Mythos 3

Windkraft und Photo­vol­taik können kurz- bis mittel­fristig Atom und Kohle ersetzen. Ihr möglichst schneller Ausbau muss daher oberste Priorität haben.

 

Fakt > Photo­vol­taik und Windin­dus­trie sind, abgesehen von wenigen beson­ders bevor­zugten Lagen, in Deutsch­land ein reines politi­sches Placebo – aller­dings ohne nennens­werten Effekt, dafür mit starken negativen Neben­wir­kungen.

Warum?


(1) Beitrag von Photo­vol­taik- und Windener­gie­nut­zung zur Energie­ver­sor­gung in Deutsch­land

In Deutsch­land sind bereits enorme Kapazi­täten zur Erzeu­gung von Strom aus Windkraft und Photo­vol­taik instal­liert. Was die instal­lieren Erzeu­gungs­ka­pa­zi­täten dieser beiden Formen der Energie­er­zeu­gung betrifft ist, Deutsch­land in Europa einsamer Spitzen­reiter. Daher würde man erwarten, dass Windkraft und Photo­vol­taik auch entspre­chend zur Energie­ver­sor­gung Deutsch­lands beitragen.

Insofern mag es verwun­dern, dass der Beitrag dieser beiden erneu­er­baren Energien zur Energie­ver­sor­gung unseres Landes zusammen gerade mal 2 Prozent beträgt. Im Jahr 2013 trug die Windkraft mit 1,3 und die Photo­vol­taik mit 0,7 % zur Deckung unseres Energie­be­darfs bei.

primärenergie2013

Anteile einzelner Energie­träger am Primär­ener­gie­be­darf 2013. Quelle: Bundes­mi­nis­te­rium für Wirtschaft und Energie.

Betrachtet man nur die Kompo­nente des Strom­be­darfs – was unter dem Gesichts­punkt Umwelt­freund­lich­keit der Energie­ver­sor­gung eine extrem verengte Perspek­tive bedingt, denn dieser macht nur ein gutes Fünftel unseres Energie­ver­brauchs aus – so lag der Beitrag von Windkraft und Photo­vol­taik in 2013 zusammen bei rund 11 % .

Bruttostromerzeugung

Anteile einzelner Energie­träger an der Brutto­strom­erzeu­gung 2013. Quelle: Bundes­ver­band der Energie- und Wasser­wirt­schaft.

Diese Diskre­panz zwischen instal­lierter Leistung und tatsäch­li­chem Beitrag zur Versor­gung ist einem funda­men­talen Problem der Photo­vol­taik und Windkraft geschuldet: Diese beiden regene­ra­tiven Energie­quellen sind „darge­bots­ab­hängig.“

Wind und Sonne wehen und scheinen eben nicht beständig.

Konse­quenzen:

  1. Deutsche Windkraft­an­lagen errei­chen weniger als 1.600 Vollla­stunden im Jahr.
  2. Deutsche Photo­vol­ta­ik­an­lagen kommen auf rund 900 Volllast­stunden.
  3. Das deutsche Jahr hat 8.760 Stunden.
  4. Die 1600 und 900 Stunden können nicht addiert werden, da der Wind nicht ausschließ­lich nachts weht, sich die entspre­chenden Stunden also überlappen.

Diese Umstände sind nicht durch politi­sche Planung zu ändern, sondern natur­ge­setz­lich deter­mi­niert.

Für die deutschen Kraft­werke insge­samt ergibt sich dieses Bild:

Ausnut­zungs­dauer deutscher Kraft­werke in Stunden

Die Abbil­dung stammt vom BDEW und enthält die aktuellsten verfüg­baren Zahlen (aus 2007). Es gibt sie hier zum Download.

Beim Vergleich der Zahlen muss man bedenken, dass Windkraft und Photo­vol­taik seit 1991 gesetz­li­chen Einspei­se­vor­rang genießen.

Die 1.550 bzw. 910 Stunden entspre­chen also praktisch dem maximal Mögli­chen. Die geringe Ausnut­zung deutscher Windkraft- und PV-Anlagen ist keines­wegs bösem Willen, sondern schlicht der Natur der Sache geschuldet. 

Die entspre­chenden Zahlen der anderen Kraft­werken liegen dagegen unter­halb des Mögli­chen, da sie Wind- und PV-Strom Vorfahrt gewähren müssen. Wobei die am teuersten herunter- und herauf­zu­fah­renden Kraft­werke (Kernkraft und Braun­kohle) die geringste Anpas­sungs­leis­tung erbringen – also auf die höchsten Stunden­zahlen und dem maximal Mögli­chen am nächsten kommen.

