Der Begriff Energiewende bezeichnet den sukzessiven Umstieg von fossilen Brennstoffen und Atomkraft zu erneuerbaren Energiequellen für die Strom- und Wärmeversorgung. Wichtigstes Ziel ist es, auf diesem Wege den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren und somit dem Klimawandel, mit Folgen wie der Erderwärmung, extremen Wetterlagen, dem Anstieg der Meeresspiegel, der Überflutung und Austrocknung ganzer Landstriche und allen damit verbundenen sozialen und ökonomischen Problemen entgegenzuwirken.

Die Energiewende betrifft nicht nur die Energiebranche bzw. die Strom- und Wärmeversorgung, sondern auch anderen Sektoren, wie z. B. die Landwirtschaft und die Automobilindustrie.

Die KI-basierte Technologie von NOVUM unterstützt und erleichtert die Energiewende. Zum einen ermöglicht sie die verlängerte Nutzung und Wiederverwendung von Batterien, in einem zweiten, dritten und manchmal sogar vierten Leben durch Batterieschnelltests. Darüber hinaus schafft sie die Voraussetzungen für den sicheren und maximal profitablen Betrieb von Batteriespeichern mit neuen oder gebrauchten Batterien durch KI-basiertes Monitoring.

Zentrale Bausteine der Energiewende

Deutschland gehört in Europa und weltweit zu den Vorreitern bei der Energiewende. Bereits 2030 sollen nach Vorgaben der Bundesregierung rund 80 Prozent des Stromverbrauchs aus erneuerbaren Energien stammen. Ob das gelingt, ist gegenwärtig noch fraglich, denn es mangelt vor allem an der notwendigen Infrastruktur bzw. technischen Lösungen, um Energie für längere Zeit, z. B. vom Sommer bis in die Wintermonate zu speichern. Jenseits solcher konkreter Ziele trägt eine Vielzahl von Maßnahmen dazu bei, dass unsere Strom- und Wärmeversorgung nachhaltiger, klimafreundlicher und effizienter wird. Zu den wichtigsten Bausteinen gehören die folgenden Punkte:

• Erneuerbare Energien: Die verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energiequellen wie Wind, Sonne, Wasser und Biomasse spielt eine entscheidende Rolle bei der Energiewende. Dazu zählen Windparks und Solarenergieanlagen sowie die Nutzung von Geothermie und Wasserkraft. Da die Stromerzeugung bei erneuerbaren Energien ebenso wie der Bedarf schwankt, sind Batteriespeicher dabei unverzichtbar. Sie speichern Energie in erzeugungsreichen Zeiten und geben sie in erzeugungsschwachen Zeiten wieder ab.
• Energieeffizienz: Der Ausstoß von Treibhausgasen kann auch reduziert werden, indem wir mithilfe moderner Technologien weniger Strom verbrauchen. Das betrifft z. B.  die Steigerung der Energieeffizienz in Gebäuden, Industrie und Verkehr. Auch hier ist die Technologie von NOVUM von entscheidender Bedeutung. Sie ermöglicht es, schnell und kostengünstig wichtige Batteriedaten zu erheben, die dazu beitragen können, chemische Energiesysteme kompakter zu bauen und länger zu nutzen.
• Elektrifizierung: Die Elektrifizierung von Verkehr und Heizung durch den Einsatz von Elektromobilität und Wärmepumpen trägt dazu bei, den Verbrauch von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. NOVUM-Technologie sorgt für den sicheren und effizienten Betrieb der entsprechenden E‑Flotten und Batteriespeicher.
• Netzinfrastruktur: Die Produktion von Energie aus Sonne, Wind und Wasser schwankt naturgemäß. Gleiches gilt für den Bedarf an Energie. Der Ausbau der entsprechenden Infrastruktur, inklusive Batteriespeichern, ist daher unbedingt notwendig, um erneuerbare Energien effizient zu transportieren und zu verteilen.
• Ausstieg aus fossilen Brennstoffen: Mit der zunehmenden Produktion von nachhaltiger Energie sind wir nicht mehr auf Kohle, Erdöl, Erdgas und Atomstrom angewiesen. Der Ausstieg ist ein entscheidender Schritt, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren.
• Stabilisierung und Flexibilisierung durch Speicherung: Die Entwicklung von Energiespeichertechnologien, wie Batteriespeichern und Wasserstoffspeichern sind entscheidend, um Schwankungen in der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen auszugleichen. Insbesondere für die kurzfristige Speicherung sind Batteriespeicher wunderbar geeignet. Sie helfen z. B. Unternehmen ihre Eigenbedarf flexibel zu decken und können gleichzeitig als Netzpuffer dienen. Für die langfristige Speicherung, z. B. von den Sommermonaten bis in den Winter, gibt es aktuell noch keine zufriedenstellenden Lösungen. Es wird aktuell aber flächendeckend daran geforscht.
• Politische Rahmenbedingungen: Die Schaffung politischer und rechtlicher Rahmenbedingungen, einschließlich finanzieller Anreize und Förderprogramme, ist entscheidend, damit die Energiewende gelingt. Die Energiewende in Deutschland orientiert sich unter anderem an folgenden Gesetzen und Strategiepapieren:  Energiewirtschaftsgesetz (EnWG), Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), Klimaschutzprogramm 2030, Energiekonzept der Bundesregierung, Klimaschutzgesetz und Europäischer Green Deal.
• Bürgerbeteiligung und Akzeptanz: Die Einbindung der Bevölkerung und die Förderung von Bürgerprojekten im Bereich erneuerbarer Energien sind wichtige Elemente, um die Akzeptanz für die Energiewende zu erhöhen. Der Austausch über neue Technologie, wie z.B. Künstliche Intelligenz, ist dabei ein wichtiger Bestandteil.
• Forschung und Innovation: Die Investition in Forschung und Entwicklung ist entscheidend, um die Effizienz und Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien weiter zu verbessern. NOVUM betreibt selbst Forschung und ist darüber hinaus in Forschungskooperationen mit Unternehmen und verschiedenen Universitäten und Forschungsinstituten involviert.

