Energiewende und Materialbedarf

Es sieht nicht gut aus für die gutmenschlichen Träume. 

Die Energiewende verschlingt mehr Ressourcen als gedacht. 

Na dann...

Der deutsche Strommix - Februar 2022

 Ein Blick zurück auf den Monat Februar mit Daten, die von der Bundesnetzagentur stammen. 

Insgesamt war dieser Zeitraum sehr windreich, was sich in der Produktionskurve klar manifestiert. 

Und hier noch zwei signifikante Tage. 

Da ist zuerst der 20. Februar zu nennen, ein Sonntag. 

Zweifellos ein starker Windstromtag. Ein guter Teil des Tages konnte allein mit regenerativen Stromquellen versorgt werden, auch dank der Sonne, die sich auf einen bereits windreichen Tag noch draufsetzen konnte. 

Im Gegensatz dazu steht der 26. Februar, ein Samstag. 

Der Wind war inzwischen wieder abgeflaut, und nur die Sonne lässt die Bilanz der Regenerativen nicht völlig desaströs erscheinen. 

So schnell kann es also gehen. Innerhalb einer Woche von einer nahezu vollständigen Versorgung mit regenerativem Strom zu einem eklatanten Mangel desselben. Das nennt man dann Volatilität. 

Der deutsche Strommix - Januar 2022

Es ist wieder Zeit, auf den vergangenen Monat zurückzublicken. 

Die Sonne war winterlich schwach, was ja nicht weiter verwunderlich ist. 

Der Wind blies einigermaßen lebhaft, bis auf zwei Durchhänger. 

Der beste Windtag war der 29. Januar, wo tatsächlich eins fast vollständige Versorgung mit Windstrom möglich war. 

Andererseits zeigte sich der 24. Januar von seiner windstillen Seite. Mit anderen Worten: hier klaffte eine gewaltige Versorgungslücke. 

Die Daten stammen wie immer von der Bundesnetzagentur. 

Der deutsche Strommix - Dezember 2021

 In Deutschland nichts Neues. Wenigstens, was die Stromerzeugung betrifft. 

Die Bundesnetzagentur liefert folgende Daten für den abgelaufenen Dezember:  

Ein relativ guter Tag aus Sicht der Regenerativen war der 1. Dezember:

Das Genenteil davon lieferte der 21. Dezember. weit und breit kein Wind und nur ein bisschen Sonne, wie im Winter nicht anders zu erwarten:

Ein Weg ins Desaster. 

Photovoltaik aus dem All?

Eine interessante und nebenbei auch hochgradig innovative Idee der Nutzbarmachung von Solarenergie beschreibt ein Beitrag auf Beyond the obvious. 

Diese Innovation könnte strukturelle Unzulänglichkeiten der PV (etwa die Nichtverfügbarkeit in der Nacht) nachhaltig beseitigen. 

Mal sehen, ob das tragfähig wird. 

Der deutsche Strommix - August 2021

 Wie war der vergangene August aus der Sicht der Regenerativen? 

Wie immer werden wir bei der Bundesnetzagentur fündig. 

Bei den regenerativen Energien nichts Neues, könnte man sagen. Die meiste Zeit bleiben Wind und Sonne hinter den Erwartungen zurück. Wobei eher der Wind das Problem ist mit seinen Schwankungen, die durch die wachsende Zahl der Windkraftanlagen noch verstärkt werden. 

Ein guter Tag war der 17. August. 

Vor allem in der ersten Stunden des Tages, wo das arbeitende Volk noch schläft, war die Windstromausbeute noch recht ordentlich. Nach Sonnenuntergang sah das dann ganz anders aus. 

Ein Kontrastprogramm bietet der 21. August. 

Fast den ganzen Tag über herrschte Flaute, und erst nach Sonnenuntergang kam ein laues Lüftchen auf. 

Kein schönes Bild für die regenerativen Energieträger, insbesondere was den Wind betrifft. 

