Echte Seifen­blasen schil­lern schöner

Dass die “Energie­wende” dem Reali­täts­test nicht stand­hält, hat der Professor (em.) für Theore­ti­sche Physik der TU Dresden schon mehrfach bemerkt. Am 10. Januar 2020 legt Sigis­mund Kobe im Magazin EifelOn ausführ­lich dar, warum die aktuellen energie­po­li­ti­schen Pläne und Vorstel­lungen auch weiterhin nur die Solidität einer Seifen­blase haben.

 

Physik-Professor Sigis­mund Kobe: „Deutsche Energie­wende wird wie Seifen­blase platzen“

China plant, seinen enorm steigenden Bedarf an Elektro­en­ergie auch durch einen weiteren massiven Zubau von Kohle­kraft­werken zu decken. 2020 soll deren Leistung 1.100 GW betragen, 2035 sogar 1.400 GW. Zum Vergleich: Die Kohle­kraft­werke der EU verfügen über eine Leistung von 150 GW (1 GW = 1 Gigawatt sind 1 Million Kilowatt). Der deutsche Anteil beträgt derzeit noch 44 GW. Doch Deutsch­land möchte als erstes Land komplett aus der Kohle aussteigen und begründet dies mit dem Anspruch, als Vorreiter der Welt zeigen zu müssen, dass ein solcher Ausstieg technisch und ökono­misch reali­sierbar sei. Darüber hinaus sollen auch die Kernkraft­werke in Deutsch­land still­ge­legt werden, die Strom nahezu CO2–emissi­ons­frei erzeugen können. Das Ziel ist es, Strom zu hundert Prozent aus regene­ra­tiven Energie­quellen bereit­zu­stellen. Professor Sigis­mund Kobe erklärt im EIFELON–Gespräch, dass dies in Deutsch­land aus physi­ka­li­schen Gründen nicht möglich ist, solange es noch keine Speicher mit gigan­tisch großen Speicher­ka­pa­zi­täten gibt. Grund­vor­aus­set­zung für ein hochin­dus­tria­li­siertes Land ist eine sichere stabile Strom­ver­sor­gung, die auf Abruf jeder­zeit die Energie liefern kann, die gerade benötigt wird. Dr. Sigis­mund Kobe, Jahrgang 1940, ist emeri­tierter Physik-Professor an der Techni­schen Univer­sität Dresden. Sein Forschungs­schwer­punkt ist die Optimie­rung komplexer Systeme (magne­ti­sche Festkörper, neuro­nale Netze, Proteine, Windenergie).

Einer der Fehler, den die meisten Befür­worter der Energie­wende machen, ist es, alle erneu­er­baren Energie­quellen in einen Topf zu werfen, anstatt sie diffe­ren­ziert zu betrachten“, sagt Kobe.

Aber erneu­erbar sei nicht gleich erneu­erbar. Mit Wasser­kraft- und Biogas­an­lagen lasse sich Strom weitge­hend nach den Bedürf­nissen der Verbrau­cher bereit­stellen, Windkraft- und Solar­an­lagen dagegen seien aus physi­ka­li­schen Gründen dazu nicht in der Lage. Ein weiterer Zubau von Wasser­kraft­werken ist geolo­gisch und meteo­ro­lo­gisch begrenzt: Deutsch­land hat anders als z.B. Norwegen und die Schweiz aufgrund seiner Topologie nicht genügend Regionen mit den erfor­der­li­chen Höhen­un­ter­schieden. Zudem reicht die jährliche Regen­menge für diesen Zweck nicht aus. Auch die landwirt­schaft­lich nutzbaren Flächen in Deutsch­land seien bereits hinrei­chend aufge­teilt in solche für die Lebens­mittel- und Futter­mit­tel­pro­duk­tion und solche für bioen­er­ge­ti­sche Nutzung. „Diese beiden erneu­er­baren Energie­quellen haben in Deutsch­land kein größeres Ausbau­po­ten­zial mehr“, lautet das Fazit von Professor Kobe.

