Photovoltaik in Schottland und Österreich

Roger Andrews berichtet auf Energy Matters über das PV-Potential in Schottland. Wie üblich blickt der Autor hinter die Fassade grüner Propaganda und stellt Dinge richtig, die in den Manipulationsmedien gerne unter den Tisch fallen.

Schottland gehört zu den nördlichen Teilen Europas, was für die Aufstellung von Photovoltaikanlagen nicht eben vorteilhaft ist. Der Kapazitätsfaktor bewegt sich irgendwo zwischen 8 und 9% . Zur Erinnerung: Kapazitätsfaktor heißt jene Größe, die sich aus der Formel

c = kWh(prod)/(24*365*kWp)

berechnet. Kurz gesagt ist dies das Verhältnis der tatsächlich produzierten Kilowattstunden zur theoretisch möglichen Produktionskapazität bei voller Auslastung. Man kann es vereinfacht auch so formulieren: In Schottland laufen die PV-Paneele 8% des Jahres auf vollen Touren und die restlichen 92% der Zeit ist Pause.

Der Kapazitätsfaktor schwankt jahreszeitlich sehr stark. Graphisch sieht das dann so aus:

Fig. 1 Kapazitätsfaktoren dreier PV-Anlagen in Schottland. Quelle: http://euanmearns.com/solar-pv-potential-in-scotland/

In den Sommermonaten sind die Kapazitätsfaktoren mehr als zehnmal so groß wie in den Wintermonaten. Entsprechend ist auch die Stromproduktion im Sommer mehr als zehnmal so hoch wie im Winter.

Das Land besitzt etwa 40 GW an installierter PV-Leistung. Schottlands Elektrizitätsbedarf beläuft sich auf rund 35 TWh jährlich. Sowohl die Leistung der Photovoltaikanlagen als auch der Stromverbrauch sind jahreszeitlichen Schwankungen - allerdings mit unterschiedlicher Intensität - unterworfen. In der Praxis sieht das dann so aus:

Fig. 2 PV-Produktion und Stromverbrauch in Schottland. Quelle: http://euanmearns.com/solar-pv-potential-in-scotland/

Es ist das übliche Bild: Eklatante Überproduktion in den Sommermonaten, wenn der Verbrauch gering ist, und signifikante Unterproduktion im Winter, wo der Verbrauch seine Höchstwerte erreicht.

Könnte man die Überproduktion des Sommers so speichern, dass sie für die kalte Jahreszeit zur Verfügung stünde, wäre es in der Tat möglich, den gesamten Jahresbedarf mit PV zu decken. Allerdings benötigte man dafür Speicherkapazitäten in der Größenordnung von 20 TWh, was auf absehbare Zeit klar jenseits der gegenwärtigen Möglichkeiten liegt.

Wie sieht es zum Vergleich in Österreich aus? Wie bereits in einem früheren Posting besprochen, habe ich Zugang zu den Daten einer PV-Anlage in Linz, die im privaten Rahmen betrieben wird.

Das Verhältnis aus Eigenproduktion und Stromverbrauch stellt sich bei dieser Anlage folgendermaßen dar:

Fig. 3 PV-Produktion und Stromverbrauch einer PV-Anlage in Linz 

Auch hier hervorstechend das Auseinanderklaffen zwischen Produktion und Verbrauch im jahreszeitlichen Ablauf. Die PV-Anlage ist mit 2,4 kWp etwas unterdimensioniert, sodass auch im Sommer nicht der gesamte Verbrauch durch Eigenproduktion gedeckt werden kann.

Was den Kapazitätsfaktor dieser Installation betrifft, sei auf folgende Graphik verwiesen, die sich aus den Produktionsdaten der letzten Jahre ergeben:

Fig. 4 Kapazitätsfaktor einer PV-Anlage in Linz. Gemessene Werte (blau) und Trendlinie (schwarz). Baujahr 1996. 

Der mittlere Kapazitätsfaktor im Jahreslauf beläuft sich auf 9-10% mit leicht fallender Tendenz. Die Anlage ist seit 22 Jahren in Betrieb.

Verglichen mit Schottland erlaubt die Nutzung der Photovoltaik etwas höhere Ausbeuten im nördlichen Österreich. Allerdings sollte man auch hier keine Wunder erwarten. Der Kapazitätsfaktor einer Anlage in Linz liegt etwa 1-2 Prozentpunkte über jenen, die man für schottische Verhältnisse erwarten darf.

Ansonsten gibt es hier wie dort gewaltige Schwankungen der Stromproduktion zwischen einzelnen Monaten, die einer dem Verbrauch angepassten Versorgung eindeutig im Wege stehen. Das zentrale Problem ist - wie immer bei regenerativen Energien - die Schaffung entsprechender Speicherkapazitäten.

