Dichtung und Wahrheit der Energiewende

Dichtung und Wahrheit der Energiewende

Über die Träumereien der Energiewender gegenüber den Realitäten der Natur.

Einer der grossen Wunschträume der Energiewender ist der, dass dereinst ein flächendeckendes europäisches Hochspannungsnetz bestehen wird, über welches viele verschiedene, über den Kontinent verteilte Windparks und Solarstromanlagen ihre Produktion ausgleichen. Der Wind bläst und die Sonne scheint in diesem Traum immer irgendwo auf dem Kontinent, dass ständig genügend Leistung generiert wird. Diesem Traum ist auch ein Grossteil der Politik aufgesessen und hat «auf dieser Basis» die Energiestrategie abgesegnet, wie sie nun vorliegt 

Deutschland macht's vor

Aber im nördlichen Nachbarland wird immer deutlicher, dass die Stromproduktion mittels Photovoltaik (PV) und Windkraftanlagen (Wind) Lücken aufweist - und zwar praktisch unabhängig von der Saison. Die folgenden Messungen (!) belegen dies:

Ende 2014 betrug in Deutschland die nominell installierte Leistung für NEE-Anlagen (neue erneuerbare Energien; PV und Wind) rund 78'000 [MW], was zwar damals etwa der Grössenordnung der installierten Leistung der Kohle- und Nuklearwerke entsprach. Aus Abbildung 1 ist aber ersichtlich, dass die NEE im Monatsmittel eher weniger als 20 [%] des gesamten Stroms produzierten und - besonders bemerkenswert - während rund eines Drittels des Monats jeweils praktisch nichts lieferten!

Abbildung 1: Lastkurven Deutschland für Januar 2015

Abbildung 2 zeigt dieselbe Situation vier Jahre später. Per Ende 2018 betrug allerdings die nominell installierte NEE-Leistung bereits rund 110'000 [MW], also nicht weniger als 41 [%] mehr als vier Jahre zuvor. Und in der Tat stieg auch der Anteil der im Monatsmittel durch NEE produzierten Energie auf rund 40 [%].

Wichtiger ist jedoch dies: Nach wie vor gilt, dass diese Anlagen während rund eines Drittels des Monats schlicht nichts liefern! Das bedeutet konkret, dass während dieser Zeit die bestehenden konventionellen Anlagen, welche insgesamt etwa dieselbe Leistung wie vier Jahre zuvor hatten, die Versorgung in Deutschland sicherstellen mussten (und weiterhin müssen). Dies sind insbesondere Steinkohle-, Braunkohle- und Kernkraftwerke (in den Diagrammen 1 & 2 die braunen Flächen).

Im CCN haben wir über die vergangenen Jahre und Saisons sehr viele Lastkurven wie die hier präsentierten analysiert, die Bilder waren sich immer sehr ähnlich.

Abbildung 2: Lastkurven Deutschland für Januar 2019

Auch ein weiterer Ausbau der NEE-Anlagen wird an den naturgegebenen Restriktionen nichts ändern können - die NEE-Produktions-Amplituden werden einfach weiter ansteigen, aber die Lücken bleiben.

In Abbildung 3 findet sich ein Beispiel für den in Mitteleuropa trockenen und sonnenreichen August 2017: Wie zu erwarten, ist der Beitrag aus Wind deutlich geringer als im Winter. Die PV-Leistung überwiegt mit markanten Mittagsspitzen, bringt nachts aber natürlich gar nichts. Die NEE bringen zusammen im Monatsmittel weniger als 20 [%] Leistungsbeitrag, trotz deutlich höherer installierter nomineller Leistung als thermisch. Und auch im Sommer gibt es in über mehr als einem Drittel der Zeit des Monats gibt überhaupt keinen NEE-Strom im Netz. Selbst im Sommer müssen die konventionellen Kraftwerkskapazitäten die Versorgung sichern.

Abbildung 3: Lastkurven Deutschland für August 2017

(NB: Was in den Abbildungen 1 und 2 braun hinterlegt ist, findet sich in Abbildung 3 grau und hellblau/grün dargestellt.)

Was die späteren CCN-Gründer bereits in einer Analyse im Jahr 2014 prognostiziert haben, ist eingetreten. Durch eine Erhöhung der Investitionen in stochastisch produzierende NEE-Anlagen werden zwar die Amplituden erhöht, jedoch nicht die witterungs-, jahres- und tageszeitbedingten Produktionslücken geschlossen.

