Zwangsabschaltung im Namen der Energiewende

Die Schwankungen der Wind- und Solarstromerzeugung fordern ihren Tribut. So müssen, wenn Angebot und Nachfrage nicht in Einklang gebracht werden können, Zwangsabschaltungen dafür sorgen, dass das Stromnetz einigermaßen stabil bleibt. Die FAZ berichtete unlängst darüber.

Was bis vor kurzer Zeit lediglich in den Studierstuben von Energieexperten diskutiert wurde, hat nun die Ebene der Realität erreicht. Die Fluktuationen des Stromnetzes werden mitunter so groß, dass Verbraucher vom Netz getrennt werden müssen, um größere Unbill zu vermeiden.

Am Mittag des 14. Dezember 2018 gab es in Deutschland "zu wenig Elektrizität". Wie kann das sein? Nun, die FAZ zitiert die Netzbetreiber mit den Worten: "Prognosefehler bei den erneuerbaren Energien aufgrund einer seinerzeit komplexen Wetterlage". Konkret heißt das, bestimmte Vorhersagemodelle haben eine gewisse Strommenge (aus regenerativen Quellen) in Aussicht gestellt, die allerdings zum fraglichen Zeitpunkt sich nicht einstellen wollte. Folglich war dann das Angebot geringer als die Nachfrage. Wenn in dieser Lage keine weiteren Kapazitäten (etwa über Importe) zur Verfügung stehen, müssen eben manche Verbraucher ohne Strom auskommen. So kann´s gehen.

In der Tat herrschte in diesen Tagen in Deutschland eine relative Flaute, was Wind und Sonne betrifft (siehe hier).

In solchen Situationen, wo also die Stromerzeugung (+ Importe) nicht ausreicht, um die Nachfrage zu decken, werden Großverbraucher zeitweilig vom Netz genommen. Dass dies gar nicht so selten vorkommt, zeigt ein Brief von Hydro Aluminium, indem es heißt: "Bisher sind dieses Jahr 78 Abschaltungen alleine der Aluminiumhütten erfolgt." Neben den Produktionsausfällen besteht auch die Gefahr, dass technische Anlagen Schaden nehmen.

Netzbetreiber müssen die Nachfrage für den nächsten Tag prognostizieren. Dafür schätzen sie ab, wie viel Wind- und Sonnenstrom anfällt. Der hat im Netz Vorfahrt vor Elektrizität aus Atom-, Kohle- oder Gaskraftwerken. Kommt es zu Prognosefehlern, müssen abschaltbare Lasten ran, wie an jenem Freitag im Dezember. Die Fehler können groß ausfallen, wie die Netzbetreiber gelernt haben. Bei Hochnebel kann die Abweichung zwischen am Vortag geschätzter und realisierter Sonnenstromgewinnung 8000 Megawatt betragen. Das sind 10 Prozent vom Verbrauch.

Es geht mithin um recht ordentliche Stromkapazitäten, die hier quasi lotteriemäßig zur Verfügung stehen oder eben auch nicht. Da kann einem unerwarteter Nebel einen Strich durch die Rechnung machen.

Die Frage, ob eine hochtechnisierte, moderne Industriegesellschaft allein mittels regenerativer Energien (und ohne ausreichende Speichermöglichkeiten) versorgt werden kann, dürfte damit beantwortet sein. Und das, obwohl der Anteil der Regenerativen am Strommix noch deutlich unter 50% liegt.

Wenn nach dem Atom- auch der Kohleausstieg erst mal vollzogen ist, steht turbulenten Zeiten eigentlich nichts mehr im Wege.

Ein Beinahe-Blackout in Frankreich

Am 10. Januar gegen 21 Uhr schrammte Frankreich an einem Stromblackout vorbei. Der Grund: mangelnde Stromimporte aus Deutschland und Belgien. Dadurch kam es zu einem Versorgungsengpass im französischen Stromnetz. Einige Großverbraucher (mit mehr als 1500 MW) mussten sofort vom Netz genommen werden, um größere Ausfälle zu vermeiden.