Gelenktes Wissen

In manchen Ländern gibt es eine sogenannte gelenkte Demokratie.

Auf YouTube gibt es demnächst das Format gelenktes Wissen. Offenbar hat man sich dort das Ziel gesetzt, die Menschheit vor falschen Ideen zu schützen.

Konkret: Wann immer die bösen Klimaleugner ihre Stimme erheben, sollen die unschuldigen Zuhörer mit Einblendungen über die "wahren Fakten" informiert werden, auf dass der Klimakirche keine Seele verloren gehe.

So wie einst die Kirche wacker Exorzismus betrieb, will die Medienplattform damit gegen Falschinformationen und Verschwörungstheorien ankämpfen. Ein hehres Ziel.

Der Medienkonsument als Volltrottel, der ohne diese "Fakten" der Verdammnis ausgeliefert wäre. Eigenes Denken wird wohl für unmöglich gehalten und ist vielleicht auch gar nicht erwünscht.

Notizen zum E-Auto (3)

Im vorigen Beitrag zu dieser kleinen Serie ging es um die Energieversorgung der batteriebetriebenen Autos.

Nun weiß man seit einiger Zeit, dass die regenerativen Energien sehr schwankungsanfällig sind. Es gibt zum Teil längere Phasen, wo der Wind in Deutschland fast gar nicht weht, und solche, wo die Rotoren tagelang am Anschlag drehen. Diese ungleichmäßige Stromproduktion hat zur Folge, dass ständig ein eigener (konventioneller) Kraftwerkspark in Bereitschaft gehalten werden muss, um im (gar nicht so seltenen) Notfall einspringen zu können. Ein Teil dieser Schwankungen kann über Exporte (zum Freundschaftspreis) ausgeglichen werden.

In den letzten Jahren hat sich die Menge des aus Deutschland exportierten Stroms enorm gesteigert. Betrachtet man den Saldo aus Importen und Exporten, so ergibt sich folgendes Bild (Quellen hier und hier):

Fig. 1 Netto-Stromexportsaldo Deutschlands. Der Trend geht eindeutig nach oben. 

2015 waren das über 50 TWh, die per Saldo in die Nachbarländer gingen.

Wie sieht es nun mit dem Energiebedarf im Straßenverkehr aus? Nach der deutschen Statistikbehörde Destatis betrug der Energieverbrauch im Pkw-Verkehr im Jahr 2015 421 TWh. (Destatis gibt die Werte in Petajoule PJ an, Umrechnung in TWh von mir).

Gehen wir wie im vorigen Posting davon aus, dass sich der Verbrauch der Stromer etwa auf ein Viertel (25%) des entsprechenden Wertes für die fossil betriebenen Pkws reduzieren könnte (eine sehr optimistische Annahme), dann hätten wir immer noch einen Energiebedarf von 105 TWh. Das ist mehr als doppelt soviel wie der Stromüberschuss, der ins Ausland geliefert wird.

Mit anderen Worten: Selbst wenn es gelänge, die gesamte Überschussproduktion aus Windkraft und Photovoltaikanlagen in die Batterien von Pkws zu stecken, wäre das unter den günstigsten Voraussetzungen erst die Hälfte dessen, was man bräuchte, um die Mobilität auf gegenwärtigem Niveau aufrechterhalten zu können.

In dieser Rechnung ist weder der Schwerverkehr, noch der Betrieb von Bussen und Kleintransportern enthalten. Und natürlich ist damit noch gar nichts über die schwankende Verfügbarkeit der Regenerativen gesagt. Wie lädt man eigentlich Autobatterien mit regenerativen Quellen, wenn im Winter über mehrere Tage kein Wind weht?


Hier die Links zu den bisherigen Beiträgen:
Teil 1
Teil 2

Notizen zum E-Auto (2)

E-Autos seien, so heißt es jedenfalls, technisch wesentlich einfacher zu bauen als konventionelle Automobile. Sie hätten u.a. weniger bewegliche Teile. Das ist ja alles gut und schön.

Aber man fragt sich angesichts dessen, warum

1) E-Autos um soviel teuer sind als normale Fahrzeuge, und
2) warum Tesla so einen großen Produktionsrückstand hat.

Man sollte meinen, dass die Stromer nur so wie die warmen Semmeln vom Band rollen, wenn sie schon so einfach zu fertigen sind.

Davon abgesehen, gibt es eine gewaltige Diskrepanz zwischen der Anzahl von Medienmeldungen über E-Autos und der tatsächlichen Anzahl von strombetriebenen Fahrzeugen auf unseren Straßen. Nun gut, da ist auch eine Menge (politischer) Propaganda dabei.

Letztens ging es hier um die Reichweite von Elektrofahrzeugen. Auch hier wird ordentlich am Medienrad gedreht. Doch die Reichweite ist nur eine Seite der Medaille. Die andere Seite ist die der Energieversorgung. Also der Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Strom.