Aufgaben von Batteriespeichern bei der Nutzung erneuerbarer Energien

Batteriespeicher sind ein Schlüsselbaustein für die Energiewende. Sie erfüllen ein Reihe von Aufgaben, die dazu beitragen, dass die Stromversorgung gesichert ist, auch wenn nicht zu jedem Zeitpunkt gleich viel Strom produziert und genutzt werden kann.

Stromspeicherung aus erneuerbaren Energien

Erneuerbare Energien wie Wind und Sonne sind intermittierend, das bedeutet: Wieviel produziert werden kann, hängt vom Wetter ab. Je größer der Anteil erneuerbarer Energien an der gesamten Stromversorgung ist, desto stärker müssen also bestimmte, saison- oder wetterbedingte Schwankungen einkalkuliert werde. Batteriespeicher sorgen dafür, dass diese Schwankungen ausgeglichen werden. Sie können in Millisekunden Energie aufnehmen und abgeben. Damit 2030 in Deutschland entsprechend der Pläne der Bundesregierung tatsächlich 80 Prozent des Stromverbrauchs durch erneuerbare Energien abgedeckt werden, benötigt Deutschland nach Schätzungen rund 100 Gigawattstunden Speicherleistung. Im April 2023 lag die Speicherkapazität erst bei 7 Gigawattstunden.

Netzstabilität

Schwankungen der Netzfrequenz können nicht nur dann entstehen, wenn Produktion und Bedarf nicht übereinstimmen, sondern es plötzlich zu Problemen kommt, z. B. weil ein großes Kraftwerk ausfällt. Batteriespeicher sind in der Lage, solche Schwankungen binnen kürzester Zeit auszugleichen. Besonders günstig ist es, wenn Unternehmen ihre eigenen Speicher betreiben und damit ihre Versorgungssicherheit und Autonomie erhöhen. Sollte der Strom einmal ausfallen haben sie kein Problem, weil sie auf ihren eigenen zurückgreifen können.

Batteriespeicher können dazu beitragen, die Netzstabilität zu erhöhen, indem sie auf schnelle Veränderungen im Strombedarf reagieren. Sie können innerhalb von Millisekunden Energie abgeben oder aufnehmen, um Netzschwankungen auszugleichen und das Netz in einem stabilen Zustand zu halten.

Spitzenlastausgleich

Spitzenlasten treten auf, wenn der Strombedarf innerhalb eines Landes, einer bestimmten Region oder auch innerhalb eines Unternehmens kurzzeitig besonders hoch ist. Vorhersehbare Spitzenlasten, treten z. B. immer zu bestimmten Tageszeiten auf. Beispielsweise wenn Menschen abends nachhause kommen, kochen oder den Fernseher einschalten. Unvorhersehbare Spitzenlasten gibt es z. B. durch extreme Wetterlagen, wenn etwa viele Menschen bei Hitze gleichzeitig ihre Klimaanlagen einschalten. In Unternehmen kann es ebenfalls bestimmte, produktionsbedingte Stoßzeiten geben, in denen besonders viel Strom verbraucht wird – z.B. in Bäckereien, wenn morgens gebacken wird. Der Strom ist zu diesen Zeiten mitunter besonders teuer. Batteriespeicher sind hier eine gute Lösung, um während geringerer Belastungszeiten günstigen Strom einzukaufen und zu speichern – und ihn anschließend in den Stoßzeiten zu nutzen. Durch den Betrieb eigener  Solar- oder Windkraftanlage können Unternehmen zusätzlich sparen.

