Energiespeicher
Batteriespeicher
Speicherkapazität
Im Folgenden sind der Gesamtbestand und die monatlichen Zubauten von Batteriespeichern in Deutschland dargestellt. Datengrundlage ist das Marktstammdatenregister (MaStR) der Bundesnetzagentur. Die Aufbereitung und Kategorisierung in Heim-, Gewerbe- und Großsspeicher folgt weitgehend der Methodik der Battery Charts der RWTH Aachen. Heimspeicher werden derzeit vor allem zur Optimierung des Eigenverbrauchs von PV-Anlagen (Prosumer) verwendet, jedoch nicht für Arbitrage im Strommarkt. Ähnliches dürfte für die größeren Gewerbespeicher gelten. Von den Großspeicher dürfte ein erheblicher Teil bisher vor allem im Regelleistungsmarkt aktiv sein. Die Heimspeicher-Kapazität ist zuletzt parallel zum starken Wachstum der Aufdach-Photovoltaik (vgl. Hintergrund zur Photovoltaik) stark gewachsen. Die Abflachung des Zubaus am aktuellen Rand liegt an noch unvollständigen Daten und dürfte sicch durch Nachmeldungen noch verändern.
Speicherleistung
Bei der Speicherleistung ergibt sich aufgrund der typischen Dimensionierung der Batterien ein sehr ähnliches Bild wie bei der Speicherkapazität.
Pumpspeicherkraftwerke
Speicherkapazität
Pumpspeicherkraftwerke sind bereits seit Jahrzehnten im Einsatz und bis heute die mengenmäßig relevantesten großtechnischen Stromspeicher in Deutschland. Allerdings stagnierte ihre Kapazität in den letzten Jahren, während die Batteriespeicher zuletzt stark gewachsen sind (vgl. oben). Der letzte große Zubau in Deutschland erfolgte im Jahr 2004 mit dem Pumpspeicherwerk Goldisthal. Die in Deutschland installierten Pumpspeicher haben meist künstliche Oberbecken ohne natürlichen Zufluss. In der Abbildung dargestellt sind auch Pumspeicherkraftwerke in Österreich und Luxemburg, die direkt an das deutsche Übertragungsnetz angeschlossen sind und deswegen auch im Marktstammdatenregister (MaStR) der Bundesnetzagentur enthalten sind, das die Datengrundlage für die hier dargestellten Abbildungen bildet. Die gesamte in Deutschland installierte Energiespeicherkapazität der Pumpspeicher beträgt derzeit gut 35 GWh, hinzu kommen 19 GWh in Österreich und Luxemburg, insgesamt sind es gut 54 GWh. Für Anlagen, die keine oder eine unplausibel hohe Speicherkapazität angebeben haben (z.B. bei Nutzung von Laufwasserkraftwerken als Resevoir) haben wir die Kapazität auf Basis eines durchschnittlichen Energie-zu-Leistung-Verhältnis (E/P Ratio) von 5,5 geschätzt.
Speicherleistung
Die Stromerzeugungsleistung der Pumpspeicherkraftwerke hat sich ähnlich entwickelt wie ihre Speicherkapazität. Die in Deutschland installierten Anlagen kommen insgesamt auf eine Kapazität von gut 6 GW, hinzu kommen knapp 4 GW im Ausland, insgesamt also knapp 10 GW.
Speicherbetrieb
Die folgenden Abbildungen illustrieren die durchschnittliche Betriebsweise der Pumpspeicher in Deutschland im Tagesverlauf seit dem Jahr 2015 für das Winter- und das Sommerhalbjahr (jeweils oberes Panel). Früher hatten die Pumpspeicher meist einen Lade- und Entladezyklus pro Tag. Sie wurden regelmäßig nachts geladen und tagsüber entladen, letzteres vor allem morgens und in den Abendstunden. In den letzten Jahren hat sich dieses Muster, mit Ausnahme des Pandemiejahres 2020, deutlich verändert. Nun haben die Pumpspeicher in der Regel zwei Zyklen pro Tag, wobei sowohl nachts als auch tagsüber eingespeichert wird und morgens und abends ausgespeichert wird. Grund hierfür ist das starke Wachstum der Solarenergie, das tagsüber regelmäßig mit einem hohen Stromangebot und entsprechend niedrigen Preisen auf dem Großhandelsmarkt für Strom einhergeht. Der Vergleich mit der durchschnittlichen täglichen Preisverteilung (unteres Panel) zeigt, dass der Speicherbetrieb den sich ändernden Preismustern im Strommarkt direkt gefolgt ist.
Im Sommerhalbjahr ist der Einfluss der Photovoltaik besonders ausgeprägt, daher sind die Preise tagsüber besonders niedrig und die Einspeicherung ist besonders hoch. Zuletzt wurde im Sommer kaum mehr nachts eingespeichert, sondern fast nur noch tagsüber. Dies war im Jahr 2015 noch genau andersherum.
Gesamt
Die folgende Abbildung zeigt die gesamte Speicherkapazität, also die Summe von Pump- und Batteriespeichern. Batteriespeicher, und darunter insbesondere die Großbatterien, haben trotz zuletzt starken Wachstums erst einen geringen Anteil an der gesamten Speicherkapazität. Rein rechnerisch könnte mit der derzeit insgesamt installierten Speicherkapazität der mittlere Stromverbrauch in Deutschland für etwas mehr als eine Stunde gedeckt werden.
Ergänzend dazu zeigt die folgende Abbildung die gesamte Speicherleistung im deutschen Stromnetz. Hier zeigt sich das Wachstum der Batteriespeicher in den letzten Jahren besonders deutlich. Die Heimspeicher haben mittlerweile eine höhere kumulierte Speicherleistung als die Pumspeicher. Dies darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass Heimspeicher derzeit überwiegend noch ganz anders genutzt werden, mit einem Fokus auf die Optimierung des PV-Eigenverbrauchs.
Die letzte Abbildung stellt dar, wie sich das Verhältnis von Energie und Leistung der verschiedenen Speichertypen, auch E/P-Ratio genannt, seit 2010 im Durschschnitt verändert hat. Die deutschen Pumpspeicher können im Schnitt für fast sechs Stunden unter Volllast Strom erzeugen, bis sie sie leer sind. Bei den Pumspeichern in Österreich und Luxemburg, die direkt an das deutsche Netz angeschlossen sind, ist dieser Wert etwas geringer. Bei den Batteriespeichern ist das Energie-zu-Leistung-Verhältnis deutlich geringer, zudem waren die Trends seit 2010 uneinheitlich mit Werten zwischen einer und zwei Stunden. In den frühen Jahren haben wenige Batterien das durschnittliche E/P-Verhältnis deutlich gepägt. In den letzten fünf Jahren, in denen Batterien stark zugebaut wurden, zeichnet sich ab, dass Heimspeicher tendenziell etwas "kleiner" werden, während Gewerbe- und Großspeicher tendenziell "größer" dimensioniert werden, sie also etwas länger ausspeichern können.