Erfolgskontrolle der Energiewende-Politik

Herr Dipl. Phys. Karl Linnenfelser aus Neustadt

hat sich die Mühe gemacht, die Energiewende – verstanden als den Versuch, Kernkraftwerke durch Windkraft- und Photovoltaikanlagen zu ersetzen – einer Erfolgskontrolle zu unterziehen. Herr Linnenfelser interessiert sich seit mehr als 20 Jahren für die Effektivität von Erzeugungsanlagen für regenerative Energien. Ihm geht es um effektive Stromerzeugung und den Erhalt unserer Kulturlandschaft. Herzlich dankt er Herrn Rolf Schuster für die intensive Zusammenarbeit und die Beistellung der Diagramme, die auf Basis der Daten der Übertragungsnetzbetreiber erstellt wurden.

 

VERNUNFTKRAFT. dankt beiden Herren für diese sehr aufschlussreiche Ausarbeitung.

– von Dipl.-Phys. Karl Linnenfelser, Neustadt –

Lastganglinien als Erfolgskontrolle der Energiewende mit Windenergie- und
Photovoltaik-Anlagen


Zurzeit wird die Energiewende fast ausschließlich unter dem Aspekt der extrem hohen Kosten von bis zu einer Billion € diskutiert. Weit wichtiger als die Frage der Wirtschaftlichkeit ist jedoch die Frage der Funktionalität eines zukünftigen Stromversorgungssystems mit überwiegendem Anteil an Strom aus Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen, da beide Energieträger starken zeitlichen Schwankungen unterliegen, die nicht mit der Stromnachfrage korrelieren. Erneuerbare Energieanlagen wie Brennstoffzellen oder Biogasanlagen, die entsprechend der Stromnachfrage regelbar sind, können auf Grund der geringen Nennleistungen im Rahmen der hier anzustellenden Betrachtungen zur Erfolgskontrolle über Lastganglinien außer Betracht bleiben.

Eine energiewirtschaftliche Bewertung der Stromeinspeisung aus Windkraft- und Fotovoltaik-Anlagen kann sehr zuverlässig über Lastganglinien erfolgen, die den zeitlichen Verlauf der Einspeiseleistungen der jeweiligen Erzeugungsanlagen darstellen. Bei Gegenüberstellung der im deutschen Stromnetz benötigten Leistung kann anhand der Lastganglinien wirkungsvoll kontrolliert werden, welcher Energieträger mit welchem prozentualen Anteil den durchschnittlichen Leistungsbedarf von knapp 70 000 MW in Deutschland deckt. In Deutschland werden pro Jahr bis zu 600 Milliarden kWh verbraucht (600 Milliarden kWh/8760 Jahresstunden = 68 493 MW).

Diese effektive Erfolgskontrolle mittels der Lastganglinien unterbleibt in allen öffentlich geführten Diskussionen. Dabei ist aus allen Daten der zu ihrer Veröffentlichung gesetzlich verpflichteten Übertragungsnetzbetreiber Amprion, 50 Hertz, TenneT und Transnet BW (www.eeg-kwk.net) und der European Energy Exchange (www.eex.com) klar zu erkennen, dass die sichere Stromversorgung in Deutschland ohne einen ausreichend großen dargebotsunabhängigen konventionellen Kraftwerkspark nicht gewährleistet werden kann. Nur ein „allzeit bereiter“ Kraftwerkspark ist in der Lage, die Diskrepanz zwischen Stromangebot und Stromnachfrage zu decken.Als Betrachtungszeitraum sind Wintermonate besonders aussagekräftig.

Diagramm 1: Stromverbrauchskurve (Band bis ca. 73 000 MW) in den Wintermonaten 2012/13 und die Einspeiseleistungen aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland 

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Zur Erzeugung des in Deutschland verbrauchten Stroms speisen Kraftwerke mit einer Leistung von bis zu 80 000 MW in zeitlicher Abhängigkeit vom Verbrauch in das öffentliche Stromnetz ein. Diese von den Anforderungen der Stromverbraucher zeitabhängige Einspeiseleistung wird bisher von konventionellen und seit einigen Jahren verstärkt von regenerativen Stromerzeugungs-Anlagen bereitgestellt, wobei die EEG-Anlagen mit gesetzlich festgelegtem Vorrang ins Stromnetz einspeisen, während die konventionellen Anlagen dem stark variierenden Stromverbrauch und der unsteten Einspeiseleistung der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen nachregeln. Im Diagramm 1 sind die akkumulierten Einspeiseleistungen aller Windenergie-Anlagen (Wind blau) und aller Fotovoltaik-Anlagen (Solar gelb) maßstäblich zum Stromverbrauch (roter Hintergrund) für den Zeitraum Dezember 2012 bis Februar 2013 wiedergegeben.

