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Unser Beitrag zum

Klimaschutz

Deutschland muss bis 2045 klimaneutral werden. Das Klimaschutzgesetz definiert hierfür entsprechende Meilensteine und im Klartext heißt das, wir müssen bis 2030 weitere 324 Millionen Tonnen CO2 einsparen. Die Kombination aus erneuerbaren Energien und einem CERQ-Speicher ermöglicht grünen Strom zu jeder Tageszeit. Die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen kann somit schrittweise ersetzt werden und das spart jede Menge CO2. Wir zeigen Ihnen, wie Unternehmen durch stationäre Großspeicher von CERQ bis zu 98% Emissionen vermeiden und hohe CO2-Kosten einsparen können.

98%
Treibhausgasvermeidung
Das Wichtigste in Kurz
  • Bis 2030 muss Deutschland noch 324 Millionen Tonnen CO2 einsparen.

  • Ein CERQ-Speicher vermeidet bis zu 98% CO2-Emissionen.

  • Der CO2-Fußabdruck eines CERQ-Speichers ist nach 4 Monaten kompensiert.

  • Dank eingesparter CO2-Kosten ist ein hoher Cashback möglich.

CO2-Emissionen
werden immer teurer

Jede emittierte Tonne CO2 kostet Geld und die Preise sind seit 2021 explodiert. Für das laufende Jahr 2023 ist ein Mindestpreis von 30 EUR pro Tonne CO2 gesetzlich vorgeschrieben. Tatsächlich liegt der Marktpreis aber beim Dreifachen. Ein wesentlicher Grund dafür ist u.a. das "Recht auf Zukunft", mit dem das Bundesverfassungsgericht im April 2021 Klimaschutz als Grundrecht verankerte. Das Klimaschutzgesetz musste daraufhin nochmals geschärft werden und spätestens seit diesem Zeitpunkt fragen sich Unternehmen, wie sie mit den neuen Vorgaben umgehen. Das hohe und stark schwankende Preisniveau ist ein erhebliches Risiko und nicht zuletzt auch ein Ausdruck für den Mangel an verfügbaren technischen Lösungen.

 

Hoher Cashback durch eingesparte
CO2-Kosten

Die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen verursacht nicht nur hohe CO2-Emissionen, sondern auch hohe Kosten für CO2-Zertifikate. Durch die Umstellung auf Erneuerbare können diese Kosten verringert und in Verbindung mit einem Speicher ggf. ganz eingespart werden. Je nachdem, welche bisherige Stromerzeugung ersetzt wird und wie hoch der CO2-Preis ist, ergibt sich ein Cashback für jede einzelne Kilowattstunde. Wird beispielsweise eine Braunkohleverstromung durch Wind (onshore) inkl. CERQ-Speicher ersetzt, kommt es bei einem CO2-Preis von 80 EUR pro Tonne zu Einsparungen von 7,3 Cent pro Kilowattstunde. Weitere Kombinationsmöglichkeiten finden sich in der nachfolgenden Tabelle.


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Der CO2-Fußabdruck eines CERQ-Speichers

 

Sprechen wir von CO2-Einsparung, müssen wir uns die CO2-Emissionen verschiedener Technologien anschauen und miteinander vergleichen. Der CO2-Fußabdruck ist dafür ein international anerkanntes Maß und wird in Gramm CO2-Äquivalente (gCO2e) ausgedrückt. Jedes Produkt hat einen individuellen CO2-Fußabdruck, der sich über den gesamten Lebenszyklus verteilt. Unseren haben wir uns sehr genau angeschaut.

Der CO2-Fußabdruck eines CERQ-Speichers mit einer Leistung von 30 MW und einer Kapazität von 150 MWh (1:5) liegt bei rund 19.400 tCO2e für das gesamte System. Das entspricht rund 131 kgCO2e pro Kilowattstunde installierter Kapazität.

Entscheidend für die Bewertung des CO2-Fußabdrucks ist die Auslastung des Speichers über die Lebenszeit von 20 Jahren. Wird über die Zeit häufig Strom gespeichert, ist der CO2-Fußabdruck pro Kilowattstunde entsprechend klein. Wird nur selten Strom gespeichert, ist der CO2-Fußabdruck größer. Das Diagramm "CO2-Fußabdruck nach Systemauslastung" veranschaulicht diesen Zusammenhang. Es zeigt: Bei einer Auslastung von 80% ergibt sich ein CO2-Fußabdruck von 13,0 gCO2e/kWh. Bei einer Auslastung von 50% ergeben sich 20,8 gCO2e/kWh und bei 100% Auslastung sind es 10,4 gCO2e/kWh.

