Quantensprung fürs Stromnetz: Hybrid-Netzbooster mit Batterie und Wasserstoffturbine steigert Stabilität und senkt Kosten

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Stuttgart - Der Umbau des Stromnetzes gilt als zentrale Herausforderung der Energiewende. Im Fokus steht dabei die Frage, wie sich das Stromnetz auch in Zukunft trotz steigender Last und fluktuierender Einspeisung sicher und effizient betreiben lässt. Ein neues Konzept aus Baden-Württemberg setzt auf eine ungewöhnliche Kombination zweier Technologien. Jetzt liegen erste Projektergebnisse vor.

Im Projekt „HydrogREenBoost“ haben vier Institutionen ein hybrides Netzbooster-Konzept entwickelt und erfolgreich getestet. Die Kombination aus Batteriespeicher und wasserstofffähiger Gasturbine soll Redispatchkosten senken, Netzstabilität erhöhen und als flexibles Sicherheitssystem dienen. Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse bescheinigt dem Ansatz ein großes Potenzial - bei angemessener Skalierung und intelligenter Systemintegration.

Batteriespeicher und Wasserstoff: Neue Systemlösung für stabile Stromnetze

Angesichts wachsender Einspeisung erneuerbarer Energien und steigender Netzbelastung gewinnt die Frage nach der Stabilität des Stromnetzes zunehmend an Bedeutung. Mit dem Projekt „HydrogREenBoost“ wurde nun ein technologieoffener Ansatz erfolgreich evaluiert, der auf eine sektorübergreifende Lösung setzt: Die Kombination von Batteriespeicher und wasserstoffbetriebener Gasturbine in einem sogenannten hybriden Netzbooster.

Der Begriff Netzbooster ist dabei nicht neu. Seit mehreren Jahren steht er für große Batteriespeicher, die im Übertragungsnetz Engpässe abfedern und damit teure Redispatch-Maßnahmen vermeiden können. Ein bekanntes Beispiel ist das Projekt Kupferzell von TransnetBW, das seit 2020 die Machbarkeit solcher Speicherlösungen demonstriert. Neu ist im aktuellen Projekt vor allem die Weiterentwicklung zu einem hybriden System, das erstmals Wasserstofftechnologie integriert und dadurch zusätzliche Flexibilität bietet.

Im eigens eingerichteten Netzlabor der Technischen Hochschule Ulm wurden beide Komponenten unter realitätsnahen Bedingungen getestet. Das Batteriesystem erreichte aus dem Standby-Zustand innerhalb von 2,4 Sekunden seine Nennleistung, und wurde nach rund 25 Minuten durch die Wasserstoffturbine abgelöst, die das Leistungsniveau anschließend konstant hielt. Die Hybridlösung erfüllt damit zentrale Anforderungen an Flexibilität, Schnelligkeit und Emissionsarmut.

„Der hybride Netzbooster integriert die Vorteile von Batteriespeichern und Wasserstoffgasturbinen in einer gemeinsamen Systemlösung“, sagt Jonas Lotze, Projektleiter bei Transnet BW. Die neuartige Kombination fungiert als leistungsstarker Netzpuffer, der kritische Situationen entschärfen kann, ohne konventionelle Kraftwerke zuschalten oder erneuerbare Einspeisung drosseln zu müssen.

Zudem ermöglicht der Ansatz eine effizientere Netzauslastung, was wiederum den Bedarf an teuren Ausbaumaßnahmen reduzieren könnte. Durch die Sektorkopplung von Strom- und Gassystem entstehen zusätzliche Flexibilitäten im Betrieb.

Wirtschaftliche Bewertung zeigt hohes Potenzial bei richtiger Skalierung

Neben der technischen Machbarkeit stand die Wirtschaftlichkeit im Zentrum der Projektbewertung. Das Projektteam untersuchte mehrere Umsetzungsszenarien. Besonders vielversprechend erscheint eine 500-MW-Anlage mit einer Batteriespeicherkapazität von 176,5 MWh und einer an das Gasnetz angeschlossenen Turbine.

Die Wirtschaftlichkeitsrechnung zeigt: Bei geeigneten Rahmenbedingungen und Netzausbaustand kann sich die Investition bereits nach drei bis sieben Jahren amortisieren. Dies hängt maßgeblich von der Höhe der eingesparten Redispatchkosten sowie von den Erlösen aus der Vermarktung am Regelenergiemarkt ab.

Michael Jesberger, Technischer Geschäftsführer von TransnetBW, betont die strategische Relevanz: „Das Projekt liefert wichtige Erkenntnisse für den effizienten und wirtschaftlichen Einsatz neuer Technologien im Übertragungsnetz.“ Varianten mit zusätzlichem Wasserstoffspeicher bieten zwar noch mehr Resilienz, erhöhen aber auch die Systemkosten.

Der hybride Netzbooster könnte mittelfristig ein zentrales Element zur Netzstabilisierung werden - insbesondere in Regionen mit hoher Einspeisung erneuerbarer Energien, jedoch begrenzten Netzkapazitäten.

Zukünftige Untersuchungen sollten nach Einschätzung von Transnet BW alternative Umsetzungsstrategien, Erlösmöglichkeiten sowie die Integration in bestehende Netztopologien fokussieren. Um den großtechnischen Einsatz zu ermöglichen, sind weitere Forschung und Pilotprojekte notwendig.