In Deutschland sind aktuell 24 000 Windenergie-Anlagen mit einer Nennleistung von 32 300 MW und Fotovoltaik-Anlagen mit einer Nennleistung von ca. 35 300 MW installiert (Stand Okt 2013). Damit hat der Bestand an Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit zusammen 67 600 MW Nennleistung fast die Größenordnung der Einspeiseleistung des Kraftwerksparks erreicht, die zur Sicherstellung einer stabilen Stromversorgung in Deutschland zeitgleich zum Verbrauch im Stromnetz zur Verfügung stehen muss. Als Nennleistung einer Stromerzeugungsanlage wird die höchste Leistung definiert, die bei optimalen Betriebsbedingungen dauerhaft zur Verfügung gestellt werden kann. Windenergie-Anlagen erreichen beispielsweise ihre auf dem Typenschild angegebene Nennleistung erst bei Windgeschwindigkeiten ab 13 m/sec bis 15 m/sec, die bei starken bis stürmischen Windverhältnissen vorliegen und per Definition zu „Widerstand beim Gehen gegen den Wind“ führen.

Lastganglinien

Zuverlässige Aussagen über die Wertigkeit der Stromerzeugung aus Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen, d.h. Aussagen über die zeitadäquate Erzeugung von kWh (elektrische Arbeit), können aus Lastganglinien gewonnen werden, da diese den zeitlichen Verlauf der Einspeiseleistung dokumentieren.

Diagramm 2: Lastganglinie (zeitabhängige Einspeiseleistung) aller deutschen Windenergie-Anlagen ab 2010 mit aktuell 32 300 MW Nennleistung (Okt 2013)

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Das Diagramm 2 stellt die gesamte Stromeinspeisung aller Windenergie-Anlagen in Deutschland im Zeitraum 2010 bis Oktober 2013 dar. In diesem Zeitraum wurde die installierte Nennleistung des Windenergie-Kraftwerksparks auf 32 300 MW erhöht (blauer Hintergrund). Die dargestellte Lastganglinie ist charakterisiert durch eine ausgeprägte Stochastik mit hohen Leistungsspitzen und langen Zeiträumen minimaler Einspeiseleistung. Eine gesicherte Stromeinspeisung mit einem akzeptablen „Sockel“ an Einspeiseleistung ist über den gesamten Darstellungszeitraum nicht zu konstatieren. Daher bleibt die „gesicherte Minimalleistung“ aller 24 000 Windenergie-Anlagen in Deutschland trotz des starken Zubaus der letzten Jahre im gesamten Zeitraum und insbesondere auch in den Wintermonaten mit höherem Stromverbrauch weiterhin nahezu Null: Wenn kein Wind weht, sind alle Windmühlen betroffen“.

In der öffentlichen Diskussion der Regenerativen Energien werden gerne die Begriffe „Elektrische Leistung (kW)“ und „Elektrische Arbeit (kWh)“ miteinander vermischt. Die Zuwachsraten an installierter Nennleistung werden als Beleg für den Erfolg der regenerativen Stromerzeugung gewertet, obwohl diese nur den Zuwachs an möglichem Potential bei optimalem Angebot an Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung beschreiben. Zur Klarstellung sei nochmals dieses einfache Beispiel angefügt: Eine Windenergie-Anlage mit einer Nennleistung von 1 MW liefert, wenn sie über einen Tag ständig mit ihrer maximalen Leistung von 1 MW betrieben wurde, die elektrische Arbeit von 24 MWh (1 MW*24h=24 MWh). Bei Windgeschwindigkeiten unter 3 m/sec steht die Anlage still; die volle Leistung wird bei Sturmstärke erreicht. Die oft geübte Praxis der Verrechnung von Nennleistungen regenerativer Anlagen mit den Leistungen von „Atomkraftwerken“ ist entweder raffiniert angelegte Irreführung oder zeugt von völliger Unkenntnis der Fakten.