Diese Umstände machen Windkraft und Photo­vol­taik – nach jetzigem Stand der Technik – als Alter­na­tiven zu konven­tio­nellen Kraft­werken aus zwei Gründen untaug­lich:

(2) Missver­hältnis zwischen instal­lierter Kapazität und tatsäch­li­cher Erzeu­gung

Betreiber von Windkraft- und Photo­vol­ta­ik­an­lagen argumen­tieren in aller Regel mit dem Nennwert von Anlagen, also der instal­lierten Produk­ti­ons­ka­pa­zität.

So rechnen sie beispiels­weise vor, dass ein „Windpark“ mehrere hundert oder gar tausend Haushalte versorge. Bei diesen Rechnungen wird der funda­men­tale Unter­schied zwischen elektri­scher Leistung (der rechne­ri­schen Kapazität) und elektri­scher Arbeit (der tatsäch­li­chen Strom­erzeu­gung) gern übersehen oder bewusst verschleiert.

Die instal­lierte Leistung beschreibt das Poten­zial oder die Kapazität einer Anlage. Dagegen beschreibt die Strom­erzeu­gung den Output der Anlage, der für die Strom­ver­sor­gung zur Verfü­gung steht.

In Analogie zum PKW gibt die Kapazität Auskunft über die PS-Zahl. Die tatsäch­liche Strom­erzeu­gung entspricht dagegen den gefah­renen Kilome­tern.

Eine hohe instal­lierte Leistung bedeutet nicht zwangs­läufig eine hohe Strom­erzeu­gung. Eine kleine Anlage, die dauer­haft nahe ihrer maximalen Leistung – unter Volllast – betrieben wird, kann inner­halb eines Jahres mehr Strom erzeugen, als eine große Anlage, die nur phasen­weise ihre maximale Leistung erreicht oder vorüber­ge­hend still steht.

Photo­vol­taik-Anlagen erzeugen bei Dunkel­heit keinen Strom und errei­chen nur bei inten­siver Sonnen­ein­strah­lung ihre maximale Leistung. Auch Windkraft­an­lagen laufen nur rund ein Viertel des Jahres unter Volllast.

Der instal­lierten Kapazität steht daher eine geringe tatsäch­liche Produk­tion gegen­über. Bei den darge­bots­un­ab­hän­gigen erneu­er­baren Energien Wasser­kraft und Biomasse ist das anders. Entspre­chend weisen sie zwar einen relativ kleinen Anteil an der instal­lierten Leistung auf, erzeugen jedoch dank ihrer hohen Verfüg­bar­keit und Auslas­tung knapp die Hälfte des Stroms aus erneu­er­baren Energien.

Bei der Windkraft ist das Verhältnis umgekehrt. Ihr Anteil an der instal­lierten Leistung ist größer als ihr Anteil an der Strom­erzeu­gung. Noch deutli­cher ist das Missver­hältnis zwischen Kapazität und Produk­tion bei der Photo­vol­taik wie aus der Abbil­dung ersicht­lich:

Anteile an instal­lierter Leistung Strom­erzeu­gung inner­halb der erneu­er­baren Energien. Quelle: Bundes­ver­band der Energie- und Wasser­wirt­schaft (2012)

Die Ausbeute in Form des im Jahres­ver­lauf tatsäch­lich erzeugten Stroms im Verhältnis zum Einsatz, also der instal­lierten Leistung, ist bei Windkraft an Land also ziemlich schlecht. Bei der Photo­vol­taik ist diese Ausbeute noch schlechter. Der durch das EEG forcierte Zubau von Windkraft- und PV-Anlagen hat also einen sehr geringen energe­ti­schen Nutzen.

Um dieses offen­kun­dige Manko zu mildern, und den Wirkungs­grad – das Verhältnis von instal­lierter Kapazität zu tatsäch­li­cher Erzeu­gung – zu erhöhen,

müsste man im Bereich Windkraft die Anlagen an den guten Stand­orten technisch aufrüsten (Re-Powering) und vor allem die Produk­tion auf hoher See (wo der Wind regel­mäßig weht, die Auslas­tung also hoch ist) ausbauen

schluss­fol­gert daraus der Bundes­ver­band der Energie- und Wasser­wirt­schaft (2012, S.13).

Das klingt zunächst einmal nahelie­gend.

(3) Fehlpla­nungen trotz eindeu­tiger Zahlen

Was jedoch nun in Mittel­ge­birgs­re­gionen geplant wird, geht genau in die falsche Richtung. In immer windär­meren Gegenden sollen nun immer größere und leistungs­fä­hi­gere Anlagen instal­liert werden. Man betreibt Kapazi­täts­aufbau auf Teufel komm’ raus. 

