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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Großbatteriespeicher Einzelfragen zur Lithium-Ionen-Batterietechnologie © 2019 Deutscher Bundestag WD 8 - 3000 - 002/19",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 2 WD 8 - 3000 - 002/19 Großbatteriespeicher Einzelfragen zur Lithium-Ionen-Batterietechnologie Aktenzeichen: WD 8 - 3000 - 002/19 Abschluss der Arbeit: 28. Januar 2019 Fachbereich: WD 8: Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung Die Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages unterstützen die Mitglieder des Deutschen Bundestages bei ihrer mandatsbezogenen Tätigkeit. Ihre Arbeiten geben nicht die Auffassung des Deutschen Bundestages, eines sei- ner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung der Verfasse- rinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeit- punkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abge- ordneten des Bundestages dar. Die Arbeiten können der Geheimschutzordnung des Bundestages unterliegende, ge- schützte oder andere nicht zur Veröffentlichung geeignete Informationen enthalten. Eine beabsichtigte Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fach- bereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 3 WD 8 - 3000 - 002/19 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 4 2. Kenngrößen von Energiespeichersystemen 5 3. Ausgewählte Kenngrößen von Lithium-Ionen-Speichern 5 4. Marktübersicht Batteriespeicher 6 5. Zentrale Lithium-Ionen-Großspeicherprojekte 6 6. Ökonomische Aspekte von Stromspeichern 9 7. Quellenverzeichnis 12",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 4 WD 8 - 3000 - 002/19 1. Einleitung Für die deutsche Stromversorgung müssen insgesamt zu jeder Zeit knapp 600 Megawatt von den Netzbetreibern zur Stabilisierung vorgehalten werden. Mit einer installierten Leistung von 140 Megawatt im Jahr 2017 war Deutschland Vorreiter bei Großspeicherprojekten. Lithium-Io- nen-Speichertechnologien kommen hierfür zunehmend zum Einsatz. Streng genommen müssten Lithium-Ionen-Batterien als Lithium-Ionen-Akkumulatoren (wieder- aufladbare elektrochemische Energiespeicher, Akkus) bezeichnet werden. In der Literatur werden beide Begriffe, Batterie und Akkumulator, synonym verwendet. Das Einsatzgebiet der Lithium-Ionen-Batterien reicht, in Abhängigkeit von ihrer Größe (Leistung), vom Stromspeicher bzw. Pufferspeicher für die Erneuerbaren Energien, über Lastmanagement und Primärregelenergie bis hin zur Notstromversorgung. Auch in Elektroautos werden vorzugs- weise Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt. Ebenso setzen viele Heimspeicher-Hersteller diese Tech- nologie ein. Die kalendarische Lebensdauer von unter fünf Jahren wird für den Konsumgüterbe- reich angesetzt, für den Industriebereich sollen Lebensdauern von über 10 Jahren akzeptabel 1 sein. Als elektro-chemische Speicher haben Lithium-Ionen-Batterien eine hohe Energiedichte und we- nig Kapazitätsverlust bei häufigem Laden. Eigenschaften, die ihre Lebensdauer beeinflussen, sind 2 die Zellchemie , die Verarbeitung der Batteriezellen und ihr Nutzungsprofil. Da kein Memory- Effekt auftritt, d. h. die Batteriekapazität auch nach mehreren Teilentladungen nicht sinkt, hängt die maximale Zyklenzahl von den Umgebungsbedingungen, insbesondere der Temperatur ab. Die Zyklenzahl wird mit einer Spannbreite für Großbatterien von mittlerweile > 10.000 Zyklen ange- geben. Für eine lange Lebensdauer hat die Lithiumionen-Zelle idealerweise einen Ladezustand zwischen 30-70 %. Hohe Temperaturen wirken sich schädlich auf die Lebensdauer aus. Mit Wir- kungsgrade von über 90 % sind Lithium-Ionen-Batterien im Allgemeinen sehr effizient. Mit volu- 1 Sterner, M., Stadler, I. (2014). „Energiespeicher“, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014, S. 270 Witsch, Katrin, Handelsblatt (2018). „Tesla bringt ersten Großspeicher in Europa ans Netz“, https://www.han- delsblatt.com/unternehmen/energie/us-elektro-pionier-tesla-bringt-ersten-grossspeicher-in-europa-ans- netz/22583232.html?ticket=ST-798084-JENbeA40xORLOEkFLddH-ap1, 18.05.2018, 17:35 