Windräder liefern zu einem Drittel der Zeit kaum bis keinen Strom
Für einen gedachten weiteren Zubau erneu­er­barer Energie­quellen in Deutsch­land verbleiben also nur Wind und Sonne. Diese haben aller­dings die unange­nehme Eigen­schaft, dass der damit erzeugte Strom volatil sei, d.h. zeitlich schwanke, so Kobe weiter. Mal weht der Wind und dann drehen sich die Räder, mal weht er nicht und dann drehen sie sich nicht. Der letzt­ge­nannte Zustand ist sogar häufiger als allge­mein bekannt. Statis­tisch gesehen ist der Beitrag aller Windener­gie­an­lagen an der Strom­erzeu­gung in Deutsch­land an einem Drittel der 8.760 Stunden eines Jahres gering bzw. sogar vernach­läs­sigbar. Bei den Solar­an­lagen sieht es nicht besser aus. Der weitaus überwie­gende Teil des jährli­chen Anteils von Strom aus Photo­vol­taik-Anlagen an der Strom­pro­duk­tion wird im Sommer und dann wiederum vor allem in wenigen Stunden um die Mittags­zeit einge­speist, vorher und nachher ist der Anteil gering und nachts scheint die Sonne nie.

Seit jeher ist das Netz auf das Auftreten von Schwan­kungen ausge­legt, muss doch die Anpas­sung an den unregel­mä­ßigen Bedarf durch die Verbrau­cher sicher­ge­stellt werden. Nun waren in der Vergan­gen­heit bei geringem Anteil von Wind- und Sonnen­strom die dadurch bedingten zusätz­li­chen Schwan­kungen auch kein beson­deres Problem. Professor Kobe:

Quanti­tativ sind wir aller­dings an eine Grenze gelangt, an der das Netz diese zusätz­li­chen Erzeu­gungs­schwan­kungen nicht mehr verkraften kann.

Die aktuelle Grafik des Energie-Empiri­kers Rolf Schuster zeigt die Situa­tion für November 2019: Sonnen­strom (gelb) spielt fast keine Rolle. Zeiten mit geringer Einspei­sung der volatilen Erzeuger, die sogenannten „Dunkel­flauten“, und Zeiten mit hohem Windauf­kommen (blau), in denen dieses einen großen Teil des Bedarfs der Verbrau­cher (Last, braun) abdeckt, wechseln sich ab.

Die folgende Grafik, die jeweils die Einspei­sung von Wind- und Sonnen­strom im Monat November in verschie­denen Jahren zeigt, macht deutlich, dass trotz starkem Zubau, charak­te­ri­siert durch die instal­lierte Leistung (hellblaue Fläche, rote Linie), die tatsäch­lich erbrachte Leistung vergleichs­weise gering geblieben ist.

Professor Kobe fragt daher:

Was passiert, wenn, wie aktuell vielfach gefor­dert wird, noch mehr Wind- und Solar­an­lagen zugebaut werden? Lassen sich dadurch die Probleme bei Dunkel­flaute und bei den Spitzen­werten der Einspei­sung beheben?

und liefert die Antwort gleich selbst: Null bleibe Null, d.h. die Probleme bei Dunkel­flaute werden nicht dadurch gelöst, dass z.B. 10.000 statt 10 Windan­lagen neu aufge­stellt werden. Das zeigt auch die nachfol­gende Grafik der Einspei­sung für November, bei der simuliert wurde, dass jede einzelne Anlage in Deutsch­land am selben Ort durch drei gleich­wer­tige ersetzt wird:

Wenn in ganz Deutsch­land kein Wind weht, bewegt sich kein einziges Windrad. Wenn anderer­seits zu viel Sonne scheint und zu viel Wind weht, die Anlagen also mehr produ­zieren als alle Verbrau­cher in Deutsch­land abnehmen können (in der letzten Grafik kommt dies mehrmals im Monat vor), dann ist die Versor­gungs­si­cher­heit ebenfalls gefährdet. In einem solchen Fall müssten Sofort­maß­nahmen getroffen werden, um zusätz­liche Lasten zuzuschalten bzw. Erzeuger abzuschalten. Nur so kann das ganze System stabil gehalten werden.

Die Einbin­dung von volatilem Strom aus Wind- und Sonnen­an­lagen in das öffent­liche Netz ist eine hoch komplexe Aufgabe. Die in jedem Moment durch die Verbrau­cher benötigte und abgeru­fene Leistung – die Last – ist zeitlich schwan­kend, aber natür­lich folgen diese Schwan­kungen überwie­gend nicht dem zur gleichen Zeit einge­speisten Energie-Angebot der Windräder und Solar­pa­neele. Für die Diffe­renz zwischen momen­taner Last, die von den Verbrau­chern abgefor­dert wird, und der Leistung, die Wind- und Sonnen­strom liefern, wird der Begriff „Residual­last“ als verblei­bende Lücke der Versor­gung verwendet. Sie muss durch andere, insbe­son­dere konven­tio­nelle Kraft­werke erbracht werden.