Zwar bemüht sich der Bericht von france inter, explizite Vorwürfe gegen Deutschland und Belgien zu vermeiden, indem pflichtschuldig davon gesprochen wird, dass das europäische Stromnetz sehr eng miteinander verwoben ist. Andererseits wird aber darauf hingewiesen, dass zum fraglichen Zeitpunkt Strom aus diesen beiden Nachbarländern importiert wurde.

Auf einer deutschen Webseite ist zu sehen, dass an jenem Tag die Stromerzeugung aus regenerativen Quellen (vor allem Wind und Solar) extrem gering war. Zur fraglichen Zeit lieferten die deutschen Windturbinen nur gut 4 GW während die Photovoltaik naturgemäß pausierte.

Wie in einem früheren Beitrag besprochen, sind großflächige Windflauten in Europa gar nicht so ungewöhnlich, sodass der Hinweis auf das eng verflochtene europäische Stromnetz in dieser Hinsicht ins Leere läuft. Denn, so ist zu vermuten, auch andere Länder wie UK, die Schweiz oder Spanien hatten nicht die entsprechenden Stromüberschüsse, um den Mangel in Frankreich auszugleichen.

Spannende Zeiten.

Grüne Mythen - El Hierro

Ein Update zum grünen Vorzeigeprojekt El Hierro bietet Roger Andrews auf Energy Matters. 2018 lieferte die Kombination aus regenerativen Energien und einem großen Wasserspeicher 56,6% der lokalen Elektrizität und deckte 13,0% des Energiebedarfs.

Hier ein Bild, das die Entwicklung seit Projektbeginn zeigt:

Fig. 1 Stromerzeugung durch regenerative Quellen und Dieselaggregate aus El Hierro. Quelle: http://euanmearns.com/el-hierro-fourth-quarter-2018-performance-update/

Von einer völlig autarken Energieversorgung auf der Insel ist man also noch meilenweit entfernt und das trotz sehr guter Voraussetzungen. Ohne den Einsatz von Dieselgeneratoren sähe es auf El Hierro ziemlich mau aus.

Irgendwas mit Medien - Aber nichts mit Energie

Es gibt, zumal in den sogenannten "seriösen Medien" (wie seriös die sind, konnte man ja unlängst beim SPIEGEL beobachten) mitunter Artikel, die eine unfreiwillige Komik entfalten. Das liegt dann meistens daran, dass Autoren (im vorliegenden Fall: eine Autorin) über Themen schreiben, die ihnen völlig fremd sind. Die fachliche Inkompetenz wird dann, ganz im Sinne der Mainstreammedien, mit "Haltung" kompensiert.

Wer eben nur "irgendwas mit Medien" macht, hat üblicherweise im Bereich Energie eher weniger Durchblick. Was dabei rauskommt, nimmt Manfred Haferburg elegant auf die Schippe.

Hieraus ein paar Highlights:

• Das Handelsblatt war eine seriöse Zeitung, als das Klima noch nicht von Deutschland gerettet werden musste. Auf der nach oben offenen Skala des Energiewende-Blödsinns spielt das Handelsblatt nun ganz vorne mit. „Virtuelle Kraftwerke – Was die Energieerzeuger der Zukunft leisten“ betitelt das Handelsblatt einen der unzähligen Energiewende-Rettungsartikel aus deutschen Redaktionsstuben.

• Da fragt sich der Leser: Wer darf eigentlich beim Handelsblatt über Energiefragen schreiben? Die Autorin des Artikels studierte Kultur- und Medienwissenschaften und machte unter anderem Station beim Spiegel (ich sag jetzt nichts).

• „Wo früher wenige Dutzend konventionelle Kraftwerke standen, stehen heute mehr als hunderttausend Windräder, weit über anderthalb Millionen Solaranlagen und tausende Biogasanlagen quer über Deutschland verteilt.

•  … Das Besondere an einem virtuellen Kraftwerk: Es ist „planbare“ Energie, sogenannte Regelenergie – ein wichtiges Kriterium für ein stabiles Stromnetz“.