Uhr Bundesverband Energiespeicher (BVES) (2016). „Speichertechnologien Steckbrief-Li-Ionen Stromspeicher“, https://www.bves.de/wp-content/uploads/2016/03/FactSheet_echemisch_Li_Ionen.pdf 2 Es gibt verschiedene Zelltypen der Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion). Die Unterscheidung bezieht sich auf das Ma- terial, das für Elektroden und Elektrolyt verwendet wird: LiNiO2: Lithium-Nickel-Oxid, LiMn2O4: Lithium- Mangan-Oxid, LiCoO2: Lithium-Kobalt-Oxid, Li4Ti5O12: Lithium-Titanoxid, LiFePO4: Lithium-Eisen-Phos- phat, LiFeMnPO4: Lithium-Eisen-Mangan-Phosphat, LiFeYPO4: Lithium-Eisen-Ytrium-Phosphat, LiNMC: Li- thium-Nickel-Mangan-Kobalt, LiNiCoAlO2 (auch NCA): Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid, aus: Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V. (C.A.R.M.E.N.) „Marktübersicht Batteriespeicher“, https://www.carmen-ev.de/files/Sonne_Wind_und_Co/Speicher/Markt%C3%BCbersicht-Batteriespei- cher_2018.pdf („Carmen-Batteriespeicher“)",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 5 WD 8 - 3000 - 002/19 3 metrischen Energiedichten um 270 kWh/m besitzen sie das größte Potential für kompakte Spei- cherlösungen. Demgegenüber stehen - verglichen mit anderen Batteriesystemen - die höchsten 3 spezifischen Kosten. Durch die Skalierbarkeit von Lithium-Ionen-Batterien, d. h. der Möglichkeit des modularen Auf- baus (von Kilowattsunden (kWh) bis Megawattstunden (MWh)), sind theoretisch beliebig große 4 Systeme denkbar. Allerdings gibt es nur eine geringe Kostendegression mit der Systemgröße. Die vorliegende Arbeit behandelt insbesondere die technische Spezifikation und ökonomischen Aspekte von Großspeichern in der Größenordnung um 50 Megawatt (MW). 2. Kenngrößen von Energiespeichersystemen In der Literatur werden teilweise Energiedichte, Leistung und Kapazität zur Beschreibung der Speicherkapazität bez. des Speicherpotenzials verwendet. Die Energiedichte wird in Wattstunden pro Kilogramm oder pro Liter angegeben. Die Leistung in Watt pro Kilogramm oder Liter. Die Energiedichte verwendet man, um das Anwendungsspekt- rum der Speicher zu beschreiben. Die Leistungsdichte gibt die Leistung pro Gewicht bzw. Volu- men an. Die Leistung in Watt gibt die Ein- und Ausspeicherleistung an. Sie beschreibt die Lade- und Ent- ladeleistung als Arbeit pro Zeit. Die Speicherkapazität beschreibt den Stromanteil, den eine Anwendung überhaupt speichern kann. Sie wird als Arbeit bezeichnet, in Wattstunden [Wh] angegeben und beziffert den nutzba- ren Energieanteil des Speichers. 3. Ausgewählte Kenngrößen von Lithium-Ionen-Speichern Die folgenden Zahlen liefern beispielhaft Indikatoren der verschiedenen Parameter „und können 5 zwischen verschiedenen Produkten und Installationen erheblich variieren“. 6 - Technical Readiness Level : 9 - Gesamtwirkungsgrad: 84 - 87 % - Typische Nennausspeicherdauer: 0,5 bis 2 h - Energiedichte: 200 bis 350 Wh/l (bezogen auf die Volumeneinheit) - Zyklendauer (Voll-Ladezyklen): 1.000 bis 5.000, deutlich mehr Ladezyklen mit deutlich höherem Kostenrahmen 3 Sterner, M., Stadler, I. (2014). „Energiespeicher“, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014, Seite 270, 611 4 Verein Deutscher Ingenieure (VDI) (2017). VDI-Statusreport „Energiespeicher“, Seite 35 5 Verein Deutscher Ingenieure (VDI) (2017). VDI-Statusreport „Energiespeicher“, Seite 85-87 6 Technologiereifegrad von 1 bis 9, mit TRL9 als ausgereiftestes System: „Qualifiziertes System mit Nachweis des erfolgreichen Einsatzes“",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 6 WD 8 - 3000 - 002/19 - Auf die Leistung bezogene Installationskosten (starke Abhängigkeit der geologischen Rah- menbedingungen): 150 bis 200 €/kW - Auf die bereitgestellte Energie bezogenen Installationskosten: 250 bis 800 €/kWh. 4. Marktübersicht Batteriespeicher In der Marktübersicht „Batteriespeicher“ finden sich über 360 Speichersysteme von insgesamt 26 Herstellern und Anbietern, die für stationäre Systeme vorgesehen sind. Die Angaben für Batterie- Stromspeicher gelten für Batterien, wie sie auch für Elektroautos und Photovoltaik-Heimspeicher eingesetzt werden. Die entsprechenden Kenndaten wie z. B. Nutzkapazität, Ladezyklen, Wir- kungsgrad und Laufzeit, der Hinweis, ob sie als modulares System einsetzbar sind und der End- 7 kundenpreis sind, sofern Angaben vorlagen, nach Unternehmen und Produkt aufgelistet. Eine Beispielspezifikation für eine Batteriezelle, die modular von 1 bi 50 MW aufgebaut werden kann, liefert die Firma „Saft Groupe SA“. Die Produktbroschüre wirbt mit bis zu 20 Jahren Le- bensdauer bei täglichen Zyklen mit 60 % Entladungstiefe und mit einem Wirkungsgrad von mehr 8 als 95 %. 