Die Elektrolyte haben mit 78 % den mit Abstand größten Einfluss auf den CO2-Fußabdruck. Zum Vergleich - das Housing umfasst die Größe eines halben Fußballfeldes, macht in der Bilanz jedoch nur 10 % aus. Die zur Energiewandlung notwendigen Stacks – das sind Zellstapel, in denen die Energiewandlung stattfindet – haben einen vergleichsweise geringen Anteil von 9 %. Die verbleibenden 2 % gehen auf das Konto der Leistungselektronik und der Hardware des Batteriemanagements.

Mit Speicher bis zu 98% CO2-Emissionen
einsparen

Was die Ergebnisse zum CO2-Fußabdruck eines CERQ-Speichers bedeuten, erschließt sich erst im Vergleich mit einem anderen System. Denn ein Stromspeicher allein macht noch keinen Strom. Der Speicher muss mit einer Stromquelle kombiniert werden, und diese bringt einen weiteren CO2-Fußabdruck mit sich. Die regelmäßig veröffentlichten Datensätze des Umweltbundesamtes geben Aufschluss zu den sogenannten Emissionsfaktoren der verschiedenen Energiequellen (s. lila Kästen unten).

Kombinieren wir eine Windkraftanlage (onshore, 10,7 gCO2e/kWh) mit einem CERQ-Speicher (80% Auslastung, 13,0 gCO2e/kWh), ergibt sich für diese Wirkungskette aus 100% erneuerbaren Energien ein gemeinsamer CO2-Fußabdruck von 23,7 gCO2e/kWh. Vergleichen wir dieses Ergebnis mit der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen (z.B. Braunkohle), kann die entsprechende CO2-Vermeidung berechnet werden. Braunkohlekraftwerke sind die mit Abstand größten CO2-Emittenten in Europa. Für die Braunkohleverstromung ergibt sich z.B. ein CO2-Fußabdruck von 932 gCO2e/kWh.

Der fluktuierende Windstrom kann im Zusammenspiel mit einem CERQ-Speicher zu jeder Tages- und Nachtzeit verfügbar gemacht werden und Braunkohlestrom schrittweise ersetzen. Damit werden statt 932 gCO2e/kWh nur noch 23,7 gCO2e/kWh freigesetzt, was einer Treibhausgasvermeidung von 98% entspricht. In absoluten Zahlen sind das rund 68.000 tCO2e pro Jahr oder 1,1 Mio. tCO2e über die Lebenszeit des CERQ-Speichers. Der systemeigene Fußabdruck des Speichers ist somit in weniger als vier Monaten kompensiert.

Windkraft

Onshore Windkraftanlage

10,7 gCO2e/kWh

CERQ Speicher

und CERQ Speicher

13,0 gCO2e/kWh

Kohlekraftwerk

ersetzen Braunkohlestrom

932 gCO2e/kWh

Windkraft

offshore

6,2

gCO2e/kWh

Windkraft

onshore

10,7

gCO2e/kWh

Photovoltaik

Freifläche

67,8

gCO2e/kWh

CERQ bei

80% Auslastung

13,0

gCO2e/kWh

Braunkohle bei

40% Wirkungsgrad

932

gCO2e/kWh

Erdgas bei

40% Wirkungsgrad

502

gCO2e/kWh

Strommix 2021

Deutschland

485

gCO2e/kWh

Emissionsfaktoren nach: UBA 2022a, UBA 2022b, UBA 2017

Details zu den
Einsparpotenzialen

Die jährliche CO2-Vermeidung hängt von der Auslastung des Speichers ab. Beispiel: Wird der Speicher 80% ausgelastet und Erdgas ersetzt, werden fast 36.000 t CO2e pro Jahr vermieden.

Richtig interessant wird es, wenn die CO2-Vermeidung über die Lebenszeit von 20 Jahren aufsummiert wird. Beispiel: Im Jahr 2034 hat die CO2-Vermeidung aus Braunkohle über 800.000 Tonnen CO2e erreicht.

Über die Zeit summiert sich der Cashback und der Speicher finanziert sich von selbst. Beispiel: Im Jahr 2034 hat die CO2-Vermeidung aus Braunkohle über 117 Millionen Euro erreicht.

Der Cashback des Speichers wird durch den CO2-Preis maßgeblich beeinflusst. Das Diagramm zeigt unsere aktuellen Annahmen dazu. Beispiel: Für das Jahr 2027 nehmen wir einen CO2-Preis von 130 Euro pro Tonne CO2 an.

