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Ist die Energiewende noch zu retten? Ein Essay von Dr. Ing. Herbert Moll

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1. Ist die Energiewende noch zu retten ?

2. Windkraftwahn im Saarland

3. Plädoyer für ein zukunftssicheres Stromerzeugungskonzept

 

Teil 1: Ist die Energiewende noch zu retten?

Im Rahmen dieses Essays soll die Zukunft der sogenannten Energiewende vor allem aus der Sicht unserer Stromversorgung betrachtet werden und einige politische und technische Probleme dargestellt werden, die den erfolgreichen Umbau der deutschen Stromversorgung akut gefährden und aus heutiger Sicht sogar verhindern können. Mit überaus schmerzhaften und weitreichenden Folgen für unser tägliches Leben und die Wirtschaft.

Seit der Strompreis immer weiter steigt und die Anzahl der aufgestellten Windräder immer größer wird, greifen zunehmend Zweifel an der richtigen Ausrichtung der Energiewende und damit auch der künftigen Zuverlässigkeit der deutschen Stromversorgung in der Bevölkerung und auch zunehmend bei Fachleuten um sich. Können die Windkraft und die Solarenergie die konventionellen Kohle-, Gas- und Öl-Kraftwerke wirklich langfristig ersetzen? Der Widerstand der Bevölkerung, gerade im Saarland, gegen den Wildwuchs der Windkraft und die diesbezügliche Willkür des zuständigen SPD-Ministeriums wächst und führte und führt in vielen betroffenen Gemeinden zur Gründung von Bürgerinitiativen und Interessengemeinschaften.

Demgegenüber steht eine starke Lobby der Windkraftindustrie, die, wie der Teufel hinter der armen Seele, hinter den Subventionsgeldern für die Errichtung von Windanlagen her ist. Dabei ist das Saarland nicht gerade ein windstarkes Gebiet, so dass die errichteten Anlagen zukünftig fast nie mit bezüglich der Leistungsausbeute optimalem Wirkungsgrad werden laufen können. Aber dazu mehr im zweiten Teil.

Grundlage dieser Fehlsteuerung ist ein bürokratisches Monster namens EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) und die Einrichtung einer sogenannten Strombörse, auf der die Strommengen gehandelt werden können. Diese gesetzliche Grundlage führt dazu, dass die Einspeisung überschüssigen Stroms in den Stunden des Tages und der Nacht mit geringem Strombedarf sogar mit negativen Preisen quasi „bestraft“ wird und in Spitzenzeiten des Strombedarfs mit höheren Preisen „belohnt“ wird. Leider nimmt dieser Mechanismus keinerlei Rücksicht darauf, ob Wind weht oder die Sonne scheint oder eben gerade nicht. Was tun die Stromversorger, wenn gerade Flaute ist und trübes Wetter, so dass weder von den Windkraftgeneratoren noch von den Solarpanels größere Leistungen geliefert werden können? Dann werden die konventionellen Kraftwerke höchstmöglich ausgelastet und noch einige schnell hochfahrbare Gasturbinenkraftwerke zusätzlich zugeschaltet. Und wenn das nicht reicht, kaufen wir Atomstrom im Ausland zu. Das ist für Deutschland ein extrem kostspieliges Verfahren, was aber derzeit zur Stabilisierung unseres Stromnetzes zwingend erforderlich ist.

Und wenn wir viel Sonne und Wind haben, kann es in den verbrauchsschwachen Tageszeiten zur Energie-Überlastung des Netzes kommen. Dann werden Windkraftwerke trotz Wind abgeschaltet und dann immer noch vorhandene Überkapazitäten ins nahe Ausland zur Erhaltung unserer Netzstabilität abgeleitet. Auch das kostet uns viel Geld und führt ständig zu notwendigen Eingriffen der Energieversorger zur Vermeidung von großflächigen Stromausfällen. Diese Eingriffe sind extrem teuer und werden derzeit mit der EEG-Umlage auf den Strompreis von den Verbrauchern bezahlt.

Natürlich hat die Große Koalition in Berlin dafür gesorgt, dass ihr Klientel, die Konzerne, von dieser Umlage befreit wurden und im Nachgang auch viele mittelständische Firmen, um die nächste Parteispende nicht zu gefährden. Der „Dumme“ ist immer der private Stromkunde und die kleineren Betriebe und Freiberufler, die natürlich nicht in den Genuss dieser Befreiung kommen dürfen, weil ja irgendeiner diesen Wahnsinn bezahlen muss. So kostet uns allein die Windkraft durch Subventionen und solche Notfall-Stabilisierungsmaßnahmen etwa 22 Milliarden Euro pro Jahr. Im zweiten Teil des Essays werde ich hierauf ebenfalls etwas näher eingehen.

Ist ein weiteres Festhalten an der Atomenergie eine mögliche Lösung?