Lobby­isten täuschen Bürger
Die Residual­last in der Einheit Gigawatt ist eine Schlüs­sel­größe, wenn die Energie­wende analy­siert werden soll. Deshalb hat Rolf Schuster für jede Stunde des Jahres 2011 diese Größe als Punkt in einer Grafik einge­tragen. Auf der zweiten Achse der Grafik wird der Börsen­preis des Stroms zur gleichen Zeit markiert. Dadurch entsteht für jedes Jahr eine „Punkt­wolke“ mit 8.760 Stunden-Punkten. Je mehr Wind- und Sonnen­strom in das Netz drängt, umso geringer ist die Residual­last und um so niedriger ist auch der Börsen­preis.

Dieser Sachver­halt wird von den Lobby­isten zur Täuschung der Öffent­lich­keit verwendet und als Beweis dafür angeführt, dass Strom aus Wind und Sonne zu einer Verrin­ge­rung des Strom­preises führen würde“, meint Kobe. „Verschwiegen wird geflis­sent­lich, dass Strom aus den Erneu­er­baren überhaupt nicht am Markt­ge­schehen und somit auch nicht an der direkten Preis­bil­dung an der Strom­börse betei­ligt ist, da dieser ja gemäß EEG mit einem subven­tio­nierten Festpreis vergütet wird.“

Die ganze Dramatik der aktuellen Situa­tion wird deutlich, wenn die Schuster’sche Analyse für das Jahr 2019 wieder­holt wird:

Der im Laufe eines Jahres auftre­tende Minimal­wert der Residual­last ist seit 2011 von Jahr zu Jahr immer kleiner geworden und betrug 2019 nur noch 3 Gigawatt. Wind und Sonne können demnach zu einigen Stunden des Jahres bereits fast den gesamten Strom­be­darf Deutsch­lands decken. Wenn manche Befür­worter der Energie­wende dies als Zeichen für eine bald bevor­ste­hende Vollver­sor­gung mit Erneu­er­baren werten, so ist das leider ein Trugschluss. Es wird dabei „vergessen“, dass zu anderen Zeiten kein Beitrag von Wind und Sonne kommt und diese Situa­tion sich nicht im Geringsten dadurch ändert, dass immer mehr volatile Erzeuger zugebaut werden.

Ausland macht Reibach – Deutsche Strom­kunden zahlen
Mit der Zunahme von Wind- und Sonnen­strom im Netz nehmen die Börsen­preise immer häufiger negative Werte an: „2019 musste an 232 Stunden überflüs­siger Strom durch Zuzah­lung einer Entsor­gungs­ge­bühr verklappt werden“, so Kobe. Immer dann, wenn zu viel Wind- und Solar­strom ins Netz drängt und dieser im Land nicht verbraucht werden kann, verkauft ihn Deutsch­land zu „negativen Preisen“ an das Ausland. So verdienen z.B. die Betreiber öster­rei­chi­scher Pumpspei­cher­werke doppelt am deutschen Strom: Bei negativem Börsen­preis pumpen sie mit diesem Strom Wasser in die Oberbe­cken und werden für die Abnahme des Stroms auch noch von Deutsch­land bezahlt. Später, wenn bei uns Dunkel­flaute herrscht, werfen sie die Turbinen an und verkaufen uns Strom zu höheren Preisen zurück. Verlierer sind die Strom­kunden, denn sie müssen für die EEG-Umlage aufkommen, einer für die Dauer von 20 Jahren staat­lich zugesi­cherter Festver­gü­tung für die Betreiber von erneu­er­baren Energie­quellen.

Beim Betrachten dieser Schuster-Grafik werde Professor Kobe stets an den Fisch erinnert, der bekannt­lich ‚zuerst vom Kopf und vom Schwanz her stinke‘. Sowohl die immer weiter anstei­gende Zahl von Stunden mit negativen Börsen­preisen, als auch die anwach­senden Kosten für den Zukauf von teurem Regel­strom zum Kompen­sieren fehlender Erzeu­ger­leis­tung bei Dunkel­flauten werde letzt­lich das gesamte System kolla­bieren lassen.

Als profunder Kenner und tiefgrün­diger Analyst der Energie­wende“ weise Rolf Schuster in der folgenden Grafik auf ein weiteres ernstes Problem hin, fährt Kobe fort. Hierbei gehe es um die sogenannten Leistungs­gra­di­enten, d.h. die Änderung der Einspei­se­leis­tung pro Zeitein­heit. Unter­sucht wurde die größte stünd­liche Zunahme (grün) bzw. Abnahme (rot) eines jeden Tages seit 2010. Beide sind sowohl in den Extrem­werten, als auch im Mittel stetig angestiegen, so dass es immer schwie­riger wird, die notwen­dige Kompen­sa­tion durch konven­tio­nelle Erzeu­gung in immer kürzerer Zeit zu reali­sieren.

