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Intermittenz ist der Fluch der erneuerbaren Energien. Wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, kommen die grünen Erzeugungsnetze zum Stillstand.
Und manchmal gibt es von beidem zu viel. Wenn das Netz die gesamte saubere Energie, die in Spitzenzeiten einfließt, nicht aufnehmen kann, wird sie gedrosselt – getrennt und abgeleitet.
Grid-Scale-Batteriespeicher könnten die Lösung sein. Man hält genügend grüne Elektronen für regnerische Tage auf Lager und erneuerbare Energien scheinen ein zuverlässiger Ersatz für fossile Brennstoffe zu sein. So zumindest die Theorie.
Bis vor Kurzem war der Markt für Batteriespeichersysteme (BESS) von langen Entwicklungszeiten und unsicheren Anwendungsfällen geprägt.
Mittlerweile hat sich etwas geändert. Die Wachstumsprognosen für BESS schießen in die Höhe und Fortschritte in der Batteriechemie befreien von Skalierbarkeits- und Kosteneinschränkungen.
Werden Grid-Scale-Speicher die nächste Generation von Tech-Einhörnern bilden?
Wichtigste Erkenntnisse
- Der Markt für Batteriespeichersysteme nimmt Fahrt auf, mit zweistelligen CAGR- und Wachstumsprognosen ins Unermessliche.
- Dank der verstärkten Bemühungen, die Umstellung auf erneuerbare Energien voranzutreiben und die globale Abhängigkeit von russischem Öl und Gas zu verringern, ist das Interesse in den letzten Jahren stark gestiegen.
- Doch bei Lithium-Ionen-Batterien, der weltweit führenden BESS-Technologie, kommt es zu Lieferengpässen und höheren Rohstoffpreisen für Lithium.
- Das Geld der Investoren ist geflossen, aber Risikokapitalgeber müssen nun den Weg für Institutionen frei machen, da die Nachfrage steigt und der Sektor reift.
Aufladen für Wachstum
Bis 2020 war die Grid-Scale-Speicherung eine vielversprechende Kategorie auf einem fragmentierten Markt.
Regierungen haben Interesse gezeigt, aber Investoren waren skeptisch, abgeschreckt von der technischen Komplexität und den Jahren der Forschung und Entwicklung, die für eine Rentabilität neuer BESS-Lösungen erforderlich sind.
Eine Form von BESS, bekannt als Pumpspeicherkraftwerk (engl. pumped storage hydropower, PSH), gibt es schon seit über einem Jahrhundert.
Dabei wird Wasser in einem Stausee auf einem Hügel gespeichert. Bei Bedarf fließt das Wasser nach unten und treibt eine Turbine an. Das funktioniert, aber es gibt Einschränkungen.
Wie Chloe Coates, Leiterin der Forschungs- und Analyseabteilung bei Zero Carbon Capital, in diesem Blog aus dem Jahr 2023 feststellt, ist PSH „geografisch begrenzt“.
„Die meisten geeigneten Standorte sind bereits erschlossen, und es gibt lange Genehmigungs- und Bauzeiträume.“
Hier kommen großformatige Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) ins Spiel. Was 2012 mit einer Handvoll Installationen begann, hat sich zu einem breiten Einsatz als Speicheranlagen auf Netzebene entwickelt.
Die relative Kosteneffizienz, Modularität und die kurzen Bauzeiten von Li-Ionen sind einige der Gründe, warum BESS auf einem steilen Wachstumspfad ist. Innovation, Energie- und Geopolitik tun ihr Übriges.
Gorka Arrieta Eguia, Produktinhaber des spanischen Startups für saubere Energie RatedPower, erklärte gegenüber Techopedia, dass Fortschritte bei Lithiumbatterien „ihre Effizienz verbessert und ihre Degradation verringert haben, wodurch sich ihre Nutzungsdauer verlängert hat“.
Es gibt bereits Unternehmen wie das chinesische CATL, das Batterien mit kaum wahrnehmbarer Degradation in den ersten Jahren der Nutzung bewirbt.
„Fortschritte in der Natrium- und Festkörperbatterietechnologie, die sicherer sind und weniger Umweltauswirkungen haben, sind ebenfalls sehr vielversprechend.“
Industrieverbände und Regierungen auf der ganzen Welt fördern inzwischen die Verwendung von Batterien durch Gesetzgebung, Märkte und Unterstützung, um ihre Rentabilität zu steigern, so er weiter.
„All dies macht sie zunehmend rentabler und praktikabler.“
Hockeyschläger-Additionalität
- Zahlen von BloombergNEF zeigen, dass sich der globale Energiespeichermarkt im Jahr 2023 fast verdreifacht hat und eine zusätzliche Kapazität von 45 Gigawatt (GW) hinzukam – der größte Zuwachs in einem einzigen Jahr, den es je gab.
- In diesem Jahr werden 100 GW hinzukommen und bis 2023 werden weitere 137 GW prognostiziert, was einer jährlichen Wachstumsrate von 21 % entspricht.