5. Zentrale Lithium-Ionen-Großspeicherprojekte Lithium-Ionen-Akkus werden als Kleinspeicher auch in Laptops und Smartphones eingesetzt. Großspeicher der Druckluftspeicher- oder Pumpspeichertechnologie haben eine Leistung von 100 bis 300 Megawatt (MW) bzw. 1 bis 500 MW. Die Leistung der Lithium-Ionen-Akkus liegt in der 9 Regel zwischen 0,002 bis einige 10 MW (10.000 kW). Die Grenze für Heimspeicher für z. B. Photovoltaikanlagen liegt bei einer Leistung/Kapazität von 10 > 30 kW/30 kWh. Dies ist ein Richtwert. Speicher mit höheren Kapazitäten gelten als Großspei- cher. Wobei zwischen dezentralen und zentralen Systemen unterschieden werden muss. Als de- zentrale Großsysteme gelten auch Heimspeicher, die in einem System als Pool zusammengefasst 7 Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V. (C.A.R.M.E.N.) „Marktübersicht Batteriespei- cher“, https://www.carmen-ev.de/files/Sonne_Wind_und_Co/Speicher/Markt%C3%BCbersicht-Batteriespei- cher_2018.pdf , ab Seite 7 8 Saft Groupe SA (2019). „Intensium® Max, the megawatt energy storage system“, https://www.saftbatte- ries.com/products-solutions/products/intensium%C2%AE-max-megawatt-energy-storage-system Saft Groupe SA (2013). „Intensium Max product brochure“, https://www.saftbatteries.com/products-soluti- ons/products/intensium%C2%AE-max-megawatt-energy-storage-system?text=&tech=76&market=330&sort=ne- west&submit=Search 9 Forschungsverbund Erneuerbare Energien (FVEE) (2018). „Systemkomponenten: Energiespeicher“, http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Programmbroschuere/fz2019/fz2019_03_02.pdf, Seite 25 Umrechnung: Kilowatt = 1000 Watt, Megawatt = 1.000.000 Watt, 1000 Kilowatt = 1 Megawatt, und 0,002 MW = 2 kW 10 Bundesverband Energiespeicher (BVES) (2016). „Leitfaden für Großspeicher“, https://www.bves.de/wp-con- tent/uploads/2017/03/20170224_Leitfaden-f%C3%BCr-Gro%C3%9Fspeicher.pdf",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 7 WD 8 - 3000 - 002/19 werden. In der Regel haben die dezentralen Systeme unterschiedliche Besitzer. Für zentrale Sys- 11 teme ist derzeit die Leistung/Kapazitätsskala nach oben hin offen. Die folgenden Abschnitte zeigen Beispiele für Großspeicher unterschiedlicher Größenordnungen. Einzelne verfügbare technische Kenndaten der verwendeten Batteriezellen werden beispielhaft genannt. - Im Batteriepark „WEMAG/Younicos“ in Schwerin sind über 25.000 Lithium-Ionen-Zellen mit einer Leistung von 5 MW errichtet worden. Der Hersteller Samsung SDI gibt auf seine Batteriezellen 20 Jahre Garantie, wenn sie mit der Software und dem Batteriemanagement 12 der Younicons AG betrieben werden . Das System kommt im Primärregelungsbereich be- reits rentabel zum Einsatz. Für Regelenergiebereitstellung im Sekundärregel- und Minu- tenreservebereich wurde bisher die Wirtschaftlichkeit in der Praxis noch nicht nachgewie- 13 sen. - In Zusammenarbeit mit dem niederländischen Versorger „Eneco“ und „Mitsubishi“ ent- stand in Schleswig-Holstein, in Jardelund, das Großspeichersystem „EnspireME“ aus 14 10.000 Lithium-Ionen-Batterien mit einer Leistung von 48 MW. 15 - Im britischen Glassenbury ist bereits ein Großspeicher mit 50 MW am Netz. - Die Firma Tesla hat in Australien im Dezember 2017 einen Großspeicher in Betrieb ge- nommen. Dieser ist mit einer Leistung von 100 Megawatt bislang der größte Batteriespei- cher der Welt. Das gesamte Projekt, das von der Firma Tesla umgesetzt wurde, hat ein Vo- lumen von 200 Millionen Dollar. Als Speichertechnologie wurden sogenannte „Power- packs“, unbegrenzt skalierbare Modulsysteme, eingesetzt. Das Modul „Powerpack“ ist 11 Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE) (2015). Kurzstudie „Der positive Beitrag dezentraler Batterie- speicher für eine stabile Stromversorgung“, https://www.bee-ev.de/fileadmin/Publikationen/Stu- dien/BEE_HM_FENES_Kurzstudie_final.pdf 12 Frick, Frank, (2016). „Boom für Batterieparks“, Bild der Wissenschaft, Themenheft „Die Challenge“ (2016), S.31 Sterner, M., Stadler, I. (2014). „Energiespeicher“, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014, Seite 651 13 Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE) (2015). Kurzstudie „Der positive Beitrag dezentraler Batterie- speicher für eine stabile Stromversorgung“, https://www.bee-ev.de/fileadmin/Publikationen/Stu- dien/BEE_HM_FENES_Kurzstudie_final.pdf 14 Handelsblatt (2018). „Tesla bringt ersten Großspeicher in Europa ans Netz“, https://www.handelsblatt.com/un- ternehmen/energie/us-elektro-pionier-tesla-bringt-ersten-grossspeicher-in-europa-ans-netz/22583232.html?ti- cket=ST-798084-JENbeA40xORLOEkFLddH-ap1, 18.5.2018, 17:35 h 50komma2 (2018). „Europas größte Batterie in Betrieb“, http://50komma2.de/ww/2018/07/02/europas-groesste- batterie-in-betrieb/ 15 Handelsblatt (2018). „Tesla bringt ersten Großspeicher in Europa ans Netz“, https://www.handelsblatt.com/un- ternehmen/energie/us-elektro-pionier-tesla-bringt-ersten-grossspeicher-in-europa-ans-netz/22583232.html?ti- cket=ST-798084-JENbeA40xORLOEkFLddH-ap1, 18.5.2018, 17:35 h G2 Energy „Project Overview“, https://www.g2energy.co.uk/wp-content/uploads/2018/09/Project-Overview- Glassenbury.pdf",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 8 WD 8 - 3000 - 002/19 eine „Gleichstrom-Energiespeichereinheit mit 16 einzelnen Batteriegruppen („pods“), ei- nem Wärmemanagementsystem und Hunderten von Sensoren, mit denen die Leistung je- der einzelnen Zelle überwacht und berichtet wird“, folgenden Produktdaten: Energiekapa- zität 210 kWh (Wechselstrom) pro Powerpack, Umgebungstemperatur -30 bis 50 °C Sys- temwirkungsgrad (Wechselstrom) bei einem Wärmemanagement bei 25 °C Umgebungs- temperatur, 88 % Energieeffizienz (2 Stundenbasis), 89 % Energieeffizienz (4 Stundenba- 16 sis), extremer Langlebigkeit und einer Entladetiefe von 100 %. - Beim Steag-Großbatterie-System besteht jedes Li-Ionen-Großbatterie-System aus 6 Contai- nern mit einer Gesamtleistung von 15 MW (3 x 5 MW). Bis Anfang 2017 sollen Systeme mit einer Kapazität von etwa 90 MWh errichtet werden. Die Module bestehen aus den gleichen Zellen wie die, die bei der Elektromobilität eingesetzt werden. Die Investitions- 17 kosten sollen 100 Millionen betragen. - Die Firma Hoppecke hat kleinere Großspeicher in Betrieb genommen und größere Spei- cher (bis 100 MW) projektiert. Das bislang größte Projekt in einer Photovoltaik-Anlage in Asien besitzt eine Speicherkapazität von etwa 100 MWh. Die Lithium-Ionen-Batterien werden mit einem Wirkungsgrad von > 95 % bei vollständiger Ladung und Entladung, ei- ner Zyklenzahl von 6.000 Zyklen bei 25 °C Außentemperatur und mit einer Lebensdauer 18 von bis zu 20 Jahren beworben. 16 Handelsblatt (2018). „Tesla bringt ersten Großspeicher in Europa ans Netz“, https://www.handelsblatt.com/un- ternehmen/energie/us-elektro-pionier-tesla-bringt-ersten-grossspeicher-in-europa-ans-netz/22583232.html?ti- cket=ST-798084-JENbeA40xORLOEkFLddH-ap1, 18.5.2018, 17:35 h Energyload (2017). „Tesla Powerpacks: der größter Batteriespeicher der Welt entsteht in Australien“, https://energyload.eu/stromspeicher/grossspeicher-batterieparks/tesla-powerpack-batteriespeicher-australien/ , 18.7.2017 Tesla (2017). „Tesla Powerpack to Enable Large Scale Sustainable Energy to South Australia“, https://www.tesla.com/de_DE/blog/tesla-powerpack-enable-large-scale-sustainable-energy-south-australia, 6.7.2017 Tesla „Powerpack“, https://www.tesla.com/de_DE/tesla-powerpack?redirect=no 17 Management-Circle (2016). „Im Fokus: Das größte Batteriespeicher-Projekt in Deutschland“, https://www.ma- nagement-circle.de/blog/im-fokus-das-groesste-batteriespeicher-projekt-in-deutschland/, 21.7.2016 STEAG „STEAG Großbatterie-Systeme für mehr Versorgungssicherheit“, http://www.steag-grossbatterie-sys- tem.com/ STEAG (2019). „Flexible-Batteriespeicher für die Energiewende“, https://www.steag.com/de/aktuelles/einbli- cke/flexible-batteriespeicher-fuer-die-energiewende/ STEAG (2019). „Wichtiger Baustein für die Versorgungssicherheit“, https://www.steag.com/de/leistun- gen/grossbatterien/ 18 Hoppecke (2017). „Am Netz: Innovativer HOPPECKE-Hybrid-Großspeicher erfolgreich in Betrieb genommen“, https://www.hoppecke.com/de/news/am-netz-innovativer-hoppecke-hybrid-grossspeicher-erfolgreich-in-be- trieb-genommen/m , 29.9.2017 Hoppecke (2018). „sun - powerpack protect“, https://www.hoppecke.com/fileadmin/Redakteur/Hoppecke- Main/Products/Downloads/sun_powerpack_protect_DE.pdf, 03/2018",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 9 WD 8 - 3000 - 002/19 - Die Firma LEAG will im Lausitzer Braunkohlerevier einen 50 MW-Batteriegroßspeicher errichten. Der Kohlekonzern investiert über 20 Millionen Euro in das Projekt „Big Battery 19 Lausitz“, das 2020 in Betrieb gehen soll. „Die Kosten für das Projekt liegen bei rund 20 25 Millionen Euro. Das Land fördert es mit vier Millionen Euro.“ - Nach Aussagen der Firma „Vattenfall“ soll der Stromspeicher „battery@pyc“ am Standort „Pen y Cymoedd“ in Südwales künftig mit knapp 20 MW Regelleistung erbringen. „Insge- samt 500 Lithium-Ionen-Batterien mit je 33 kWh Kapazität sind auf fünf Container ver- teilt. Es handelt sich dabei um dieselben Batterien, die auch im BMW i3 verbaut sind, aber für die stationäre Nutzung adaptiert wurden. Am gleichen Standort betreibt Vatten- fall einen 228-MW-Windpark mit 76 Windturbinen, die 15 Prozent des Jahresstromver- 21 brauchs walisischer Haushalte erzeugen können.“ - Das mit 18 MW größte Stromspeichersystem in der Schweiz ist seit Anfang Mai 2018 in Betrieb. Die Systemlieferanten sind die Firmen LG Chem, Südkorea und NEC, USA/Japan. Die 1.428 Lithium-Ionen-Batteriemodule haben eine Speicherkapazität von 7,5 MWh. Die Lebensdauer der Batterie wird mit 10 Jahren angegeben. Die Kosten für das Gesamtprojekt 22 betrugen 6.000.000 Franken. 6. Ökonomische Aspekte von Stromspeichern Batteriespeicher sind technisch aufgrund ihrer geringen Reaktionszeiten im Millisekundenbe- reich grundsätzlich zur Bereitstellung von Regelenergie bis in den Minutenbereich geeignet. „Erste zentrale Batteriespeichersysteme kommen im Primärregelleistungsbereich bereits zum Ein- satz, auch dezentrale Batteriespeicher sind im Verbund dazu ebenfalls in der Lage. Die Erbrin- gung von Regelleistung aus gepoolten, dezentralen Batteriespeichern ist heute bereits wirtschaft- lich. Abrechnungsmechanismen sowie die Verteilung von Netz- und EEG-Umlagekosten sind 23 noch offen.“ Der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) bemerkt in seinem Statusreport „Energiespeicher“ im Jahr 2017, dass im Stromsektor Stromspeicher erst ab einem erneuerbaren Anteil von 70 bis 80 % ökonomisch rentabel werden. Verzögert sich der Netzausbau oder wird dieser durch z. B. Maß- nahmen wie Erdverkabelung teurer, so würde der Einsatz von Stromspeichern deutlich früher 19 Energyload (2018). „Großspeicher in der Lausitz von LEAG“, https://energyload.eu/stromspeicher/grossspei- cher-batterieparks/grossspeicher-lausitz-leag/, 20 rbb (2018). „LEAG baut bis 2020 Riesen-Batteriespeicher in der Lausitz“, https://www.rbb24.de/studiocott- bus/wirtschaft/2018/12/leag-batteriespeicher-lausitz-speicher-batterie.html 21 Energyload (2018). „Vattenfall nimmt bisher größten Batteriespeicher in Betrieb“, https://energyload.eu/strom- speicher/grossspeicher-batterieparks/vattenfall-batteriespeicher/, 3.6.2018 22 Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (2018). „So funktioniert die größte Batterie der Schweiz“, https://www.ekz.ch/batterie 23 Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE) (2015). Kurzstudie „Der positive Beitrag dezentraler Batterie- speicher für eine stabile Stromversorgung“, https://www.bee-ev.de/fileadmin/Publikationen/Stu- dien/BEE_HM_FENES_Kurzstudie_final.pdf",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 10 WD 8 - 3000 - 002/19 eine wichtige Rolle im Elektrizitätssystem spielen. Insbesondere im Zusammenhang mit den ex- ponentiell