Wie effizient die Energiewende in Deutschland umgesetzt wird, hängt nicht nur davon ab, wie schnell Windräder, Solaranlagen gebaut und Stromnetze daran angepasst werden. Ein wichtiger Faktor ist auch, Stromüberschüsse klug zu nutzen, die bei viel Wind und Sonne zunehmend anfallen. Ein Forschungsteam der Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) zeigt in einer neuen Studie, dass gezielt platzierte Batteriespeicher und Elektrolyseure zur Wasserstoffproduktion Milliardenkosten vermeiden können. Kernbotschaft: Wo genügend Flexibilität herrscht, muss Strom nicht abgeregelt oder teurer importiert werden.
Schlüsseltechnologien: Großbatterien und Elektrolyseure
Die Forschenden modellieren in ihrer Untersuchung die Entwicklung des deutschen Stromsystems bis 2050 und optimieren Standorte sowie Betriebsweisen von zwei Speicher-Schlüsseltechnologien: Großbatterien für den Tag-Nacht-Ausgleich am Tag und Elektrolyseure, die Überschussstrom in grünen Wasserstoff verwandeln – speicherbar über Wochen und sowohl für die „Rückverstromung“ als auch in der Industrie einsetzbar. Im „optimierten Szenario“ werden Elektrolyseure vor allem im windreichen Norden Deutschlands angesiedelt, Batteriespeicher eher im Süden, wo viel Photovoltaik einspeist. Dadurch sinkt der Bedarf an Abregelungen – also das „Wegwerfen“ von erneuerbarem Strom wegen Netzüberlastung – deutlich. „Bei einer idealen Ausstattung des Energiesystems mit Speichern werden dann weniger stillstehende Windräder zu sehen sein, obwohl gerade viel Wind weht. Derzeit muss das manchmal sein, um Überlastungen zu verhindern, wenn zu viel Strom im Netz ist“, so das Team.
Die Größenordnung ist beachtlich: Bis 2050 müssen rund 35 Prozent des produzierten erneuerbaren Stroms zunächst gespeichert oder in Wasserstoff umgewandelt werden, um effizient genutzt zu werden. Geschieht das nicht, steigen die Gesamtkosten der Transformation laut Studie um bis zu 60 Milliarden Euro – vor allem wegen der dann in Strom-Mangelzeiten nötigen zusätzlichen Importe aus den Nachbarländern. Das Studienteam empfiehlt daher, den Ausbau beider Flexibilitätsoptionen nicht „im Blindflug“ laufen zu lassen, sondern systemdienlich zu steuern. „Ein verzögerter oder zu geringer Ausbau von Wasserstoffanlagen und Speichern würde nicht nur die Kosten des Umbaus erhöhen, sondern auch dazu führen, dass Deutschland seine Klimaziele schwerer erreicht“, betont Alexander Mahner, Erstautor der Studie.
Flexibilitäten können Netzengpass ausgleichen
Die Ergebnisse treffen einen Nerv der aktuellen Energiepolitik. Im Jahr 2024 deckten erneuerbare Energien erstmals mit gut 62 Prozent fast zwei Drittel des öffentlichen Stromverbrauchs – ein Rekord, der zugleich die Schwächen der Infrastruktur offenlegt. Denn je stärker Wind und Sonne den Mix prägen, desto häufiger stoßen Netze lokal an Grenzen. Dann müssen die Betreiber der Erneuerbaren-Anlagen diese drosseln oder ganz abschalten.
Wie teuer solche Engpass-Bewirtschaftung ist, zeigen die Zahlen der Bundesnetzagentur und der Strommarkt-Plattform „Smard“: So summierten sich im Jahr 2023 die Kosten für das „Netzengpass-Management“ auf 3,1 Milliarden Euro, also für die Abregelung des Überschussstroms in bestimmten Regionen und das Hochfahren konventioneller Kraftwerke, um Strommangel andernorts zu verhindern. Flexibilitäten vor Ort – durch Speicher, Elektrolyse und Lastmanagement – sowie der weitere Netzausbau können diese Ausgaben drücken.
Höhere Kapazitäten nötig
Die neue Studie ordnet sich damit ein in die Strategie-Debatte zur Klimaneutralität. Bereits jetzt wächst die Batteriespeicherbasis schneller, als noch vor wenigen Jahren erwartet. So nahm die installierte Kapazität in Deutschland um rund 50 Prozent zu, getrieben vor allem von Heimspeichern von Solaranlagenbesitzer:innen und ersten großen Projekten zur Stromnetz-Stabilisierung. Ende 2024 wiesen Branchenberichte etwa 18 Gigawattstunden stationäre Speicherkapazität aus. Für die Netz- und Systemstabilität zählen jedoch zunehmend große, netzdienliche Speicher, die in den Mittagsstunden Photovoltaik-Spitzen abflachen und Regelenergie bereitstellen. Bei der Wasserstoffgewinnung hingegen geht es erst langsam voran. Die Bundesregierung peilt bis 2030 zwar bereits mindestens zehn Gigawatt einheimische Elektrolyseleistung an, in der Praxis hapert es noch: Projekte sind zwar in Planung, die Umsetzung verzögert sich jedoch vielfach, weil Investitionssicherheit und Abnehmer unklar sind. Nach der jetzt vorgelegten Untersuchung wären 2050 zudem deutlich höhere Kapazitäten nötig, nämlich rund 70 Gigawatt.
Wichtig ist aber auch die Erkenntnis: Die nötige Flexibilität ersetzt den Netzausbau nicht – sie ergänzt ihn. Der aktuelle Netzentwicklungsplan beschreibt den Leitungsausbau bis in die 2040er Jahre hinein. Doch auch, wenn er voll und zeitgerecht umgesetzt wird, bleibt die Notwendigkeit, Strom lokal zu speichern oder in Wasserstoff umzuwandeln. Genau dort setzt die Empfehlung der Studie an: Elektrolyse dorthin, wo viel Windstrom anfällt; Batterien dorthin, wo Solarstrom-Spitzen auftreten. Was jetzt fehlt, ist eine präzise, regional abgestimmte „Flex-Strategie“, die Genehmigungen, Marktanreize und Netzplanung verknüpft – damit Speicher und Elektrolyseure nicht nur überhaupt gebaut werden, sondern auch am richtigen Ort und mit der richtigen Betriebsweise.