Diagramm 3: Lastganglinie (zeitabhängige Einspeiseleistung) aller deutschen Fotovoltaik-Anlagen ab Juli 2010 mit aktuell 35 300 MW Nennleistung (Okt 2013) 

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Das Diagramm 3 mit Darstellung der Lastganglinie aller deutschen Fotovoltaik-Anlagen und der Entwicklung der Nennleistung dieser Anlagen mit aktuell ca. 350 Millionen m² Kollektorfläche spiegelt den rasanten Ausbau innerhalb der letzten drei Jahre und den krassen Widerspruch zu den tatsächlich eingespeisten Leistungen wider. Auffällig sind besonders die hohen Stromimpulse in den Sommermonaten, die kurzzeitig in den Mittagsstunden ins Stromnetz eingespeist werden und mit dem starken Zubau der Anlagen in den letzten Jahren sehr hohe Amplituden mit steilen Flanken erreichen. Zudem ist die Lastganglinie des gesamten Fotovoltaik-Anlagenparks durch den stark ausgeprägten Sommer-Winterzyklus charakterisiert. In den Wintermonaten wurden an vielen Tagen nur wenige Hundert MW Leistung als Maximal-Amplitude in der Mittagszeit erreicht.

Durch die Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung können diese Anlagen grundsätzlich nur eine gepulste Stromeinspeisung mit teilweise sehr hohen Stromspitzen zur Mittagszeit vorwiegend in den Sommermonaten anbieten. In den Wintermonaten tendiert die Stromeinspeisung auch um die Mittagszeit zu Minimalwerten. Die stark verminderte Bereitstellung von elektrischer Arbeit (kWh) aus Fotovoltaik in den Wintermonaten – hervorgerufen durch den niedrigen Sonnenstand und die im Winter vorherrschenden Wetterlagen – läuft dem in dieser Jahreszeit stark steigenden Strombedarf der Verbraucher konträr entgegen. In den Wintermonaten werden nur etwa 10 % der elektrischen Arbeit (kWh) der Sommermonate erzeugt. Die Stromeinspeisung der Fotovoltaik-Anlagen gleicht mit ihrer Pulsform generell der Anhäufung von „Nadeln unterschiedlicher Länge“.

Im Diagramm 4 werden vor dem hellgrünen Hindergrund der Nennleistung aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland die akkumulierten Einspeiseleistungen dieser Anlagen (dunkelgrüne Zackenkurve) für den Zeitraum Okt 2012 bis Okt 2013 dargestellt. Die dem Stromverbrauch in Deutschland äquivalente Einspeiseleistung des gesamten konventionellen und regenerativen Kraftwerksparks ist als dunkelrote Lastkurve überlagert, wobei im Betrachtungszeitraum Verbrauchsspitzen vorwiegend in den Wintermonaten bis 75 000 MW erreicht wurden. Die angegebene Stromverbrauchskurve beruht auf den Daten des Verbands Europäischer Übertragungsnetzbetreiber (kurz ENTSO-E von European Network of Transmission System Operators fort Electricity) mit Sitz in Brüssel.

Das Diagramm zeigt ebenfalls sehr deutlich die Diskrepanz zwischen der installierten Nennleistung (hellgrüne Fläche) und der Lastganglinie der unstet einspeisenden Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen. Der Zuwachs an Nennleistung dieser Anlagen betrug seit Anfang 2010 knapp 32 000 MW auf aktuell 67 500 MW. Die im Diagramm als dunkelgrüne Fläche ausgebildete Lastganglinie (Flächenintegral) repräsentiert die gewonnene elektrische Arbeit (kWh). 2010 wurden laut Fraunhofer Institut 49,5 Milliarden kWh, 2012 bereits 73,7 Milliarden kWh ins Stromnetz eingespeist (Jahresverbrauch in Deutschland ca. 600 Mrd. kWh).

