- Stromversorgung in Deutschland: Wie zuverlässig ist sie?
Derzeit macht die Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie mehr als 7% des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland aus. Bei der Erörterung des weiteren Ausbaus der Nutzung erneuerbarer Energiequellen werden Schwankungen ihrer Verfügbarkeit nicht ausreichend berücksichtigt.
Dies gefährdet jedoch die Stabilität des Stromnetzes. Die Stilllegung von Kernkraftwerken und eine Reduzierung der Kohlekraftwerke in den nächsten 10 Jahren werden trotz des geplanten Ausbaus von Wind- und Photovoltaikanlagen zu Stromausfällen führen. Weder Versorgung noch Netzwerksicherheit sind garantiert. Was ist das Wesentliche an diesem Problem?
- EEG-Gesetz (Renewable Energy Priority) und Energiewende
2000 wurde das Gesetz über erneuerbare Energiequellen (EEG) verabschiedet. Die ersten Absätze sprechen von Folgendem:
- Die Gewährleistung einer nachhaltigen Entwicklung der Energieversorgung im Interesse des Klima- und Umweltschutzes ist das Ziel dieses Gesetzes
- Das Gesetz regelt den Kauf und die Zahlung von Strom, der ausschließlich aus Windkraft, Solarenergie, Wasserkraft, Geothermie, Deponiegas, Abwassergas, Minengas oder Biomasse stammt
- Netzbetreiber müssen Stromerzeugungssysteme an ihr Netz anschließen und den gesamten von diesen Systemen angebotenen Strom annehmen
Das EEG repräsentiert somit den Beginn der “Energiewende”. Durch die Abschaltung aller Kernkraftwerke bis 2022 und die Einstellung der Kohleverstromung bis 2038 werden die Treibhausgasemissionen, insbesondere Kohlendioxid (CO2), gesenkt und damit ein nachhaltiger Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz geleistet.
Sie sollten durch erneuerbare Energiequellen (EE oder RES) ersetzt werden, wodurch die Entwicklung von Energiespeichersystemen und die Energieeffizienz gefördert und Energiesparmaßnahmen umgesetzt werden sollten. Bei allen Überlegungen sind 3 Sektoren zu berücksichtigen:
- Elektrizität
- Wärme
- Mobilität
Mit einer wichtigen Änderung wurde auch beschlossen, den Anteil erneuerbarer Energiequellen an der Stromversorgung bis 2020 auf mindestens 30% zu erhöhen.
- Was haben wir heute?
Offizielle Daten zeigten bereits 2018, dass die jährliche Bruttostromerzeugung etwa 650 TWh betrug. Dies beinhaltet die Umwandlung von Steinkohle, Braunkohle und Erdölprodukten aus fossilen Brennstoffen, nur einen kleinen Teil der Kernenergie und des Erdgases. Erneuerbare Energiequellen machen fast ein Drittel bzw. 226,4 TWh aus.
Zu den erneuerbaren Energiequellen gehören:
- Wasserkraft
- Biomasse
- Hausmüll
Sie sind in Deutschland immer verfügbar, aber kaum erweiterbar. Zum anderen gehören dazu auch veränderbare und erweiterbare Energiequellen:
- Wind an Land
- Wind vor der Küste
- Photovoltaik
Spitzen- oder installierte Leistung wird häufig als Parameter für Windkraftanlagen (WEA) und Photovoltaikanlagen (PVA) angegeben.
Die Systemeffizienz wird durch das folgende Verhältnis bestimmt: Stromverbrauch/installierte Leistung. Sie erhalten also für Windkraftanlagen an Land: 20%, für Windkraftanlagen vor der Küste: 34%, für PVA: 12%. Daher ist PVA besonders unwirksam.
Aus diesen Daten kann geschlossen werden, dass erneuerbare Energiequellen (Wind, Photovoltaik, Wasserkraft, Biomasse) 35% der Bruttostromerzeugung ausmachen (2009 waren es nur 16%) und damit das EEG-Ziel erreicht wurde. Die Zahl 35% ist rechnerisch korrekt, aber aus Sicht des Ansatzes falsch und verbirgt auch wichtige Fakten:
- Die genutzte Kapazität ergibt sich aus der Akkumulation für das ganze Jahr. Sie beschreibt die Situation zu keinem Zeitpunkt. Windkraftanlagen erzeugen bei ruhigem Wetter und PVA nachts keine elektrische Energie. Die Unterschiede zwischen nutzbarer und installierter Kapazität spiegeln genau diese Tatsache wider
- Verbraucher erwarten jederzeit die Verfügbarkeit von Strom in der erforderlichen Menge. Sie sind nicht daran interessiert, dass ihr gesamter Energiebedarf an einem windigen Sonnentag durch erneuerbare Energien gedeckt wird, aber sie sind daran interessiert, dass am nächsten Tag, wenn es keinen Wind gibt und im Dunkeln, kein Strom aus Windkraftanlagen und PVA zur Verfügung steht. Im Durchschnitt wird genug erneuerbare Energie produziert, aber nicht zu einem bestimmten Zeitpunkt. Man spricht daher von schwankender oder unbeständiger Energie
Andererseits wird Strom kontinuierlich von Kohle- und Kernkraftwerken erzeugt und ist jederzeit verfügbar. Dieser Indikator schwankt nicht, ist nicht volatil.
Eine gleichmäßige Erfassung der jährlich angesammelten Energie aus schwankenden und unveränderlichen Energiequellen ist nicht zulässig. Die oben genannten Prozentsätze sind Artefakte einer ungültigen Mittelwertbildung und können nicht als Parameter für den Fortschritt der Energiewende verwendet werden: Die EE-Volatilität und ihre Folgen werden immer ignoriert.
Die Beseitigung von Schwankungen bei der Stromversorgung des Netzes ist ein zentrales Thema bei der Energiewende. Wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint, liefert nicht eine, nicht Zehntausende von Windkraftanlagen oder PVA Strom. Und es gibt Zeiten in ganz Europa mit leichten Winden, und es wird regelmäßig dunkel.
Im August 2020 wurde ein negativer Rekord aufgestellt: Von 10:00 bis 11:00 Uhr wurden 0,136 GWh Strom aus Windkraftanlagen in Deutschland ins Netz eingespeist, was 0,23% der gesamten Bruttostromerzeugung und 0,22% der installierten Leistung entspricht.
Kraftwerksbetreiber können die Nachfrage der Verbraucher oder den Strombedarf decken, indem sie Kraftwerke mit mittleren oder Spitzenlasten über der Grundlast verbinden. Infolgedessen beträgt die Netzfrequenz 50 Hz – und daher bleibt das Verteilungsnetz stabil. Somit wird die Nachfrage durch das entsprechende Angebot aus Kraftwerken gedeckt und der Strommarkt nachfrageorientiert.