Ökologie | 02.11.2016 (editiert am 03.11.2016)

Schlechtes Wetter für die Energiewende

Was tun, wenn der Wind nicht weht und die Sonne nur wenig scheint? Dieses Szenario ist für ein von den erneuerbaren Energien Wind und Sonne abhängiges Land kaum in den Griff zu bekommen, wenn man nicht über große Kapazitäten an nicht-erneuerbaren Energieträgern verfügt.

Der Wind hatte sich rar gemacht in den Tagen ab dem 20. Oktober 2016. Sah man irgendwo Windräder, drehten sich deren Rotoren eher lustlos – wenn überhaupt. Was schön war für bedrohte Vogelarten wie den Rotmilan, war gleichzeitig schlecht für die Stromproduktion der Windenergieanlagen. Während Anlagen mit einer Leistung von 45 Gigawatt gegenwärtig auf dem deutschen Festland und vor den Küsten installiert sind, lieferten sie teilweise weniger als ein Gigawatt an Strom. Auch die Sonne hatte sich rar gemacht. Die Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen kontrastierte mit dem herbst- und wintertypischen hohen Verbrauch in Deutschland. Insgesamt bot sich das folgende erschreckende Bild:


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Quelle: Agora Energiewende


Während in diesen sieben Tagen Biogasanlagen und Wasserkraftwerke kontinuierlich etwa 7 GW an grundlastfähigem Strom lieferten, brachten es Sonne und Wind in Summe auf zwischen mal 14 und 1 GW. Im Schnitt mögen es vielleicht 6 – 7 GW gewesen sein. Den in der Grafik blaugrau dargestellten „Rest“ lieferten Atom-, Kohle- und Gaskraftwerke. Interessant in diesem Zusammenhang ist, dass die installierte Erzeugungskapazität für Strom aus erneuerbaren Energien die der konventionellen Kraftwerke heute bereits überschreitet (siehe dazu hier).

Wenn das letzte AKW vom Netz geht

Spätestens Ende 2022, also in gut 6 Jahren muss das letzte deutsche Atomkraftwerk vom Netz gehen (hier). Heute liefern die Atomkraftwerke ständig noch zwischen 10 und 11 GW Strom für die Grundlastversorgung. Für den hier betrachteten Zeitraum stellte sich das so dar:


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Quelle: Agora Energiewende


Der Strom aus Kernenergie ist oben braun dargestellt. Unschwer ist zu erkennen, dass dessen Menge diejenige aus der Summe von Wind- und Solarstrom in dieser Woche deutlich überschreitet. Will man nach 2022 den Strom aus Kernkraftwerken durch solchen aus Wind- und Solarenergieanlagen ersetzen, würde also bei vergleichbaren Wetterlagen nicht einmal eine Verdopplung der Wind- und Solaranlagen zu einer Kompensation des Atomstroms führen. Doch das ist illusorisch. Die logische Folge, wenn man einen Blackout, der verheerende Folgen hätte, verhindern will, wird eine Steigerung der Stromproduktion aus Kohle- und Gaskraftwerken sein, die – im Gegensatz zu den Kernkraftwerken jedoch – CO2 emittieren.

Natürlich kann man fehlenden Strom auch importieren, was aber voraussetzt, dass unsere Nachbarn im gewünschten Moment auch lieferfähig sind. Es ist aber meist so, dass hoher Verbrauch vor allem an Herbst- und Wintertagen gleichzeitig auch bei unseren Nachbarn auftritt. Deshalb können wir z.B. im Winter nicht auf Stromimporte aus Frankreich hoffen. Wir können von unseren Nachbarn schlecht erwarten, dass sie Überkapazitäten nur für uns ständig in Bereitschaft halten. Oder wir müssen dafür zahlen, wie wir das im Falle Österreichs heute schon tun. Aber auch Strom aus solchen Importen führt wegen dessen konventioneller Erzeugung nicht zu einer CO2-Reduzierung aus der Stromproduktion. Nach Abschaltung der Kernkraftwerke wird der CO2-Ausstoß aus Kohle- und Gaskraftwerken vor allem bei ungünstigen Wetterlagen zwangsläufig steigen.

Und was ist mit den Speichern?

Speicher könnten das Problem grundsätzlich lösen, wenn es gelänge, zeitweilig produzierten Überschussstrom darin quasi einzulagern und später während Zeiten geringen Angebots bei hohem Verbrauch wieder verfügbar zu machen. Die notwendigen Technologien dafür existieren durchaus. Nur sind sie in großem Stil kaum umsetzbar. Im Sekundenbereich können sie zwar Energiespitzen glätten, aber für die gigantischen Strommengen, die Deutschland während mehrerer Tage benötigt, fehlt derzeit jeder wirtschaftlich vertretbare Ansatz für Energiespeicher. Sämtliche Pumpspeicherkraftwerke Deutschlands reichen gegenwärtig allein für ein paar Stunden. Dazu heißt es auf klimaretter.info:

„Für etwa vier Prozent des europäischen Jahresstrombedarfs […] müssten bis 2020 Puffer verfügbar gemacht werden. Nähme man Pumpspeicherwerke dafür, bräuchte man zwei- bis achtmal die Wassermenge des Bodensees.“

Alternativ bräuchte man 3.000 bis 15.000 Druckluftspeicherkraftwerke, welche unterirdische Kavernen nutzen oder 50 bis 200 unterirdische Wasserstoffkavernen. Jedoch werden die meisten geologisch geeigneten Formationen bereits als Erdgasspeicher genutzt.

