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Die Energiewende – Eine 100% Vision

Category: GOVERNMENT

Die von der Bundesregierung proklamierte Energiewende, also die Umstellung von konventionellen auf Erneuerbare Energien, ist in vollem Gange: 25% des Stroms wird bereits vor allem aus Wind & Solaranlagen produziert. Wir haben alle viel gelernt in den letzten 14 Jahren seit Einführung des Enerneuerbaren Energie Gesetzes (EEG) und hier ist sie nun, die Vision „100% Erneuerbare Energien“!

Teil 1: Strom aus 100% erneuerbaren Energien

Baustein 1 / Möglichst viel günstigen Wind & Sonnenstrom

Wieviel Strom brauchen wir eigentlich in Deutschland? Um auf vollen Touren zu fahren, um die sogenannten Stromspitzen abzudecken, brauchen wir künftig und anschaulich gesehen eine Stromleistung von etwa 130 Millionen „PS“ oder 100 Gigawatt.

Die kostengünstigste erneuerbare Energie ist seit Jahren die Windenergie. Bauen wir also zunächst 100 Gigawatt Windräder, wovon etwa ein Drittel bereits steht.

Und was passiert, wenn der Wind nicht weht? Abgesehen davon, dass immer irgendwo der Wind weht, wird das Wetter häufig so empfunden: Entweder regnerisch-windig oder sonnig. Wir haben das überprüft. Und tatsächlich, Wind & Sonne ergänzen sich oft gut, wie auch die folgende Graphik zeigt:

Entweder scheint die Sonne, oder der Wind bläst.

Quelle: Netzknotenpunkt Umspannwerk Zero Emission Altenburg, Thüringen. Beispielhaft sind einige Zeiten überwiegenden Solar- bzw. Windstroms eingekreist.

Alles schön und gut, aber ist Solarstrom nicht viel zu teuer? Nun, wir haben uns mit den Kosten beschäftigt. Und es gibt gute Nachrichten: Dank des degressiv angelegten Einspeisegesetzes für Erneuerbare, erhalten neue Solaranlagen mittlerweile 80% (!) weniger Vergütung, als noch vor wenigen Jahren! Das sind künftig nur noch 8 cent für den Strom* und damit ist Solarstrom genauso kostengünstig wie Windstrom. Nicht nur nebenbei bemerkt ist das eine geradezu phantastische Leistung des degressiv angelegten deutschen Einspeisegesetzes „EEG“!

Aber es wird noch interessanter. Wie schaffen wir es denn Solarstrom für nur noch 8 cent zu produzieren? Nun, in Deutschland geht das mit einer genialen Idee: Die Ost-Westanlage. Das ist zunächst einmal überraschend, denn Solaranlagen sollten doch am meisten produzieren, wenn sie schön nach Süden ausgerichtet sind. Hin zur Sonne. Und jeder weiss, dass eine nach Osten oder Westen ausgerichtete Solarzelle weniger Strom produziert, etwa 80% der Tageserträge. Der Trick sind jedoch die Kosten, und es funktioniert so: Solarmodule selber tragen nur noch zu etwa 30% der Gesamtinvestition bei. Damit kostet die Ost-Westanlage 130% der Südanlage, produziert aber 160%! Das sind 25% weniger Kosten für diese einfach geniale Idee! Und die Sonne lacht wieder.

Aber das ist noch nicht alles, gehen wir noch einmal zurück zu dem oben genannten Ziel, 130 Millionen „PS“ für Deutschland oder 100 Gigawatt. Wir haben ja gesehen, dass sich Wind & Solarstrom im Sinne von „entweder viel Wind, oder viel Sonne“ gut ergänzen. Das bedeutet, wir können jeweils 100 Gigawatt Wind & Solarstrom installieren, in Summe liegen wir doch nur bei den gewünschten 100 Gigawatt, allerdings immer öfter, eben bei viel Wind und viel Sonne. Eine schöne Synergie. Und es wird noch besser. Das Stichwort ist wieder die „Ost-West“ Solaranlage.

Die bisher installierten Solaranlagen, und etwa 30% der gewünschten 100 Gigawatt sind bereits installiert, erreichen Ihre volle Leistung ja in den Mittagsstunden, bei voller Südsonne. Morgens und nachmittags ist die Stromausbeute aber wegen des schlechteren Einfallswinkel eher mager. Das können aber die Ost-West Anlagen! Und jetzt denken wir mit: Wir können also nicht nur 100 Gigawatt Südanlagen installieren, sondern dazu auch noch 100 mit Ost- und 100 mit Westausrichtung. Das macht 300 Gigawatt Solaranlagen und wir haben dadurch von Morgens bis Nachmittags günstigen Solarstrom!

