Bedarf an langzeitiger Stromspeicherung zur Bewältigung von Dunkelflaute-Ereignissen in Europa

Warum ruhige, bewölkte Wochen für unsere Stromversorgung wichtig sind

Europa arbeitet mit Hochdruck daran, die Stromversorgung auf sauberen Strom aus Windturbinen und Solarmodulen umzustellen. Aber was passiert in einer langen Phase grauen, windstillen Wetters, in der diese Quellen kaum leisten? Diese Studie untersucht jene seltenen, aber gefährlichen Perioden — im Deutschen als „Dunkelflaute“ bezeichnet — und fragt, wie viel langfristige Stromspeicherung Europa braucht, um die Lichter ohne fossile Brennstoffe an zu halten.

Lange Perioden mit schwachem Wind und wenig Sonne

Die Autorinnen und Autoren analysieren 35 Jahre historischer Wetterdaten in Europa, um ausgedehnte Zeiträume zu finden, in denen Wind- und Solarerträge über viele Tage oder sogar Monate ungewöhnlich niedrig sind. Solche erneuerbaren „Dürren“ treten häufig im Winter auf, wenn zugleich die Stromnachfrage für Heizung und Beleuchtung hoch ist. Zwar fallen Turbinen und Module nicht überall gleichzeitig auf null, doch die kombinierte Erzeugung kann über lange Zeit deutlich unter dem Normalniveau liegen und das System zwingen, stark auf Reserven zurückzugreifen. Die Studie zeigt, dass das schlimmste Winterereignis in ihren Daten — eine kontinentweite Dunkelflaute 1996/97 — maßgeblich bestimmt, wie groß die Langzeitspeicher in einem vollständig erneuerbaren Stromsystem sein müssen.

Wie viel Speicher Europa wirklich braucht

Um Wetterextreme in konkrete Systemanforderungen zu übersetzen, betreiben die Forschenden ein detailliertes Computermodell des europäischen Stromsektors. Das Modell wählt die preisgünstigste Mischung aus Wind, Solar, Wasserkraft, Bioenergie, Kernenergie (in einigen Szenarien) und verschiedenen Speicherarten, während es stündlich die Nachfrage komplett ohne fossile Brennstoffe abdeckt. Kurzfristige Batterien managen tägliche Schwankungen, aber Langzeitspeicher — hauptsächlich als unterirdisch gespeicherter Wasserstoff modelliert, der später wieder in Strom umgewandelt wird — überbrücken die langen, wind- und sonnenarmen Perioden. Bei Annahme realistischer künftiger Netzverbindungen zwischen Ländern erfordert das kostengünstigste System, das die schlimmste Dunkelflaute übersteht, etwa 351 Terawattstunden an Langzeitspeicherenergie, was ungefähr sieben Prozent des jährlichen Strombedarfs Europas entspricht.

Stromeinteilung über Grenzen hilft, aber nur begrenzt

Europa kann die Folgen schlechter Witterung durch den grenzüberschreitenden Austausch von Strom abmildern. Wenn eine Region wolkig und windstill ist, kann eine andere noch windig oder sonnig sein. Das Modell prüft vier Stufen grenzüberschreitender Vernetzung, von jeder Nation als „Energieinsel“ bis hin zu einem hypothetischen perfekt vernetzten „Kupferplatten“-Europa. Stärkere Verbindungen reduzieren stets den Gesamtbedarf an Speicher, weil Strom und Wasserstoff von besser versorgten zu schlechter versorgten Regionen fließen können. Selbst bei unbegrenztem Austausch bleibt jedoch der minimale Speicherbedarf bei rund 159 Terawattstunden, etwa drei Prozent des Jahresbedarfs. In realistischen, politisch geprägten Netzplänen hilft die geografische Ausgleichswirkung nur teilweise bei den schlimmsten Ereignissen, weil viele Länder gleichzeitig von derselben Winter-Dunkelflaute betroffen sind.

Weitere Unterstützer: Stauseen, Kraftwerke und fossile Rücklagen

Die Studie untersucht auch, wie andere Technologien das Ergebnis verändern. Bestehende Stauseen und Pumpspeicherkraftwerke fungieren in einigen Regionen, insbesondere in Skandinavien und Spanien, bereits als wirksame Langzeitspeicher und können dort einen Teil des Wasserstoffspeichers ersetzen. Der Ausbau von Kernkraft reduziert den Speicherbedarf zusätzlich, vor allem in Szenarien mit hoher Kernkraftkapazität, weil Reaktoren stetige Erzeugung in Winterdürren liefern und dadurch die zu sichernde Wind- und Solarkapazität verringern. Doch selbst bei großzügiger Kernenergienutzung bleibt ein erheblicher Bedarf an Langzeitspeichern. Die Autorinnen und Autoren testen außerdem ölgefeuerte Reservekraftwerke kombiniert mit direkter Luftabscheidung von CO2 zur Emissionskompensation; diese Kombination ersetzt die meisten Speicher nur, wenn die CO2-Entfernung zu unrealistisch niedrigen Kosten möglich ist — selbst dann bleiben aber immer noch mehrere zehn Terawattstunden Speicher notwendig.

Planung für seltene, aber entscheidende Ereignisse

Ein Problem ist, dass Planer künftige Stromsysteme oft anhand weniger repräsentativer Wetterjahre entwerfen, wodurch die schwersten Dunkelflauten übersehen werden können. In den untersuchten Daten verlangt der schlimmste Winter rund 40 Prozent mehr Speicher als das nächstschlimmste Jahr. Da solche Extremereignisse selten sind, könnten private Investoren zögern, ausreichend Langzeitspeicher zu bauen, der die meiste Zeit ungenutzt bleibt. Die Autorinnen und Autoren argumentieren, dass öffentliche Politik und Marktregeln wahrscheinlich nötig sein werden, um diese Sicherheitsreserven sicherzustellen. Sie betonen zudem, dass der Bau von unterirdischen Wasserstoffspeichern und der dazugehörigen Infrastruktur viele Jahre dauern wird — frühzeitiges Handeln ist daher entscheidend, wenn Europa seine Klimaziele erreichen und gleichzeitig eine zuverlässige Stromversorgung sicherstellen will.

Was das für Europas Energiezukunft bedeutet

Kurz gesagt kommt die Studie zu dem Schluss, dass ein sauberes, verlässliches europäisches Stromsystem nicht allein auf Wind, Solar und kurzfristige Batterien bauen kann. Um lange, dunkle und windstille Perioden zu überbrücken, wird Europa große Mengen an Langzeitspeicher brauchen — in der Größenordnung mehrerer hundert Terawattstunden — plus starke internationale Verbindungen und Unterstützung durch Wasserkraft und möglicherweise Kernenergie. Technisch ist das machbar, es erfordert jedoch erhebliche Investitionen und sorgfältige Planung. Die Autorinnen und Autoren halten es für entscheidend, sich jetzt auf diese Dunkelflaute-Ereignisse vorzubereiten, um den Übergang zu erneuerbarer Energie sowohl klimafreundlich als auch alltagstauglich zu gestalten.

Zitation: Kittel, M., Roth, A. & Schill, WP. Long-duration electricity storage needs for coping with Dunkelflaute events in Europe. Nat Commun 17, 4210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72681-5

Schlüsselwörter: Langzeit-Energiespeicherung, Erneuerbare-Dürren, Europäisches Stromsystem, Wasserstoffspeicherung, Energieversorgungssicherheit