• „Unsere Batterien können jetzt als virtuell zusammengeschlossenes Kraftwerk neben ihrem normalen Betrieb auch für die Regelenergie zur Stabilisierung des Netzes genutzt werden“, erklärt Sonnen-Chef Christoph Ostermann dem Handelsblatt. Das heißt, wenn gerade viel Strom aus Erneuerbaren ins Netz kommt, der in dem Moment nicht gebraucht wird, kann die überschüssige Energie in den Batterien zwischengespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen werden“. 

• Insgesamt verfüge die Firma Sonnen in Europa über 30.000 Heimspeicher für Photovoltaikanlagen. Damit die Batterien als Zwischenspeicher für Netzüberschüsse oder Engpässe genutzt werden könne, habe das Unternehmen aus diesen Anlagen mehrere Batterieleistungen aus ganz Deutschland zu einem Block von einem Megawatt gebündelt.

• Es konnte ein virtueller Block von einem Megawatt geschaffen werden! Wow, das ist die Leistung von einem Drittel Windrad. Mal abgesehen davon, dass auch hier wieder Leistung und Arbeit verwechselt wurden, so dass wir nicht wissen, wie viele Minuten diese Leistung dem Netz zur Verfügung gestellt werden kann. 

Hierzu noch ein paar Bemerkungen meinerseits.

30 000 Heimspeicher ergeben zusammen einen "virtuellen" Block von einem Megawatt. Das macht im Schnitt gut 33 Watt pro Heimspeicher. Das entspricht in etwa der Leistung von vier oder fünf Energiesparlampen. Pro Speicher. Gigantisch!

Aber der größte Witz ist doch, dass diese Energie "planbar" sein soll. Wer´s glaubt, wird selig! Das alte Problem der Photovoltaik, im Sommer gibt´s zuviel, im Winter zuwenig Strom, wird auch diese Traumtänzerei nicht aus der Welt schaffen. Dazu kommt der Wind, der fast immer unstetig weht. Alles in allem ist die Speicherkapazität einfach nur lachhaft.

Da wird nun das Konzept eines "virtuellen Kraftwerks" der breiten Öffentlichkeit vorgestellt, und zwar nicht von einem Fachmann, sondern von einer Autorin, die "irgendwas mit Medien" gemacht hat. Besser kann man seine Verachtung für die Leser nicht zeigen. Anstelle einer fachlich kompetenten Präsentation gibt es - grüne Propaganda.

Kein Wunder, dass die Mainstreammedien an Glaubwürdigkeit verlieren.

Wieviel Öl braucht Frankreich?

Aktuelles zum Ölverbrauch in Frankreich.

Bekanntlich gab es in jüngster Zeit einen gewissen Aufruhr in Frankreich wegen der Einführung einer neuen (d.h. zusätzlichen) Steuer auf Automobilkraftstoffe. Letzteres unter dem Deckmantel des Klimaschutzes.

Wir fragen uns also: Wie sehen die Verbrauchszahlen für Erdölprodukte in Frankreich aus? Die entsprechenden Daten findet man auf der Webseite des Oil Bulletins der Europäischen Kommission.

Wie in anderen Ländern auch ging in Frankreich der Verbrauch von Dieselkraftstoff in den letzten Jahren deutlich nach oben (was übrigens politisch gewollt war - Stichwort: Klimaschutz). Der Anstieg betrug etwa 17% zwischen 2002 und 2016. Gleichzeitig ging der Konsum von Benzin und anderen Produkten ebenso markant zurück. Der Benzinverbrauch sank zwischen 2006 und 2016 um 60%.

Fig. 1 Verbrauch unterschiedlicher Erdölprodukte in Frankreich

Insgesamt ergibt sich folgendes Bild. Der Gesamtverbrauch von Ölprodukten in Frankreich ist seit 2008 rückläufig, und zwar deutlich.

Fig. 2 Aggregierter Verbrauch von Erdölprodukten in Frankreich

Daraus folgt zwangsläufig, dass auch die entsprechenden CO2-Emissionen dieser Produkte rückläufig sind.