In der PKW-Anologie bedeutet das:

Die Kommunen in den deutschen Mittel­ge­birgen schaffen sich in Form von “Bürger­wind­parks” auf Kosten der deutschen Strom­kunden eine ganze Flotte PS-starker Porsches und Ferraris an, die aber nur im verkehrs­be­ru­higten Bereich fahren dürfen. Die nahelie­gende Alter­na­tive, auf schmalen Sträß­chen auf das Fahrrad zu setzen (bspw. sich auf die hier vergleichs­weise reich­lich vorhan­dene Biomasse zu beschränken) oder einfach zu Fuß zu gehen wird nicht ergriffen. Die zweit­beste Möglich­keit wäre, mit den Porsches wenigsten Fahrge­mein­schaften zu bilden.

Dies wird in vielen Kommunen aber rigoros abgelehnt – dazu ist man zu stolz. Anstatt sich mit umlie­genden Kreisen zusam­men­zu­schließen, will man partout einen eigenen PS-Bulliden anschaffen. Die Allge­mein­heit bezahlt es schließ­lich…

Eine solche Irratio­na­lität wird einzig durch die EEG-Förde­rung möglich, welche die wahren Kosten verschleiert und volks­wirt­schaft­lich unsin­nige Projekte einzel­wirt­schaft­lich rentabel macht.

Aufgrund des geringen Wirkungs­grades der darge­bots­ab­hän­gigen Quellen Wind und Sonne ist die Bilanz der Erneu­er­baren-Energien-Politik geradezu erschre­cken dürftig: Im europäi­schen Vergleich belegt Deutsch­land trotz der beispiel­losen Förde­rung und enormer Kapazi­täten nur einen mageren Mittel­feld­platz, wenn man das wirklich relevante Krite­rium – den Anteil der erneu­er­baren Energien am gesamten Energie­ver­brauch – betrachtet:

Quelle: Sachver­stän­di­genrat, Jahres­gut­achten 2011/12 , S.47

Schweden, Finnland, Öster­reich, Portugal und selbst Rumänien und Bulga­rien schneiden dabei deutlich besser ab als wir, die vermeint­li­chen Muster­knaben. Dies liegt zum einen daran, dass diese Länder mehr auf Wasser­kraft und Biomasse (also nicht volatile Energie­träger) setzen und/oder die Natur dort in der Bereit­stel­lung von Sonne und Wind spenda­bler und weniger launisch ist. Außerdem verbrau­chen diese Länder insge­samt weniger Strom als Deutsch­land, was es einfa­cher macht, einen hohen Anteil aus regene­ra­tiven Quellen zu decken.

Zwischen­fazit : Wollte man wirklich Kohle- und Atomstrom (die gegen­wärtig 61% zur Strom­ver­sor­gung beitragen) durch in Deutsch­land instal­lierte Windkraft und Photo­vol­taik ersetzen, müsste man die Kapazi­täten gegen­über heute versechs­fa­chen. Wollte man sich der fossilen Energie­trä­gern komplett entle­digen, also auch Erdgas ersetzen, versie­ben­fa­chen.

Statt 22.000 bräuchte man dann – überschlags­mäßig gerechnet und nur zur Veran­schau­li­chung der Dimen­sion – 154.000 Windkraft­an­lagen. Dass eine Versie­ben­fa­chung der Kapazität nicht möglich ist, ohne das Land ökolo­gisch und ökono­misch völlig zugrunde zu richten, liegt auf der Hand.

Allein aufgrund des Missver­hält­nisses zwischen Kapazität und Leistung sind Photo­vol­taik und Windkraft somit keine Alter­na­tiven zu konven­tio­nellen Energie­trä­gern. Aber die Realität ist noch etwas komplexer:

(4) Mangelnde Grund­last­fä­hig­keit erfor­dert neue konven­tio­nelle Reser­veka­pa­zi­täten

Für die Versor­gungs­si­cher­heit und die Stabi­lität der Strom­netze ist es zwingend erfor­der­lich, eine konstante Spannung aufrecht­zu­er­halten. Diese sogenannte Grund­last muss rund um die Uhr gedeckt sein. Windkraft und Sonne als darge­bots­ab­hän­gige Quellen können dies nicht gewähr­leisten – sie sind nicht „grund­last­fähig.“

Biomasse und Wasser­kraft sind im Prinzip grund­last­fähig, sie stehen in Deutsch­land aber nicht in ausrei­chendem Maße zur Verfü­gung. Die Grund­last muss daher von den konven­tio­nellen Energie­trä­gern Kohle, Gas und (noch) Kernkraft abgedeckt werden. Aufgrund des Einspei­se­vor­rangs der Erneu­er­baren Energien müssen die konven­tio­nellen Kraft­werke jeweils die Schwan­kungen ausglei­chen. Das bedeutet, dass diese Kraft­werke nicht unter energe­tisch und betriebs­wirt­schaft­lich optimalen Bedin­gungen betrieben werden können.

