Energiewende 2014 - ein Debakel

Wann sind wie viele Stromspeicher zum Gelingen der Energiewende erforderlich?

Erhard Beppler

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2015
• ISBN drucken: 9783738694185
• eBook-ISBN: 9783739288512
• Auflage: 1
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Maschinenbau Allgemein

Nach der »Energiewende 2014« soll u. a. der Anteil der alternativen Energien an der Gesamtstromerzeugung bis 2050 auf mindestens 80% angehoben werden. Durch das volatile Verhalten der Wind- und Solaranlagen müssen dann ab 2018 Stromspeicher zum Auffangen der Stromüberschußmengen zur Verfügung stehen, da Wind und Sonne nicht nur sporadisch wie z.Z. sondern ständig mehr Strom erzeugen als Bedarf besteht. Diese gespeicherten Strommengen müssen dann bei niedriger Stromerzeugung über Wind und Sonne wieder eingespeist werden oder die Wind- und Solaranlagen müssen still gesetzt werden.Diese Stromüberschußmengen steigen über 47(2025), 351(2035) auf 726 GWh/Tag in 2050 an. Theoretisch könnten diese Strommengen über Pumpspeicherwerke aufgefangen werden, wozu 6(2025), 42(2035), 86(2050) Speicherwerke der Goldisthalgröße erforderlich wären (größtes deutsches Pumpspeicherwerk: Kosten 600 Mio., Bauzeit 11 Jahre). Der Bau dieser Speicher scheidet in Deutschland wie im Ausland absehbar aus, andere bezahlbare Speicherverfahren sind bis 2018 nicht in Sicht, so dass die Wind- und Solaranlagen still gesetzt werden müssen, im Jahre 2050 hälftig. Außerdem verbleibt nach der »Energiewende 2014« weniger Stromerzeugungskapazität über konventionelle Kraftwerke, in 2050 von insgesamt erforderlichen 365 GW gerade 15 GW. Dadurch ist ein ausreichender Stromausgleich über konventionelle Kraftwerke bei wenig Wind und Sonne nicht möglich, d.h. eine Stromspeicherung ist auch aus diesem Grunde zum Gelingen der »Energiewende 2014« zwingend erforderlich.

1. Einleitung

Aussagen zur Notwendigkeit von Stromspeichern zum Gelingen der Energiewende sind schon häufig gemacht worden, ohne jedoch eine exakte Beschreibung von Anzahl und Zeitpunkt ihrer erforderlichen Installation zu benennen. Hans-Werner Sinn hat erstmals systematisch die Quantität der erforderlichen Energiespeicher auf der Basis des im Jahr 2011 (Lit. 1) und 2013 (Lit. 2) erzeugten volatilen Wind- und Solarstroms errechnet, um den schwankenden Strom überhaupt nutzbar machen zu können, würde er denn ausschließlich über Wind und Sonne erzeugt.

Nun sind die so erzeugten Strommengen zurzeit aber noch eingebettet in die Stromerzeugung aus den konventionellen Kraftwerken und deren Flexibilität, sodass der aktuell aus Wind und Solar anfallende Überschussstrom noch einigermaßen abgefedert werden kann, nicht zuletzt durch die Abgabe an Nachbarländer über eine Zuzahlung (Stichwort »negative Strompreise«).

Es stellt sich jedoch die Frage, wie bei der zunehmenden volatilen Stromerzeugung über Wind und Solar bis zum Jahr 2050 der zu erwartende Überschussstrom beherrscht werden kann.

Ziel dieser Ausarbeitung ist es daher, den für das Gelingen dieser Energiewende notwendigen Zeitpunkt der Installation von Energiespeichern sowie ihre Anzahl unter den Bedingungen der »Energiewende 2014« zu errechnen.

Da aber in den Angaben zur Energiewende 2014 weder die Stromerzeugung bis 2050 noch der Anteil der konventionellen Stromerzeugung an der Gesamtstromerzeugung angegeben werden, wurde zunächst in einem ersten Schritt die klar definierte Energiewende 2010 / 2011 für eine Betrachtung der Überschussstrommengen und die zum Gelingen der Energiewende zu fordernden Stromspeicher errechnet, um in einem zweiten Schritt die Energiewende 2014 mit ihren unzureichenden Vorgaben im Hinblick auf die Voraussetzungen für ihr mögliches Gelingen zu prüfen.

In einer früheren Arbeit war herausgearbeitet worden, dass bei einer Nichtinstallation von Stromspeichern der Anteil der alternativen Energien an der Stromerzeugung nach dem Plan der Energiewende 2010 / 2011 im Jahr 2050 nicht über 38 Prozent angehoben werden kann (Lit. 3) – eine erschreckende Abweichung von der im Rahmen der Energiewende festgelegten Zielsetzung von mindestens 80 Prozent, geschweige denn von den Vorstellungen diverser Parteien, Nichtregierungsorganisationen sowie der Kirchen.