In Deutschland wurden 2016 rund 620 TWh für den Straßenverkehr benötigt. Das entspricht in etwa dem 50-fachen der jährlichen Produktion des Kernkraftwerks Isar 2. Mit anderen Worten: es bedürfte der Errichtung von 50 Kernkraftwerken vergleichbaren Typs, um die Energie bereitzustellen, die im deutschen Straßenverkehr verbraucht wird.

Nun werden manche einwenden, E-Autos brauchen grundsätzlich weniger Energie pro gefahrenem Kilometer. Der Energieverbrauch würde also zurückgehen. OK, also rechnen wir nach.

Ein BMW X1 Diesel braucht ca. 60 kWh pro 100 km. Das ist ein langjähriger Durchschnittswert. Ein BMW i3 braucht rund 15 kWh pro 100 km, so ein Kollege, der ein solches Auto fährt. Nun hinkt der Vergleich insofern, als der X1 wesentlich mehr Platz bietet als der i3. Bei vergleichbarer Austattung würde ich den Verbrauch des i3 doch etwas höher ansetzen. Aber bleiben wir der Einfachheit halber bei den obigen Zahlen, woraus sich ein Verhältnis von 4:1 ergibt.

Dann hätte der Verbrenner in etwa den vierfachen Energiebedarf eines E-Autos. Will heißen, dass der Energiebedarf von Elektrofahrzeugen nur noch ein Viertel dessen beträgt, was konventionelle Autos brauchen. Der gesamte Energieeinsatz im Straßenverkehr würde somit auf 155 TWh sinken, und man bräuchte nur noch 13 Kernkraftwerke obigen Typs, um die entsprechende Strommenge zu erzeugen.

Das ist also die zusätzliche (!) Kraftwerkskapazität, die erforderlich ist, um Deutschlands Straßenverkehr vollständig zu elektrifizieren. Diese Überlegungen gehen von extrem günstigen Voraussetzungen für die Elektromobilität aus. Dabei wurde unter anderem der gesamte Schwerverkehr mit einbezogen, obwohl zur Zeit völlig unklar ist, ob dieser so einfach mit Strom betrieben werden kann wie der private Fahrzeugpark.

Wer die Verhältnisse in Deutschland kennt, weiß, dass der Bau neuer Kernkraftwerke dort auf absehbare Zeit völlig ausgeschlossen ist. Gleichzeitig wurde jetzt auch der Ausstieg aus der Kohleverstromung in die Wege geleitet. Woher soll also der Strom für all die E-Autos kommen? Aus regenerativen Quellen? Sind die überhaupt ausreichend? Mehr dazu in einem anderen Posting.

Notizen zum E-Auto (1)

Gestern berichtete die Presse über eine neue Studie, wonach die durchschnittliche Reichweite von E-Autos zwischen 2016 und 2017 um 10% zugelegt habe und nunmehr bei rund 300 km liege. Der Grund dafür sei in erster Linie die gestiegene Batteriekapazität.

Das ist zwar immer noch ein gewaltiges Stück hinter der Reichweite von Verbrennern, aber immerhin erlauben uns diese Zahlen eine vorsichtige Schätzung, wie es mit den E-Autos in dieser Hinsicht weitergehen könnte. Dieselfahrzeuge können problemlos 1000 km ohne Auftanken fahren.

Nehmen wir an, dass die Reichweite in ähnlichem Tempo ansteigt (also jeweils um 10% gegenüber dem Vorjahr), dann würde die 1000 km-Schwelle in etwa 13 Jahren gerissen. Das wäre im Jahr 2031.

Dann und nur dann wären die E-Autos mit den Verbrennern konkurrenzfähig (vorausgesetzt, dass die Kofferraumkapazität nicht darunter leidet). Von der Fahrzeugseite her wären die beiden Typen dann gleichwertig.

Allerdings hat das E-Auto auch ein kleines Problem mit der allgemeinen Energieversorgung, insbesondere, wenn deren Anzahl sehr groß wird. Mehr dazu in einem anderen Posting (siehe auch hier).

Zum Schluss sei nochmals darauf hingewiesen, dass es sich bei meiner Abschätzung um eine extrem vereinfachte Extrapolation eines (kurzen) Trends in die Zukunft handelt. Kein Mensch garantiert uns, dass die Steigerungsrate der E-Auto-Reichweite sich in dieser Weise fortsetzt. Ich persönlich habe daran meine Zweifel.

Aber wenigstens haben wir jetzt ein Datum, an dem wir die Reichweite einem erneuten Test unterziehen können. Und dann sehen wir ja, wie es mit dem Zuwachs der Batteriekapazität ausgesehen hat. Also nicht vergessen: 2031.