Strom ist nun einmal die verderb­lichste Handels­ware der Welt“, so Kobe. Im selben Moment, in dem der Strom erzeugt wird, muss er auch verbraucht werden. Da die Ausbrei­tungs­ge­schwin­dig­keit von Elektro­en­ergie gleich der Licht­ge­schwin­dig­keit ist, können Erzeuger und Verbrau­cher durchaus weit vonein­ander entfernt sein, wenn eine Verknüp­fung durch das Strom­netz besteht. Aller­dings können Strom­über­schüsse im Netz selbst nicht gespei­chert werden.

Deutsch­land hat nicht die benötigten Strom­spei­cher
Eine Lösung bestünde darin, den momentan zu viel erzeugten Strom zu speichern. Oft wird jedoch verschwiegen, dass Deutsch­land solche Speicher mit der notwen­digen gigan­ti­schen Speicher­ka­pa­zität weder jetzt zur Verfü­gung stehen, noch in abseh­barer Zeit zur Verfü­gung stehen werden. „In den Medien werden manchmal große zusam­men­ge­schal­tete Akkumu­la­toren als Beispiele für Großspei­cher vorge­führt. Diese dienten in Wirklich­keit aber nicht der Strom­spei­che­rung, sondern der Feinre­gu­lie­rung der Netzfre­quenz“, erklärt der Physiker. Und was ist mit der Idee, die Akkus der Elektro­autos als Strom­spei­cher einzu­setzen? Unter­stelle man eine maximal mögliche Speicher­ka­pa­zität aller PkWs in Deutsch­land (voraus­ge­setzt alle diese 47 Millionen Autos wären bereits Stromer) von maximal 2.000 GWh und vergleiche diese mit dem Bedarf bei einer Dunkel­flaute von z.B. zehn Tagen, komme man schnell zu dem Ergebnis, dass sie bei weitem nicht als Speicher ausreichten. Dazu komme, dass niemand ohne Entschä­di­gung bereit sei, die Kosten für die Zwischen­spei­che­rung von öffent­lich benötigter Elektro­en­ergie zu tragen, denn jeder Lade-Entlade-Vorgang lasse die Akkus altern. Kobe nennt Kosten von derzeit 3 bis 10 ct/kWh, die dabei zusätz­lich entstehen. Der Autobe­sitzer müsse dann früher als geplant einen teuren neuen Akku kaufen.

Auch das Argument, die Akkus der E-Autos seien ja nicht als Langzeitspei­cher gedacht, sondern sollten Regel­energie bereit­stellen, lässt der Professor nicht gelten. Für diesen Zweck würde die Gesamt­spei­cher­ka­pa­zität zwar reichen. Trotzdem sei die Idee unsinnig, weil Regel­energie im Bedarfs­fall inner­halb von Minuten bereit­stehen müsse. „Wie soll das reali­siert werden? Vielleicht mit einem Alarm: ´Sofort alle E-Autos an die nächste Ladesäule zum Entladen!‘, fragt Kobe. Bevor in Deutsch­land die Speicher­frage nicht gelöst sei, nütze auch eine Nord-Südtrasse nichts. Der Flatter­strom aus dem Norden würde über diese Verbin­dung augen­blick­lich im Süden ankommen, aber natür­lich wieder als Flatter­strom. Die Probleme würden damit nur verla­gert, aber nicht gelöst.

Bliebe schließ­lich noch die Möglich­keit, volatile Strom­erzeuger notfalls abzure­geln. Dass wir auch dabei längst an der Grenze des noch Vertret­baren angekommen sind, zeigt die Situa­tion bei den zahlrei­chen Windener­gie­an­lagen in Schleswig-Holstein. Diese allein sind bereits jetzt von mehr als der Hälfte aller Abschal­tungen in Deutsch­land betroffen. Allein im ersten Quartal 2019 hätten in diesem Bundes­land 1.800 GWh Strom mehr in das Netz einge­speist werden können. Aber auch dieser „Geister­strom“ muss laut EEG den Anlage­be­trei­bern vergütet werden. Nach Schät­zungen der Bundes­netz­agentur summieren sich die Entschä­di­gungs­zah­lungen für sogenannte Einspei­se­ma­nage­ment-Maßnahmen im ersten Quartal 2019 in Deutsch­land auf 394 Millionen Euro. Sie sind demnach gegen­über dem gleichen Vorjah­res­zeit­raum um 60 Prozent gestiegen. Professor Kobe:

Welche Volks­wirt­schaft der Welt kann es sich auf Dauer leisten, mehr als eine Million Euro pro Tag zum Fenster hinaus zu werfen?”

