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Ökobilanz zeigt: Haushalte mit virtuell vernetzten Photovoltaik-Speichern bringen Umwelt- und Klimaschutz voran

Noch sind es fossile Großkraftwerke, die das Stromsystem bei Schwankungen der Energieversorgung durch fluktuierende Stromerzeugung von Wind- und Solaranlagen stabilisieren. Doch hierfür gibt es zunehmend erneuerbaren Ersatz: Denn immer mehr deutsche Haushalte haben eine eigene Photovoltaikanlage mit einem Batteriespeicher. Werden diese Speicher mithilfe digitaler Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) virtuell miteinander verbunden, können sie solche stabilisierenden Dienstleistungen für das Energiesystem übernehmen wie die bisherigen Großkraftwerke. Das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) hat nun mit einer Ökobilanz detailliert bewertet, welche Umwelteffekte ein solcher virtueller Verbund hat. Fazit: Es entstehen hohe Vorteile für den Klimaschutz und die Umwelt insgesamt. Mit dem prognostizierten weiteren Ausbau der Photovoltaik-Speicher sollten daher auch die Speicherverbünde zunehmen, empfehlen die Forschenden.

Virtuelle Verbünde unterstützen Übergang zu Energiesystem mit einem hohen Erneuerbaren-Anteil

Immer mehr Verbraucher*innen versorgen sich mit Strom aus einer Photovoltaikanlage, sie werden zu sogenannten Prosumer*innen. Wenn diese Haushalte mit ihren Photovoltaik-Batteriespeichern miteinander vernetzt werden, kann etwa überschüssige erneuerbare Energie aus dem Stromnetz in ihren Speichern zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt zur Stabilisierung des Netzes wieder abgegeben werden. Damit unterstützen virtuelle Verbünde den Übergang zu einem Energiesystem mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien, die aufgrund von Wetter- und Klimabedingungen schwanken. Die Kombination aus dezentralen erneuerbaren Energien und digitaler Technik bietet somit das Potenzial, die Stromversorgung zu stabilisieren.

„Im Jahr 2020 gab es etwa 1,3 Gigawatt Leistung von Photovoltaik-Batteriespeichern in Deutschland. Davon nahm bislang nur ein Bruchteil an einem virtuellen Verbund teil. Die Übertragungsnetzbetreiber und die Bundesnetzagentur gehen von einem enormen Ausbau aus und erwarten bis 2045 eine Speicherkapazität von rund 100 Gigawatt“, erläutert Studienautor Hannes Bluhm vom IÖW. „Es steht also ein enormer Speicherausbau an, der für virtuelle Verbünde genutzt werden sollte. Die Stabilität und Sicherheit des Energiesystems würden davon profitieren“.

Ganzheitliche Umweltbewertung virtueller Speicher-Verbünde

Obwohl das Konzept ökologisch motiviert ist, fehlte bislang eine ganzheitliche Umweltbewertung, die sowohl die Umweltvorteile als auch die Umweltbelastungen solcher Verbünde berücksichtigt. Hannes Bluhm und Dr. Swantje Gährs, IÖW-Wissenschaftler*innen in der Nachwuchsgruppe SteuerBoard Energie des BMBF, vergleichen in der Zeitschrift Journal of Energy Storage einen Photovoltaik-Batteriespeicher in einem deutschen Einfamilienhaus mit und ohne Teilnahme an einem Verbund. Dabei bewerten sie mittels Ökobilanzierung drei Ebenen von Umwelteffekten: direkte Effekte durch die Digitalisierung wie Datentransfer und IKT-Ressourcen, indirekte Effekte durch externe Optimierung auf Haushaltsebene wie Veränderungen der Batterielebensdauer und der Stromversorgung und Enablement-Effekte, die auf Systemebene entstehen wie eine Bereitstellung von Primärregelleistung, Redispatch und Verhinderung von Abregelung erneuerbarer Energien.

Es zeigt sich: Ein Prosumer*innen-Haushalt hätte im Untersuchungszeitraum 2018 durch die Teilnahme an einem virtuellen Verbund bis zu 656 kg CO2-Äquivalente einsparen können. Weitere Umweltvorteile zeigen sich durch einen geringeren fossilen Ressourcenverbrauch, und einen geringeren Beitrag zum Abbau der Ozonschicht oder zur Versauerung. Voraussetzung für diese Befunde ist, so die Autor*innen in der Fachzeitschrift, dass die Batterielebensdauer und der Autarkiegrad des Haushalts nicht signifikant durch die Teilnahme am Verbund beeinflusst werden – eine häufige Befürchtung von Speicherbesitzer*innen, die sich im realen Betrieb gar nicht oder kaum bestätigt hat.

Batteriebesitzer*innen sollten zu Teilnahme an virtuellen Verbünden ermutigt werden

Derzeitige und künftige Batteriebesitzer*innen sollten daher nicht davor zurückschrecken, den externen Zugriff auf ihre Speicher zuzulassen. Um die Leistungen solcher Verbünde für das Energiesystem gut nutzen zu können, sollte zudem der Rollout für Smart Meter und Smart Meter Gateways, also die notwendigen digitalen Mess- und Kommunikationssysteme, zeitnah umgesetzt werden.

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Bibliografische Informationen:

Hannes Bluhm, Swantje Gährs (2023): Environmental assessment of prosumer digitalization: The case of virtual pooling of PV battery storage systems, Journal of Energy Storage, Volume 59, 106487, ISSN 2352-152X, https://doi.org/10.1016/j.est.2022.106487

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