie gewerblichen Mobilität fiel der Endenergiebedarf im Verkehr so niedrig aus wie noch nie in den vergangenen 30 Jahren. Abgesehen von diesem Ausnahmejahr zeigt sich jedoch leider kein Trend zur Verkehrswende. Die Energiewende im Verkehr mit der Nutzung von Biokraftstoffen und Strom aus Erneuerbaren Energien schreitet für wirksamen Klimaschutz viel zu langsam voran.

Der Verkehr ist ein großes Sorgenkind von Klimaschutz und Energiewende in Deutschland. Stagnierender statt sinkender Treibhausgasausstoß, mehr verbrauchsstarke statt weniger und sparsame Fahrzeuge sowie ein Mehr bei Personenkilometern und Gütertransport machen den Klimaschutz im Verkehrssektor zu einer besonderen Herausforderung.

Wenn vom zunehmenden Bedarf an Speichern im Zuge der Energiewende die Rede ist, dann erfolgt das meist in dem Kontext der schwankenden Verfügbarkeit von Strom aus Wind- und Sonnenenergie. Die Strommengen, die zum Zeitpunkt der Erzeugung nicht anderweitig benötigt werden, sollen durch Speicher zu einem anderen Zeitpunkt verfügbar gemacht werden.

Der Ausbau der Erneuerbaren Energien kommt in Deutschland nur langsam voran. Während die Erneuerbaren ihren Anteil an der Stromversorgung weiter steigern konnten, stagniert hingegen die Entwicklung im Wärme- und vor allem im Verkehrssektor. Zentrale Ursache: Die Erneuerbaren Energien sind noch nicht auf der Straße angekommen. Nur gut 5 Prozent unseres Energiebedarfs stammen im Verkehrssektor aus erneuerbaren Quellen.

Das Klimaschutzgesetz 2021 schreibt eine Minderung des Treibhausgasausstoßes um 65 Prozent bis 2030 und Klimaneutralität bis 2045 vor. Betrachtet man den durchschnittlichen Verlauf seit 2010, klafft eine enorme Klimaschutzlücke.

Gerade Wind- und Solarenergieanlagen können durch Effizienzsteigerungen und Massenproduktion in Zukunft günstiger Strom produzieren. Hier werden Stromgestehungskosten typischer, neu errichteter Anlagen sowie maximales Kostensenkungspotenzial dargestellt.

Der Endenergieverbrauch in den Bereichen Strom, Wärme und Verkehr ist in Deutschland im Jahr 2020 deutlich zurückgegangen, was auf die Corona-Pandemie und damit einhergehende Einschränkungen zurückzuführen ist. Der Anteil von Wärme und Kälte ist dadurch noch gestiegen, mehr als 50 Prozent des Endenergieverbrauchs in Deutschland entfallen darauf.

Die Grafik zeigt, welche verschiedenen Arten von Speichern gibt es und in welchen Sektoren sie angewendet werden.

Speicher sind eine wichtige Option, um unseren Energiebedarf jederzeit und unabhängig von Wetter, Tages- und Jahreszeiten mit dem vorhandenen Angebot in Einklang zu bringen. Die Animation zeigt, welche Speicher es gibt und wie die Sektoren Strom, Wärme, Verkehr, Industrie durch verschiedene Speichertechnologien verknüpft werden.