Monito­ring­be­richte sind Augen­wi­scherei
Die größte Sorge bereite Professor Kobe die Versor­gungs­si­cher­heit. Wenn Politiker den angeb­li­chen Erfolg der Energie­wende preisen, dem Bürger einen hohen jahres­ku­mu­lierten Stromertrag von Wind- und Solar­an­lagen präsen­tieren und diesen mit dem von konven­tio­neller Kraft­werke verglei­chen, aber die nicht vorhan­dene sekun­den­ge­naue Verfüg­bar­keit von Wind- und Solar­energie verschweigen, begehen sie Augen­wi­scherei. „Man schaue sich z.B. den Monito­ring­be­richt des Bundes­mi­nis­te­riums für Wirtschaft und Energie nach § 63 i.V.m. § 51 EnWG zur Versor­gungs­si­cher­heit im Bereich der leitungs­ge­bun­denen Versor­gung mit Elektri­zität vom Juni 2019 an. Sofort fällt auf: Dieser Bericht ist anonym, niemand will vermut­lich seine Hand für die dort getrof­fenen Schluss­fol­ge­rungen ins Feuer legen. Dort heißt es u.a.: ‚Insge­samt ist die Verfüg­bar­keit der Energie­träger für die Strom­erzeu­gung als gesichert einzu­schätzen.‘ Fachkun­dige sind entsetzt und schlagen Alarm“, sagt Kobe.

Das Energie­system ist sehr komplex, die techno­lo­gi­schen Anfor­de­rungen unter den Bedin­gungen von zeitlich schwan­kender Strom­ein­spei­sung wurden in der Vergan­gen­heit „sträf­lichst vernach­läs­sigt“. Darin sieht Kobe den Haupt­grund für die aktuell immer deutli­cher werdenden Konflikte bei der Umset­zung der Maßnahmen der Energie­wende. Die Schul­digen seien eben gerade nicht dieje­nigen Bürger, sich gegen einen weiteren Ausbau von Windener­gie­an­lagen organi­sieren und die sich deshalb auch schon mal mit dem Begriff „Anti-Windkraft-Taliban“ beschimpfen lassen müssen. Professor Kobe:

Wenn weiterhin wie bisher natur- und ingenieur­wis­sen­schaft­li­chen Prinzi­pien ausge­blendet werden, wird das gesamte bishe­rige Konzept der Energie­wende platzen wie eine bunte Seifen­blase. Die Energie­wende hat nur einen einzigen Feind, die Unwis­sen­heit über die physi­ka­li­schen Gesetze, die ihr zugrunde liegen.

Von 2000 bis 2019 betrug laut Bundes­netz­agentur die durch das Erneu­er­bare-Energien-Gesetz (EEG) vergüt­bare Strom­menge 1.926.676 GWh. Die Betreiber der durch das EEG subven­tio­nierten Wind- und Solar­an­lagen erhielten für diese produ­zierte Strom­menge 296,257 Milli­arden Euro. Tatsäch­lich war dieser Strom am Markt nur 68,024 Milli­arden Euro wert. Die Mehrbe­las­tung der Strom­kunden betrug 228,233 Milli­arden Euro. Ein Ende ist nicht in Sicht. Zum Vergleich: Die Ausgaben im Bundes­haus­halt für das Jahr 2019 betrugen etwa 356 Milli­arden Euro.
 

VERNUNFTKRAFT. dankt Professor Kobe für die Analyse und EifelOn für das Forum.

Dass die “Energie­wende wie eine Seifen­blase platzen” wird, ist angesichts dieser Fakten­lage ziemlich klar. Den bunten Kugeln aus Atemluft und Lauge wird mit dieser Analogie aber insofern Unrecht getan, als dass dem Platzen von Seifen­blasen einige Sekunden des Vergnü­gens – je nach Alter und Stimmung des Erzeu­gers bis hin zur Verzü­ckung – voraus­gehen.

Dass kann die Energie­wende nicht für sich in Anspruch nehmen.

An ihr findet nur Gefallen, wem das Wissen um ihre Auswir­kungen fehlt. 

Wir freuen uns, dass der natur­ver­bun­dene Wissen­schafts­jour­na­list und Fernseh­mo­de­rator Jean Pütz es sich – wie wir – zur Aufgabe gemacht hat, den Etiket­ten­schwindel aufzu­de­cken.  

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