Dabei möchte ich an dieser Stelle klar sagen: Der Ausstieg aus der Atomenergie war absolut richtig und notwendig angesichts eines hohen Risikos für uns alle. Das hat Fukushima und seine Folgen sogar unserer ansonsten eher schwerfällig erkenntnisfähigen Kanzlerin klar vor Augen geführt. Ich möchte auch ganz klar und eindringlich vor einer Wiederinbetriebnahme, einer Betriebsverlängerung oder gar einem Neubau von Atomkraftwerken in Deutschland warnen.

Wohin wird uns ein unverändertes EEG noch führen?

Auf jeden Fall zu immer höheren Strompreisen. Schon jetzt sind solche oben geschilderten Notfall-Stabilisierungseingriffe in das Stromnetz mehrfach täglich erforderlich, um Stromausfälle zu verhindern und alle Maßnahmen kosten viel Geld, das der

Stromkunde bezahlen muss. Wenn der Anteil an Wind- und Solarstrom immer höher wird, werden sich eines nicht allzu fernen Tages größere Stromausfälle in steigender Zahl nicht mehr vermeiden lassen, weil die Kapazitäten der Stromverteilungsnetze nicht auf die großflächige Verteilung überschüssigen Wind- und Solarstroms in beliebiger Leistungshöhe ausgelegt sind. Oberste Priorität ist, dass der dauerhafte Ausfall der elektrischen Betriebsmittel des Netzes (Umspanntransformatoren, Leitungen, Schaltwerke usw.) unbedingt vermieden werden muss, da deren Reparatur Wochen und Monate dauern würde und das im schlechtesten Fall zu dauerhaften Abschaltungen von ganzen Netzsegmenten führen könnte.

Zusätzlich müssen mit weiterer Ausweitung der Wind- und Solarkraft immer höhere Summen an Subventionen aufgebracht werden, zumal die Windkraftbetreiber auch Gelder erhalten, wenn die Windkraftwerke gar keinen Strom liefern können oder dürfen, weil der Stromverbrauch im Netz zu bestimmten Zeiten des Tages zu niedrig ist. Aus meiner Sicht ist das alles eine verrückte Geldumverteilungsmaschine zu Gunsten der Windkraftanlagen-Errichter und –Betreiber und zu Lasten des Stromkunden.

Gleichzeitig hat das deutsche Wirtschaftsministerium unter Gabriel für die Betreiber von kleinen Photovoltaik-Anlagen unter 100 kW Nennleistung die Erlöse für die Stromeinspeisung massiv gesenkt und sogar für kleinere Anlagen eine EEG-Abgabe eingeführt, so dass kleineren Anlagen und damit dem normalen Bürger mit Elektrovoltaik auf dem Dach des Eigenheims ein profitables Betreiben dieser kleineren Anlagen massiv erschwert wird.

Gibt es einen Ansatz zur Lösung der geschilderten Problematiken? 

Wie oben gezeigt, ist ein immer stärkerer Ausbau der Strom-erzeugung aus Wind und Sonne allein und in ihrer jetzigen Form weder aus technischer noch aus politischer Sicht eine zukunftssichere Lösung. Leider ist das derzeit der Weg, den die energiepolitisch erkenntnisresistente Politik favorisiert und damit die Stromversorgungswende hin zu erneuerbaren Energien mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit an die vielzitierte Wand fährt. Ein solches Scheitern wird sicherlich für alle Deutschen zu einer extrem teuren Angelegenheit, weil dann wieder der Stromkunde die Notfallmaßnahmen bezahlen muss. Ich sehe schon Zeiten herannahen, wo jeder sein eigenes Stromaggregat im Garten aufstellen muss, um ganztägig Strom verfügbar zu haben.

Was muss also getan werden? Eine Rückkehr zu einer rein konventionellen Energiewirtschaft aus fossilen Energieträgern wie Kohle und Gas kommt aus Gründen der Kohlendioxid-Emissionen nicht in Frage. Die Energieerzeugung aus Windkraft- und Solarenergieanlagen verursacht aufgrund Ihrer Volatilität (ungleichmäßige Energielieferung aufgrund von Windstärke- und Sonneneinstrahlungs-Schwankungen) ebenfalls große Probleme in den Stromnetzen. Die Lösung liegt in einer Stromspeicherung des überschüssigen Stromes aus Solar- und Windkraftanlagen, um diese in Zeiten der Flaute und der verminderten Sonneneinstrahlung (in der Nacht oder bei bedecktem Himmel) wieder abgeben zu können. Gleichzeitig müsste überschüssige Energie nicht mehr für teures Geld ins Ausland verschoben werden, sondern könnte direkt in die Speicheranlagen fließen.