- Nach Schätzungen von McKinsey wird der BESS-Markt bis 2030 einen Wert von bis zu 150 $ Milliarden erreichen – mehr als doppelt so viel wie 2022.
Was treibt das Wachstum an?
Mit dem US-amerikanischen Inflation Reduction Act von 2022 soll der Übergang zu erneuerbaren Energien vorangetrieben werden.
Zu diesem Zweck sollen bis 2030 über 20 GW an Batteriekapazität hinzugefügt, Investitionen in erneuerbare Energien gefördert und die Solar- und Onshore-Windkapazität erhöht werden.
Der Green Deal Industrial Plan der EU bezeichnet Batteriespeicher als „strategische Netto-Null-Technologie“, während die britische „Battery Strategy“ 32 Millionen GBP für die Finanzierung von Energiespeicherprojekten vorsieht.
In China – dem Zentrum der weltweiten Batterieproduktion – profitieren Unternehmen, die für ihre hohe Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft bekannt sind, von einer zusätzlichen Dynamik durch die nationale Politik, die für große Wind- und Solaranlagen Batteriespeicher vor Ort vorschreibt.
Inzwischen hat die breitere Umstellung auf erneuerbare Energien dank der Ukraine und dem politischen Wunsch, den Energieverbrauch des Westens von Russland abzukoppeln, neue Dringlichkeit erlangt.
Auch die Verlangsamung des Verkaufs von Elektrofahrzeugen veranlasst die Batteriehersteller dazu, nach neuen Märkten zu suchen. Infolgedessen sind Risikokapitalgelder geflossen.
Jagd auf „grüne Einhörner“
Laut Net Zero Insights (NZI), einem Marktforschungsunternehmen, haben sich die privaten Investitionen im Batteriespeichersektor seit 2015 fast verzehnfacht.
Alles in allem wurden mehr als 106 $ Milliarden investiert, wobei 70 % davon auf Unternehmen für Lithium-Ionen-Batterien entfielen.
Laut Mercom Capital waren die fünf größten VC-Finanzierungsabkommen für Energiespeicherung in der ersten Hälfte dieses Jahres:
- Sila – sammelte 375 $ Millionen für Nano-Verbund-Silizium-Anoden für Lithium-Ionen-Batterien.
- EnerVenue – brachte 308 $ Millionen für flexible Langzeit-Energiespeicherprodukte (LDES) ein.
- Natron Energy – nahm 189 $ Millionen für seine Natrium-Ionen-Batterietechnologie ein.
- Ascend Elements – konnte 162 $ Millionen für nachhaltige Batteriematerialien aus recycelten Lithium-Ionen-Altbatterien beschaffen.
- Antora Energy – sammelte 150 $ Millionen für Batterielösungen im industriellen Maßstab.
Das Interesse an Venture Capital scheint in letzter Zeit nachgelassen zu haben, was laut NZI jedoch wahrscheinlich auf eine neue Phase der Branchenreife hindeutet.
Batterieunternehmen profitieren von der Legitimität, die sie sich auf dem Markt für Elektrofahrzeuge erarbeitet haben.
Sie entscheiden sich für eine Finanzierung über den öffentlichen Markt und Fremdkapital, wie es bei der 4,7 $ Milliarden schweren Finanzierung der Automotive Cells Company (ACC) im Februar dieses Jahres der Fall war.
Größere Möglichkeiten ziehen größere Finanzakteure an.
Die Innovationsgeschichte nimmt ihren Lauf
Was ist Grid-Scale-Batteriespeicherung?
Einfach ausgedrückt handelt es sich um Stromaggregate in LKW-Größe mit ausreichender Kapazität, um Teile eines lokalen Stromnetzes über längere Zeiträume mit Strom zu versorgen – Haushalte, Büros und Fabriken.
Es gibt eine Reihe möglicher Formate und Technologien. Die politischen Entscheidungsträger setzen große Hoffnungen darauf, dass sie gemeinsam den Übergang zu erneuerbaren Energien vorantreiben können.
Im April sagte Fatih Birol, Exekutivdirektor der Internationalen Energieagentur (IEA), dass Batterien „eine unschätzbare Rolle bei der Förderung erneuerbarer Energien spielen und gleichzeitig Unternehmen und Haushalten mit sicherem und nachhaltigem Strom versorgen werden“ – eine große Aufgabe.
Die Lithium-Ionen-Technologie hat sich bewährt und ist nach wie vor führend, aber sie ist weniger skalierbar als einige der Alternativen (wenn man mehr Lithium-Ionen-Kapazität benötigt, müssen mehr Lithium-Ionen-Batterien installiert werden).
Angesichts der steigenden Nachfrage und der angespannten Lage in den Lithium-Lieferketten rücken nun andere Technologien in den Fokus.