Statt gleich­mäßig unter Volllast und damit effizient, müssen die konven­tio­nellen Kraft­werke in einem subop­ti­malen Modus betrieben werden. Ihr Wirkungs­grad wird somit künst­lich herab­ge­setzt. Dies macht ihrer Energie­pro­duk­tion teurer und umwelt­schäd­li­cher als sie sein müsste. Je weiter die Kapazi­täten der nicht-grund­last­fä­higen Quellen Windkraft und PV ausge­weitet werden, desto gravie­render wird dieses Problem.

Grund­sätz­lich eignen sich Kohle- und Kernkraft­werke ohnehin nur sehr bedingt zum Ausgleich kurzfris­tiger Schwan­kungen – ihr Hoch- und Herun­ter­fahren ist sehr kostspielig. Mehrere Male kam es daher bereits zu der bemer­kens­werten Situa­tion, dass Deutsch­land zu negativen Preisen Strom ins Ausland expor­tieren musste.

Exkurs – negative Strom­preise

Unter nicht unrea­lis­ti­schen Vorraus­set­zungen, die bereits mehrere Male einge­treten sind, kann es passieren, dass deutscher Strom zu negativen Preisen ins Ausland verkauft wird – wir also Geld dafür bezahlen, dass andere Länder (i.W. Öster­reich und Polen) uns Strom abnehmen. Dies passiert wenn Zeiten starken Winds und starker Sonnen­ein­strah­lung, also hoher Produk­tion von Windkraft und PV, in Kombi­na­tion mit geringer Nachfrage (bspw. am Wochen­ende). Die Anlagen­be­treiber erhalten ihre festen Vergü­tungen in jedem Fall und haben keine Veran­las­sung, sich der Markt­lage anzupassen. So sind die Betreiber konven­tio­neller Kraft­werke gezwungen ihre Produk­tion herun­ter­zu­fahren und die Netzsta­bi­lität zu gewähr­leisten. Da kurzfris­tiges Drosseln und Ausweiten der Produk­tion jedoch sehr teuer ist, kann es betriebs­wirt­schaft­lich vorteil­haft sein, die Produk­tion aufrecht­zu­er­halten und den nicht gewollten Strom zu expor­tieren. Im Zweifel bezahlt man sogar Geld dafür, dies tun zu dürfen – negative Strom­preise entstehen. Der Gipfel ökono­mi­scher und ökolo­gi­scher Absur­dität. Siehe auch hier…

Unabhängig vom Ausstieg aus der Kernkraft erfor­dert der Ausbau von Kapazi­täten zur Energie­er­zeu­gung aus volatilen Quellen die zusätz­liche Bereit­stel­lung sogenannter „Regel­energie“ oder Back-up-Kapazität, die im Bedarfs­fall die Versor­gungs­lü­cken schließen kann.

Vielfach wird dem entge­gen­ge­halten, dass man den Strom aus Windkraft und Photo­vol­taik speichern könne, sich das Grund­last­pro­blem demnach gar nicht stelle. “Gibt’s ‘nen Akku für grünen Strom?” fragt Frau Weiß in der Anzeige eines Energie­ver­sor­gers. Unsere Antwort: Es gibt weder grünen Strom noch Akkus dafür.

Durch den Zubau von Windkraft- und PV-Kapazi­täten werden konven­tio­nelle Kraft­werke also keines­wegs entbehr­lich. Im Gegen­teil, in dem Maße wie der Ausbau der volatilen Erneu­er­baren Energie zusätz­liche Regel­energie erfor­der­lich macht, müssen nun sogar neue Kraft­werke gebaut werden.

Diese nun von der Politik vehement gefor­derten neuen Gaskraft­werke (siehe BMWi-Kampagne Kraft­werke – ja, bitte!) werden aller­dings von Beginn an zum Lücken­bü­ßer­da­sein verdammt und lassen sich deshalb nicht rentabel betreiben. Es werden neue Subven­tionen nötig, um Inves­toren zu gewinnen.