Doch wie alles hat auch diese Lösungsmöglichkeit Ihre Nachteile. So müsste das Speichersystem auch tagelange Ausfälle der Windkraft- oder Solarenergie durch Flaute oder bedeckten Himmel ausgleichen können. Dazu benötigen wir einen sinnvollen Mix aus verschiedenen Speichertechnologien, die alle auf unterschiedlichen Grundlagen beruhen. Gleichzeitig wäre die Schaffung solch enormer Speicheranlagen mit hohen Kosten verbunden. Die bisherigen Profiteure der Energiewende werden sicherlich diese enormen Kosten weder tragen wollen noch können. Der Weg kann also nur sein, dass die Subventionen für Wind- und Solarstromanlagen auf ein für deren Betrieb notwendiges Maß zurückgefahren werden – und zwar auch für Altanlagen – und staatlicherseits die Errichtung von Speicheranlagen verschiedener Art gefördert werden muss. Gelingt dies, können wir den Umbau des Stromversorgungssnetzes vielleicht noch retten. Das alles wird auch sicherlich noch 10…20 Jahre in Anspruch nehmen.

Zukunft unserer Kohlekraftwerke 

Unsere Kohlekraftwerke im Saarland, die mit Steinkohle betrieben werden, werden für diese Zeit weiterhin unverzichtbar bleiben. Sie stellen Grund- und Mittellast-Kraftwerke dar.

Was ist ein Grundlastkraftwerk? Der Strombedarf in Deutschland ist nicht gleichmäßig sondern schwankt über den Tag hinweg. Folgendes Bild zeigt einen typischen Stromverbrauchsverlauf für Deutschland.

Die Grundlast ist die zu jeder Tageszeit mindestens verbrauchte Energiemenge, die sich über die Jahreszeiten langsam ändern kann (Blau). Ein Grundlastkraftwerk muss diesen Energiebedarf decken können und lässt sich nur sehr langsam bezüglich der Energiemenge regeln. Ein Grundlastkraftwerk braucht in der Regel Stunden um die Energieabgabe deutlich erhöhen oder verringern zu können. Einige Kohlekraftwerke sind jedoch so ausgelegt, dass sie innerhalb von ca. 30 Minuten bis zu 1 Stunde auf- und ab geregelt werden können und so auch für die Deckung des täglich wiederkehrenden und damit auch vorhersehbaren Mittellastbedarfs herangezogen werden können. Für die Deckung des Spitzenlastaufkommens, also kurzfristiger Laständerungen im Bereich von Sekunden bis Minuten sind Kohlekraftwerke prinzipiell nicht geeignet.

Hierfür werden sogenannte Spitzenlastkraftwerke eingesetzt. Diese können innerhalb von Sekunden oder Minuten angefahren oder abgeschaltet werden. Hier wären beispielsweise zu nennen: Gasturbinenkraftwerke, Dieselkraftwerke, PumpspeicherKraftwerke u.Ä.

Müssen wir Deutschen unbedingt Vorreiter sein bei der Energiewende? 

Jetzt kann man sich natürlich fragen, warum wir in Deutschland diese Kosten auf uns nehmen sollen und Vorreiter einer Energiewende sein müssen, um die sich andere Länder in Europa und der Welt noch nicht kümmern wollen. Ich glaube, dass Deutschland darauf angewiesen ist, im Bereich der Energieversorgung ein umfangreiches technologisches Knowhow zu entwickeln, das uns einen belastbaren und wirtschaftlich relevanten Vorsprung vor anderen Ländern sichert. Die Investitionen in dieses Knowhow sind langfristig wertvoll und sichern den Wirtschaftsstandort Deutschland, immer natürlich vorausgesetzt, die verantwortlichen Manager erkennen diese Verpflichtung und verkaufen unser Wissen nicht gleich wieder zur Sicherung des kurzfristigen Gewinns und Ihrer Boni an das konkurrierende Ausland.

 

Teil 2: Windkraftwahn im Saarland

Die Landesregierung verfolgt auch nach der Wahl weiter ihren Kurs des ungebremsten Ausbaus der Wind- und auch, in kleinerem Umfang, der Solarenergie. Hierbei wird auch vor der Installation von Windkraftanlagen im Wald nicht zurückgeschreckt. Bringt uns das energietechnisch weiter oder trägt es nur weiter zum langfristigen Scheitern der Energiewende bei? 

Eines kann man jedoch schon bereits vorweg sagen: Der größte Nutzen des ungebremsten Windenergie-Ausbaus sind die Einnahmen für die Windenergieanlagen-Ersteller und -Betreiber aus den dafür vorgesehenen Subventionen. So verdienen diese nicht nur am gelieferten Strom durch hohe Einspeisevergütungen, sondern auch am nichtgelieferten Strom, wenn die Windkraft-Anlagen – wegen des eher geringeren Leistungsbedarfs zu bestimmten Tages- und Nachtzeiten – zur Gewährleistung der Netzstabilität abgeschaltet werden müssen, der vorhandene Wind jedoch für eine Energieerzeugung ausreichen würde. Wir, die Stromkunden, zahlen mit unserem Strompreis also sogar die Fehlsteuerung des EEG für die Windenergie mit.