In Deutschlandgibt es als Folge der enormen installierten nominalen NEE-Leistung noch zwei weitere unschöne Besonderheiten, die besonders im Sommerhalbjahr auftreten können, wenn der Leistungsbedarf verbraucherseitig relativ gering ist:

(1) Tageszeit- und witterungsbedingt kann dann die NEE Produktion den Bedarf deutlich übertreffen. Als Folge davon müssen Anlagen vom Netzregulator ausser Betrieb genommen werden und - obwohl die Grosshandelsmarktpreise in solchen Situationen einbrechen (zum Teil negativ werden) - die NEE-Betreiber gemäss Einspeiseregulierung (EEG) weiterhin zum hohen Festpreis entschädigt werden.

(2) Zudem gibt es das Nord-Süd-Gefälle - Norden «long»; Süden «short» -, da die meisten grossen Windparks im nördlichen Deutschland stehen, die grossen Kernkraftanlagen jedoch im Süden stillgelegt wurden (oder noch werden) und die notwendigen Leitungskapazitäten zum Ausgleich bisher noch nicht ausgebaut wurden. Somit kommt es witterungsbedingt oft zu Überkapazität im Norden.

Was muss daraus für die Schweiz abgeleitet werden?

Die braunen Flächen in den Abbildungen 1 und 2 bestehen hierzulande proportional bestenfalls (d.h. z. Z. noch) aus Wasserkraft und Kernkraft, der Ausbaustand der NEE ist jedoch vergleichsweise zu Deutschland noch weit geringer. Soll Letzterer gemäss Energiegesetz besonders bezüglich PV- Ziele zunehmen, die Kernkraft jedoch bis 2035 wegfallen, dann werden in der Schweiz etwa 40% der braunen Fläche aus den Bildern 1 und 2 fehlen. Lösungen, wie diese Lücke zu ersetzen ist, hat die Politik nicht bereit! Import ist auf Grund der sich anbahnenden Konstellation in den benachbarten Ländern keine Option - zu viele riskieren «short», wovor auch schon internationale Organisationen warnen (IEA, Monopolkommission, Sachverständigenrat). Die Weichen für den Ausbau geeigneter Speicherkapazitäten müssten längst gestellt - sofern solche noch machbar wären - oder eben weitere Optionen für den Ausbau von thermischen Kapazitäten ausgearbeitet sein. Die mittelfristige Strom-Versorgungssicherheit ist latent (aber bald einmal irreversibel!) gefährdet, während sich die Politiker, konkret die politischen Parteien (mit wenigen Ausnahmen), um die Verantwortung drücken. Die Krise wird so oder so erst dann akut, wenn die aktuelle Politikergeneration abgetreten ist!

Viele Politiker hatten anlässlich der Beratungen und Entscheidungen zum neuen Energiegesetz Einsitz in Verwaltungsräten schweizerischer Energieunternehmungen. Umso mehr wundert man sich, dass sich die nun vorliegende «Lösung» überhaupt durchsetzen konnte. Des Rätsels Lösung ist rational durchaus einleuchtend: Risikoloses Geld aus dem Bundes-Subventionstopf diente als überaus zugkräftiger Lockvogel. Mit dem Lockruf: «Man muss nur wollen, dann kann man auch können!» Und die Sintflut darf jetzt kommen?

Abbildung 4: Wind- Lastkurven Europa für Januar-Februar 2019

Doch kommen wir zurück zu den Energiewender-Wunschträumen. Zum Traum, Europa mit einem dichten Stromnetz zu überziehen - der Kupferplatte Europas - und alle geeigneten Windstandorte optimal zu nutzen, womit ganz Europa mit Windstrom zu versorgen sei. Leider erfüllt die Natur auch diesen Wunschtraum nicht. In Abbildung 4 ist die Überlagerung der gemessenen Windenergie-Leistungen über den Zeitraum Januar- Februar 2019 von 18 europäischen Ländern aufgezeigt, von Irland/Portugal bis Polen, von Skandinavien im Norden bis Griechenland.

Ende 2018 war die installierte Gesamtleistung in diesen Ländern bei etwa 195'000 GW, d.h. mit Blick auf die Grafik, dass während etwa 30 [%] der Zeit in der dargestellten Periode die produzierte Leistung gerade mal bei 13 [%] oder noch weiter unter Volllast lag. Und die durch diesen bereits eindrücklichen Park maximal produzierte Leistung erreichte gerade einmal rund 50 [%] der installierten Kapazität - und dies nur während sehr kurzen Zeitintervallen. So lässt sich die Versorgung niemals sicherstellen - Wunschträume eben! 

