2,3 Milliarden Euro verschenkter Strom

Erneuerbare Energien wie Solar- und Windkraft spielen heute eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung der Stromproduktion in Deutschland. Zusammen mit Biogas und Wasserkraft standen sie, bei fortschreitendem Ausbau, im ersten Halbjahr 2025 für knapp 58 Prozent der öffentlichen Nettostromerzeugung. Sonne und Wind sind jedoch volatil, ihre Verfügbarkeit hängt von Wetterbedingungen und Tageszeiten ab. Der Strombedarf schwankt ebenfalls, je nach Tageszeit, Wochentag und Jahreszeit.

Erschwerend kommt hinzu, dass Produktion und Verbrauch von Strom örtlich weit auseinander liegen. Wenn dann die regionale Nachfrage nicht ausreicht oder die Netze den Strom nicht transportieren können, müssen die Übertragungsnetzbetreiber kostspielige Maßnahmen zur Netzstabilisierung ergreifen, um eine Netzüberlastung zu verhindern.

 

Dazu zählt insbesondere die Abregelung von Erneuerbare-Energien- (EE) Anlagen und die Entschädigung der Anlagenbetreiber für den „abgeregelten" Strom. Für das Jahr 2024 wies die Bundesnetzagentur dafür Kosten von insgesamt knapp 2,3 Milliarden Euro aus. Mehrere Milliarden TWh Ökostrom konnten nicht genutzt werden, während im Süden Deutschlands der fehlende Strom zum großen Teil in konventionellen Kraftwerken erzeugt werden musste. Das Gesamtvolumen der EE-Abregelungen im zweiten Quartal 2025 stieg gegenüber 2024 um weitere 10 Prozent und betrug bereits 2.299 GWh. Das entspricht der Jahresstromerzeugung eines großen Braunkohlekraftwerks.

Die heute noch stark eingeschränkte Flexibilität zur zeitlichen und räumlichen Speicherung volatiler Energie, insbesondere auf lokaler Ebene, ist also für Energieerzeuger und Netzbetreiber eine große Herausforderung.

In Zeiten hoher erneuerbarer Energieproduktion (z.B. viel Wind im Winter oder viel Sonne im Sommer) kann überschüssiger Strom zur Elektrolyse genutzt werden, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen. Dieser Wasserstoff kann dann auch längerfristig in großen Mengen gespeichert werden. Wenn die erneuerbare Energieproduktion gering, der Strombedarf jedoch hoch ist, wird der gespeicherte Wasserstoff in Brennstoffzellen wieder in Elektrizität umgewandelt. Mit dieser saisonalen Entkopplung bleibt grüne Energie auch dann verfügbar, wenn die Sonne nicht scheint und kein Wind weht.

Wenn also an sonnigen oder windreichen Feiertagen mehr grüner Strom produziert wird, als gerade verbraucht werden kann, darf man den sonst abgeregelten Überschuss als „geschenkten" Strom betrachten. Umwandlungsverluste in der Elektrolyse bzw. Rückwandlungsverluste bei der Rückverstromung in Brennstoffzellen fallen dann nicht so sehr ins Gewicht. Immerhin verbleibt auch im ungünstigsten Fall nach zwei Energieumwandlungen und eventuellen Speicher- bzw. Transportverlusten ein Wirkungsgrad von rund 35 Prozent. Sprich: von 1kWh „geschenktem" Strom bleiben beim Einsatz von Wasserstoff als Speichertechnologie mindestens 350 Wh nutzbar.

Wasserstoffbasierte Microgrids können eine Schlüsseltechnologie zum Aufbau einer zuverlässigen, CO2-neutralen Stromversorgung in Regionen ohne stabile Netze sein, insbesondere in Schwellen- und Entwicklungsländern sowie in Krisengebieten. Diese kompakten Einheiten, oft in der Größe eines Hochseecontainers, integrieren PV und Windstromgeneratoren, Elektrolyseure zur Wasserstofferzeugung, Speichersysteme (Flaschenbündel) und Brennstoffzellen zur Rückverstromung. Sie bieten damit eine Alternative zu CO2-emittierenden Dieselgeneratoren.

Das vom Bundesumweltministerium geförderte Hydrogen Tryout Areal (HyTrA) in Kapstadt demonstriert die Wirksamkeit von Wasserstoff für eine stabile, klimaneutrale Energieversorgung. Die überschüssige Solarenergie eines Musterunternehmens dient der Wasserstofferzeugung, -speicherung und -rückverstromung, und sichert damit die Fertigung auch bei Stromengpässen oder Black-Outs. Die zentrale Komponente ist ein robustes und kostengünstiges Microgrid, speziell für den afrikanischen Markt konzipiert.

HyGrid, ein ebenfalls für niedrige Herstellkosten entwickeltes und widerstandsfähiges Microgrid, das auf den Fraunhofer IWU-Stacks HyVentus (Elektrolyseur) und HyVictus (Brennstoffzelle) basiert, will die kriegsbedingt geschädigte Stromversorgung in der Ukraine stabilisieren und speziell im Winter Strom bereitstellen.

Ein H2-Kraftwerk am Fraunhofer IWU bestehend aus Elektrolyseur, Wasserstoffspeicher, Brennstoffzelle und zusätzlichem Batteriespeicher soll wichtige Impulse zur klimaneutralen Energieversorgung von Fabriken geben. Es ermittelt die Konkurrenzfähigkeit solcher Lösungen im Vergleich zur Versorgung über vorhandene Stromnetze und überprüft die Praxistauglichkeit von Wasserstoff als dezentrale Speichertechnologie.

Fazit: Die öffentliche Diskussion wird oft auf Wasserstoff in Mobilitätsanwendungen verengt. Dabei wird sein Potenzial als Energiespeicher für eine erfolgreiche Energiewende meist unterschätzt. Gerade zur verlustarmen saisonalen Speicherung ist Wasserstoff besonders gut als Ergänzung zu Batteriespeichern geeignet – denn zum Verschenken ist grüner Strom viel zu wertvoll.

Dr. Ulrike Beyer ist seit Januar 2020 Leiterin der Referenzfabrik.H2 am Fraunhofer IWU. Sie verantwortet die Konzeption und Koordination industrieller Produktionslösungen für die Massenfertigung von Wasserstoff-Systemkomponenten für Elektrolyseure und Brennstoffzellen und stärkt damit die industrielle Wertschöpfung der Energiewende.