Der deutsche Strommix - Juni 2021

Es ist Zeit für einen Blick auf den abgelaufenen Monat Juni. 

Hier die Daten, wie immer von der Bundesnetzagentur:

Die Windflaute ist etwas ausgeprägter als im Vormonat. 

Nehmen wir wieder zwei besondere Tage heraus. Zuerst den 12. Juni:

Ein relativ guter Tag für die Regenerativen, zumindest für ein paar Stunden. 

Und dann noch als Kontrast dazu den 26. Juni:

An diesem Tag klafft wieder eine Versorgungslücke von mehreren Gigawatt, die nur tagsüber von der Photovoltaik etwas abgemildert wird. 

Es gibt also jeden Monat den einen oder anderen Tag, an dem eine ausreichende Stromversorgung allein mit regenerativen Energien nicht gewährleistet ist. 

Der deutsche Strommix - Mai 2021

Der vergangene Monat Mai zeigte sich, was die Ausbeute an Windstrom betrifft, sehr wechselhaft. Hier unsere Übersicht. Wie immer stammen die Daten von der Bundesnetzagentur. 

Nur zum Monatsanfang und gleich nach der Monatsmitte gab es ausreichend Wind, um die Regenerativen zu stützen. 

Sehen wir uns beispielhaft den 4. Mai an:

An diesem Tag konnten die sogenannten Erneuerbaren Energien in der Tat den größten Teil der Versorgung gewährleisten. 

Aber es gab auch Flauten, beispielsweise am 12. Mai 2021: 

Hier klafft den ganzen Tag über eine Lücke von mehr als 30 GW! 

Kann man an so einem Tag sein E-Auto aufladen? Kann die Industrie ihren Bedarf decken? 

Oft wird eingewendet, dass ja irgendwo in Europa immer der Wind weht. Selbst das ist zweifelhaft. Aber stellen wir uns mal vor, es wäre so. Angenommen in Deutschland wäre es windstill, aber in den baltischen Ländern wehte eine kräftige Brise. Die Frage ist, ob die Stromproduktion in den baltischen Staaten ausreicht, um Deutschland quasi mitzuversorgen. 

Der deutsche Strommix - November 2020

Der Rückblick auf den vergangenen November offenbart einmal mehr die Misere der regenerativen Energien. 

Das Bild stammt wie immer von der Bundesnetzagentur. 

Der deutsche Strommix - Oktober 2020

 Ohne viele Worte lassen wir die Abbildung für sich sprechen: 

Quelle wie immer die Bundesnetzagentur. 

Die physikalischen Grenzen der Energiewende

Ja, kaum zu glauben: Es gibt physikalische Grenzen, auch für die Energiewende. 

Eine eingehende Beschreibung dieser Grenzen findet man auf Daniel Stelters Blog BTO. 

Auch ein noch so festes Glauben an regenerative Energien bringt diese nicht in den Stand, ein Industrieland wie Deutschland mit ausreichend Energie zu versorgen, um den bestehenden Lebensstandard zu erhalten. 

Die Frage ist also, wie weit geht es bergab. Und was werden die wirtschaftlichen und sozialen Kosten dieses Abstiegs sein. Daniel Stelter ging auf diese Fragen in mehreren Artikeln ein. Sehr lesenswert. 

Die Dunkelflaute - jetzt auch auf Englisch

Es gibt ja gewisse Worte der deutschen Sprache, die haben es in den englischen Wortschatz geschafft. Beispiele: Bunker, Schnaps, Ersatz, Weltschmerz etc. 

Das jüngste Beispiel dieser Art von sprachlicher Migration ist das Wort Dunkelflaute. Es taucht inzwischen auch in englischen Fachpublikationen auf, wie ich einem Artikel auf BTO entnehme. 