Diagramm 4: Lastganglinie (zeitabhängige Einspeiseleistung) aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen ab Oktober 2012 mit aktuell 67 500 MW Nennleistung (Okt 2013)

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Besonders auffällig bei allen Lastganglinien ist die Charakteristik der Stromeinspeisung mit hohen Spitzen und tiefen Tälern über den gesamten Zeitraum, ohne dass über den starken Zubau an Anlagen in den letzten Jahren ein Trend zur Vergleichmäßigung der Einspeiseleistung oder eine „Sockelbildung“ für die Minimale Einspeiseleistung zu konstatieren ist. Auch 2013 wäre ohne Vorhalten eines vollumfänglichen konventionellen Kraftwerksparks mit grundlastfähigen Anlagen die Stromversorgung des Industriestandorts Deutschland nicht machbar gewesen. Bisher konnte noch kein konventionelles dargebotsunabhängiges Kraftwerk durch Anlagen auf Basis von „Sonne und Wind“ ersetzt werden.

Das Diagramm 4 dokumentiert zudem eine für den deutschen Stromkunden teure Konstellation im Stromnetz an den Weihnachtsfeiertagen 2012. Ein starker Rückgang des Stromverbrauchs besonders in den Nachtstunden korrelierte mit hohen Einspeiseraten der Windenergie-Anlagen. Der im Zeitraum von jeweils Mitternacht bis 9 Uhr früh an den drei Feiertagen nach dem EEG-Gesetz vorrangig eingespeiste, aber in Deutschland nicht verwertbare Strom wurde mit ca. 120 Millionen € an die Windanlagenbetreiber vergütet. Weitere ca. 92 Millionen € mussten für den Zeitraum von 27 Stunden (3*9) von allen Stromverbrauchern aufgebracht werden, da an der Strombörse nur hohe negative Strompreise zu erzielen waren. Insgesamt summierten sich die entstandenen Kosten für die deutschen Stromkunden auf knapp 212 Millionen € (Quelle: Prof. Dr. Helmut Alt).

Im Diagramm 5 ist die akkumulierte Einspeiseleistung aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen für die Monate August und September 2013 nochmals mit höherer Zeitauflösung als Beispiel für einen hohen Anteil an „Solarstrom“ dargestellt. An verschiedenen sonnenreichen Tagen speisten die Fotovoltaik-Anlagen in der Mittagszeit kurzzeitig über 20 000 MW in die Übertragungsnetze ein. Bei Überlagerung mit hoher Windenergieeinspeisung wurden kurzzeitig Leistungseinspeisungen von über 30 000 MW erreicht.

Aus der unsteten Einspeiseleistung der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen resultiert dramatisch wachsender Regelbedarf des konventionellen Kraftwerksparks. Extrem hohe Stromeinspeisungen der Fotovoltaik-Anlagen zur Mittagszeit während der Sommermonate wechselten beispielsweise an vielen Tagen mit extrem niedriger Einspeisung der Windenergie-Anlagen von wenigen Hundert MW zur Nachtzeit aufgrund fehlender Windhöffigkeit ab. Der hohe Anteil an Regelleistung zur Stabilisierung der Netzfrequenz reduzierte in den letzten drei Jahren in hohem Maße die Einsatzzeiten besonders der Gas- und Steinkohlekraftwerke mit erheblichen Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen.

Diagramm 5: Lastganglinie (zeitabhängige Einspeiseleistung) aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen im August und Sept 2013 mit aktuell 67 500 MW Nennleistung (Okt 2013) 

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Die Diagramme 6 und 7 dokumentieren den Beitrag der Einspeiseleistung aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit 67 500 MW Nennleistung zur Stromversorgung jeweils im Zeitraum 12. bis 17. Januar 2013 bzw. 15. bis 18. Februar 2013. Diese „Lupen“ der im Diagramm 4 dargestellten akkumulierten Lastganglinie zeigen sehr deutlich, dass auch über relativ lange Zeiträume die Stromnachfrage mit über 70 000 MW Einspeiseleistung des gesamten Kraftwerksparks nur durch minimale Beiträge von wenigen Hundert MW Leistung aus Fotovoltaik und Windenergie gedeckt werden konnte.

Stromverbrauchsspitzen treten im Winter morgens um 9 Uhr und abends um 18 Uhr auf, zu Zeiten, zu denen die Fotovoltaik-Anlagen wegen des Sonnenstands nur minimal beitragen können (siehe gelbe Strompulse). Minimale Leistungsbeiträge gerade zu diesen Tageszeiten auf diesem niedrigen Niveau sind keine Seltenheit. So haben am 17.2.2013 alle Wind- und Fotovoltaik-Anlagen nur 141 MW Einspeiseleistung trotz der damals installierten Nennleistung von 62 000 MWzur Verfügung gestellt, was 2,24 Promille entspricht.