Was passiert nun mit unserem Stromnetz, wenn immer mehr Windkraft im Saarland und ganz Deutschland installiert wird. Um es kurz vorwegzunehmen: die Netzstabilität, also die Versorgungssicherheit des Stromnetzes wird immer schlechter.

Doch warum ist das so? Betrachten wir Diagramm 1 , das auf realen statistischen Daten der deutschen Energiewirtschaft von 2011 bis 2016 beruht. Es ist deutlich zu sehen, dass die Einspeisung durch Windstrom ins öffentliche Netz eine riesige Diskrepanz zwischen installierter Nennleistung Wind (theoretisch mögliche Energieliefermenge, wenn überall der optimale Wind wehen würde) und der tatsächlich von den Windkraftwerken ins Netz abgegebenen elektrischen Leistung (Windenergie Ist).

Diagramm 1

Ebenso deutlich sind die realen Verhältnisse bezüglich der gesamten Windsituation in Deutschland und damit auch im Saarland abzulesen. Es gibt immer wieder längere Phasen von Windstille, während denen die Stromproduktion durch Windkraft auf praktisch Null zurückgeht. Diese Unregelmäßigkeit der Windstromproduktion, die sogenannte Volatilität der Windstromproduktion, ist das größte Problem der Windkraft, die auch mit weiterem Ausbau der Windkraftwerke in zunehmendem Maße die Stabilität unseres Stromnetzes gefährdet.

Die Parteien der großen Koalition im Saarland und Bund und auch die Grünen haben mittlerweile, aufgrund von Ignoranz und Unwissenheit gegenüber den technischen Zusammenhängen, ein völlig von der Realität entrücktes Bild des Standes der sogenannten Energiewende.

Die Grünen sind der geradezu dümmlichen Auffassung, dass wir das Problem der Volatilität der Windkraft mit immer mehr Windgeneratoren an möglichst vielen Orten lösen können. Auch das geht völlig an der Realität vorbei, wie das vorige Diagramm bereits gezeigt hat. Betrachten wir jedoch zusätzlich noch die typischen europäischen geografischen Winddaten in Diagramm 2, hier vom November 2011.

Diagramm 2

Es zeigt sich eine äußerst gleichmäßige Verteilung der Windstärken in ganz Europa. Gleiches gilt auch für die Flautezeiten. Eine Verringerung der Volatilität könnten wir nur erreichen, wenn wir Windkraftanlagen an Stellen aufstellen, die von der herrschenden Windstärke her nicht in direktem Zusammenhang stehen, also nicht dem gleichen Wettersystem angehören. Das ist in ganz Europa nicht der Fall. Um das auch nur annähernd zu erreichen, müssten wir die Anlagen bis nach Russland und Nordafrika hinein verteilen, was angesichts der politischen Verhältnisse und der Verluste des Stromtransportes über solch große Entfernungen völlig unrealistisch ist. Die Realität ist, dass die zeitliche Ungleichmäßigkeit des Windstroms (Volatilität) innerhalb Europas und besonders innerhalb Deutschlands keinesfalls durch den Bau von immer mehr Windkraftgeneratoren gemildert und schon gar nicht beseitigt werden kann.

Wie ist nun der reale Verlauf der Windkraft und Solarenergie in Deutschland im Vergleich mit dem Stromverbrauch. Hier ist der Zeitraum Januar und Februar 2015 besonders interessant, wie Diagramm 3 zeigt.

Diagramm 3

Dieser Ausschnitt aus den ersten beiden Monaten des Jahres 2015 zeigt deutlich die Probleme. Die braune Kurve zeigt den Energieverbrauch in Deutschland. Die Solarenergie (Gelb) schwankt wie erwartet im Tag-/ Nachtrhythmus und auch mit der Intensität der Sonnenstrahlung, abhängig von der Wolkenbedeckung. Die Windkraftleistung (Blau) folgt aufgrund der Abschaltungen eines entsprechenden Teils der Windräder bei geringerem Leistungsverbrauch der Lastkurve (Braun). Jedoch kommt es bei längeren Flauten (z.B. 17. bis 27. Januar 2015) zum nahezu völligen Ausfall der Windstromleistung. Da in diesen Tagen durch bedeckten Himmel die Solarleistung ebenfalls sehr klein war, mussten die noch laufenden Atomkraftwerke zusammen mit allen verfügbaren konventionellen Kraftwerken diese Leistungslücke überbrücken, da der Spitzen-Leistungsverbrauch erkennbar nahezu konstant war. Für diese Überbrückung musste dann auch Strom im Ausland eingekauft werden. Im Saarland ist das Atomstrom aus dem nahen Frankreich. Und die hier dargestellte Situation ist beileibe kein Einzelfall.