Dazu zählen:
Wasserstoff
Das Potenzial von Wasserstoff für die Stromversorgung hat viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Erneuerbare Energien können die Elektrolyse vorantreiben und aus Wasser „grünen Wasserstoff“ erzeugen.
Anschließend wird der Wasserstoff in eine Brennstoffzelle zur Gewinnung von Strom gepumpt oder zur Erzeugung von Heißluft und Drehung einer Turbine verbrannt.
Wasserstoff kann in unbegrenzten Mengen gespeichert und mit der bereits in Gaskraftwerken installierten Technologie (mit einigen Anpassungen) verbrannt werden.
Der Nachteil ist eine Round-Trip-Effizienz (RTE) von etwa 30 %. In der Praxis bedeutet dies, dass nur etwa ein Drittel des Stroms, der durch die Freisetzung von H aus 2O verbraucht wird, wieder in das Netz zurückfließt.
Nach Ansicht von Analysten ist die RTE ein entscheidender Faktor dafür, welche dieser Technologien sich am besten zur Ergänzung oder zum Ersatz von Lithium-Ionen eignet.
Die Batterien und unterstützenden Technologien, die die RTE optimieren oder reduzieren, werden wahrscheinlich mehr Aufmerksamkeit erhalten, ebenso wie diejenigen, die den Anforderungen von Rechenzentren, der Hauptursache für den Anstieg des Stromverbrauchs, entsprechen.
Drei vielversprechende Startups für Grid-Scale-Batterien
1. RatedPower
Das spanische Jungunternehmen für erneuerbare Energien entwickelt Software, die Ingenieuren dabei hilft, das Design von Grid-Scale-Batteriespeichersystemen für Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien zu optimieren.
Im Jahr 2022 wurde es von Enverus, dem weltweit größten Konzern für Energiesoftware, übernommen.
2. Terralayr
Mit seiner Software will der Schweizer Startup die Grid-Scale-Speicheranlagen Europas virtuell zusammenfassen und so die „weltweit erste Energie-Cloud“ schaffen.
Im Oktober 2024 wurden 64 Millionen Schweizer Franken von einem Konsortium von Risikokapitalgebern aufgebracht, darunter Earlybird, Norrsken, Creandum, Earlybird, Picus und Norrsken.
3. Thaleron
Die im Vereinigten Königreich ansässige Firma Thaleron hat ein mechanisches Energiespeichersystem entwickelt, das auf bewährten Technologien basiert und Versorgungsunternehmen und industriellen Anwendern „günstigere Optionen“ für die Batteriespeicherung bietet.
Im vergangenen Jahr hat es in der ersten Finanzierungsrunde 12,7 $ Millionen von sechs Investoren erhalten.
Fazit
Nach Schätzungen der IEA muss zur Erreichung des Netto-Null-Ziels die weltweit installierte Batteriespeicherkapazität von derzeit etwa 200 Gigawatt auf ein volles Terawatt bis 2030 und auf fünf Terawatt bis 2050 ansteigen.
Die Möglichkeiten für die Grid-Scale-Speicherung scheinen enorm zu sein, doch Arrieta Eguia von RatedPower weist auf die Hindernisse hin, die es zu überwinden gilt.
„Batterien werden mit Preiskannibalisierung, Versorgungs- und Kursdruck bei Rohstoffen sowie der Unsicherheit, die die Welt regiert, konfrontiert sein.“
Schon bald werden wir sehen, welche Technologien, Länder und Unternehmen die besten Voraussetzungen zur Bewältigung dieser Herausforderungen mitbringen.
FAQ
Was ist Grid-Scale-Batteriespeicherung?
Wie lange hält ein Grid-Scale-Batteriespeichersystem?
Wer sind die größten Hersteller von Grid-Scale-Batterien?
Wie verdienen Grid-Scale-Batterien Geld?
Was ist das größte Hindernis bei der Implementierung von Grid-Scale-Lithium-Ionen-Batteriespeichern?
Quellenangaben
- Grid-scale storage technologies: technical view
- Posts from Gorka Arrieta — RatedPower
- Smart energy flow — RatedPower, a part of Enverus
- Global Energy Storage Market Records Biggest Jump Yet | BloombergNEF
- Enabling renewable energy with battery energy storage systems | McKinsey
- Energy storage – IEA
- Net-Zero Industry Act – European Commission
- UK Government supports energy storage with over £32 million funding
- Over $106B has been invested in batteries. Where is the funding flowing?
- Energy Storage Companies Raise $15.4 Billion in Corporate Funding in 1H 2024 – Mercom Capital Group
- EV Battery Venture ACC Raises $4.7 Billion to Build Gigafactories Across Europe – ESG Today
- Metal-Air Battery
- Battery Energy Storage Systems (BESS) engineering for PV — RatedPower
- Enverus | Creating the future of energy together
- energy flexibility. on demand
- Thaleron
- Thaleron Company Profile 2024: Valuation, Funding & Investors | PitchBook