Diagramm 6: Lastganglinie (zeitabhängige Einspeiseleistung) aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit ca. 62 000 MW Nennleistung im Januar 2013 

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Diagramm 7: Lastganglinie (zeitabhängige Einspeiseleistung) aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit ca. 62 000 MW Nennleistung im Februar 201

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Energiespeicherung

Vor einem weiteren Zubau von Wind- und Fotovoltaik-Anlagen sind Speichermöglichkeiten zu schaffen. Ohne ausreichende Energiespeicherung ist angesichts der Volatilität der Einspeiseleistung der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen ein Ersatz von konventionellen Anlagen nicht möglich. Pumpspeicherkraftwerke stellen die effektivste großtechnische Variante zur Speicherung von Energie, die zur Stromversorgung genutzt werden kann, dar. In Deutschland sind über 30 große und kleine Pumpspeicherkraftwerke verfügbar. Das neueste und leistungsfähigste mit 1 060 MW Nennleistung ist das Pumpspeicherkraftwerk Goldisthal mit zwölf Millionen Kubikmeter Wasser im Oberbecken und einer Gesamtlänge des Ringdamms des Oberbeckens von 3 370 Metern. Insgesamt sind in Deutschland zurzeit Kapazitäten von ca. 7 000 MW am Netz. Die Leerlaufzeiten dieser Pumpspeicherkraftwerke liegen größtenteils zwischen 5 bis 7 Stunden, abhängig von der Auslegung der Anlagen. Um die Leistung von 1 000 MW über einen Zeitraum von 24 Stunden durchgängig  bereitzustellen, müssen also ca. 4 Pumpspeicher a 1 000 MW vorhanden sein. Ohne einen parallel betriebenen konventionellen Kraftwerkspark muss aufgrund der fehlenden gesicherten minimalen Leistung der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen (im Betrachtungszeitraum zeitweise weit unter 1 000 MW) nahezuder gesamte Stromverbrauch aus gespeicherter Energie über mehrere Tage sichergestellt werden. Im Beispiel (Diagramm 6) hätten daher 6 Tage mit der Last bis 70 000 MW durch Speicherung überbrückt werden müssen. Daraus würden 1 680 Pumpspeicherkraftwerke (70*4*6) mit je 1 000 MW Nennleistung bzw. 70 Speicherkraftwerke mit dem jeweils 24-fachen Wasservolumen (bis 300 Millionen m³) von Ober- und Untersee resultieren, was völlig illusorisch ist.

Für den im Schwarzwald geplanten Bau eines Pumpspeicherkraftwerks werden Milliardenbeträge an Baukosten geschätzt. Aus diesem Kostenansatz allein wird deutlich, dass die Speicherung von Energie für die an den Stromverbrauch angepasste Stromgewinnung als Backup für Regenerative Anlagen nicht machbar ist. Zudem ist das in Deutschland etablierte Umweltschutzverständnis eine weitere Hürde für den Bau dieser Anlagen. Trotzdem werden die Realisierungsmöglichkeiten und das technische Potential der Speicherung in allen öffentlichen Diskussionen völlig überschätzt und mit dem lapidaren Hinweis auf Forschungs- und Entwicklungsbedarf, der sicher vorhanden ist, abgehandelt. Die Kostenfrage wird völlig ignoriert.

Eine nennenswerte Zwischenspeicherung in Fahrzeugbatterien ist wegen des zu erwartenden schleppenden Ausbaues der Elektroautoflotte und der ebenfalls zu erwartenden Uneinsichtigkeit der Fahrzeughalter in die Notwendigkeit zur Entladung ihrer Batterien zur Netzstützung nicht realisierbar.