Zurück zur Übersicht. Wenn wir also 100 Gigawatt Windräder und 300 Gigawatt Solaranlagen installieren, liegen wir in Summe immer öfter bei den gewünschten 100 Gigawatt Stromleistung, eben bei viel Wind und viel Morgenssonne, und viel Mittagssonne und viel Nachmittagssonne.

Wie beschrieben, wollen wir Deutschland mit 130 Millionen „PS“ oder 100 Gigawatt fahren, aber das sagt noch nichts darüber aus, wie viele Stunden wir im Jahr „fahren“. Diese Stunden sind die Kilowattstunden Energie, von denen wir 600 Milliarden im Jahr verbrauchen. Wieviel davon schaffen wir mit den beschriebenen Installationen? Wind & Sonne können kostengünstig etwa 500 der 600 Milliarden Kilowattstunden produzieren. Das sind 80% unseres Stroms.

Baustein 2 / Das Smart Meter: Unseren Strombedarf der Natur anpassen

Was passiert in den Stunden, an denen es weder Wind noch Sonne gibt? Am einfachsten und kostengünstigsten ist, dass wir unseren Strombedarf -so weit als möglich- der Natur anpassen. Diese Strategie hat auch einen Namen, das Smart-Meter. Und so funktioniert es: Wind- und Sonnenstrom sind für den jeweils folgenden Tag gut vorhersehbar, sehr genau dann für die jeweils nächsten 4 Stunden. Die Bundesregierung hat im Rahmen eines Forschungsprojektes ein smart-Meter entwickelt, den sogenannten Erneuerbare Energien Bus („EE-Bus“) (2). Das ist ein Stromzähler, der die Wettervorhersage und damit die Produktion von Wind- und Sonnenstrom mit den Bedarfskurven der Strombörse kombiniert. Im Ergebnis zeigt das Smart-Meter jeweils für die nächsten 24 Stunden die Verfügbarkeit des Stroms und den daraus resultierenden Börsenstrompreis an. Es ist ganz einfach, ist viel Wind- und Sonnenstrom im Vergleich zum Bedarf vorhanden, sinken die Preise. Und sie steigen bei stärkerem Bedarf.

Grafik: Der EE Bus, ein Smart-Meter mit Preissignal, um unseren Strombedarf der Natur anzupassen / www.eebus.org (2)

Über einfache funkgesteuerte Stecker reguliert nun das smart-Meter viele Geräte in Haushalt und Betrieben: „Geh für 2 Stunden an, wenn der Strompreis in den nächsten 24 Stunden am günstigsten ist, aber spätestens morgens um 7 Uhr muss die Wäsche trocken sein“. Der Berliner Thinktank Agora Energiewende schätzt, dass sich etwa 50% des Strombedarfs so der Natur anpassen kann (3). Und zwar immer dann, wenn Strom als Wärme oder Kälte gespeichert wird, wie durch Kühlschränke oder Wärmepumpen, oder wenn der Bedarf sowieso flexibel ist, wie unsere Waschmaschine oder das Aufladen eines Laptops.

In diesem Sinne ist für die Bundesnetzagentur auch gerade das Abschalten von Geräten sehr wichtig, um die teuren Stromspitzen zu kappen. Dabei hilft meistens schon 5-15 Minuten abschalten. Auch hier ist dies über Rundsteuerempfänger oder Smart-Meter einfach machbar.

Und es gibt ein einfaches Rezept, wie wir unseren Strombedarf der Natur ganz von selbst und gerne anpassen: Durch ein Preissignal. Wir müssen vom Überschuss der Erneuerbaren durch vorhergesagt günstigere Strompreise profitieren!

Baustein 3 / Eigenverbrauch

Für immer mehr Betriebe und Haushalte rechnet es sich heute schon, dank der mittlerweile niedrigen und langfristig berechenbaren Strompreise für Wind- und Sonnenstrom, selber Wind- und Solaranlagen zu installieren, um den Strom vor Ort zu nutzen und dadurch die eigene Stromrechnung nachhaltig zu senken. Durch diesen Eigenverbrauch vor Ort entstehen erhebliche, nachhaltige Einsparungen, das Stromnetz wird entlastet, Netzentgelte fallen nicht mehr an. Ob es nun die Solaranlage auf dem Fitness Center ist, oder der Windpark bei BMW in Leipzig, Strom dort zu erzeugen, wo er verbraucht wird, weil er mittlerweile günstiger ist, als die „normale“ Stromrechnung ausweist, ist ein wesentlicher weiterer „win-win-win“ Baustein der Energiewende. Und das Gefühl, etwas Profitables und gleichzeitig Nachhaltiges für die Zukunft getan zu haben, gerne auch finanziert als „Mitarbeiteranlage“ oder „Energiegenossenschaft Bürgerwindrad“, beflügelt die Energiewende!