Wie wird sich die Situation entwickeln, wenn die von der Politik geplante Verdreifachung der Kapazitäten von Windkraft und Elektrovoltaik bis 2030 umgesetzt wird? Können wir dann eine Verbesserung der Situation erwarten? Hierzu Diagramm 4  unten), das die entsprechende Hochrechnung enthält und direkt auf den Januardaten der vorigen Darstellung beruht.

Diagramm 4

Die verdreifachte Wind- (Grau) und Solarenergie (Orange) überschreiten in Spitzenzeiten bereits jede für sich den Leistungsverbrauch (Braun) und gefährden damit die Netzstabilität. Während die Windenergie durch Abschalten einzelner Generatoren noch in gewissen Grenzen reduziert werden kann, ist die Solarenergie mangels vorhandener Steuermechanismen nicht abschaltbar und muss ins Ausland abgeleitet werden, was die dortigen Energienetze in Bedrängnis bringt, insbesondere die der östlichen Nachbarstaaten. Hier sind bereits entsprechende Stromsperranlagen geplant. Außerdem kostet uns das viel Geld, was natürlich wieder der Stromkunde zahlen darf.

Man erkennt sofort, dass zu diesem Problem noch die während des bereits eben erwähnten Flautezeitraums vorhandene Versorgungslücke kommt, die wieder durch den konzertierten Einsatz aller konventionellen Kraftwerke und Zuleitung ausländischen Stroms gedeckt werden muss.

Als Fazit bleibt, dass bei Erkennen dieser Realitäten der weitere Ausbau erneuerbarer Energien ohne ergänzende Maßnahmen schlichtweg Unsinn ist und die konventionellen Kraftwerke selbst bei noch so umfangreichem Ausbau der Wind- und Solarenergie unverzichtbar bleiben.

Wo liegt nun die Lösung dieses Dilemmas? 

Die Lösung dieser Probleme kann nur in einem Stromversorgungsnetz liegen, dessen zeitvariante Stromerzeuger wie Wind- und Solarenergie durch ein umfangreiches Energiespeichernetz gestützt werden. Will man die konventionelle Energieerzeugung aus fossilen Energieträgern und Atomenergie irgendwann komplett abschalten, so müsste dieses Speichernetz in der Lage sein, über mehrere Tage oder gar Wochen hinweg das deutsche Stromnetz alleine zu versorgen.

Der Ausbau eines solchen Netzes würde sicher vierstellige Milliardenbeträge kosten und noch einige Jahrzehnte in Anspruch nehmen. Aber vor allem erfordert ein solches Unterfangen den politischen Willen diesen – aus Sicht der Realitäten – unvermeidlichen Weg zu gehen und ihn auch vernünftig zu planen – ohne Subventionsorgien wie bei der Windkraft. Ob wir da auf die Einsicht der nahezu vollständig fachfremden Politik hoffen dürfen, bleibt jedoch fraglich.

Ich danke der Bundesinitiative Vernunftkraft e.V. und ihrem Repräsentanten, Herrn Dr. Ahlborn für die Erlaubnis zur Nutzung der verwendeten Grafiken.

 

