Energiewende - Risiken im Kraftwerkspark

Nun, auf die Deutschen kommt einiges Ungemach zu. Zumindest was den Kraftwerkspark betrifft.

Der kräftige Ausbau der Regenerativen hat dazu geführt, dass konventionelle Kraftwerke kaum noch wirtschaftlich zu betreiben sind. Der Verfall der Aktienkurse von E.ON und RWE legt dafür beredtes Zeugnis ab.

Wer noch nicht völlig vom grünen Denken verblödet ist, wird schnell erkennen, dass die Bereitschaft, neue fossile Kraftwerke (Kohle oder Gas) zu bauen, relativ niedrig sein wird, wenn sich mit diesen Energieträgern kein Geld verdienen lässt.

Aber es geht nicht nur ums Geldverdienen. Es geht darum, dass etliche Gigawatt an konventionellen Kraftwerken vorgehalten werden müssen, damit diese einspringen, wenn Wind und Sonne wieder mal Pause machen.

Und Kraftwerke haben, wie alle Dinge um uns herum, die Eigenschaft zu altern. Bis sie außer Dienst gestellt und durch neue ersetzt werden. Ja, wenn es denn neue gibt. Siehe oben.

Erst kürzlich wurde wieder auf diese Problematik hingewiesen.

Bereits heute sei absehbar, dass es Ende 2022 nicht mehr genug konventionelle Kraftwerke geben werde, um den Ausfall der erneuerbaren Energien, etwa während einer „kalten Dunkelflaute“ im Winter, vollständig zu kompensieren. 

Das wird spannend. Um welche Größenordnungen es geht, wird hier deutlich:

Insgesamt sinkt die gesicherte Stromerzeugungsleistung in Deutschland von heute rund 90.000 Megawatt auf 75.300 Megawatt. Damit könne die Jahreshöchstlast von absehbar 81.800 Megawatt nicht mehr gedeckt werden.  

Doch es geht nicht nur um Deutschland. Gründenk hat auch andere Länder erfasst:

„Auch im EU-Ausland wird gesicherte Leistung in Form konventioneller Kraftwerke abgebaut“, warnte der BDEW-Chef: „Und: Die Zeiten, in denen sehr viel Strom nachgefragt wird, sind in Mitteleuropa nahezu deckungsgleich.“

Das wird dann noch spannender.

Die Vorlaufzeit bis zur Inbetriebnahme eines neuen Kraftwerks beträgt mindestens fünf Jahre. Höchste Zeit also, die erforderlichen Kapazitäten aufzubauen. Ob und in welchem Umfang das geschehen wird, werden wir schon bald sehen. Denn 2023 ist nicht mehr weit.

Strom aus Wind, Sonne und anderen Quellen - Deutschland 2016 (4)

Hier also nun der vierte Teil unserer kurzen Jahresbilanz 2016.

In den letzten drei des Jahres lief es dann so:

15. Oktober 2016 (Samstag): In den dunkleren Monaten ist naturgemäß von der Photovoltaik nicht viel zu erwarten, auch wenn mehr als 40 GW installierte Leistung in der Gegend herumstehen.

15. November, Dienstag: Jetzt ist der Wind der Hauptakteur, und wenn der (wie im nächsten Monat zu sehen) etwas schwächer bläst, sieht die Bilanz der Regenerativen recht dürftig aus.

15. Dezember, Donnerstag: Schwacher Wind und jahreszeitlich bedingt schwache Sonne.

Halten wir uns nochmal vor Augen, dass im Jahr 2016 die installierte Leistung an Wind und Photovoltaik etwa 90 GW betrug und diese geballte Ladung nicht ausreichte, um den deutschen Strombedarf auch nur annähernd zu decken. Das entspricht ziemlich genau der installierten Leistung an Kohle-, Gas- und Kernkraftwerken.

Oft ist auch davon die Rede, dass die Schwankungen der Regenerativen durch Smart Grids ausgeglichen werden könnten. Ich frage mich, wie das gehen soll, wenn nicht einmal ausreichend Energie aus Wind und Sonne zur Verfügung steht, um den aktuellen Bedarf zu decken.

Hier geht's zu:

Teil 1
Teil 2
Teil 3

dieser Serie.

Strom aus Wind, Sonne und anderen Quellen - Deutschland 2016 (3)

Der Sommer 2016 präsentierte sich auf dem Strommarkt wie folgt:

15. Juli 2016, Freitag:

Am 15. August (Montag) wehte der Wind recht schwach, und nur dank der Photovoltaik konnten die Regenerativen zeitweilig die 20 GWh überschreiten:

15. September 2016 (Donnerstag), die Sonne hat sich von ihren Höchstständen bereits ein Stück entfernt. Kurzzeitig gelingt es Wind und Sonne zusammen die 30 GWh-Marke zu knacken.

Hier geht's zu
Teil 1
Teil 2

Strom aus Wind, Sonne und anderen Quellen - Deutschland 2016 (2)

Nun also die nächsten drei Monate unserer Übersicht über die Leistungsfähigkeit jener grünen Energiequellen, auf deren Schultern die Energiewende ruht.

Am 15. April 2016, einem Freitag, sah die Stromversorgung so aus:

Immerhin schafft es die Photovoltaik, den grünen Strom über die 20 GWh zu hieven, zumindest für ein paar Stunden.

Einen Monat, am 15. Mai, einem Sonntag, stellt sich das ganze so dar:

Der Wind weht etwas stärker, und die Sonne liefert noch zeitweilig mehr als 10 GWh, sodass insgesamt mehr als 30 GWh zur Verfügung stehen. Für ein paar Stunden immerhin. Die Kluft zum aktuellen Verbrauch wirkt dann nicht mehr so gewaltig wie in den Monaten zuvor.