Ebenso illusorisch ist die Idee der Produktion von „Windgas“ (Herstellung von Methan über den Sabatier-Prozess) an Windenergieanlagen als Speichermethode für diese gewaltigen Energiemengen. Aus dem mehrstufigen Prozess über Wasserstoff zu Methan zur Bereitstellung für die Wiederverstromung in Gaskraftwerken resultieren große Wirkungsgradverluste, so dass mit unter 30 % des ursprünglichen Energieniveaus (28,5 %: Quelle Bundestag.de) für die erneute Stromgewinnung gerechnet werden muss. Zur Kompensation dieser Verluste würde selbstverständlich der Bedarf an weiteren Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen nochmals beträchtlich ansteigen. Daraus resultiert ein Kreislauf, der allein schon an der Kostenfrage scheitern würde.

Gedankenexperiment Vollversorgung mit Sonne und Wind

Vertreter der „100 % Regenerative-Option“ gehen von der zukünftigen Installation von Windenergie-Anlagen im Onshore-Bereich von 200 000 MW Nennleistung, im Offshore-Bereich von 85 000 MW Nennleistung und für Fotovoltaik-Anlagen von 250 000 MW Nennleistung aus, also in der Summe von 535 000 MW Nennleistung.

Um die Auswirkungen einer Vervielfachung der Installation von Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen auf die Stabilität der Stromversorgung in Deutschland überprüfen zu können, bietet sich ein Gedankenexperiment an. Es wird angenommen, dass ein Bundesland durch den gesamten in Deutschland bisher installierten Kraftwerkspark aus „Sonne und Wind“ fiktiv versorgt wird. Ein gutes Beispiel für diese Überprüfung ist Baden-Württemberg, weil für dieses Versorgungsgebiet die Lastganglinien des Stromverbrauchs und der Einspeiseleistungen über die von EEX (European Energy Exchange) und Entsoe bereitgestellten Daten direkt verfügbar sind (Übertragungsnetzbetreiber Transnet BW). Zudem erreichte die bundesweite Stromproduktion aus Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit 73,7 Milliarden kWh in 2012 fast den Stromverbrauch von Baden-Württemberg von 80 Milliarden kWh.

Diagramm 8: Einspeiseleistung aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland relativ zur Stromverbrauchskurve für Baden-Württemberg (Band bis ca. 10 000 MW) im Winter 2012/13

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Mit der Fokussierung der aktuell in Deutschland installierten gesamten Wind- und Fotovoltaik-Kapazitäten auf dieses Bundesland wäre die angestrebte Endausbaustufe also fiktiv bereits heute erreicht. Auch der abgeschlossene Bau von Stromtrassen wäre simuliert, da fiktiv quasi alle Anlagen ideal mit dem Bundesland vernetzt sind. Müsste Baden-Württemberg bei diesen idealen Randbedingungen nicht allein durch die regenerative Stromproduktion der in Deutschland bereits installierten Anlagen voll versorgt werden können?

Der Vergleich für Baden-Württemberg (Diagramm 8) zeigt deutlich die Diskrepanz zwischen dem Stromverbrauch mit ca. 9 000 MW mittlerer Einspeiseleistung und der Stromerzeugung der gesamtdeutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen (grüne Fläche) im Zeitraum Dezember 2012 bis Februar 2013. Selbst bei extremem Ausbau der regenerativen Energien aus „Sonne und Wind“ in Baden-Württemberg um den Faktor 12 von ca. 5 000 MW (in BW aktuell installiert) auf über 60 000 MW Nennleistung kann das Bundesland nicht versorgt werden. Die massive Unterdeckung (rote Flächen) über lange Zeiträume ist offensichtlich, obwohl die Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit 62 000 MW Nennleistung und einer Erzeugung von 73,7 Milliarden kWh einem Stromverbrauch in Baden-Württemberg von 80 Milliarden kWh mit einer mittleren Einspeiseleistung von ca. 9 000 MW in 2012 gegenüber steht. Auch in diesem Vergleich zeigt sich der gravierende, aber meist nicht beachtete Unterschied zwischen Leistung und Arbeit.

Aufgrund der bundesweiten typischen Einspeisecharakteristik gilt diese Aussage auch für alle anderen Bundesländer in unterschiedlicher Stufung. Selbst für Rheinland-Pfalz („mein Heimatland“) mit einem Stromverbrauch von „nur“ 30 Milliarden kWh und einer mittleren Einspeiseleistung von ca. 3 500 MW ist die Versorgung nicht machbar, wie eine gedachte Horizontallinie bei 3 500 MW im Diagramm 8 demonstriert. Zudem wäre der gesamte Kraftwerkspark eines fiktiv versorgten Bundeslandes generell nicht in der Lage, die auftretenden Stromspitzen auszugleichen.