Für Leser, die diesen Begriff noch nicht kennen (aber vielleicht schon bald kennenlernen werden), hier eine kurze Erklärung: Wenn Mitteleuropa in den dunklen Wintermonaten im festen Griff einer Hochdruckwetterlage ist, dann sieht es für die Energieversorgung aus regenerativen Quellen schlecht aus. Denn dann produzieren einerseits die PV-Anlagen jahreszeitlich bedingt am Minimum und andererseits herrscht eine großflächige Windstille, die auch vor Landesgrenzen nicht halt macht, was die Windräder lustlos herumstehen lässt. Fazit: Windstrom nahe Null trotz zehntausender Windräder. 

Ein Land, das in einer solchen Situation mit großen Kapazitäten (in GW) an Solarenergie und Windkraft gesegnet ist, wird dann sein Heil in der verbliebenen konventionellen Kraftwerken suchen müssen, soll die Energieversorgung einigermaßen aufrecht erhalten werden. Mit etwas Glück können Nachbarländer mit ihren Kern- und Kohlekraftwerken aushelfen, sofern sie diese noch besitzen. 

Gerade eben fuhr ich an etwa zwanzig Windkraftanlagen vorbei, bei denen sich nicht ein Rotorblatt bewegte. Zum Glück ist es ein sonniger Tag, sodass die Photovoltaik auf Hochtouren produziert. 

Irgendein Schlaumeier sagte einmal, dass Wind und Sonne keine Rechnung schicken. Stimmt. Der Wind war in den letzten Tagen hier so schwach, dass er nicht mal eine Briefmarke übers Land blasen könnte. 

Merkwürdig nur, dass Deutschland die höchsten Strompreise in der EU hat, obwohl doch die regenerativen Energien so günstig sind. Kann mir das jemand erklären? 

Der deutsche Strommix - August 2020

 Wie sah es im August 2020 aus? 

Der Wind den ganzen Monat über sehr schwachbrüstig mit einem kurzen Aufbäumen in der letzten Woche. Die meiste Zeit über waren die Regenerativen weit davon entfernt, den Strombedarf decken zu können. 

Beachtlich, wie wenig Strom 30000 Windkraftanlagen produzieren können, ganz einfach, weil nichts da ist, um die Rotoren zu drehen. Das wird sich auch bei kürzeren Abständen zu Wohngebieten nicht ändern. Versprochen. 

Der deutsche Strommix - Juli 2020

Wie sah der vergangene Juli aus hinsichtlich Stromverbrauch und Erzeugung aus regenerativen Quellen? 

Die Bundesnetzagentur liefert folgendes Bild: 

An Sonne herrschte ja kein Mangel, aber wenn der Wind ausbleibt, klafft eine gewaltige Lücke zwischen den Regenerativen und den Bedürfnissen der Volkswirtschaft. Sehr schön in der Mitte des Monats zu sehen. Die konventionellen Enerieträger sind - wie immer - nicht aufgeführt. 

Solche Dinge lassen sich auch mit geringeren Abstandsregeln zwischen Windrädern und Anwohnern nicht aus der Welt schaffen. 

PV-Ausbeute und Sonnenstunden

Eine PV-Anlage in Linz war schon mehrfach Thema dieses Blogs (etwa hier und hier). Diesmal wollen wir uns ansehen, wie sich die Ausbeute dieser Anlage und die Anzahl der Sonnenstunden zueinander verhalten.

Intuitiv würde man meinen, die Stromproduktion der Photovoltaikzellen würde proportional zur Sonnenscheindauer ansteigen. Doch das ist nicht der Fall, wie die folgende Graphik zeigt.

Für diese Darstellung wurden die Daten der Jahre 2013 bis 2018 ausgewertet. Auf der senkrechten Achse sieht man die Anzahl der Kilowattstunden, die pro Sonnenstunde produziert wurden. Interessanterweise wird in den warmen Monaten spürbar weniger Strom pro Sonnenstunde geliefert als in den kälteren Monaten.

