Es braucht Big Energy zum Backup von Wind und Solar

Bürokraten und Konsorten feiern den Net Zero-Erfolg von 30 Jahren Klimapolitik. Bild: Josh

David Wojick
Die Konzeption von Energiesystemen kann extrem komplex sein, aber es gibt eine einfache Zahl, die schmerzhaft offensichtlich ist. Zumindest ist sie schmerzhaft für die Befürworter von Wind- und Solarenergie, was vielleicht der Grund ist, warum wir nie davon hören. Es ist eine große, böse Zahl.

Meines Wissens hat diese große Zahl keinen Namen, aber das sollte sie. Nennen wir sie die „Mindest-Reserve-Anforderung“ für Wind- und Solarenergie, oder MBR. Die Mindest-Backup-Anforderung gibt an, wie viel Erzeugungskapazität ein System haben muss, um zuverlässig Strom zu produzieren, wenn Wind und Sonne ausfallen.

Für die meisten Orte ist die Größenordnung der MBR sehr einfach. Es ist der gesamte Strom, der in der heißesten oder kältesten windschwachen Nacht benötigt wird. Es ist Nacht, also gibt es keine Sonnenenergie. Der anhaltende Wind beträgt weniger als acht Meilen pro Stunde, also gibt es keine Windenergie. Es ist sehr heiß oder kalt, so dass der Bedarf an Strom sehr hoch ist.

An vielen Orten wird der MBR nahe an der maximalen Leistung liegen, die das System jemals benötigt, da Hitzewellen und Kälteperioden oft windschwache Ereignisse sind. In Hitzewellen kann es tagsüber etwas heißer sein, aber nicht so sehr. Bei Kälteeinbrüchen ist es nachts oft am kältesten.

Der so genannte „Spitzenbedarf“ ist also ein guter Näherungswert für den maximalen Reservebedarf. Mit anderen Worten: Es muss genügend zuverlässige Erzeugungskapazität vorhanden sein, um die gesamte maximale Leistung bereitzustellen, die das System jemals benötigt. Für ein öffentliches Stromversorgungssystem ist das eine sehr große Zahl, so groß wie es eben geht.

Eigentlich ist sie sogar noch ein bisschen größer, denn es muss auch eine Sicherheitsmarge oder eine so genannte „Reservekapazität“ vorhanden sein. Damit soll verhindert werden, dass etwas nicht so funktioniert, wie es sollte. Fünfzehn Prozent ist eine typische Reserve in amerikanischen Systemen. Das macht die MBR zu etwa 115 % des Spitzenbedarfs.

Wir lesen oft, dass Wind- und Solarenergie billiger sind als Kohle-, Gas- und Atomstrom, aber das beinhaltet nicht den MBR für Wind- und Solarenergie. Was bei Wind- und Solarenergie relativ günstig ist, sind die Kosten für die Erzeugung einer Stromeinheit. Dies wird oft als LCOE oder „Levelized Cost of Energy“ bezeichnet. Aber wenn man die zuverlässige Unterstützung hinzufügt, die erforderlich ist, um den Menschen die benötigte Energie zu liefern, werden Wind und Solar sehr teuer.

Kurz gesagt, die wahren Kosten von Wind- und Solarenergie sind LCOE + MBR. Das sind die enormen Kosten, von denen man nie hört. Aber wenn jeder Staat auf Wind- und Solarenergie umsteigt, dann muss jeder Staat MBR für ungefähr seinen gesamten Spitzenbedarf haben. Das ist eine gewaltige Menge Erzeugungskapazität.

Natürlich hängen die Kosten für MBR von der Erzeugungstechnologie ab. Die Speicherung scheidet aus, weil die Kosten astronomisch sind. Gasbefeuerte Kraftwerke sind vielleicht am besten, aber sie werden mit fossilen Brennstoffen betrieben, ebenso wie Kohle. Wenn man auf einem Verzicht auf fossile Brennstoffe besteht, ist Kernkraft wahrscheinlich die einzige Option. Kernkraftwerke als intermittierendes Backup zu betreiben, ist dumm und teuer, aber keine fossile Energieerzeugung ist es auch.

