Stromerzeugung im Vergleich

Elektrifizierung ist der Trend unserer Tage. Alles soll wenn möglich elektrisch betrieben werden. Selbst das Automobil, bislang der Inbegriff der Fortbewegung mit fossilen Brennstoffen, soll in Zukunft nur noch mit Elektromotor und Batterie das Auslangen finden.

Welche Konsequenzen das für den Verkehrssektor hat, wurde in meinem letzten Post angedeutet. Die Stromproduktion müsste im Wesentlichen soweit ausgebaut werden, dass der Energiebedarf des Straßenverkehrs ausreichend abgedeckt werden kann.

Wenn heutzutage von (elektrischer) Energieerzeugung die Rede ist, fallen im Allgemeinen die folgenden Begriffe:

• Windenergie
• Photovoltaik
• Wasserkraft
• Kohle- bzw. Gaskraftwerke, selten auch Dieselgeneratoren
• Kernkraft 

Elektrische Anlagen werden üblicher Weise durch ihre Leistung charakterisiert. Ein Motor mit 1000 Watt (1 kW) Leistung verbraucht pro Stunde eine Energie von einer Kilowattstunde (1 kWh). Ein Generator ist letztlich nichts anderes als ein quasi umgekehrt laufender Motor, wobei die technischen Charakteristika dieselben bleiben. Somit erzeugt ein Generator von 1 kW Nennleistung pro Stunde eine Energie von 1 kWh. Pro Tag sind das dann 24 kWh und pro Jahr entsprechend 8760 kWh. Das gilt natürlich nur, wenn der Generator das ganze Jahr über mit voller Leistung im Einsatz war. Ist er hingegen nur mit halber Leistung (50%) bei der Arbeit, dann produziert er eben auch nur 4380 kWh.

Dieses Verhältnis von tatsächlich produzierter Energie zu theoretisch möglicher Energieerzeugung nennt man Nutzungsgrad (capacity factor). Der Idealwert ist 100 % und wird in der Realität so gut wie nie erreicht. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Doch darüber ein andermal mehr.

Sehen wir uns die Situation in Deutschland an. Die untenstehende Abbildung zeigt die Nutzungsgrade verschiedener Stromerzeugungsquellen. Die Rohdaten für diese Darstellung kommen übrigens von der europäischen Statistikbehörde Eurostat und gelten für das Jahr 2015.

Man sieht sofort, dass der nukleare Sektor gut 90% von dem liefert, was theoretisch möglich ist. Im Bereich der Winderzeugung liegt man bei knapp 20%.

Vergleichen wir das nun mit der Situation in Österreich, so fällt auf, dass es keinen derart dominanten Teil gibt wie in Deutschland. Wasserkraft ist hier an erster Stelle zu nennen mit etwas über 30% Nutzungsgrad. Die Ausbeute der Windräder ist im Alpenland etwas größer als in Deutschland. Das dürfte sich aber spätestens dann zugunsten der nördlichen Nachbarn ändern, wenn mehr und mehr offshore Windkraftanlangen in Dienst gehen. Bemerkenswert ist der niedrige Nutzungsgrad der Stromerzeugung mit fossilen Brennstoffen (etwa 15%). Das deutet meiner Ansicht nach darauf hin, dass diese Kraftwerke einen sehr unwirtschaftlichen Betrieb fahren.

Sehen wir uns schließlich noch die Lage in Großbritannien (UK) an. Auch dort werden regenerative Energien sehr stark gefördert.

Wie schon in Deutschland liegt auch hier die Stromerzeugung aus Kernkraft weit vor allen anderen Quellen mit deutlich über 70%. Solar schneidet mit weniger als 10% noch schlechter ab als in Deutschland und Österreich. Es gibt eben etwas weniger Sonne auf der Insel. Bei der Winderzeugung hat UK allerdings die Nase vor den beiden anderen, was wohl auch mit dem großen offshore Anteil zu tun hat. Auch die fossilen Kraftwerke weisen auf der Insel mit annähernd 40% einen deutlich besseren Nutzungsgrad auf.

Als Fazit halten wir fest, dass die regenerativen Energien längst nicht an die Nutzungsgrade nuklearer Stromerzeugung herankommen. Windenergie kann günstigstenfalls auf etwas über 30% kommen, besitzt aber den Nachteil, dass sie sehr unstetig und damit kaum grundlastfähig ist. Mit der Unstetigkeit des Windstroms werde ich mich in einem anderen Posting beschäftigen. Photovoltaik kommt in unseren Breiten kaum über 10% hinaus und ist ebenfalls unstetig. Abgesehen von ihrer schwachen Ausbeute leiden die regenerativen Energien (außer Geothermie und Biomasse, die auch höhere Nutzungsgrade aufweisen, aber im gesamten Strommix nur eine kleine Rolle spielen) darunter, dass sie starken Schwankungen unterworfen sind. Daran können auch die besten Vorhersagemodelle, die alle Windänderungen bereits im Voraus erfassen sollen, nichts ändern. Denn selbst wenn man genau weiß, dass der Wind in einer halben Stunde stark abflauen wird und man deshalb ein Kraftwerk mit fossilen Brennstoffen hochfahren muss, so ändert das nichts daran, dass letzteres immer in Bereitschaft gehalten werden muss für den Fall der Fälle. Dieser Bereitschaftsmodus ist mit einem sehr schlechten Wirkunsgrad verbunden, was einem ökonomischen Betrieb durchaus abträglich ist.