2. Über die Illusion, 80–100 Prozent des Stroms über alternative Energien erzeugen zu können, am Beispiel der Energiewende 2010 / 2011

2.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz 2010 / 2011

Die Folgen der tief verwurzelten Klimaängste führten in Deutschland zunächst zur Energiewende 2010 mit einer massiven Umstellung auf regenerative Energietechniken zur Stromerzeugung mit folgenden Zielen:

Anteil erneuerbarer Energien

2020	2050	CO2-Minderung
35 %	mind. 80 %	80–95 %

Maßnahmen zur Erreichung der Ziele:

Stromverbrauch:

-20 %

-50 %

(-25 % Effizienz, +25 % Import aus alternativen Energien: 21 GW)

Der Vorfall in Fukushima führte dann zum Beschluss des Atomausstiegs bereits für das Jahr 2022 bei schnellerem Ausbau der Netze und Öko-Energien.

In der Anlage 1 (Basisszenario A) sind die gemäß der Energiewende 2010 / 2011 bis 2050 zu installierenden Stromerzeugungsverfahren mit ihren Kapazitäten und ein Vergleich mit der entstehenden nutzbaren Leistung (GW eff.) der verschiedenen Stromerzeugungsverfahren dargestellt.

Windkraftanlagen an Land können in Deutschland nur zu weniger als 20 Prozent genutzt werden, Solaranlagen zu weniger als 10 Prozent, Kernenergieanlagen zu rund 95 Prozent, Kohlekraftwerke zu rund 90 Prozent, ebenso Biogasanlagen. Dennoch wurde für die im Folgenden angestellten Überlegungen für Windkraft- und Solaranlagen in Anlage 1 zunächst eine Nutzung von 20 bzw. 10 Prozent angesetzt.

Im Erneuerbare-Energien-Gesetz wird davon ausgegangen, dass im Jahr 2050 die fossile Energie nur noch über Gaskraftwerke beigestellt wird, der über alternative Energien erzeugte Strom hat grundsätzlich Vorrang.

2.2 Spannbreite der Stromerzeugung über die volatilen Stromerzeuger Wind und Sonne

Die in Anlage 1 dargestellten Stromerzeugungskapazitäten nach dem Plan der Energiewende 2010 / 2011 über konventionelle (Atomkraft, fossile Kraftwerke) sowie alternative Stromerzeuger (Wind, Sonne, Sonstige, Biomasse, Wasser etc.) sind in Abbildung 1 bis zum Jahr 2050 grafisch dargestellt.

Die starke Zunahme der installierten alternativen Energien »Sonstige« sowie Wind und Sonne von 56 GW in 2010 auf 164 GW in 2050 sowie die Abnahme der konventionellen Stromerzeugung von 98 auf 40 GW werden dabei sichtbar.

Gleichzeitig wird die zunehmende Spanne der volatilen Stromerzeuger Wind und Sonne von 46 GW in 2010 auf 144 GW in 2050 deutlich. Das bedeutet z. B. für das Jahr 2050, dass diese Stromerzeugung theoretisch zwischen tatsächlich 0 GW (z.B. nachts bei Windstille) und 144 GW schwanken kann. Dies wiederum bedeutet, dass diese Schwankungsbreiten – sofern keine Stromspeicher zur Verfügung stehen – durch konventionelle Kraftwerke aufgefangen werden müssen, d. h., die konventionellen Stromerzeuger müssen in ständiger Bereitschaft stehen – mit all den damit verknüpften Kosten.

Wie erwähnt nimmt das Stromangebot aus konventionellen Kraftwerken bis 2050 ab, liegt aber plangemäß – im Gegensatz zur Energiewende 2014 – im Jahr 2050 mit 40 GW in einem Bereich, der für eine sichere Stromerzeugung erforderlich ist (vgl. Kapitel 4).

Weiterhin ist bei der Betrachtung von Abbildung 1 bemerkenswert, dass bei viel Sonne und Wind bereits in naher Zukunft die alternative Stromerzeugung die Netzkapazität überschreiten wird.

Auswertungen der Stromerzeugung von Wind, Sonne und Wind plus Sonne bezogen auf die jeweilige Nennleistung der Jahre 2011–2013 haben jedoch gezeigt, dass zwar bei der ausschließlichen Betrachtung der Windleistung diese bis zu 85 und bei der Solarleistung diese bis zu 80 Prozent an die Nennleistung heranreichen, bei der summarischen Betrachtung aber nur zu 60 Prozent (Abb. 2–4) (Lit. 4). Diese 60-Prozent-Spitzen aus Wind plus Sonne sowie Sonstige (genutzt) sind ebenfalls in Abb. 1 einbezogen). Das kommt daher, dass in unseren Breiten bei hoher Sonneneinstrahlung die Windstärken niedriger liegen (vgl. auch Lit. 1).

Abb. 1: Stromerzeugungskapazität der verschiedenen Stromerzeuger gemäß Energiewende 2010 / 2011

Abb. 2: Auf die Nennleistungen bezogene stündliche Windleistungen für die Jahre 2011–2013

Abb. 3: Auf die Nennleistungen bezogene stündliche S...

Inhaltsverzeichnis

• Über den Autor
• Inhaltsverzeichnis
• 1. Einleitung
• 2. Über die Illusion, 80–100 Prozent des Stroms über alternative Energien erzeugen zu können, am Beispiel der Energiewende 2010 /2011
• 3. Energiewende 2014 – ein Debakel
• 4. Unzureichend sichere Stromerzeugung durch das volatile Verhalten von Wind und Sonne
• 5. Wie konnte es zu dieser Energiewende kommen und was sind die Konsequenzen für Deutschland?
• 6. Literaturverzeichnis
• 7. Anlagen
• Danksagung
• Impressum