steigenden Kosten für die Abregelung von erneuerbarem Strom im Norden und dem 24 Ausgleich durch Kraftwerke im Süden Deutschlands (Redispatch) in Milliardenhöhe. Die fol- gende Tabelle zeigt die finanzielle Belastung in Form von Steuern und Abgaben, die bei der Bela- 25 dung von Stromspeichern anfallen können (Stand 2017). Der VDI fasst die die derzeitigen wirtschaftlichen Aspekte der Stromspeicher exemplarisch zu- sammen: „Die energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen sind bisher lediglich für Stromspeicher und Gasspeicher geregelt. Die Analyse im Statusreport zeigt, dass es bereits Möglichkeiten zur Befreiung von Steuern und Abgaben für Stromspeicher gibt. Diese Möglichkeiten be- schränken sich nach derzeitiger Rechtslage noch auf bestimmte Speichertechnologien oder bestimmte Speicherzwecke. Entscheidend für die zukünftige Ausgestaltung des rechtlichen Rahmens wird die gesetzliche Definition des Begriffs „Letztverbraucher“ sein. Erfolgt eine Änderung der bisherigen Definition, wie es im Moment von einer Vielzahl potenzieller Speicherbetreiber gefordert wird, kann dies zur Befreiung von Speicheranlagen von Steuern 24 Verein Deutscher Ingenieure (VDI) (2017). VDI-Statusreport „Energiespeicher“, Seite 4f Verein Deutscher Ingenieure (VDI) VDI-Statusreport „Energiespeicher – Zusammenfassung und Ausblick“, https://m.vdi.de/fileadmin/vdi_de/redakteur_dateien/geu_dateien/FB3/Energiespeicher_Zusammenfassung.pdf, Seite 2 25 Verein Deutscher Ingenieure (VDI) (2017). VDI-Statusreport „Energiespeicher“, Seite 20 Den rechtlichen Rahmen erfolgt auf der Grundlage des EnWG und der darauf aufbauenden Verordnungen wie Verordnung für die Entgelte für den Zugang zu Elektrizitätsversorgungsnetzen (Stromnetzentgeltverordnung, StromNEV), Verordnung für die Entgelte für den Zugang zu Gasversorgungsnetzen (Gasnetzentgeltverordnung GasNEV), Verordnung über die Anreizregulierung der Energieversorgungsnetze (Anreizregulierungsverordnung, ARegV), Verordnung über Konzessionsabgaben für Strom und Gas,(Konzessionsabgabenverordnung, KAV), Ver- ordnung über Vereinbarungen zu abschaltbaren Lasten (AbLaV) und dem Stromsteuergesetz (StromStG) und dem Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG).",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 11 WD 8 - 3000 - 002/19 und Abgaben führen. Im Strommarktgesetz 2.0 wurde dieser Forderung erneut nicht nach- gekommen. Die lange kritisierten Benachteiligungen von Stromspeichern durch Doppelbe- lastungen (vor allem bei der EEG-Umlage) sind hingegen behoben worden. […] Bei der Wirtschaftlichkeit von Energiespeichern muss weiterhin zwischen System- (eher volkswirt- schaftlicher Ansatz) und Akteurssicht (eher betriebswirtschaftlicher Ansatz) unterschieden werden, da sich in der Regel aus beiden Blickwinkeln unterschiedliche Zielgrößen und Wirtschaftlichkeitsbereiche ergeben. Hier ist darauf zu achten, dass Marktregularien so ge- staltet werden, dass den Akteuren wirtschaftliches Handeln in der Zielrichtung möglich ist, 26 damit volkswirtschaftlich optimale Energiesysteme aufgebaut werden.“ In einer Studie zur Innovation von verschiedenen Energiespeichersystemen befassen sich die Au- toren mit der Frage, welche Effekte verschiedene Speicherstrategien in der deutschen Industrie auslösen könnten. Hierfür haben die Autoren anhand von Zukunftsszenarien die Bandbreite der Investitions- und Beschäftigungseffekte verschiedener Optionen Batteriespeicher und Wasser- stofftechnologie eingeschätzt. Beispielsweise wird der Frage nachgegangen: „Welche Investitions- und Beschäftigungseffekte entstehen, wenn die jeweilige Technologieoption bis 2030 zu einer “ netzwirksamen Leistung von 10 GWel ausgebaut wird? Dabei wird zum Beispiel für stationäre Batterien angenommen, dass ein Umfang von 10 GW mit einer Speicherkapazität von 12,5 GWh 27 installiert wird. Darüber hinaus haben die Autoren weitere Annahmen getroffen: Stationäre Batterien seien war- tungsfrei, der Betrieb größerer Speicher in der Industrie oder bei Energieversorgern durch beste- hende Leitzentralen überwacht und es entstünde kein zusätzlicher Personalbedarf für den Be- 28 trieb, die Nutzungsdauer stationärer Batterien würde 20 Jahren betragen. Für stationäre Batterien lägen die Industrieinvestitionen damit je jährliche Produktionskapazität bei 125 Mio. €/GWh. „Allerdings wird davon ausgegangen, dass durch den technischen Fort- schritt eine Reduktion der Investitionskosten für Produktionsanlagen von 2 % pro Jahr erreicht wird.