Zusammenfassung:

In Deutschland werden fast ausschließlich die beeindruckenden Gesamtzahlen der Energieerzeugung in „Haushalten“ bzw. die jährlich neuen Rekordmarken für die installierte Nennleistung der bundesdeutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Diskussionen eingeführt. Die energiewirtschaftlich maßgeblichen Lastganglinien dieser Anlagen, die die eingespeiste Leistung der Anlagen als Funktion der Zeit dokumentieren, also das Resultat des Betriebs des Kraftwerksparks aus „Sonne und Wind“ darstellen, werden fast völlig ignoriert. Deshalb herrschen in weiten Teilen der Bevölkerung schwerwiegende Fehleinschätzungen zum Potenzial dieser Erzeugungsanlagen vor.

Ebenso wie durch den Mangel an Einspeiseleistung bei sehr hohem Verbrauch – mehrfach Blackout-Gefahr im Winter wegen des extremen Stromverbrauchs von bis zu 82 000 MW Einspeiseleistung – kann die Stabilität der Stromversorgung durch unkoordinierte hohe Netzeinspeisungen gefährdet werden. Daher wurden bereits jetzt Abschaltmechanismen für die Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen eingeführt, die zukünftig verstärkt zur Vergütung auch von nicht erzeugtem Strom führen werden.

Die Regenerativen Energien aus „Sonne und Wind“ sind Additive. Der Kraftwerkspark aus Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen kann prinzipiell den konventionellen Kraftwerkspark nicht ersetzen, auch wenn dies oft unter dem Stichwort „Entcarbonisierung“ kolportiert wird. Diese eminent wichtige Feststellung zur „Energiewende“ wird permanent in allen öffentlich geführten Diskussionen u.a. mit Hinweisen auf die „Unzulänglichkeit der Bundesregierung“ oder auf noch „ausstehende Ergebnisse zur Speicherung“ und „fehlende Stromtrassen“ nebulös unterschlagen. Die ausstehenden Stromtrassen z.B. nützen zum Abtrag der Stromspitzen – also der Verteilung von lokalen Überschüssen z.B. von Nord- nach Süddeutschland. Bei Windflaute und zugeschneiten Fotovoltaik-Anlagen – also bei Mangelsituationen – bieten sie keine Hilfe.

Letztlich wird das begrenzte Regelband der konventionellen Anlagen den Endpunkt der volatilen Netzeinspeisung der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen aus physikalisch-technischen Gründen bestimmen. Der Ausweg Energiespeicherung zur Glättung der Lastganglinien der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in der notwendigen Größenordnung bis 70 000 MW über mehrere Tage, der konventionelle Kraftwerke verzichtbar machen könnte, ist auch nicht ansatzweise in Sicht. Zudem werden die Kosten, die ja gleichzeitig auch Verbrauch von Ressourcen sind, über die Dauer und Intensität des Fortgangs der Energiewende in jetziger Ausgestaltung entscheiden. Durch die EEG-Festlegung der vorrangigen Netzeinspeisung wird ein doppelter Kraftwerkspark faktisch erzwungen.


Ich danke herzlich Herrn Rolf Schuster für die intensive Zusammenarbeit und die Beistellung der Diagramme, die auf Basis der Daten der Übertragungsnetzbetreiber erstellt wurden, zu deren Veröffentlichung sie gesetzlich verpflichtet sind.

Zu meiner Person: Ich interessiere mich seit mehr als 20 Jahren für die Effektivität von Erzeugungsanlagen für regenerative Energien. Mir geht es um effektive Stromerzeugung und den Erhalt unserer Kulturlandschaft.

Dipl. Phys. Karl Linnenfelser
67435 Neustadt
Wendelinusstraße 40

Quellen:

  • Daten der Übertragungsnetzbetreiber
  • BDEW
  • Fraunhofer Institut

Die Auswirkungen des hier skizzierten Unterfanges auf die Strompreise hat Herr Linnenfelser in diesem Artikel untersucht.

Den Artikel „Erfolgskontrolle“ finden Sie hier als pdf.

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