Nicht-lithiumbasierte Langzeitspeichertechnologien haben in den letzten zehn Jahren über 6 Milliarden US-Dollar an Finanzmitteln erhalten. Außerhalb Chinas bleibt die installierte Kapazität aufstrebender Alternativen jedoch unter einer Gigawattstunde. Mehrere frühe Entwickler sind ins Stocken geraten, ausgestiegen oder haben sich auf Lithium-Ionen-Projekte umorientiert, um bankfähig zu bleiben.

Jüngste politische Maßnahmen haben LDES-Technologien wieder in den Fokus gerückt. Die MACSE-Ausschreibung in Italien, das britische LDES Cap and Floor und die geplante Langzeitbeschaffung in Deutschland zielen alle auf längere Speicherzeiten ab. Diese gehen über das hinaus, was derzeitige Handelsmärkte belohnen.

Ähnliche Mechanismen entstehen weltweit. Das LTESA in New South Wales zielt auf Speicherlösungen ab 8 Stunden, wobei im letzten Ausschreibungsrunde alle Verträge an Lithium-Ionen-Projekte vergeben wurden. In den USA bietet der Index Storage Credit von New York gezielte Unterstützung für längerfristige Speicher. Auch Kalifornien hat mit einer eigenen LDES-Beschaffung nachgezogen, die von den Energieversorgern Verträge für Speicher mit einer Dauer von mindestens 8 Stunden verlangt.

Mit dedizierten LDES-Ausschreibungen in Europa und den USA stellt sich die Frage, welche Technologien wirklich wettbewerbsfähig sind.

Diese Analyse untersucht:

• Welche Langzeitspeichertechnologien es heute gibt und wie ausgereift sie sind
• Wie sie sich wirtschaftlich mit Lithium-Ionen vergleichen
• Wo alternative LDES-Technologien Mehrwert bieten
• Welche Speicherzeiten reale Strommärkte tatsächlich erfordern

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Alternative LDES bleiben trotz 6 Mrd. USD Finanzierung vor-kommerziell

Mehrere Technologien wetteifern darum, kostengünstige Speicher bereitzustellen, die Zeiträume abdecken, die für Lithium-Ionen wirtschaftlich nicht darstellbar sind. Der steigende Anteil erneuerbarer Energien führt zu mehrtägigen Versorgungslücken, wenn Wind und Sonne ausbleiben – diese Technologien wollen genau diese Lücken schließen.

Diese alternativen LDES-Technologien lassen sich in vier Gruppen einteilen:

• Elektrochemische Systeme (Redox-Flow-Batterien, Zink-Hybrid, Metall-Luft)
• Mechanische Systeme (adiabatische Druckluft, Flüssigluft, schwerkraftbasierte Speicher, neue Pumpspeicher)
• Thermische Speicher (latente und sensible Wärme)
• Chemische Speicher/Wasserstoff

Trotz erheblicher Investitionen ist der kommerzielle Fortschritt uneinheitlich.

Einige Technologien machen Fortschritte: Highview Power hat 2024 für sein 50 MW Flüssigluft-Projekt in Carrington den finanziellen Abschluss erreicht. Energy Dome hat in Sardinien seine erste kommerzielle CO₂-Batterie installiert. Form Energy eröffnete seine erste große Eisen-Luft-Batteriefabrik in West Virginia. Invinity hat mehrere Vanadium-Redox-Flow-Projekte mit über 50 MWh umgesetzt. Hydrostor erhielt einen LTESA-Vertrag für sein Druckluftprojekt Silver City in New South Wales.

Andere dagegen sind ins Stocken geraten: NGK Insulators hat die Produktion seiner Natrium-Schwefel-Batterien eingestellt. Ambri musste sich nach dem Scheitern der Kommerzialisierung seiner Flüssigmetall-Batterie umstrukturieren. Corre Energy wurde im November liquidiert.

Insgesamt spiegelt dieses gemischte Bild die Herausforderung wider, mit der etablierten Lieferkette und Betriebserfahrung von Lithium-Ionen mitzuhalten.

Diese Technologien zielen zudem auf sehr unterschiedliche Zeiträume ab. Flow-Batterien und Zink-Hybride sind für 6–12 Stunden ausgelegt, ein Bereich, in dem Lithium-Ionen bereits eingesetzt werden, aber bei hoher Zyklenzahl Degradationsprobleme zeigen.

Druckluft-, Flüssigluft- und einige thermische Systeme zielen auf 12–24 Stunden und suchen damit eine Nische, in der die Wirtschaftlichkeit von Lithium-Ionen unsicher wird. Eisen-Luft-Batterien hingegen setzen auf mehrtägige Speicherung bei sehr niedrigen Kosten pro gespeicherter MWh.

Diese Angaben zu den Speicherzeiten sind meist noch deklarativ. Den meisten Technologien fehlt der kommerzielle Betrieb in ausreichender Größenordnung, um Leistung und Kostenannahmen im Feld zu belegen.