Der Grund dafür liegt in der Effizienz einer PV-Anlage, die mit steigender Temperatur abnimmt. Warum ist das so? Nun, weil bei höheren Temperaturen die thermische Bewegung der Moleküle stärker wird, was sich negativ auf die Stromproduktion auswirkt.

Der deutsche Strommix - Dezember 2019

Der letzte Monat des vergangenen Jahres zeigt sehr deutlich die schwankende Natur der regenerativen Stromquellen. Am Beginn und gegen Ende des Monats war das Windaufkommen tageweise sehr schwach. Die Solarstromausbeute ist jahreszeitlich bedingt recht bescheiden.

Obwohl gegen Jahresende der Stromverbrauch deutlich absinkt, reichen die Regenerativen bei weitem nicht aus, um den Verbrauch zu decken.

Die Abbildung stammt wie üblich von der Bundesnetzagentur.

Photovoltaik in Österreich

Hier die Ausbeute einer PV-Anlage in Linz über die letzten Jahre:

Die Eckdaten: Installation 1996, Leistung: 2,4 kWp, Fläche: 20 m2. 

Die Anlage ist etwas unterdimensioniert, was bedeutet, dass es selbst in den sonnigen Sommermonaten nicht möglich ist, den gesamten Eigenbedarf abzudecken. Mit der doppelten Leistung wäre es theoretisch möglich, während der größten Sonnenscheindauer stromautark zu sein. Dazu wäre die Verwendung eines Batteriespeichers sinnvoll. 

Im nächsten Bild folgt die Ausbeute pro kWp:

Auf diese Weise lassen sich PV-Anlagen unterschiedlicher Größe miteinander vergleichen. Zumindest näherungsweise, denn natürlich hängt die Ausbeute pro kWp auch von anderen Parametern ab wie z.B. dem Anstellwinkel und der Ausrichtung bezüglich der Himmelsrichtung.

In erster Linie jedoch hängt dieser Wert von der Sonnenscheindauer des jeweiligen Monats ab. Klarerweise ergeben sich die Spitzenwerte während der warmen Jahreszeit, die Minima sind im Dezember und Januar anzutreffen.

Weitere Informationen hier und hier.

Die dunkle Seite der Wasserkraft?

Auf Addendum gibt es eine Reportage über die dunkle Seite der Wasserkraft in Österreich. Die Alpenrepublik bezieht einen Großteil ihrer Stromerzeugung aus dem Wasser. Die landschaftlichen Gegebenheiten erlauben eine großzügige Nutzung der Wasserkraft. Dazu kommt ein grünes Image als eine der regenerativen Energieformen. Gleiches gilt im Übrigen auch für Länder wie Schweden und Norwegen.

Doch der Bericht auf Addendum beleuchtet darüberhinaus einen anderen Aspekt dieser Form der Stromproduktion. Denn der Bau von Wasserkraftwerken bedeutet immer auch einen Eingriff in bestehende Ökosysteme. Nun ja, selbst "grüne" Energiequellen kommen um dieses Problem nicht herum. Auch Windkraftanlagen und die Photovoltaik haben ihre jeweiligen Leichen im Keller. So weit, so trivial.

Ein wichtiger Punkt wurde in diesem Bericht allerdings nicht erwähnt. Nämlich der Umstand, dass die Wasserkraft in Österreich den klar besten Kapaziätsfaktor aller Formen der Stromerzeugung aufzuweisen hat. Dies zeigt etwa folgendes Bild, das auf Eurostat-Daten aus dem Jahr 2015 beruht.

Zur Erinnerung: der Kapazitätsfaktor bezeichnet die Verfügbarkeit einer bestimmten Energieform. Photovoltaik und Wind liegen im Rahmen dessen, was in Österreich zu erwarten ist. Die Wasserkraft liegt hinsichtlich ihrer Verfügbarkeit etwa 50% über der Windkraft. Vergleichen mit der Photovoltaik hat die Wasserkraft eine etwa dreimal so hohe Verfügbarkeit. Das ist doch ein sehr stichhaltiges Argument zugunsten der Nutzung des Wassers für die Stromerzeugung.