Was eindeutig ausgeschlossen ist, sind 100 % erneuerbare Energien, denn dann gäbe es häufig überhaupt keinen Strom. Es sei denn, man könnte die Geothermie in großem Maßstab zum Laufen bringen, was viele Jahrzehnte dauern würde.

Es ist klar, dass das Ziel der Biden-Administration, bis 2035 keinen Strom aus fossilen Brennstoffen zu erzeugen (ohne Atomkraft), aufgrund der Mindestanforderungen an die Unterstützung von Wind- und Solarenergie wirtschaftlich unmöglich ist. Man kann von hier aus nicht dorthin gelangen.

Man fragt sich, warum wir nie von diesen offensichtlichen enormen Kosten bei Wind und Solar gehört haben. Nun, die Versorgungsunternehmen, die ich mir angesehen habe, vermeiden dies mit einem Trick.

Dominion Energy, das den größten Teil des Stromes von Virginia liefert, ist ein gutes Beispiel. Der Staat Virginia hat ein Gesetz verabschiedet, dem zufolge Dominions Stromerzeugung bis 2045 ohne fossile Brennstoffe auskommen muss. Dominion entwickelte einen Plan, wie sie dies erreichen wollten. Ganz beiläufig, auf Seite 119, heißt es, dass Dominion seine Kapazitäten für den Import von Strom, der von anderen Energieversorgern gekauft wird, ausbauen wird. Diese Erhöhung entspricht zufällig der Höhe ihres Spitzenbedarfs.

Der Plan ist, den ganzen MBR-Saft von den Nachbarn zu kaufen! Aber wenn alle auf Wind- und Solarenergie umsteigen, wird niemand Strom zum Verkaufen haben! Tatsächlich werden sie alle kaufen, was nicht funktioniert. Beachten Sie, dass die Hochdruckzonen mit ihrer Windschwäche riesig sein können und ein Dutzend oder mehr Staaten abdecken. Im Übrigen hat heute niemand diese Art von überschüssiger Erzeugungskapazität.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es für jedes Energieversorgungsunternehmen Zeiten geben wird, in denen es keine Wind- und Solarenergie in Kombination mit einer nahezu maximalen Nachfrage gibt. Die Deckung dieses enormen Bedarfs ist die minimale Backup-Anforderung. Die enormen Kosten für die Erfüllung dieser Anforderung sind Teil der Kosten für Wind- und Solarenergie. MBR macht Wind- und Solarenergie extrem teuer.

Die einfache Frage, die man der Biden-Administration, den Staaten und ihren Energieversorgern stellen sollte, ist folgende: Wie werden Sie Strom in heißen oder kalten windarmen Nächten bereitstellen?

Autor: David Wojick, Ph.D. is an independent analyst working at the intersection of science, technology and policy. For origins see http://www.stemed.info/engineer_tackles_confusion.html. For over 100 prior articles for CFACT see http://www.cfact.org/author/david-wojick-ph-d/. Available for confidential research and consulting

Link: https://www.cfact.org/2021/03/21/it-takes-big-energy-to-back-up-wind-and-solar/

Übersetzt von Chris Frey EIKE

Anmerkung des Übersetzers hierzu: Die Frage am Ende des Beitrags an Präsident Biden kann man auch Radio Eriwan stellen: „Frage an Radio Eriwan: Ist ein Leben allein mit Wind und Solar möglich? Radio Eriwan antwortet: Im Prinzip ja, wenn man bereit ist, auch mal ein paar Wochen ohne Strom zu leben“.

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16 Kommentare

  1. „Aber wenn alle auf Wind- und Solarenergie umsteigen, wird niemand Strom zum Verkaufen haben! Tatsächlich werden sie alle kaufen, was nicht funktioniert.“ Also, für Grüne und Annalena ist das klar: Das Netz ist intelligent und das Netz ist der Speicher! Das haben Grüne so festgelegt! Dazu dann grüner Wasserstoff aus Afrika – ist das nicht genial? Denn es sind vom Wirkungsgrad noch glatte 10 Prozent übrig, also kann man locker davon den Transport bezahlen! Verdienen will Afrika nichts, und zwar aus Dankbarkeit gegenüber den grünen Weltrettern und Vorreitern. Sorgfältig durchdachte grüne Staatsplanung, wie sie Murksel um jeden Preis haben will. Schließlich folgen wir der besten grünen Wissenschaft – noch grüner geht es nicht! Man soll ja nicht immer schimpfen, deshalb zitiere ich jetzt Wolfgang Herles, früher beim ZDF, als das ZDF noch kein rotgrüner Regierungssender war: „Merkel hat gerade einmal vor 16 Jahren begonnen, das Land umzubauen – mit durchschlagendem Erfolg! Adenauers und Ludwig Erhards Wirtschaftswunder hatte in der gleichen Zeitspanne die schlimmsten Schäden der Nazis beseitigt. Diesmal, ist zu befürchten, wird es nicht so schnell gehen.“

