Um bis zum Jahre 2050 bei gleich bleibenden Anforderungen an die Versorgungssicherheit 80 Prozent des Strombedarfs aus Erneuerbaren Energien decken zu können, soll die gemeinsame Förderinitiative "Energiespeicher" der Bundesregierung notwendige technologische Durchbrüche und Kostensenkungen unterstützen und zu einer schnellen Markteinführung neuer Energiespeicher beitragen.

Neben dem Leuchtturm "Wind-Wasserstoff-Kopplung", der Projekte zum Thema Erzeugung von Wasserstoff oder Methan mittels Windüberschussstrom bündelt, und dem Leuchtturm "Batterien in Verteilnetzen", bei dessen Projekten es um die Kopplung von Batteriespeichern mit dezentralen Erneuerbaren-Energien-Anlagen, insbesondere Photovoltaik geht, werden Forschungsvorhaben u.a. zu den Themen Energiesystemanalyse und thermische Speicher gefördert. Um auch langfristig Kompetenzen für den Umbau des Energiesystems zu sichern, werden zudem Nachwuchsgruppen an fünf deutschen Universitäten gefördert, die interdisziplinär zu verschiedenen Speichertechnologien forschen.

Konkrete Projekte
Im Rahmen der Projekte des Leuchtturms "Wind-Wasserstoff-Kopplung" besteht die grösste technische Herausforderung darin, bei der Zerlegung von Wasser zu speicherbarem Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen.

Beispielprojekte:

• Der Verbund "ekolyser" nutzt die Expertise von Forschungseinrichtungen (Forschungszentrum Jülich und Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft) und Industrie (Solvicore, Gräbener Maschinentechnik, FuMA-Tech) zur Entwicklung verbesserter Komponenten für flexible PEM-Elektrolyseure. Aufbauend auf den umfangreichen Erfahrungen der Teilnehmer des Verbunds in der Entwicklung der Komponenten für Brennstoffzellen sollen die Standzeit von Membranen verbessert, metallische Bipolarplatten für den anspruchsvollen Betrieb in Elektrolyseuren entwickelt und die Beladung mit teuren Katalysatoren reduziert werden.
  
  
• Im Projekt "LastElSys" entwickeln das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Hydrogenics GmbH PEM-Elektrolyseure weiter und passen diese an die wechselnden Lasten an, die bei der Verwendung von Strom aus fluktuierenden erneuerbaren Energien auftreten. Ziel sind lastwechselresistente Membran-Elektrolyse-Einheiten für PEM-Elektrolysesysteme. Dazu wird ein Testsystem aufgebaut, in dem verschiedene Kombinationen von Membranen und Katalysatoren erforscht und getestet werden können.
  
  
• Ein Projekt der Technischen Universität Berlin verfolgt die Entwicklung neuartiger hochaktiver preisgünstiger Elektrolysekatalysatoren für beide Teilreaktionen der Wasserstoffelektrolyse. Das Vorhaben trägt zur mittel- bis langfristigen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Energiespeicherung in Form von Wasserstoff bei.

Ziel des zweiten Leuchtturms "Batterien in Verteilnetzen" ist es, Strom - insbesondere aus Solaranlagen - gezielt vor Ort zu nutzen, zu speichern oder bedarfsgerecht einzuspeisen, um das Stromnetz zu entlasten. Darüber hinaus können Batterien auch direkt im Verteilnetz zu einem verbesserten Netzbetrieb beitragen und so den Netzausbaubedarf reduzieren.

Beispielprojekte:

• Im Projekt "Smart Region Pellworm" wird eine stabile, kosteneffiziente und marktorientierte Elektrizitätsversorgung auf Basis erneuerbarer Energien mit Hilfe eines hybriden Speichersystems entwickelt. Dafür werden in dem Verbundvorhaben auch Netzdienstleistungen mit dem Speichersystem erbracht (Projektpartner: E.ON Hanse AG, Gustav Klein GmbH, Saft Batterien GmbH, Fachhochschule Westküste, Fraunhofer-Anwendungszentrum Systemtechnik und RWTH Aachen).
  
  
• In einem Verbundprojekt der Firma Eisenhuth GmbH & Co. KG mit der Technischen Universität Clausthal werden neuartige Bipolarplatten und Dichtungswerkstoffe für Redox Flow Batterien untersucht. Durch die Optimierung der Herstellprozesse kann ein wichtiger Beitrag zur Effizienzsteigerung und zur kostengünstigen Herstellung der Komponenten von Redox-Flow-Batterien erreicht werden.
  
  
• Batterien müssen zukünftig aufwändig vernetzt und teilweise zu grösseren Einheiten hochskaliert werden. Da beides neue Herausforderungen mit sich bringt, erforscht und verbessert das Verbundprojekt zwischen dem Karlsruher Institut für Technologie, Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG, Freudenberg Forschungsdienste KG und die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg die Komponenten von Vanadium-Redox-Flow-Batterien und erschafft neuartige Teststände zum Erproben dieser Materialien.

Bei den geförderten Nachwuchsgruppen handelt es sich um Grundlagenforschung an der Ruhr-Universität Bochum, der Westfälische Wilhelms-Universität Münster, am Leibniz Institut für Neue Materialien in Saarbrücken, an der Universität Ulm und am Zentrum für Sonnen- und Wasserstoff-Forschung am Standort Ulm.

Text: Deutsches Bundesministerien für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)