Teil 3: Plädoyer für ein zukunftssicheres Stromerzeugungskonzept

Die ersten beiden Teile dieses Essays haben aufgezeigt, dass es durch die Inkompetenz und Kurzsichtigkeit der Bundes- und Landespolitiker nahezu aller Parteien dazu gekommen ist, dass die sogenannte Energiewende kurz vor dem Scheitern steht. Was müsste zukünftig getan werden, um unsere Stromversorgung so umzubauen, dass sie einerseits umweltverträglich wird und andererseits die Versorgungssicherheit für die Stromabnehmer auch zukünftig gewährleistet ist. Als Erstes muss dazu festgestellt werden, dass der technisch und wirtschaftlich wirklich sinnvolle Umbau unserer Stromversorgung hin zu einem wirklich nachhaltigen und CO2- emissionsarmen System nach den eklatanten Fehlsteuerungen der letzten Jahre noch einige Jahrzehnte dauern wird. Die konventionellen Kraftwerke werden bei realistischer Einschätzung der aktuellen Situation sicherlich noch etliche Jahre gebraucht. Die Phantasten aus der linksgrünen Ecke, die eine Abschaltung der konventionellen Kraftwerke bis 2030 herbeireden, befinden sich damit völlig außerhalb jeglicher Realität. Wenn in der Bundesenergiepolitik solche unrealistischen Vorgaben zur Richtschnur unserer Energiepolitik werden, dann werden ständige, großflächige und über Stunden oder Tage andauernde Stromausfälle an der Tagesordnung sein. Hinzu kommt noch die sich abzeichnende, derzeit unsinnige Förderung der Elektromobilität, deren Stromverbrauch unser Netz in den nächsten Jahren dann noch zusätzlich belasten wird. Wo diese zusätzliche Leistung bei Abschaltung der konventionellen Kraftwerke herkommen soll, sagen die grünen Phantasten natürlich nicht. Konkrete Konzepte hierzu fehlen in der Politik bisher völlig. Doch wie könnte ein nachhaltiges und emissionsarmes Stromversorgungsnetz aussehen, das die Anforderungen bezüglich Umweltfreundlichkeit und den Erfordernissen der Privathaushalte und Wirtschaft einer Industrienation wie Deutschland auch zukünftig erfüllen kann. Können wir auf konventionelle Kraftwerke überhaupt jemals verzichten? Wie lange kann dieser Umbau dauern? Schon die geplante Abschaltung der noch laufenden Atomkraftwerke bis 2022 wird unsere Stromversorgung bezüglich der Versorgungssicherheit vor allem in Süddeutschland vor große Probleme stellen, zumal diese Kraftwerke vor allem Grundlastkraftwerke darstellen, die derzeit rund um die Uhr Energie liefern. Nochmals zum Grundsätzlichen: Der deutsche Stromleistungsbedarf liegt aktuell durchschnittlich etwa bei einer Mindestlast von 60 GW (1 Gigawatt = 1000 Megawatt (MW) = 1.000.000 Kilowatt (kW)) und steigt in Spitzenzeiten auf bis zu 100 GW an. Kann diese Leistung im Bedarfsfall nicht erzeugt werden, bricht die Stromversorgung der Verbraucher zusammen (Blackout) und kann erst nach zeitraubenden und aufwändigen Schaltmaßnahmen und dem zusätzlichen Hochfahren von Spitzenlast-Kraftwerken wiederaufgenommen werden. Gleichzeitig sorgt die Windkraft mit ihrer Volatilität (Ungleichmäßigkeit) für zusätzliche Probleme. Für den Fachmann ist die Ursache völlig klar. Es fehlen kurzfristig verfügbare Kraftwerke, die in kürzester Zeit Strom ins Netz einspeisen können. Das wird die Situation sein, wenn wir bis 2022 die derzeit noch in Betrieb befindlichen Atomkraftwerke abschalten wollen, was wegen der großen Risiken dieses prinzipiell instabilen Kraftwerktyps ja durchaus erfreulich wäre. Gleich vorweg gesagt : Wir werden die erneuerbaren Energien Windkraft und Solarenergie auf jeden Fall langfristig in umfangreicher Weise weiter ausbauen müssen, jedoch nicht heute und in den nächsten Jahren, sondern erst dann, wenn wir uns die Möglichkeiten geschaffen haben, überschüssige Energien aus diesen regenerativen Quellen in großem Maßstab zu speichern und bei Energiebedarf kurzfristig, also innerhalb von Minuten wieder verfügbar zu machen. Wie hoch ist der Energie-Speicherungsbedarf einzuschätzen? Wie im zweiten Teil dieses Essays gezeigt, sind gleichzeitige Windflauten und niedrige Solarerträge keine Seltenheit und müssten in einer zukünftigen Stromnetzstruktur ohne konventionelle Kraftwerke (Kohle, Öl, Gas) auch von Speicheranlagen überbrückt werden können. Rechnet man diese Forderung auf die Speichermengen hoch und geht von einem durchschnittlichen Stromverbrauch in Deutschland von ca. 70 GW aus, kommt man für eine dreiwöchige Überbrückungszeit auf eine notwendige verfügbare Energiemenge aller Speicheranlagen von mindestens 35 TWh (1 Terawattstunde (TWh) = 1000 Gigawattstunden (GWh) = 1 Million Megawattstunden (MWh) = 1 Milliarde Kilowattstunden (kWh)). Der Begriff „verfügbare Energiemenge“ kennzeichnet die den Speicherkraftwerken tatsächlich entnehmbare Energiemenge. Dies ist jedoch nur die wirklich minimal notwendige Speicherenergie. Um eine flächendeckende Energieversorgung aus ausschließlich regenerativen Energien wie Wasserkraft, Wind- und Solarenergie zu gewährleisten, muss man auch längerfristige Einbrüche bei der Windkraft durch Flauten, langfristige Einbrüche bei der Solarenergie durch schlechte Wetterlagen, Vulkaneruptionen o.Ä. und bei längeren Dürreperioden auch Ausfälle in der Wasserkraft einkalkulieren. Will man in Deutschland eine wirklich sichere Stromversorgung garantieren, sollte die verfügbare Energiemenge aus Speicherkraftwerken beim derzeitigen Verbrauchsniveau mit etwa 300 TWh angesetzt werden. Davon sind wir allerdings noch weit entfernt, derzeit sind davon erst ca. 1% (meist Pumpspeicherkraftwerke) realisiert. Die für diesen Ausbau notwendigen Kosten werden sich sicher auf vier- bis fünfstellige Milliardenbeträge belaufen. Hinzu kommt noch: Will man diese Energiemengen speichern, muss man Sie vorher erst einmal erzeugt haben ohne den normalen täglichen Strombedarf zu vernachlässigen. Hierzu wäre zusätzlich zur Erstellung der Speicheranlagen auch noch ein massiver Ausbau der Stromerzeugungskapazitäten bei Wind- und Solarenergie notwendig. Berücksichtigt man dann noch, dass die Speicheranlagen einen je nach Speicherverfahren unterschiedlichen Wirkungsgrad haben (Wirkungsgrad = Verhältnis der aus dem Netz hineinfließenden Energiemenge zur später für die Wiedereinspeisung ins Netz wieder verfügbaren Energiemenge), muss die Stromerzeugung entsprechend diesem Energieverlust überdimensioniert werden. Eine riesige Aufgabe, die sicher nicht in zehn Jahren zu bewerkstelligen ist. Kommt dann noch ein hoher Energiebedarf für die Elektromobilität hinzu, sprengt die notwendige Erhöhung der Energieerzeugung den heutigen Rahmen der zur Verfügung stehenden Stromenergie endgültig. So werden je Million Elektrofahrzeuge ca. 8 TWh pro Jahr benötigt, Eine Anzahl von 10 Millionen Elektroautos in Deutschland würde den deutschen Jahres-Stromenergieverbrauch (aktuell ca. 600 TWh) um ca. 80 TWh erhöhen. Ein Ersatz aller heutigen Fahrzeuge durch EMobile in den nächsten 10 Jahren, was ca. 40 Millionen E-Autos bedeuten würde, führt dann zu einem Mehrbedarf an elektrischer Energie von etwa 320 TWh. Und dass bei gleichzeitiger Abschaltung der konventionellen Kraftwerke und einem Nichtvorhandensein von Speichermöglichkeiten für Wind- und Solarstrom. Der derzeit von der Politik vertretene Ausbau der Wind- und Solarenergie um den Faktor 3 bis zum Jahr 2030 wäre dann nur noch ein Tropfen auf den heißen Stein, was erneut die Inkompetenz der Bundespolitik in energiepolitischen Fragen dokumentiert, die sich sogar eigene Forschungsinstitute zur pseudowissenschaftlichen Bestätigung ihrer teilweise abstrusen Vorstellungen leistet. Der vorzeitige Verzicht auf den Verbrennungsmotor, auch den Dieselmotor, wäre dann die Garantie für einen Zusammenbruch der deutschen Stromversorgung. Bei allen Verfehlungen der Autoindustrie in der jüngsten Vergangenheit sollte man sich dies sehr genau überlegen. Wie kann man Strom speichern? Hier möchte ich nur die Speichertechnologien nennen, die derzeit wirklich in größerem Maßstab realisierbar sind. Akkuspeicherung Die Speicherung in Akkumulatoren ist relativ leicht möglich, erfordert jedoch eine zweifache Stromumformung von Wechselstrom in Gleichstrom während des Ladevorgangs und umgekehrt für die Wiedereinspeisung ins Stromnetz. Es ergibt sich eine Begrenzung der möglichen Speichermenge durch die Kosten der Akkumulatoren und die verfügbaren Rohstoffe (Lithium, Blei, Cadmium). Die Technologie steht zur Verfügung und weist in großtechnischem Maßstab einen Wirkungsgrad von ca. 60…70% auf. Pumpspeicherkraftwerke Diese Speicherart ist seit Jahrzehnten erprobt und weist den höchsten Wirkungsgrad (ca. 80%) auf. Für neu zu erstellende Pumpspeicher muss allerdings ein relativ hoher Flächenverbrauch in Kauf genommen werden. Daher ist diese Speicherart nicht beliebig ausbaubar. Es könnten jedoch zum Beispiel ehemalige Braunkohlen-Tagebau-Flächen hierfür herangezogen werden. Wasserstoff-Erzeugung durch Elektrolyse Aus Wasser lässt sich durch Elektrolyse mit einem Wirkungsgrad von ca. 70% Wasserstoff produzieren, der dann in Brennstoffzellen zuerst in Gleichstrom und dann in Wechselrichtern wieder in einspeisbaren Wechselstrom verwandelt werden kann. Der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen liegt bei etwa 60%, der Wechselrichter setzt etwa 90% der Gleichstromenergie in Wechselstrom um. Es ergibt sich somit ein Gesamtwirkungsgrad von ca. 30…40%.

