Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen

Der Ausbau erneuerbarer Energien in Regionen mit geringer Nachfrage führt zu einer Überlastung der Stromnetze. Dadurch werden zunehmend kostenintensive Redispatch-Maßnahmen notwendig, bei denen insbesondere Offshore-Windkraftanlagen im Norden gedrosselt und Reservekraftwerke im Süden hochgefahren werden müssen. Im vierten Quartal 2024 stiegen die Kosten für diese Eingriffe auf 928 Millionen Euro – ein Anstieg um fünf Prozent gegenüber dem Vorjahr. Um den Bedarf an solchen Maßnahmen zu verringern, ist ein fortlaufender Ausbau der Stromnetze erforderlich. Ergänzend können Energiespeicher- und Umwandlungsanlagen an kritischen Netzengpässen zur Entlastung beitragen. 

Neben Großbatteriespeichern werden auch Elektrolyseure eine zentrale Rolle im Energiesystem der Zukunft einnehmen. Als netzdienliche Technologie können sie ähnlich wie Großbatteriespeicher verschiedene Aufgaben erfüllen, darunter: 

• Energiespeicherung: Durch die Umwandlung von Strom in Wasserstoff kann dieser in Salzkavernen gespeichert und bei Bedarf (bspw. in Dunkelflauten) über Wasserstoffkraftwerke rückverstromt werden. 

• Flexibilitätsbereitstellung: Elektrolyseure können ihre Stromaufnahme flexibel an das Netzangebot anpassen und so Schwankungen ausgleichen. 

• Reduzierter Netzausbaubedarf: Elektrolyseure helfen, den Bedarf an Netzausbau zu senken, indem sie überschüssige elektrische Energie in Wasserstoff umwandeln. 

Im zukünftigen Energiesystem sind daher sowohl Großbatterien für die kurzfristige als auch Wasserstoffspeicher für die langfristige Energiespeicherung unverzichtbar. 

Batteriespeicher zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad, schnelle Reaktionszeiten zum Ausgleich von Netzschwankungen und die direkte Rückgabe gespeicherter Energie aus. Damit Großbatteriespeicher ihr Potenzial optimal entfalten können, ist es wichtig, sie gezielt netzdienlich zu platzieren und zu betreiben, da andernfalls unnötiger zusätzlicher Netzausbau erforderlich werden könnte. (mehr dazu).  

Bei der Elektrolyse geht ein Teil der Energie prozessbedingt aufgrund von Abwärme verloren. Für eine effiziente Energienutzung im Sinne der Sektorenkopplung kann diese Abwärme –   sofern in der Nähe potentielle Abnehmer (u.a. Industrie, Wärmenetze) vorhanden sind – zur Verfügung gestellt werden. Im Gegensatz zu Batteriespeichern sind Elektrolyseure außerdem in der Lage, auch über längere Zeiträume hinweg anfallende Stromüberschüsse, etwa während starker Windphasen, aufzunehmen und damit das Energiesystem zusätzlich zu entlasten.  

Beispielszenario: 

Bei langanhaltendem Wind produzieren Windkraftanlagen in Niedersachsen große Mengen an Strom. Bei einer langanhaltenden Windphase können Großbatteriespeicher zu einem Zeitpunkt vollgeladen sein und keine weitere Energie mehr aufnehmen. Da die Batterien keinen Strom mehr speichern und aufgrund der anhaltenden Energieerzeugung gleichzeitig auch keine Energie ins Netz abgeben können, müssen Windkraftanlagen abgeregelt werden, um eine Netzüberlastung zu verhindern. Durch den Einsatz von Elektrolyseuren kann in diesem Fall überschüssiger Windenergie kontinuierlich in Wasserstoff umgewandelt und über Pipelines flexibel dorthin transportiert werden, wo die Energie benötigt und genutzt werden kann.

Grundsätzlich gilt: Die Entscheidung, ob Elektrolyseure oder Großbatterien zur Stabilisierung des Netzes eingesetzt werden, richtet sich nach dem verfügbaren Stromangebot und muss bei der Auswahl sorgfältig berücksichtigt werden. 

In Regionen mit Überschüssen aus erneuerbaren Energien haben Speicher eine größere netzstabilisierende Wirkung als in Regionen mit einer hohen Nachfrage. Batteriespeicher können vorteilhaft kurze Leistungsüberschüsse aufnehmen, wie sie z.B. als „Mittagsspitze“ in PV-dominierten Regionen Süddeutschlands auftreten. Elektrolyseure können länger andauernde Stromüberschüsse puffern, wie sie eher im winddominierten Norddeutschland vorkommen.

Zu ähnlichen Ergebnissen kommt auch eine aktuelle Studie des Instituts für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) und der Leibniz Universität Hannover. Die installierte Leistung der Elektrolyseure hat laut Studie einen deutlich höheren Einfluss auf die Abregelung als die installierte Leistung der Batteriespeicher. Ein verzögerter Ausbau von Elektrolysekapazitäten würde daher zwischenzeitlich zu einem Anstieg der Abregelung und höheren Importbedarfen führen.

Niedersachsen kommt vor diesem Hintergrund eine besondere Bedeutung zu -Standorte für netzdienliche Großelektrolyseure in Niedersachsen wurden in der Studie „Möglichkeiten zur rechtlichen Steuerung systemdienlicher Elektrolyse-Standorte“ im Rahmen des Leitprojektes TransHyDe oder in der Studie „Quo vadis, Elektrolyse?“  identifiziert und befinden sich insbesondere küstennah im Nordwesten Niedersachsens.