Ein hartes Fazit aus den erwähnten Speicherproblemen zog einer der wenigen deutschen Grundlagenforscher auf dem Gebiet der Batterieforschung, Prof. Dr. Frank Endres vom Institut für Elektrochemie an der TU Clausthal, in einem Schreiben an den Autor dieses Artikels. Darin sagt er:

„Ich warte noch immer auf die Widerlegung meines Merksatzes: „Ohne Speicher ist die Energiewende technisch nicht möglich, mit Speichern ist sie wirtschaftlich nicht möglich.“ Wer mich nachweislich widerlegt, darf mit mir ggf. über eine Dissertation sprechen.“

Und er teilt dann weiter mit, dass es bisher noch niemandem gelungen wäre, eine stichhaltige Widerlegung seines Merksatzes zu bringen, die den wissenschaftlichen Anforderungen der DFG genügen würde.

Und woher kommt der Strom für die Elektroautos?

Wenn über Elektromobilität gesprochen wird, geht es meist um Zielsetzungen hinsichtlich der Zulassungszahlen oder den Wunsch, die Batterien dieser Fahrzeuge möglichst mit Strom aus erneuerbaren Quellen zu laden. Tatsächlich liegt beim derzeitigen Strommix der CO2-Ausstoß eines E-Autos auf dem Niveau eines Diesels (hier), wobei während der Produktion des Elektroautos wegen der Batterie rund 60 Prozent mehr CO2 emittiert wird als bei der Produktion von Autos mit Verbrennungsmotor. Ändern ließe sich dieses Verhältnis zugunsten der E-Autos, wenn sie tatsächlich mit Strom aus erneuerbaren Energien fahren würden.

Aktuell sind in Deutschland rund 45 Millionen PKW und 2,8 Millionen LKW zugelassen. Die Bundregierung, die die Elektromobilität als einen „entscheidenden Baustein“ für den Klimaschutz ansieht (dazu hier), plant, „Deutschland zum Leitmarkt und Leitanbieter für Elektromobilität zu entwickeln. Bis 2020 sollen eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen fahren. Bis 2030 sollen es schon sechs Millionen sein.“ So jedenfalls die im Jahre 2011 genannten Zielmarken. Diese dürften wohl weit verfehlt werden, denn Anfang 2016 waren in Deutschland lediglich 25.502 reine Elektroautos und 130.365 Hybridfahrzeuge zugelassen (hier). Trotzdem gibt es Bestrebungen, in Deutschland ab dem Jahre 2030 nur noch Elektroautos neu zuzulassen (hier). Es stellt sich die Frage, wo dann der Strom für all diese Fahrzeuge herkommen soll?

Um einen Eindruck von der Größenordnung der künftig benötigten zusätzlichen Strommenge zu bekommen, reicht eine überschlägige Berechnung, die davon ausgeht, dass wir auch in Zukunft etwa so viel fahren werden wie heute, nur als Energiequelle dann nicht mehr Benzin oder Diesel sondern Elektrizität benötigen werden. Da die jährlich in Deutschland verkauften Mengen an Benzin und Diesel bekannt sind, ebenso der Energiegehalt der Kraftstoffe sowie auch die Wirkungsgrade von Verbrennungs- und Elektromotoren, ist eine Umrechnung relativ einfach und kann auch von Laien vollzogen werden. Hier wurde genau das getan und kann auch nachvollzogen werden. Das erstaunliche Ergebnis: Deutschland bräuchte für die Umstellung des Straßenverkehrs auf Elektromobilität eine zusätzliche Strommenge, wie sie von 33 Kraftwerksblöcken á 1 Gigawatt produziert werden würde oder das entsprechende Äquivalent an Wind- und Solarstrom. Aber dieses Äquivalent wird es an Tagen wie denen ab dem 20. Oktober nicht geben. Nach Abschaltung der Kernkraftwerke könnte der zusätzliche Strombedarf an windschwachen und sonnenarmen Tagen nur durch zusätzliche Kohle- bzw. Gaskraftwerke gedeckt werden.

Fazit

Die deutsche Energiewende könnte an ihren eigenen Widersprüchen scheitern. Von Anfang an war sie nicht systemisch durchdacht, sondern war lediglich auf die Förderung erneuerbarer Erzeugungsanlagen angelegt, ohne dabei das komplexe Gesamtsystem der Energieversorgung im Blick zu haben. Jetzt einfach die Forderung zu erheben, die Förderung erneuerbarer Energien zu verstärken (unter Inkaufnahme noch höherer Belastungen für die Verbraucher), dürfte die inzwischen deutlich erkennbaren Probleme nicht lösen, sondern verschärfen. Alternativ kann man natürlich auch auf besseres Wetter hoffen.

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