Power to Gas Erzeugung von Methan aus Strom und Biomasse. Dieses Verfahren hat nach aktuellem Forschungsstand einen relativ geringen Wirkungsgrad von ca. 30%. Dieser lässt sich möglicherweise noch steigern. Das Methan lässt sich dann in Gasturbinen- oder Gasmotoren-Kraftwerken in Strom zurückwandeln. Das Verfahren kommt damit allerdings derzeit nur auf einen Gesamtwirkungsgrad von unter 20%. Hier besteht noch Forschungsund Entwicklungsbedarf. Bei den oben genannten notwendigen Speicherkapazitäten ist jedoch auch eine Begrenzung bezüglich der aus landwirtschaftlichen Abfällen stammenden Biomasse vorhersehbar. Power to Fuel Erzeugung von Treibstoffen aus Biomasse und Strom. Die Rückverwandlung in Strom erfolgt, ähnlich wie bei heutigen Biogas-Kraftwerken, durch Verbrennungsmotor-Kraftwerke. Auch hier ist der Wirkungsgrad der Wandlung noch eher gering (ca. 30%). und der Gesamtwirkungsgrad liegt damit noch unter 20%. Auch hier besteht noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Auch in diesem Fall ist bei den oben genannten notwendigen Speicherkapazitäten eine Begrenzung bezüglich der aus landwirtschaftlichen Abfällen stammenden Biomasse vorhersehbar. Wie sollten wir in Deutschland in Sachen Stromversorgung aus erneuerbaren Energien also vorgehen? Ein kurzfristig betriebener weiterer Ausbau der Windenergie und auch Solarenergie ohne vorhandene Speicherkapazitäten in genannter Größenordnung macht absolut keinen Sinn. Zunächst sollten Speichermöglichkeiten für überschüssigen Wind- und Solarstrom geschaffen werden. Sind hier ausreichende Kapazitäten vorhanden, was frühestens 2030 der Fall sein dürfte, sollte an einen weiteren Ausbau der Windkraft und der Elektrovoltaik gedacht werden. Sollten neue Windkraft- oder Solaranlagen erstellt werden, sollten deren Ersteller dazu gezwungen werden, Stromspeicheranlagen in gleicher Leistungshöhe erstellen zu müssen. Hierbei muss auf einen vernünftigen Mix der oben genannten Speicherverfahren geachtet werden, da keine Speichertechnologie alleine die gesamte notwendige Kapazität erbringen kann. Sofortige radikale Reform des EEG und Reduktion der Subventionen auf bereits erstellte Wind- und Solarenergie-Anlagen ohne angeschlossene Stromspeicheranlagen, sowie Förderung der Erstellung von Speicheranlagen. Dies wird rechtlich zwar nicht einfach, ist jedoch für die Vermeidung eines Energiewende-GAUs in einigen Jahren zwingend erforderlich. Möglichst dezentrale Anordnung von Speicheranlagen, möglichst direkt in der Nähe der Erzeugungskapazitäten, um die Notwendigkeit des Neubaus von Stromverteilungsleitungen hoher Leistung zu minimieren. Der Weiterbetrieb von konventionellen Kraftwerken wie hier im Saarland z.B. die STEAGKraftwerke Weiher Quierschied und Bexbach wird sicher weiterhin auf mindestens 15 Jahre notwendig sein. Die Abschaltung kann hier erst erfolgen, wenn die Infrastruktur des Stromversorgungsnetzes durch entsprechenden Ausbau der Energieerzeuger aus regenerativen Energien und der ausreichende Ausbau von Speicheranlagen dies sicher erlauben.