Dezentrale Energieversorgung

Erneuerbare Energien bieten die schöne Möglichkeit, dass dezentral an vielen unterschiedlichen Orten Strom erzeugt werden kann – v.a. aber da, wo er gebraucht wird, z. B. mit einer Solaranlage auf dem Dach des eigenen Wohnhauses oder Unternehmens. Teure und Verlustreiche Transporte entfallen dadurch und die Energieeffizienz steigt. Batteriespeicher verstärken diesen Effekt, indem Sie überschüssige Energie an Ort und Stelle speichern und so für einen Ausgleich zwischen Produktion und Nachfrage sorgen. Das bedeutet ein Plus an Versorgungssicherheit, Energieeffizienz und Unabhängigkeit gegenüber zentralen Stromerzeugungsanlagen.

Laden von Elektro-Fahrzeugen

Batteriespeicher können wunderbar genutzt werden, um E‑Fahrzeuge mit selbst produziertem Strom aufzuladen. Gerade bei größeren Flotten, bei denen alle Fahrzeuge zur selben Zeit geladen werden müssen (z.B. Lieferfahrzeuge) stellt der Ladevorgang aktuell noch eine größere Herausforderung dar. Einerseits, weil der bezogene Strom zu den Stoßzeiten besonders teuer ist und andererseits, weil der Netzanschluss häufig nicht mit dem steigenden Strombedarf mithalten kann. Häufig können gar nicht alle Fahrzeuge gleichzeitig aufgeladen werden, weil dafür einfach nicht genug Strom aus dem Netz entnommen werden kann, weil schlicht nicht ausreichend verfügbar ist. Damit Flottenunternehmen trotzdem ungehindert agieren können, kommen neben einem guten Energiemanagementsystem, das Ladezeiten so flexibel wie möglich taktet, häufig Batteriespeicher zum Einsatz. Sie puffern die hohen Stromanforderungen während der Stoßzeiten ab und sparen dadurch nicht nur hohe Stromkosten, sondern ermöglichen vielen Unternehmen überhaupt erst das Umrüsten auf größere Elektrofahrzeugflotten. Der positive Effekt lässt sich zudem um mehr Autarkie und größere Einspareffekte erweitern, wenn der Batteriespeicher den Strom nicht ausschließlich aus dem Stromnetz, sondern über eigene Erzeugungsanlagen für erneuerbare Energie bezieht.

Energieeffizienz

Durch Batteriespeicher kann produzierte Energie besser genutzt werden. Aktuell passiert es mitunter noch, dass z. B. Windkraftanlagen abgeschaltet werden, weil punktuell mehr Strom produziert wird, als genutzt – oder gespeichert – werden kann. Im schlimmsten Fall müssen Produzenten sogar Abnehmer für ihren Strom bezahlen, statt selbst Geld zu erhalten. Deshalb ist es besonders wichtig, dass die Infrastruktur abseits der Produktionsanlagen weiter ausgebaut wird, inklusive ausreichend vieler Batteriespeicher, die Energie aufnehmen können, die gerade nicht benötigt wird.

Netzausbau umgehen

Batteriespeicher können ebenfalls dazu beitragen, teure Investitionen in den Ausbau von Stromnetzen zu reduzieren. Sie sorgen dafür, dass Energie dort gespeichert und genutzt werden kann, wo sie produziert wird. In einigen schwer zugänglich oder baulich komplexen Gegenden wie entlegenen Dörfern oder vollgebauten Innenstädten kann es deutlich günstiger sein, den gestiegenen Strombedarf mit einem Batteriespeicher abzudecken anstatt größere Stromkabel in entlegenen Gegenden zu verlegen oder ganze Straßenzüge inklusive Gebäuden aufzureißen. Stromspeicher können hier eine gute Lösung sein, um Energie dort zu speichern, wo sie auch entsteht oder über den Tag gespeicherten Strom dann abzugeben, wenn gerade besonders viel benötigt wird.