Im Ergebnis führt der forcierte Ausbau von Windkraft und Photo­vol­taik – unabhängig vom Ausstieg aus der Kernkraft – dazu, dass bestehende konven­tio­nelle Kohle­kraft­werke unren­tabel werden (für den Stop&Go-Betrieb sind sie schlecht geeignet) und deshalb durch neue, von vornherein unren­table und deshalb subven­ti­ons­be­dürf­tige Gaskraft­werke ersetzt werden.

Etwas holzschnitt­artig, aber treffend stellt diese Abbil­dung die Zusam­men­hänge dar:

Quelle: www.science-skeptical.de/

Fazit

Windkraft und Photo­vol­taik liefern bislang keinen nennens­werten Beitrag zur Energie­ver­sor­gung in Deutsch­land. Sie sind dazu nach jetzigem Stand der Technik auch – bis auf einzelne bevor­zugte Lagen – nicht geeignet. Der krampf­hafte Versuch, sich mittels Subven­tionen gegen physi­ka­li­sche Gesetze und ökono­mi­sche Zusam­men­hänge zu behaupten, ist teuer und ökolo­gisch nutzlos.

Dennoch wird die Politik nicht müde, sich mit immer ehrgei­zi­geren Zielen und Verkün­di­gungen zum Ausbau von Windkraft und PV zu überbieten.

Wie kommt das?

Aus ökolo­gi­scher und ökono­mi­scher Sicht bietet die derzei­tige Erneu­er­baren Förde­rung keine Lösung, sondern verschärft nur das Problem. Sie ist ein Placebo ohne nennens­werten Effekt.

In politi­scher Hinsicht ist sie hingegen sehr rational. Jeder Windpark der eröffnet, jede Solar­an­lage, die in Betrieb genommen wird, gibt Kommu­nal­po­li­ti­kern Gelegen­heit, sich als Wegbe­reiter des grünen Fortschritts darzu­stellen.

Und den Vertre­tern der Bundes- und Landes­po­litik dienen die Ausbau­zahlen als Tätig­keits­nach­weis gegen­über ihrer Wähler­schaft. Sie sugge­rieren, die „Energie­wende“ sei auf einem guten Weg. Unterm Strich erfüllt der rasante Ausbau nicht nachhal­tiger techno­lo­gi­scher Ansätze nur einen einzigen Zweck – den der politi­schen Kommu­ni­ka­tion.

Die Befürch­tung des wissen­schaft­li­chen Beirats

Es ist zu befürchten, dass diese Unsicher­heit bei gleich­zei­tigem hohen öffent­li­chen Druck, Erfolge vorzu­weisen, die wirtschafts­po­li­ti­schen Entschei­dungs­träger erneut dazu veran­lasst, nach Methoden der Mikro­steue­rung zu greifen. Fast unaus­weich­lich sind die Maßnahmen solcher Politik oft unkoor­di­niert und damit zum Teil auch in sich inkon­sis­tent.

Neben den Subven­tionen für erneu­er­bare Energien und den Kapazi­täts­sub­ven­tionen für den Kraft­werksbau werden zugleich Subven­tionen für Speicher, Netze, Gebäu­de­däm­mung, Haushalts­ge­räte, Elektro­autos und vieles mehr disku­tiert, geplant und beschlossen. Der Strom­sektor ist so von einem Wust an nicht abgestimmten Zielen, Einzel­maß­nahmen und Notfall­ver­ord­nungen überzogen worden. Seine Fortent­wick­lung droht – irgendwo zwischen Libera­li­sie­rung und Regulie­rung – stecken zu bleiben.

scheint höchst berech­tigt.

Die Kraft der Vernunft legt nahe,

  • sich von Machbar­keitsil­lu­sionen und ideolo­gi­schen Scheu­klappen zu verab­schieden und die Augen für die physi­ka­li­schen und ökono­mi­schen Reali­täten zu öffnen;
  • also anzuer­kennen, dass Windkraft und PV auf Basis der verfüg­baren Techno­lo­gien sehr wenig zur Errei­chung des energie­po­li­ti­schen Zielka­nons Versor­gungs­si­cher­heit, Wirtschaft­lich­keit und Umwelt­freund­lich­keit beitragen können, sondern dabei eher hinder­lich sind,
  • die Förde­rung regene­ra­tiver Energien nicht nach Maßgabe der politi­schen Sicht­bar­keit der Anlagen, sondern nach dem erwart­baren Beitrag zur Errei­chung dieses Zielka­nons auszu­richten.

Info – Beitritt – Spende

    Videos

Mitschnitte

Flyer-fuer_die_Vernunft_160 Flyer – Plakate – Rat

vk-app

Buch