Und am 15. Juni 2016, einem Mittwoch, ergab sich folgendes Bild:

Schwacher Windstrom, und die Sonne hat auch schon bessere Tage gesehen.

Hier geht's zu Teil 1.

Strom aus Wind, Sonne und anderen Quellen - Deutschland 2016 (1)

Diesmal werfen wir einen genaueren Blick auf die Stromproduktion in Deutschland im Jahre 2016. Die Datenbasis dieser Überlegungen beruht auf der exzellenten Zusammenstellung von Paul-Frederik Bach, die wir schon gelegentlich zitiert haben.

Wir haben bereits einmal auf die deutschen Verhältnisse geblickt und zwar hier. Dabei ging es um das Zusammenspiel von Stromerzeugung aus Wind und Sonne einerseits und dem Gesamtverbrauch an Strom andererseits. Für diese Werte stellt P-F Bach stundenweise Werte zur Verfügung. Im Jahresablauf ergibt sich dann das Bild, das wir in dem zitierten Posting bereits gezeigt haben:

Fig. 1 Wind und PV-Produktion sowie Stromverbrauch (Load) in Deutschland 2016

Sehen wir uns das Ganze nun tageweise an. Und zwar wählen wir einen bestimmten Tag des Monats (hier den 15.) und sehen uns an, wie die obige Kurve dann aussieht. Die zwölf Monate des Jahres werden in vier Postings abgehandelt. Das erste in dieser kleinen Serie behandelt die Stichtage im Januar, Februar und März 2016.

Wir beginnen im Januar. Es ist der 15. Januar, ein Freitag.

Fig. 2 Wind, PV und Verbrauch im Januar

Die Sonne zeigt sich Mitte Januar nur kurz und vermag die relativ schwache Windbilanz nicht wirklich zu verstärken. Es ist natürlich nur Zufall, aber der Wind flaut gerade dann ab, wenn der Tagesstromverbrauch seine Höchstwerte erreicht. Wind und Sonne zusammen erzeugen zu keinem Zeitpunkt mehr als 10 GWh, während das Verbrauchsminimum an diesem Tag knapp unter 50 GWh liegt. An der Spitze geht der Stromverbrauch bis über 70 GWh hoch.

15. Februar, Montag:

Fig. 3 Wind, PV und Verbrauch im Februar

Schon wird die Photovoltaik etwas prominenter, glücklicherweise dann, wenn der Verbrauch am höchsten ist. Das ist sozusagen die Sonnenseite der PV, dass sie immer dann liefert, wenn der Strombedarf groß ist. Natürlich nur, falls es sonnig ist. Auch im Februar ist der Unterschied zwischen Verbrauch und regenerativer Erzeugung gewaltig.

15. März, Dienstag:

Fig. 4 Wind, PV und Verbrauch im März

Auch dieses Bild spricht für sich und bedarf keiner großen Erklärung. Wie gesagt, es handelt sich hier nur um einzelne Schnappschüsse. Aber sie geben einen Eindruck von den Größenordnungen, um die es hier geht. Sonne und Wind liegen weit unter dem Bedarf.

Abschließend noch ein paar Bemerkungen zum Stand von Windenergie und Solarstrom im untersuchten Zeitraum. Ende 2016 gab es in Deutschland knapp 28000 Windkraftanlagen mit einer Gesamtkapazität von etwas unter 50 GW. Im Bereich der Photovoltaik gab es 2016 etwas mehr als 41 GWp installierte Leistung. Quellen hier und hier.

Energieverbrauch eines Einfamilienhauses (2)

Kürzlich ging es um den Energieverbrauch eines Einfamilienhauses innerhalb eines kurzen Zeitraumes beim Übergang vom Winter zum Frühjahr. Das ist eine Periode, in der sich die Heizleistung zum Teil deutlich verringert, während andererseits die Sonne aus ihrem winterlichen Versteck ausbricht und somit zur Heizung und Warmwasserbereitung beitragen kann.

Wie bereits im letzten Posting erwähnt, wird das Haus mit einer Luft-Wärmepumpe beheizt und mit Warmwasser versorgt. Es ist also vollständig elektrifiziert. Der gesamte Energiebedarf wird über das Stromnetz abgedeckt.

Im vergangenen Jahr sah die Verbrauchskurve so aus:

Fig. 1 Gesamtenergieverbrauch (blau) und thermische Solarproduktion (rot) pro Monat in kWh in 2017

Was an diesem Bild als erstes ins Auge sticht, ist die enorme Schwankungsbreite des Verbrauchs zwischen Winter- und Sommermonaten. Im Winter trägt die Solarthermie naturgemäß recht wenig zur Energieversorgung bei (weniger als 10%). Andererseits befindet sich die Luft-Wärmepumpe während der kalten Jahreszeit in einem Bereich relativ geringer Effizienz.

In der Übergangszeit (Frühjahr, Herbst) hingegen ist der Beitrag der Solarthermie bereits spürbar.

Und im Sommer wird die gesamte Warmwasserbereitung von der Solaranlage erledigt. Hier lässt sich dann auch eine "Grundlast" bestimmen, die unabhängig von Heizung und Warmwasser ist. Diese beläuft sich auf etwa 400 kWh pro Monat, also rund 13 kWh pro Tag. Die jährliche Grundlast beträgt in diesem Beispiel folglich 4800 kWh. Alles, was darüber liegt, geht also für warmes Wasser sowie für Heizzwecke drauf, in diesem Fall rund 5000 kWh.

Für ein Haus dieser Größe (240 m2 Wohnfläche) ist das ein recht passabler Wert. Andererseits sind inzwischen die Anforderungen an die Wärmedämmung so streng, dass der Bedarf an Heizenergie nicht mehr so hoch ist wie bei älteren Häusern.