  2. Die These des Backups geht davon aus, es bestehe die Absicht alle wie bisher mit Energie zu versorgen. Das ist aber nicht der Fall.

  3. Für Norddeutschland wird es vermutlich ab Ende 2021 eine solche Backup-Lösung geben, die uns vor einem Blackout schützen kann: Nordlink – ein Seekabel durch die Nordsee, das die Stromnetze Norwegens und Deutschlands verbindet. Inbetriebnahme: 9. Dezember 2020Kapazität:1400 MW Damit könnten Brokdorf oder Moorburg ersetzt werden. Nun wäre es interessant zu erfahren, ob Norwegen während einer kalten Dunkelflaute überhaupt soviel Strom exportieren kann – angesichts der Tatsache, dass nicht nur viele Norweger mit Strom heizen, sondern auch E-Autos fahren. Hier würde ich gerne mehr wissen.  

    • Herr Timm,

      das ist mit einfachen überschlägigen Betrachtungen leicht zu beantworten. Dabei dürfen sie nie nur einzelne Teilbereiche Deutschlands heranziehen, weil wir ja ein Verbundnetz haben, wenn auch mit unterschiedlichen Betreibern. Bricht das Netz im Norden zusammen, wird darunter auch der Süden leiden und umgekehrt.

      Der maximale Leistungsbedarf ist in DE mit ca. 85 Gigawatt anzusetzen. Nachts liefert Solar gar nichts und Wind manchmal weniger als 1-2 Prozent der installierten Leistung. Unsere Pumpspeicherwerke erbringen zusammen vielleicht 5-6 GW, was sie aber nicht sehr lange durchhalten können.

      Nehmen wir überschlägig an, dass wir rund 70 GW von aussen benötigen. Nordlink hat 1,4 GW. Das würde in einer Notlage einmal kurz kirschrot werden und dann durchbrennen, wenn es nicht die Sicherungen gäbe.

      Im Winter könnte uns Norwegen sowieso nicht helfen. Denen frieren dann die Stauseen im Norden das Landes zu und sie müssen aus Schweden Kernkraftstrom in grossen Mengen zukaufen. Auch hat Norwegen keine erwähnenswerte Pumpspeicherkapazität.

      Der Zweck von Nordlink ist einzig, in stürmischen Zeiten Windstrom aus Nordsee- und Ostsee-Anrainerländern nach Oslo quasi zu verschenken, um im Gegenzug bei Flauten dem deutschen Michel teuren „Grünstrom“ aus norwegischer Wasserkraft andrehen zu können – so er nicht genau dann auch in Norwegen benötigt wird. In diesem Sinne sprudelt es dann kräftig aus Nordlink – in Form von Euros für die Betreiber. Wenn es jedoch eng wird bei uns, können Sie das Kabel getrost vergessen.

      Mfg

      • Fred F. Mueller
        Der maximale Leistungsbedarf ist in DE mit ca. 85 Gigawatt anzusetzen. Nachts liefert Solar gar nichts

        Nur in der Nacht werden deutschlandweit aber auch keine 85GW nachgefragt.

         

         

        • Fr. Fröhlich,

          nur zu Ihrer Information: Z.B. am Di, den 21, Dez. 2021, wird die Sonne erst um 8:15 aufgehen und bereits um 15.53 weg sein. Jeweils mindestens eine Stunde nach bzw. vor Untergang liefert Solar so gut wie nichts, vor allem bei bedecktem Himmel. Dann braucht Deutschland aber bereits volle Leistung, denn der Di. ist ein Werktag. Auch haben Sie übersehen, dass ich bereits bei meinem Beispiel von 70 GW ausgegangen war. Sie scheinen nicht begriffen zu haben, was ein längerer Stromausfall für die Bevölkerung bedeutet. Ich kenne den einen oder anderen Bauern, dem 2005 bei Eisregen der Strom tagelang wegblieb und das Vieh in den Ställen nicht gemolken werden konnte. Wenn Sie möchten, kann ich ja versuchen, ein persönliches Treffen zu arrangieren. Ich warne Sie jedoch vor: Diese Leute sind nicht besonders scharf auf Ihre Art von Humor.

