Die Volatilität der Erneuerbaren und das Problem der Speicherung

Im Zoom: 14- Februar 2023

Vortragender: unser Mitglied Dr. rer. nat. Ludger Walther

Ludger Walther arbeitet seit mehr als 7 Jahren auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien. Mehr als 500.000 Daten aus verschiedenen offiziellen Quellen (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Erneuerbare Energien in Zahlen (2019); Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz: Zahlen und Fakten Energiedaten (2022); Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber: ENTSO-E Transparency Platform (Portal); Bundesnetzagentur: SMARD Strommarktdaten (Portal), Aufbereitung der ENTSO-E Daten; Agora Energiewende: Agorameter) liegen der Analyse und der Modellierung zugrunde.

Immer wieder wird in den Medien der herausragende Anteil der erneuerbaren Wind- und PV an der gesamten Stromproduktion hervorgehoben: 35 % in 2022. Diese angeblichen großartigen Leistungen bestehen in einer täuschenden Summenbildung, wie man in der folgenden Grafik sehen kann. Dargestellt sind die Daten der Stromproduktion aller Wind- und PV-Anlagen zusammen in ganz Deutschland für das Jahr 2022 aus offiziellen Quellen, wie der Bundesnetzagentur oder der AGORA. Von links nach rechts in der Grafik sieht man die verschiedenen Summenbildungen: pro Jahr, pro Quartal, pro Monat, pro Woche, pro Tag, pro Stunde über das Jahr 2022.

Die Täuschung besteht in folgender „Argumentation“: Die Graphik oben links besagt, dass übers ganze Jahr betrachtet, die Summe der Stromerzeugung aus Wind und PV bereits mehr als 35% des Jahresbedarfes ausmacht und daher die Wind- und PV-Anlagen nur noch verdreifacht werden müssen und schon wäre der gesamte deutsche Strombedarf des Jahres komplett regenerativ erzeugt. Spätestens in den Graphiken „Pro Tag“ und „Pro Stunde“ sieht man aber, dass es viele Tage bzw. Stunden im Jahr gibt, an denen praktisch null Strom regenerativ erzeugt wird. Für ein Industrieland ist dies nicht tragbar. Da hilft auch eine noch so große Vervielfachung nichts: tausendmal Null ist dann immer noch Null. Die „Glättung“ durch die Summenbildung verdeckt den tatsächlichen Sachverhalt der Volatilität. Und das bedeutet je nach Laune von Wind und Sonne „I: Strom an – Strom aus :I, da capo al fine“.

Darüber hinaus gilt: Die Stromerzeugung aus Wind und Sonne kann zwar immer abgeregelt, aber nie „aufgeregelt“ werden – im Gegensatz zu den konventionellen Kraftwerken.

Um die Volatilität zu glätten, so bleibt der einzig vernünftige Schluss, könnte man versuchen, den überschüssigen Strom in Zeiten der Überproduktion zu speichern, um ihn bei Unterproduktion zur Bedarfsdeckung wieder zu verwenden. Man kann zeigen, dass bei einem Ausbau der Erneuerbaren zur Erreichung der Klimaziele der Bundesregierung (Klima-Neutralität 2045) eine Speicher-Kapazität von mindestens 10 TWh zur Glättung der Volatilität nötig wäre. Dies bedeutet jedoch technisch-wirtschaftlich völlig unrealistische Dimensionen sowie unvorstellbare Kosten.

• Um 10 TWh mit Pumpspeicher-Kraftwerken zu speichern, müsste man die Wassermenge des Bodensees 100 m hochheben oder die Zahl der in Deutschland vorhandenen Pumpspeicher-Kraftwerke mit dem Faktor 265 multiplizieren. Wie viele Täler müsste man dafür unter Wasser setzen?
• Um 10 TWh in Lithium-Batterien zu speichern, bräuchte man 149.000 Batterien der 67 MWh Klasse, nach aktuellen Preisen eine Investition von ca. 10 Billionen Euro.
• Um 10 TWh durch Wasserstoff-Elektrolyse zu speichern und später rück zu verstromen (Wirkungsgrad 25%), bräuchte man ca. 9.000 der zurzeit größten Elektrolyse-Anlagen (z.B. Leuna), Investition ca. 600 Milliarden Euro.

Weitere Mängel der WKAs sind ihre schlechten Erträge (nach Daten der Bundesnetzagentur):

• WKAs an Land haben in Deutschland einen durchschnittlichen Ertrag von nur 20% ihrer max. Nennleistung,
• Bei WKAs auf See liegt der Ertrag bei 35%,
• Schwachwind ist ein europaweites Phänomen, nie gibt es Ausgleich innerhalb Europas,
• Eine typische WKA in Deutschland erbringt an 2/3 der Tage des Jahres eine Leistung von unter 4% ihrer maximalen Nennleistung. Daher stehen so viele Windräder die meiste Zeit still. Eine typische 3 MW WKA erbringt an 2/3 des Jahres kaum genügend Leistung, um 50 Haushalte mit einer 2 KW Kochplatte zu versorgen.

Fazit:

Deutschland kann keine Ideologie-getriebenen Alleingänge mit der Abschaltung konventioneller Kraftwerke fahren, die nichts auf der Welt retten, und nicht nur den Wohlstand Deutschlands zerstören, sondern auch echten Klimaschutz verhindern. Unsere Nachbarn setzen zunehmend auf Kernkraftwerke. Die Forschung hierzu läuft in vielen Ländern auf Hochtouren. Die Angst vor der Kernkraft wurde und wird in Deutschland seit mehreren Jahrzehnten geschürt. Laut einem Bericht von tech-for-future[1] haben Kohle, Gas, Wasserkraft und erneuerbare Energien bisher mehr Todesopfer gefordert als die Kernkraft.

Deutschland muss wieder zu einer offenen und zukunftsorientierten Forschung mit ehrlicher Diskussion zurückfinden.