Eigentlich keine schlechte Nachricht. Man fragt sich dann, ob eine zusätzliche Steuer auf Fahrzeugkraftstoffe den Verbrauch noch weiter nach unten drücken könnte. Wahrscheinlich nicht. Der Grund für das Vorgehen der Regierung liegt wohl eher in der allgemeinen Natur von Steuern, die dem Staat eine willkommene Einnahmequelle verschaffen. Der geduldige Steuerzahler soll nach allen Regeln der Kunst gemolken werden, eine passende Begründung dafür findet sich letztlich immer.

Energie sparen - Wieviel ist möglich?

In früheren Beiträgen habe ich mich bereits mit Fragen des Energieverbrauchs in Wohngebäuden auseinandergesetzt, nämlich hier und hier.

Heute also am Beispiel Schweden. Und hier insbesondere der Bereich Heizung und Warmwasser in Häusern und Wohngebäuden.

Es gibt zwar eine einheitliche europäische Statistik - Eurostat, die einzelne Länder direkt vergleichbar macht. Andererseits hat jedes Land seine eigene spezifische Statistiktradition.

In Schweden beispielsweise gibt es eine jährliche Erhebung des Energieverbrauchs von Ein- und Mehrfamilienhäusern und Wohngebäuden. In dieser Datensammlung wird unter anderem der Verbrauch entsprechend dem Alter des Hauses oder Wohngebäudes aufgelistet. Die vor allem interessante (und damit vergleichbare) Größe ist der Energieverbrauch pro Quadratmeter (kWh/m^2). Die entsprechende Graphik sieht dann so aus wie in Fig. 1.

Fig. 1 Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser (Einfamilienhäuser) in Schweden

Die rote Linie zeigt an, um wieviel der spezifische Energieverbrauch über dem Verbrauch der modernsten, also energiesparendsten Häuser liegt.

Wenn man nun noch weiß, wie groß die beheizte Fläche in jeder Kategorie in Quadratmeter ist, dann lässt sich daraus leicht der Energieverbrauch pro Alterskategorie berechnen. Dankenswerter Weise beinhaltet die schwedische Statistik auch diese Daten. Die Summe über alle Kategorien liefert schließlich den gesamten Energiebedarf für Heizung und Warmwasser für Einfamilienhäuser in Schweden. Dieser Wert lag in den letzten Jahren im Mittel bei etwa 32 TWh (Terawattstunden).

Nun kann man sich folgende Frage stellen: Wieviel Energie könnte man einsparen, wenn man alle Häuser auf den modernsten Stand der Technik brächte? Es geht also bildlich gesprochen darum, alles was oberhalb der roten Linie liegt, abzuschneiden. Das lässt sich rechnerisch leicht durchführen. Wir schauen uns an, um wieviel der spezifische Energieverbrauch in kWh/m^2 über dem niedrigsten Wert liegt.

Das führen wir für jede Kategorie durch und multiplizieren wieder mit der beheizten Fläche in jeder Kategorie. Daraus erhalten wir ein Einsparpotential von ca. 11 TWh (Mittelwert der letzten Jahre) für alle Einfamilienhäuser. Mit anderen Worten: Würden wir jedes Haus technisch so aufrüsten, dass es nicht mehr als die Häuser der energiesparendsten Kategorie verbraucht, könnten wir bei schwedischen Wohnhäusern rund 11 TWh einsparen. Verglichen mit dem derzeitigen Energieverbrauch von 32 TWh wäre das also ungefähr ein Drittel.

Eine analoge Untersuchung gibt es auch für Wohngebäude, deren Ergebnisse in Fig. 2 dargestellt werden. Es gelten die gleichen Überlegungen wie oben für Einfamilienhäuser (und Doppelhaushälften).

Fig. 2 Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser (Wohngebäude) in Schweden

Der Energieverbrauch (Heizung und Warmwasser) für Wohngebäude in Schweden beträgt rund 26 TWh (Mittelwert der letzten Jahre).

Wie oben können wir auch hier das Einsparpotential ausrechnen, das sich ergibt, wenn man alle Gebäude energiemäßig auf den modernsten Stand der Technik bringt. Dieses Potential beträgt bei schwedischen Wohngebäuden rund 9 TWh, was wiederum einem Drittel des bisherigen Energieverbrauchs entspricht.