Ich kann jedem Bürger nur raten, sich für einen solchen vernünftigen Weg in eine emissionsfreie Stromversorgungszukunft einzusetzen. Bereits jetzt ist klar dass dieser Wandel auch noch einige Jahrzehnte dauern wird und wir solange unsere konventionellen Kraftwerke noch dringend benötigen werden. Ich gehe davon aus, dass dieser Prozess, wenn er jetzt endlich in sinnvoller Weise angestoßen wird, noch bis 2050 dauern kann und auch wird. Wir werden viele Anlagen bauen, die bezüglich Ihres Wirkungsgrades noch nicht optimal sind, jedoch einen wichtigen Zwischenschritt in die richtige Richtung darstellen.

Es bleibt jedoch abzuwarten, ob die Bundespolitik die Notwendigkeiten wirklich erkennt und sich nicht nur von der nach schnellem Gewinn strebenden Industrielobby, willfährigen sogenannten „Experten“ und manipulativen Instituten, die nach dem Motto „Wes Brot ich ess, des Lied ich sing“ verfahren, beraten lässt. Es muss eine wirklich unabhängige Energiekommission gebildet werden, die auch in der Lage ist, für bestimmte Lobbygruppen schmerzhafte Vorgaben durchzusetzen. Wenn das nicht gelingt, wird die Sache scheitern und jeder Hausbesitzer wäre gut beraten, für die dann sicherlich kommenden Blackouts sein eigenes Stromaggregat in den Garten zu stellen. Beurteilen Sie selbst, wie hier die Wahrscheinlichkeiten verteilt sind.

 

Ingenieurbüro Dr.-Ing. H. Moll

Alter Markt 20, 66287 Quierschied

Tel.: 06897 777 48 00, Fax : 06897 777 48 03

Email : info@ib-drmoll.de

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