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Gäste - Philippe Huber am 17.04.2019
Tolle Zusammenfassung von Fakten von einem Kenner der Materie, aber

es ist wohl klar, dass es mit PV und Wind allein nicht funktionieren kann. Eine Kupferplatte im Boden oder über den Kopf der Europäer ist auch nicht wirklich denkbar! Es braucht daher in den Wintermonaten entweder Gaskraftwerke oder einen Zugriff auf Energiespeicher, z. B. mit einer Kopplung der Strom-und Gasnetzen. Siehe dazu die Vorhaben von Tennet und Amprion. Billig wird es nicht, aber mit Kernkraftwerken auch nicht. Hat jemand bei CCN sonst einen guten Vorschlag?

es ist wohl klar, dass es mit PV und Wind allein nicht funktionieren kann. Eine Kupferplatte im Boden oder über den Kopf der Europäer ist auch nicht wirklich denkbar! Es braucht daher in den Wintermonaten entweder Gaskraftwerke oder einen Zugriff auf Energiespeicher, z. B. mit einer Kopplung der Strom-und Gasnetzen. Siehe dazu die Vorhaben von Tennet und Amprion. Billig wird es nicht, aber mit Kernkraftwerken auch nicht. Hat jemand bei CCN sonst einen guten Vorschlag?
Auch Strom aus Gas ist ein Flatterstrom, Gasspeicher sind Blödsinn!

Für die Versorgungssicherheit spielt nicht nur das Wetter eine Rolle, sondern auch das politische Klima:
Für die Versorgung mit Gas stehen der Schweiz nur wenige Pipelines zur Verfügung, deren Betreibern man ausnahmslos unterstellen darf, dass sie den Gashahn für politische Ziele einsetzen. Das gilt zwar auch für die Förderländer der flüssigen fossilen Energieträger, jedoch verfügt die Schweiz hierfür über zahlreichere Bezugsquellen und insbesondere schon heute (!!!) über zahlreiche Pflichtlagertanks des Bundes und der inländischen Treibstofflieferanten sowie über sehr viele private Heizöltanks gegen den Winter-Blachout. Die power-to gas-Technologie hat heute und auch inskünftig einen sehr schlechten Gesamtwirkungsgrad und einen miserablen Erntefaktor, insbesondere wenn man ihren den noch zu erbringenden Infrastrukturaufwand anrechnet und diesen dem bereits geleisteten Infrastrukturaufwand für flüssige Brenn-& Treibstoffe gegenüberstellt.
Falls es auch in ferner Zukunft nicht gelingen sollte, den NEE-Überschussstrom zur verlustfreien Verdrängung des Fossilstroms aus dem Netz zu verwerten, so ist es das kleinere Übel , den NEE-Strom zeitweise abzuschalten statt ihn via power-to-gas - Technologie zu speichern: Früher hat man das bei der Raffination von Erdöl als Koppelprodukt anfallende Gas einfach abgefackelt!

Für die Versorgungssicherheit spielt nicht nur das Wetter eine Rolle, sondern auch das politische Klima: Für die Versorgung mit Gas stehen der Schweiz nur wenige Pipelines zur Verfügung, deren Betreibern man ausnahmslos unterstellen darf, dass sie den Gashahn für politische Ziele einsetzen. Das gilt zwar auch für die Förderländer der flüssigen fossilen Energieträger, jedoch verfügt die Schweiz hierfür über zahlreichere Bezugsquellen und insbesondere schon heute (!!!) über zahlreiche Pflichtlagertanks des Bundes und der inländischen Treibstofflieferanten sowie über sehr viele private Heizöltanks gegen den Winter-Blachout. Die power-to gas-Technologie hat heute und auch inskünftig einen sehr schlechten Gesamtwirkungsgrad und einen miserablen Erntefaktor, insbesondere wenn man ihren den noch zu erbringenden Infrastrukturaufwand anrechnet und diesen dem bereits geleisteten Infrastrukturaufwand für flüssige Brenn-& Treibstoffe gegenüberstellt. Falls es auch in ferner Zukunft nicht gelingen sollte, den NEE-Überschussstrom zur verlustfreien Verdrängung des Fossilstroms aus dem Netz zu verwerten, so ist es das kleinere Übel , den NEE-Strom zeitweise abzuschalten statt ihn via power-to-gas - Technologie zu speichern: Früher hat man das bei der Raffination von Erdöl als Koppelprodukt anfallende Gas einfach abgefackelt!
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