„Wir wissen bereits, wie wir unseren Fußabdruck nochmals halbieren können.“

Dr. André Brosowski

Chief Sustainability Officer bei CERQ

Weitere CO2-Einsparungen durch Speicheroptimierung
und Recycling

Die Produktion der Elektrolyte ist energieintensiv. Steigt der Anteil erneuerbarer Energien in der Strom- und Wärmeversorgung, dann verbessert sich unser CO2-Fußabdruck automatisch. Erste Auswertungen in diese Richtung zeigen, dass so weitere 50-60% Einsparung möglich sind. Das Recycling der Systemkomponenten ist dabei noch nicht einmal berücksichtigt. Die Bestandteile in den flüssigen Elektrolyten lassen sich einfach zurückgewinnen. Auch die Stacks sind recyclebar und zu Teilen wiederverwendbar. Bei der Entwicklung haben wir von Anfang auf den Einsatz von sortenreinen Werkstoffen und Bauteilen geachtet. Die einfache Demontage und das effektive Recycling werden den Fußabdruck nochmals verbessern. Die kontinuierliche Verbesserung unseres CO2-Fußabdrucks folgt zwei einfachen Prinzipien: Wir arbeiten immer an den Themen mit dem größten Hebel und wir berichten transparent und faktenbasiert über den Fortschritt.

Mit ISO-Normen, digitalem Zwilling und
Datenmodellierung zur Ökobilanz

Wir möchten die Auswirkungen auf die Umwelt durch die Produktion eines CERQ-Großspeichersystems genau verstehen, daher haben wir eine Ökobilanz in Anlehnung an die international gültigen Normen ISO 14040 und 14044 erstellen lassen. Ökobilanzen sind weithin etablierte Instrumente zur Analyse und Bewertung der Umweltwirkungen von Produkten, Technologien und Unternehmen.

Zunächst wurde ein digitaler Zwilling aller Mengenströme des Speichersystems erstellt. Dieses Modell integriert produktspezifische Prozesswerte und ermöglicht die detaillierte Bewertung aller Einsatzstoffe für die Elektrolyte, die Komponenten der Stacks sowie des Housings und der Elektronik inkl. aller Vorprodukte. Die Datenmodellierung erfolgte mit der Software OpenLCA unter weiterer Verwendung etablierter Ökobilanzdatenbanken (z.B. EcoInvent) für allgemein verfügbare Systemkomponenten wie z.B. Stahl, Elektronik etc. Die ermittelten Emissionen für die Produktion aller Systemkomponenten und die Herstellung des CERQ-Großspeichersystems wurden mittels Methoden des IPCC und CML in konkrete Umweltwirkungen wie zum Beispiel Global Warming Potential (GWP) bzw. Carbon Footprint, Versauerungspotenzial oder Eutrophierungspotenzial umgerechnet. Die Ergebnisse für das bilanzierte Großspeichersystem stellen wir für ein weiterführendes Verständnis pro kWh Batteriekapazität und pro gespeicherter kWh über die Lebenszeit dar.

Aufgrund fehlender verbindlicher Standards in der Ökobilanzierung von Batteriesystemen existiert insgesamt eine Vielzahl von unterschiedlichen Systemgrenzen, funktionalen Einheiten und Datenquellen. Folglich sind die Vergleiche zwischen verschiedenen Technologien und Produkten bisher nur eingeschränkt möglich. CERQ begegnet diesem Dilemma mit maximaler Transparenz und engagiert sich u.a. auch bei Aktivitäten rund um den Europäischen Batteriepass.

Unabhängige Bewertung durch
einen starken Partner

Wir leben Transparenz, daher ist uns eine unabhängige Perspektive besonders wichtig. Für die Bewertung des CO2-Fußabdrucks konnten wir  Dipl.-Ing. Stefan Majer gewinnen. Er beschäftigt sich seit über 15 Jahren mit der Erstellung von Ökobilanzen für die unterschiedlichsten Produktsysteme, Dienstleistungen und Unternehmen. Als Wissenschaftler entwickelt und implementiert er Bewertungsmethoden für verschiedene Nachhaltigkeitskriterien und Zertifizierungssysteme. Seine Ergebnisse sind in unzählige nationale und internationale Forschungs- und Beratungsprojekte eingeflossen. In seiner Laufbahn hat er nahezu alle Bundesministerien und unzählige Industriepartner beraten. Er ist Team-Leader für Klima- und Nachhaltigkeitsthemen in der Internationalen Energieagentur Bioenergie (IEA Bioenergy), leitet ein Forschungsteam am Deutschen Biomasseforschungszentrum und berät darüber hinaus Unternehmen bei der Analyse ihrer Umwelteffekte und der Entwicklung von Strategien zur Emissionsvermeidung.

„Die Voraussetzung Emissionen zu vermeiden, ist sie zu kennen.“

Stefan Majer

Senior Experte Lebenszyklusanalysen