Alternative LDES stehen sinkenden Lithium-Ionen-Preisen gegenüber ungünstigen Kostenentwicklungen

Kostendaten für alternative LDES sind rar und meist modelliert statt beobachtet. Unternehmensangaben beruhen oft auf prognostizierten Lernkurven, nicht auf realen Ergebnissen. Dennoch erlaubt der Vergleich von Technologien über Entladezeit und Zyklenmuster, die Ambitionen mit der wirtschaftlichen Realität abzugleichen.

Pumpspeicher dominieren weltweit mit über 160 GW installierter Leistung. Sie bieten bewährte Zuverlässigkeit und niedrige Betriebskosten, wo die Topografie es zulässt. In reifen Märkten sind jedoch die meisten geeigneten Standorte bereits erschlossen, während neue Projekte hohe Investitionen und lange Entwicklungszeiten erfordern.

Lithium-Ionen bleibt bis zu 8–10 Stunden wirtschaftlich im Vorteil. Ab etwa 10 Stunden verringert sich dieser Kostenvorteil gegenüber alternativen LDES.

Flüssigluftspeicher und CO₂-Batterien zeigen bei längeren Zeiträumen vielversprechende Ergebnisse. Die Eisen-Luft-Batterie von Form Energy bietet attraktive Kosten für mehrtägige Speicherung, ist aber bisher kaum im Einsatz.

Vanadium-Flow-Batterien haben sich in brandkritischen Umgebungen und bei hoher Zyklisierung bewährt – allerdings bleiben die Elektrolytkosten hoch. Die Lernkurven waren bislang zu flach, um im großen Maßstab mit Lithium-Ionen zu konkurrieren. Über 10–12 Stunden wird ihr Vorteil hinsichtlich Degradation weniger relevant, da die Zyklenintensität sinkt.

Nicht-kostenbezogene Faktoren schaffen Nischen für alternative LDES

Die Kosten dominieren die meisten Investitionsentscheidungen bei Speichern. In bestimmten Fällen führen aber Sicherheitsanforderungen, Netzrestriktionen, Lebensdauer und Lieferkettenüberlegungen dazu, dass alternative Technologien trotz höherer Anfangskosten bevorzugt werden.

Typische Nischen, in denen Lithium-Ionen im Nachteil ist:

• Brandgefährdete Umgebungen bevorzugen nicht brennbare Technologien. In dicht besiedelten Städten und kritischer Infrastruktur werden Lithium-Ionen-Batterien aus Sicherheits- und Versicherungsgründen zunehmend ausgeschlossen. Flow-Batterien, thermische Speicher und Eisen-Luft stoßen auf weniger Genehmigungshürden.
• Abgelegene Netze profitieren von langer Lebensdauer. Inseln und entlegene Standorte können Speicher nicht einfach austauschen. Alternative LDES mit 30–40 Jahren Lebensdauer sind gegenüber Lithium-Ionen (15–20 Jahre) im Vorteil. Allerdings sind dort Zuverlässigkeit und geringer Wartungsaufwand entscheidend – unerprobte Technologien haben es schwer.
• Backup- und Resilienz-Anwendungen priorisieren Kalenderlebensdauer vor Zyklenzahl und bevorzugen Technologien, die ihre Kapazität auch bei langer Stillstandszeit behalten.
• Lieferketten- und Souveränitätsanforderungen prägen zunehmend die Beschaffung. Der amerikanische IRA und das europäische Critical Raw Materials Act bevorzugen Massenrohstoffe und heimische Fertigung gegenüber der Abhängigkeit von asiatischer Produktion und kritischen Mineralien bei Lithium-Ionen.
• Industrielle Prozesswärme als eigener Markt. Thermische Speicher wie die von Antora dienen vor allem der Dekarbonisierung industrieller Prozesswärme. Die Nutzung als elektrische Speicher über Turbinen ist eine logische Erweiterung und ergänzt netzorientierte LDES.

Entwickler alternativer LDES diversifizieren zunehmend. Viele kombinieren Lithium-Ionen für kurzfristige Wettbewerbsfähigkeit mit ihrer eigenen Technologie, um von Ausschreibungen für längere Speicherzeiten zu profitieren.

Entwickler alternativer LDES setzen immer häufiger auf hybride Projektkonfigurationen. Oft wird Lithium-Ionen für kurzfristige Wirtschaftlichkeit mit der eigenen LDES-Technologie für erwartete Langzeitbeschaffung kombiniert.

Energy Vault hat beispielsweise ein Hybridprojekt aus Lithium-Ionen und Wasserstoff umgesetzt. Highview Power kombiniert Flüssigluftspeicher mit Lithium-Ionen.

Dieser hybride Ansatz ermöglicht kurzfristig Erlöse auf dem Handelsmarkt und positioniert sich zugleich für langfristige Verträge mit Netzbetreibern, die auf Langzeitspeicher setzen.

Speichernachfrage: Tageszyklus, mehrtägige Lücken und saisonale Schwankungen

Die Wirtschaftlichkeit von Langzeitspeichern ist auf Handelsmärkten weiterhin unsicher. Viele LDES-Projekte werden auf Unterstützung durch Netzbetreiber oder Regulierungsbehörden angewiesen sein, die gezielt bestimmte Systembedarfe adressieren.

Drei Zeitskalen dominieren heute die Anwendungen.