Die Technologie, welche die Energiewende retten soll, passt in einen weißen Container, der versteckt in einem Frankfurter Industriegebiet zwischen dem FKK-Palast Mainhattan und einer Drogenberatungsstelle steht. Elke Wanke zieht mit einem kräftigen Ruck die Containertür auf, zeigt auf einige mit unzähligen Kabeln verbundene schwarz-rote Säulen und sagt: "Das ist das Herzstück unserer Anlage: der PEM-Elektrolyseur." PEM steht für Protonen-Austausch-Membran. Sie ermöglicht es, aus Wasser mithilfe von Strom Wasserstoff zu gewinnen, also elektrische Energie in chemisch gebundene umzuwandeln. Das Wasserstoff-Gas wird so zu einer Art Stromspeicher.

Power-to-Gas nennt sich dieses Verfahren. Wenn Wanke davon erzählt, erinnern ihre Augen an die eines Kindes, das gerade sein Überraschungsei auspackt. "Power-to-Gas könnte den endgültigen Durchbruch bei der Energiewende bedeuten", sagt sie. Die Maschinenbauerin betreut die Power-to-Gas-Pilotanlage der Thüga-Gruppe, eines bundesweiten Netzwerks von regionalen Energieversorgern, und ist vom Nutzen der Technologie fest überzeugt. "Damit wird es möglich, auch große Mengen an überschüssiger regenerativer Energie zu speichern."

Solche Überschüsse dürften in Zukunft immer größer werden. Nach Berechnungen der Thüga wird der Speicherbedarf für erneuerbare Energien im Jahr 2020 bei 17 Terawattstunden liegen und bis 2050 auf rund 50 Terawattstunden anwachsen. Damit die Energiewende funktionieren kann, braucht Deutschland langfristig Verfahren, um den aus regenerativen Quellen erzeugten Strom zu speichern. Das bestehende Gasnetz der Versorger soll Abhilfe schaffen: Seine jährliche Speicherkapazität ist laut Thüga etwa viermal so groß wie der Bedarf 2050. Mithilfe von Power-to-Gas könnte es wie ein Schwamm jene Energie aufsaugen, die sonst ungenutzt versickern würde – und sie wieder abgeben, wenn im Stromnetz zu wenig davon da ist.

Schuld an den Schwankungen im Netz ist das Wetter. Denn während konventionelle Kraftwerke konstant und zuverlässig stets die gewünschte Menge an Energie liefern, ist die Leistung von Windrädern und Photovoltaikanlagen sehr unterschiedlich. Ohne Wind und Sonne produzieren sie keinen Strom – mit hingegen kann es zu viel Strom geben. Für das bestehende Energiesystem ist das eine riesige Herausforderung.

Wie stark die Schwankungen im Netz bereits heute sind, zeigt eine Grafik, die Mathias Timm vom Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft zum Branchentreffen E-World nach Essen mitgebracht hat. Darin ist eingezeichnet, wie viel Strom aus Wind und Sonne produziert und wie viel Strom in der Bevölkerung insgesamt benötigt wird. Stellenweise klaffen die Kurven weit auseinander: Der Verbrauch schnellt in die Höhe, gleichzeitig herrscht Flaute, der Himmel ist bewölkt – nur noch drei Prozent des Strombedarfs können nun aus regenerativen Quellen bedient werden. "Ein ganz alltägliches Szenario", sagt Timm.

Noch können konventionelle Kraftwerke solche Schwankungen ausgleichen. Doch je mehr regenerative Stromquellen es im Verhältnis zu konventionellen gibt, desto schwieriger wird das. Derzeit decken erneuerbare Energien knapp ein Drittel des Stromverbrauchs. Bis 2050 sollen es nach den Plänen der Bundesregierung 80 Prozent sein. Und nicht nur zu wenig Wind und Sonne sind ein Problem, sondern auch zu viel: Denn dann sind die Netze überlastet, und die Anlagen müssen abgeregelt werden. Der produzierte Strom geht verloren.

Batteriespeicher reichen nicht aus

Ein ganzes Heer an deutschen Wissenschaftlern forscht daher an technischen Lösungen, mit denen sich Strom aus erneuerbarer Energie speichern und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen lässt. Zu den vielversprechendsten Ansätzen gehören Batteriespeicher wie in Schwerin. Dort hat der regionale Energieversorger Wemag im vergangenen Jahr das erste kommerzielle Batteriekraftwerk Europas eröffnet. Doch um die Energiewende zu stemmen, wird das nicht reichen. "Batteriespeicher haben nur ein begrenztes Speichervolumen und können daher nur kurzfristige Schwankungen ausgleichen", sagt Timm. Auch Pumpspeicherkraftwerke eigneten sich vor allem für eine Speicherung für die Dauer von wenigen Stunden. Sie nutzen den Strom, um Wasser in einen Stausee zu pumpen. Wird das Wasser später wieder abgelassen, treibt es Turbinen an, die neuen Strom erzeugen. Der Stausee funktioniert also wie ein riesiger Energiespeicher.