Nun noch zu Speichern und Reservekraftwerken. Stand heute haben wir Überkapazitäten durch die vielen alten Kraftwerke, daher ist dies eher ein Thema der Zukunft. Heute einen Kapazitätsmarkt einzuführen, würde laut Bundesregierung nur unnötige weitere Kosten verursachen (5). Aber in 10-20 Jahren, was machen wir dann? Wir brauchen langfristig „Speicher“ oder „zuschaltbare“ Energien.

Abgesehen von den irgendwann 10 Millionen Batterien der Elektroautos, sind die günstigsten „Speicher“ eigentlich unsere europäischen Nachbarländer. Die Spielregeln sollten entsprechend verbessert werden, so dass der gerade in Deutschland zur Mittagszeit im Überfluss vorhandene günstige Sonnenstrom an den europäischen Strombörsen zu Spitzenstrompreisen gehandelt werden kann. Selbiges gilt für die windreichen Tage, zu Spitzenstromzeiten im Winter. Umgekehrt, können wir von unseren Nachbarn an den Stunden Strom beziehen, wo wir einen erhöhten Bedarf haben. Ein wesentliches Element ist also der europäische Stromhandel zum Nutzen aller! Interessant ist hier insbesondere auch die geographische Verteilung der Windenergie. Offenbar gibt es zwischen Deutschland und Frankreich ein komplementäres Windaufkommen. So wie auch offshore zwischen Nord- und Ostsee. Diese Synergien im Windbereich sollten eingehender untersucht werden. Sie helfen ja jeweils beiden Ländern Ihren Windstrom auszugleichen. Und damit wird Windenergie durch Europa grundlastfähig (4).

Letztendlich benötigen wir für den dann noch verbleibenden Strombedarf, die jeweils kostengünstigste Lösung aus: regulierbaren Erneuerbaren Energien, wie z.B. Biogas oder Wasserkraft, effiziente Kraft-Wärme Kopplungsanlagen mit über 80% Wirkungsgrad, Reservekraftwerke oder Speicher. Fangen wir einmal bei den Speichern an. Wir können uns gut viele weitere „Akku“ Geräte vorstellen. So wie ein Laptop einen Akku hat, der nach 8 Stunden Arbeitstag irgendwann bis zum Morgen nachgeladen werden kann, haben künftig vielleicht auch LED-Lampen, Kaffeemaschinen, Fernseher, Kühlschränke, Autos und viele andere Dinge Akkus, deren Aufladung wieder über Smart-Meter kostengünstig gesteuert werden kann. Wir sehen hier eine neue „smart-life“ Innovationswelle, ausgelöst durch die Energiewende, aber nützlich auch für Milliarden von Menschen, die keine kontinuierliche Stromversorgung kennen. Quasi nebenbei entsteht so durch die Energiewende ein neuer Milliarden-Markt!

Und sicherlich werden wir auch eine gewisse Anzahl an Reservekraftwerken bereithalten müssen. Hier eignen sich neben Wasserkraftwerken wahrscheinlich vor allem „simple cycle“ Gaskraftwerke, die sehr günstig in der Anschaffung sind, jedoch dann für nur kurze Zeit den teuren Brennstoff Erdgas benötigen. Am Ende wird es an Preis und Zuverlässigkeit liegen, welche Kombination den vergleichsweise teuren Reststrom liefert.

Fazit: Die Vision der Energiewende besteht aus 3 Bausteinen, (1) möglichst viel kostengünstigen Wind- und Sonnenstrom. (2) Einen über Smart-Meter der Natur angepassten Stromverbrauch mit Preissignal für die Verbraucher. Und (3) der kostengünstige Eigenverbrauch. Der günstigste „Speicher“ ist der Stromhandel mit unseren europäischen Nachbarn. Damit sichern wir uns in den nächsten 10-15 Jahren –dank sehr niedriger Wind & Solar Grenzkosten- eine sehr kostengünstige und emissionsfreie Stromversorgung (1).

Dr. Ingo Stuckmann

 

 - it is easy to make the world a better place, but it takes all of us - and we can all profit

 

1. Energiewende sichert Deutschland langfristig die kostengünstigste Stromversorgung Europas / www.zepface.it

2. Das Smart Meter, www.eebus.org

3. Berliner Thinktank Agora Energiewende

www.agora-energiewende.de/themen/die-energiewende/detailansicht/article/12-thesen-zur-energiewende

4. Windstrom als Grundlast – durch „geographic spread“ www.zepface.it

5. Handelsblatt Nr. 015 vom 22.01.2014, Seite 005 „(Sigmar) Gabriel hält (aus Kostengründen) nichts von einem solchen „Kapazitätsmarkt“.

6. Folgekosten Konventioneller:http://www.wind-energie.de/infocenter/studien „Was Strom wirklich kostet“

 

Country Deutschland
Rating ++
Author Ingo Stuckmann
Start of story 2014
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