In beiden Fällen (Einfamilienhäuser und Wohngebäude) lässt sich somit rund ein Drittel der Energie für Heizung und Warmwasser einsparen. Ein Drittel ist nicht wenig. Aber es ist eben auch nicht so wahnsinnig viel, insbesondere wenn wir den gesamten Energieverbrauch eines Landes betrachten.

Wir haben in diesem Posting eine kleine Analyse durchgeführt für einen sehr speziellen Fall. Der Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser ist verglichen mit dem gesamten Verbrauch nicht gerade klein. Im Jahr 2016 lag der Endenergieverbrauch in Schweden bei 379 TWh gemäß Eurostat.
Vergleichen wir das mit dem oben berechneten Sparpotential von 20 TWh, so sehen wir, dass wir nur gut 5% des gesamten Endenergieverbrauchs einsparen können, wenn alle Wohneinheiten auf dem neuesten Stand der Technik sind.

Ob das genügt, um die Vorgaben der Klimarettung zu erfüllen?

Manchmal weht der Wind

... und manchmal eben nicht.

Zu den bekanntesten grünen Mythen gehört die These, dass irgendwo immer der Wind weht. Und dass folglich immer genügend Windstrom verfügbar sein sollte, um jene Gegenden, in denen gerade Flaute herrscht, mit regenerativem Strom zu versorgen.

Doch ist das wirklich so? Es mag in der Tat häufig so sein, obwohl auch hier eine quantitative Analyse die eine oder andere Überraschung parat haben dürfte. Es ist aber andererseits nicht ungewöhnlich, dass weite Teile Europas von einer Flaute oder einem Überangebot an Wind betroffen sind.

Dieses Szenario analysiert Roger Andrews am Beispiel Westeuropas. Dazu nimmt er (Echtzeit) Daten von P-F Bach, der in seinem elektronischen Archiv stündliche Werte für die Windstromproduktion in MWh bereitstellt.

Zwei Tage im Januar 2016 verdeutlichen das Problem. Am 20. Januar 2016 mittags war das Windaufkommen in weiten Teilen Westeuropas ziemlich mager. Zehn Tage später, am 30 Januar 2016  um 7:00 Uhr trat genau der umgekehrte Fall ein und es gab ein klares Überangebot an Windstrom.

Fig. 1 Flaute und Überangebot an Windstrom in Westeuropa an zwei ausgewählten Tagen im Januar 2016. Quelle: http://euanmearns.com/quantifying-wind-surpluses-and-deficits-in-western-europe/

Die Zahlen in den jeweiligen Ländern geben die Kapazitätsfaktoren der Windstromerzeugung an. Mit anderen Worten: am 20. Januar waren die Windräder in Deutschland nur zu etwa 10% ausgelastet, während sie zehn Tage später gut 70% ihrer Leistungsfähigkeit erreichten. Für die anderen Länder gilt das natürlich ebenso.

Überlagert man die Windstromproduktion für die einzelnen Länder im Januar 2016, erhält man folgendes Bild:

Fig. 2 Windstromerzeugung in Westeuropa im Januar 2016. Quelle wie oben.

Aus Fig. 2 wird klar, dass die oben angeführten Extremwerte eben nur die Spitze des sprichwörtlichen Eisbergs sind. Denn die Ungleichgewichte in der Windstromerzeugung halten eben über einige Tage hinweg an.

Dazu noch eine Anmerkung meinerseits: Dieses Beispiel verdeutlicht die Situation im Januar 2016. Traditionell ist Januar jener Monat, in dem eine andere Quelle regenerativer Energie, nämlich die Sonne, auf dem Tiefpunkt ihrer Leistung ist. Es ist also völlig aussichtslos, Defizite an Windstrom mit etwaigen Überschüssen an Solarstrom ausgleichen zu wollen. Und selbst angenommen, die Wintersonne scheint in Spanien mit voller Kraft, so würde das dennoch nicht ausreichen, um allein die sonnenärmeren nördlichen Nachbarn, also Frankreich, Deutschland, Schweden und das Vereinigte Königreich mitzuversorgen. Von den kleineren Ländern ganz zu schweigen.