“ Die Herstellungskosten betrügen für die Jahre 2018, 2030 und 2050 jeweils 625 €/kWh, 250 €/kWh und 125 €/kWh Speicherkapazität und die Installation 20 % der Investitionskosten. 29 Angaben zur Wartung werden für diese Technologieart leider nicht gemacht. 26 Verein Deutscher Ingenieure (VDI) (2017). VDI-Statusreport „Energiespeicher“, Seite 4f Verein Deutscher Ingenieure (VDI) VDI-Statusreport „Energiespeicher – Zusammenfassung und Ausblick“, https://m.vdi.de/fileadmin/vdi_de/redakteur_dateien/geu_dateien/FB3/Energiespeicher_Zusammenfassung.pdf, Seite 2 27 Hans-Böckler-Stiftung (2018). Studie „Innovation Energiespeicher - Chancen der deutschen Industrie“, https://www.boeckler.de/pdf/p_study_hbs_404.pdf, Band 404, Seite 10 28 Hans-Böckler-Stiftung (2018). Studie „Innovation Energiespeicher - Chancen der deutschen Industrie“, https://www.boeckler.de/pdf/p_study_hbs_404.pdf, Band 404, Seite 77 29 Hans-Böckler-Stiftung (2018). Studie „Innovation Energiespeicher - Chancen der deutschen Industrie“, https://www.boeckler.de/pdf/p_study_hbs_404.pdf, Band 404, Seite 20",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 12 WD 8 - 3000 - 002/19 Herausforderungen für die Batterieforschung sind nach Meinung des Forschungsverbunds Erneu- erbare Energien „die Übertragung der bisherigen Lithium-Technologie für Handys und Laptops auf großskalige industrielle Batteriesysteme (einige 10 kWh für Batteriefahrzeuge bis einige 10 MWh für Batteriespeicherwerke). Ziel ist die Erhöhung der Energiedichte durch neue Elektro- denmaterialien. Dabei können Metall-Luft-Systeme (Zn, Li, Metall), Metall-Schwefel-Zellen oder multivalente Systeme wie Mg, Al, Zn eine Steigerung der Energiedichte um Faktor 2-5 im Ver- gleich zu heutigen Lithium-Ionen-Zellen ermöglichen (> 240 Wh/kg).“ Festkörper-Batterien, bei denen eine Lithium-Ionen-leitende Keramik den flüssigen, organischen Elektrolyten ersetzt, sol- len die derzeit in den Batterien enthaltenen brennbaren organischen Stoffe ablösen. Damit besit- zen die Batterien eine höhere chemische Stabilität. Bei geeignetem Design erwartet man auch hö- here Energiedichten als bei heutigen Lithium-Ionen-Batterien. Bis 2020 sollten Systemkosten für die Serienproduktion von weniger als 150 €/kWh auf Batterie- packebene realistisch sein. Der Batteriemarkt wächst derzeit um ca. 8 % pro Jahr und soll im Jahr 30 2019 einen Wert von 120 Mrd. Euro erreicht haben. 7. Quellenverzeichnis 50komma2 (2018). „Europas größte Batterie in Betrieb“, http://50komma2.de/ww/2018/07/02/eu- ropas-groesste-batterie-in-betrieb/ Bundesverband Energiespeicher (BVES) (2016). „Leitfaden für Großspeicher“, https://www.bves.de/wp-content/uploads/2017/03/20170224_Leitfaden-f%C3%BCr- Gro%C3%9Fspeicher.pdf Bundesverband Energiespeicher (BVES) (2016). „Speichertechnologien Steckbrief-Li-Ionen Stromspeicher“, https://www.bves.de/wp-content/uploads/2016/03/FactSheet_echemisch_Li_Io- nen.pdf Bundesverband Erneuerbare Energie e.V. (BEE) (2015). Kurzstudie „Der positive Beitrag dezentra- ler Batteriespeicher für eine stabile Stromversorgung“, https://www.bee-ev.de/fileadmin/Publika- tionen/Studien/BEE_HM_FENES_Kurzstudie_final.pdf Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V. (C.A.R.M.E.N.) „Marktübersicht Batteriespeicher“, https://www.carmen-ev.de/files/Sonne_Wind_und_Co/Spei- cher/Markt%C3%BCbersicht-Batteriespeicher_2018.pdf Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (2018). „So funktioniert die größte Batterie der Schweiz“, https://www.ekz.ch/batterie Energyload (2017). „Tesla Powerpacks: der größter Batteriespeicher der Welt entsteht in Austra- lien“, https://energyload.eu/stromspeicher/grossspeicher-batterieparks/tesla-powerpack-batterie- speicher-australien/, 18.7.2017 30 ForschungsVerbund Erneuerbare Energien (FVEE) (2018). „Systemkomponenten: Energiespeicher“, http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Programmbroschuere/fz2019/fz2019_03_02.pdf, Seite 26",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 13 WD 8 - 3000 - 002/19 Energyload (2018). „Großspeicher in der Lausitz von LEAG“, https://energyload.eu/stromspei- cher/grossspeicher-batterieparks/grossspeicher-lausitz-leag/ Energyload (2018). „Vattenfall nimmt bisher größten Batteriespeicher in Betrieb“, https://energy- load.eu/stromspeicher/grossspeicher-batterieparks/vattenfall-batteriespeicher/, 3.6.2018 Forschungsverbund Erneuerbare Energien (FVEE) (2018). „Systemkomponenten: Energiespei- cher“, http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Programmbro- schuere/fz2019/fz2019_03_02.pdf Frick, Frank, (2016). „Boom für Batterieparks“, Bild der Wissenschaft Themenheft „Die Chal- lenge“ (2016) G2 Energy „Project Overview“, https://www.g2energy.co.uk/wp-content/uploads/2018/09/Pro- ject-Overview-Glassenbury.pdf Handelsblatt (2018). „Tesla bringt ersten Großspeicher in Europa ans Netz“, https://www.han- delsblatt.com/unternehmen/energie/us-elektro-pionier-tesla-bringt-ersten-grossspeicher-in-eu- ropa-ans-netz/22583232.html?ticket=ST-798084-JENbeA40xORLOEkFLddH-ap1, 18.5.2018, 17:35 h Hans-Böckler-Stiftung (2018). Studie „Innovation Energiespeicher - Chancen der deutschen In- dustrie“, https://www.boeckler.de/pdf/p_study_hbs_404.pdf, Band 404 Hoppecke (2017). „Am Netz: Innovativer HOPPECKE-Hybrid-Großspeicher erfolgreich in Betrieb genommen“, https://www.hoppecke.com/de/news/am-netz-innovativer-hoppecke-hybrid-gross- speicher-erfolgreich-in-betrieb-genommen/m, 29.9.2017 Hoppecke (2018). „sun - powerpack protect“, https://www.hoppecke.com/fileadmin/Redak- teur/Hoppecke-Main/Products/Downloads/sun_powerpack_protect_DE.pdf, 03/2018 Management-Circle (2016). „Im Fokus: Das größte Batteriespeicher-Projekt in Deutschland“, https://www.management-circle.de/blog/im-fokus-das-groesste-batteriespeicher-projekt-in- deutschland/, 21.7.2016 rbb (2018). „LEAG baut bis 2020 Riesen-Batteriespeicher in der Lausitz“, https://www.rbb24.de/studiocottbus/wirtschaft/2018/12/leag-batteriespeicher-lausitz-speicher- batterie.html Saft Groupe SA (2013). „Intensium Max product brochure“, https://www.saftbatteries.com/pro- ducts-solutions/products/intensium%C2%AE-max-megawatt-energy-storage-sys- tem?text=&tech=76&market=330&sort=newest&submit=Search Saft Groupe SA (2019). „Intensium Max, the megawatt energy storage system“, https://www.saft- batteries.com/products-solutions/products/intensium%C2%AE-max-megawatt-energy-storage- system",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Sachstand Seite 14 WD 8 - 3000 - 002/19 STEAG (2019). „Flexible-Batteriespeicher für die Energiewende“, https://www.steag.com/de/ak- tuelles/einblicke/flexible-batteriespeicher-fuer-die-energiewende/ STEAG (2019). „Wichtiger Baustein für die Versorgungssicherheit“, https://www.steag.com/de/leistungen/grossbatterien/ STEAG „STEAG Großbatterie-Systeme für mehr Versorgungssicherheit“, http://www.steag-gross- batterie-system.com/ Sterner, M., Stadler, I. (2014). „Energiespeicher“, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014 Tesla (2017). „Tesla Powerpack to Enable Large Scale Sustainable Energy to South Australia“, https://www.tesla.com/de_DE/blog/tesla-powerpack-enable-large-scale-sustainable-energy-south- australia, 6.7.2017 Tesla „Powerpack“, https://www.tesla.com/de_DE/tesla-powerpack?redirect=no Verein Deutscher Ingenieure (VDI) (2017). VDI-Statusreport „Energiespeicher“ Verein Deutscher Ingenieure (VDI) VDI-Statusreport „Energiespeicher – Zusammenfassung und Ausblick“, https://m.vdi.de/fileadmin/vdi_de/redakteur_dateien/geu_dateien/FB3/Energiespei- cher_Zusammenfassung.pdf Witsch, Katrin, Handelsblatt (2018). „Tesla bringt ersten Großspeicher in Europa ans Netz“, https://www.handelsblatt.com/unternehmen/energie/us-elektro-pionier-tesla-bringt-ersten-gross- speicher-in-europa-ans-netz/22583232.html?ticket=ST-798084-JENbeA40xORLOEkFLddH-ap1, 18.05.2018, 17:35 Uhr ***",
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