           

           

          • Fred F. Mueller
            nur zu Ihrer Information: Z.B. am Di, den 21, Dez. 2021, wird die Sonne erst um 8:15 aufgehen und bereits um 15.53 weg sein.

            Nur zu Ihrer Information Fred F. Mueller,
            am 21, Dez. 2021 wurden außerhalb der Zeit von 8:15 bis 15:53 in Deutschland max. ca. 70GW nachgefragt aber keinen 85GW.

          • Hallo Herr Mueller,

            sie argumentieren hier mit einer Schreibstube. Die Namen aendern sich, aber die Argumente bleiben gleich und machen offensichtlich keinen  Sinn.

            Die Bestätigung einer Zahl, die sie schon gebracht haben als Widerrede zu formulieren, zeugt ein bisschen von kognitiver Dissonanz. Ob es sich um eine kollektive handelt werden wir so schnell nicht erfahren.

            Danke für ihre guten Ausführungen zum Thema.

             

        • Im Januar lag die Nachfrage nachts bei min. 50 GW / max. 65 GW. Das Windstromaufkommen lag im Januar zwischen max. 36 GW / min. 2 GW. Da passt gar nichts zusammen! Wer glaubt irgendwelcher Wunderstrom aus Norwegen oder von sonst wo könne die total verkorkste Deutsche „Energiewende“ retten, sollte besser schon einmal Kerzen und Zündhölzer kaufen….

          https://www.agora-energiewende.de/service/agorameter/chart/power_generation/01.01.2021/31.01.2021/

    • @Edgar Timm; Zitat „Nordlink – ein Seekabel durch die Nordsee……. Nun wäre es interessant zu erfahren, ob Norwegen während einer kalten Dunkelflaute überhaupt soviel Strom exportieren kann…“

      Die Zweifel dürften berechtigt sein. Nordlink wird in Tonstad an das norwegische Netz angebunden (wie in früherer Planung die Trasse NORGER, aber die scheint tot). Das Kraftwerk Tondstad  (bzw. besser: der Kraftwerksverbund Sira- Kvina mit dem Hauptkraftwerk Tonstad) erbringt ca. 1500 MW Leistung (die installierte Leistung der 6 oder 7 zugehörigen Kraftwerke war bei 1760, aber irgendwelche Turbinen oder Zuleitungen sind ja immer in Wartung). Allerdings wurde in der Felskaverne Tonstad (installierte Leitung 960MW, damals, 2011 gerade gebaut, vllt. erweitert. Mit Infos dazu hielt man sich bei meinem Besuch zu dieser Zeit aber komplett zurück.

      Sira- Kvina- Kraftselskap liefert ca. 6,5% des norwegischen Stromes und ist der Hauptstromerzeuger im Südwesten Norwegens. Die werden kaum ihre nahezu gesamte Leistung Richtung Deutschland liefern (können), ohne das bei denen selbst das Licht ausgeht.

      Das Kraftwerk kann besucht werden. Ist für technisch Interessierte wirklich Klasse.

      https://www.sirakvina.no/tonstad-kraftverk/tonstad-kraftverk-article260-919.html

  4. Guten Tag,danke für den ausführlichen Bericht der notwendigen Energien, wenn die Dunkelflaute zuschlägt und die Nachbarn nicht liefern können. In meiner Petition habe ich diese Problematik adressiert und möchte unser Parlament auffordern darüber offen und ohne Vorbehalt auch mit Andersdenkenden zu debattieren.https://www.openpetition.de/petition/online/energiewende-ohne-stromausfall-blackout-im-winter-realisierenSiehe auch weiterführende Informationen auf meinem telegramkanal:https://t.me/langsame_energiewendeViele GrüßeJürgen Schwarze

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