Gleichwohl sollen die ökologischen Folgen nicht völlig ignoriert werden. Aber diese gibt es auch bei Wind (etwa Flächenverbrauch) und Sonne (Rohstoffe). Jede Form der Gewinnung elektrischer Energie hinterlässt ihren ganz spezifischen Fußabdruck.

Es ist eben reines Wunschdenken, dass man Energie, die über den lebensnotwendigen Bedarf  (siehe den letzen Beitrag, also 2-4 kWh pro Tag und Nase) hinausgeht, ohne Einwirkung in bestehende Ökosysteme bereitstellen kann.

Was ist angesichts dieser unumstößlichen Tatsache zu tun? Falls wir nicht zurück auf die sprichwörtlichen Bäume wollen, müssen wir uns für den einen oder anderen Eingriff in die Natur entscheiden. Der Einsatz fossiler Energien hat uns in eine Welt bislang unerreichter Möglichkeiten katapultiert. Inzwischen weht der Wind, zumindest im dekadenten Westen, in Richtung regenerativer  Energien. Wie weit wir damit kommen, ohne unseren Wohlstand entscheidend einzuschränken, bleibt abzuwarten. Solange die Speicherproblematik nicht gelöst ist, werden die Regenerativen nicht in der Lage sein, uns ein vergleichbares Wohlstandsniveau zu gewährleisten. Und selbst dann bleibt so mancher Makel an den sogenannten Erneuerbaren hängen.

Der deutsche Strommix - Januar 2019

Von jetzt an soll regelmäßig über deutsche Stromproduktion aus regenerativen und anderen Quellen berichtet werden. Die Informationen stammen vom Agorameter.

Den Anfang macht der Januar 2019.

Deutschlands Stromproduktion im Januar 2019

Da gab es einige Tage, wo der Beitrag des Windes sehr dürftig war, vor allem in der zweiten Monatshälfte. Allein der Strom aus Photovoltaik kann gelegentlich ein wenig aufblitzen. Auch wenn die Produktionsspitzen der regenerativen Energien kurzzeitig in die Nähe der Verbrauchswerte gelangen, so ist doch in der weitaus überwiegenden Zahl der Tage der Strom aus Wind und Sonne weit ab vom Schuss. Sozusagen ein typischer Januar.

Photovoltaik in der Praxis - Jahresbilanz 2018

Eine PV-Anlage in Linz, deren Daten mir regelmäßig zur Verfügung stehen, war schon mehrmals Thema auf diesem Blog (hier und hier). Die Anlage hat eine Maximalkapazität von 2,4 kWp.

Inzwischen liegen alle Produktionswerte für 2018 vor, und wir werden einen kurzen Blick darauf werfen.

Fig. 1 Stromproduktion eine PV-Anlage in Linz

Gerade in der zweiten Jahreshälfte waren die Erträge überdurchschnittlich. Kein Wunder angesichts eines überaus sonnenreichen Sommers. Dagegen fiel das erste Halbjahr etwas schwächer aus.

Die Gesamtproduktion betrug im letzten Jahr 1894,0 kWh. Das wiederum entspricht einem Kapazitätsfaktor von 8,9%, d.h. die Anlage lieferte 8,9% der Strommenge, zu der sie theoretisch in der Lage ist.

Insgesamt ergibt sich für das Jahr 2018 ein Autarkiegrad von 21%, was den Stromverbrauch betrifft. Mit anderen Worten: 21% des gesamten Stromverbrauchs im Haushalt wurden von der PV-Anlage abgedeckt.

Hätte das Haus auch eine Batterie mit einer Kapazität von 2,5 kWh, so könnte die Autarkie auf 36% gesteigert werden.