(Abbildung, bitte unbedingt anklicken. Es öffnen sich alle Abbildungen und mehr).

Der an diesen acht Tagen erzeugte überschüssige Strom hatte ein Volumen von 1,60 Terawattstunden (TWh). Die Menge des zusätzlich benötigten Stroms, der schlussendlich denn auch von den konventionellen Stromerzeugern hinzuerzeugt wurde, um die Stromversorgung Deutschlands aufrecht zu erhalten, lag bei 25,92 TWh.

Das mangelhafte Ergebnis der Wind- und Photovoltaikstromerzeugung ist umso aufrüttelnder, desto näher das Abschalten der letzten Kernkraftwerke rückt. Brokdorf, Grohnde und Grundremmingen werden in zehn Monaten vom Netz genommen. Damit fällt schlagartig eine installierte Leistung von 4,25 GW installierte Leistung weg. Eine Installierte Leistung, die sicher und nachhaltig gut 30 TWh Strom pro Jahr – auch wenn man Wartungsunterbrechungen berücksichtig – möglich macht. Etwa die gleiche Installierte Leistung fällt Ende 2022 weg. Dann gehen die Kernkraftwerke Isar 2, Emsland und Neckarwestheim vom Netz. Wieder fallen gut 30 TWh möglicher Strom weg (Abbildung 1). Abbildung 2 simuliert den Wegfall der Kernenergie für unsere 52 Analysetage. Der weiße Bereich zwischen der Bedarfslinie oben und der Stromerzeugung durch die farblich dargestellten diversen Energieträger, ist die Menge Strom, die fehlt und „irgendwoher“ kommen müsste. Wäre es Atomstrom aus Frankreich? Oder gar Kohlestrom aus Polen? Wahrscheinlich ist es ein Mix aus Gas- und Kohlestrom plus, wenn denn überhaupt bei unseren Nachbarn verfügbar. Importstrom, der – Ironie der Energiewende – zu einem erheblichen Teil aus bereits erwähntem Atomstrom aus Frankreich (Strommix-Anteil des Stroms erzeugt mittels Kernkraft = 70%) besteht. Wie es auch in dieser siebten Analysewoche der Fall war Abbildung 3. Zu einer Zeit, da die sechs Kernkraftblöcke in Deutschland noch Strom liefern. Es braucht kein Studium, um zu wissen, dass die Abschaltung der letzten Kernkraftwerke in Deutschland den CO₂-Ausstoß steigen lassen wird. Windkraft- und Photovoltaikanlagen dienen faktisch und in erster Linie dazu, den Investoren eine in diesen zinsarmen Zeiten üppige Rendite zu verschaffen. Noch so ambitionierte Ausbaupläne nutzen nämlich nichts, wenn der Wind nur wenig weht und die Sonne kaum scheint. Sie werden weder Strom in der benötigten Durchschnittsmenge noch den Strombedarf zum jeweiligen Zeitpunkt, an dem die Energie benötigt wird, ausgleichen. Nachzulesen in einem detaillierten Artikel (Abbildung 4), der diesen Sachverhalt nachweist.

Die oben anschaulich dargestellte Tatsache der vollkommen unzureichenden regenerativen Stromerzeugung wird noch dadurch verschärft, dass das Wetter eine recht ordentliche Sonnenstromerzeugung zuließ (Abbildung 5). Doch erst am Wochenende mit dem dort üblichen geringen Strombedarf kam es zur tagesdurchschnittlichen Bedarfsdeckung mittels angenommener Verdoppelung. An einem normalen Werktag hätte es nicht gereicht. Wie der Bedarf zum Wochenende sinkt, ist am Herunterfahren der konventionellen Stromerzeugung gut erkennbar (Abbildung 6).

Die Tabelle mit den Werten der Energy-Charts und der daraus generierte Chart liegen unter Abbildung 7 ab.

Die Strompreisentwicklung, die Im-, Exportzahlen und das Verhältnis regenerativ-konventionell erzeugter Strom: Abbildung 8 .  Da die konventionelle Stromerzeugung der regenerativen gut folgen konnte, ergab sich rein wirtschaftlich gesehen eine fast auskömmliche Woche für Deutschland. Lediglich das Wochenende riss die Preise nach unten. Und natürlich musste zur Schließung kurzfristiger Strom-Versorgungslücken viel Geld gezahlt werden. Immerhin wurde diese Woche kein Strom verschenkt.

Die Tagesanalysen

Montag, 15.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 44,57 Prozent, davon Windstrom 33,71 Prozent, Solarstrom 2,29 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 8,57 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Der Montag verlief ruhig. Deutschland erzielte für seinen Exportstrom Preise zwischen gut 30 und fast 70€/MWh. Die Konventionellen führten gut nach. Man erkennt, wie sie die sinkende regenerative Erzeugung ausgleichen. Diese Nachbarn kaufen den Strom.

Dienstag, 16.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 37,97 Prozent, davon Windstrom 25,32 Prozent, Solarstrom 2,53 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,13 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Heute gelingt die Nachführung der konventionellen Stromerzeuger nicht den ganzen Tag. Oder ist es gewollt? Am Morgen fehlt etwas Strom, der günstig hinzugekauft wird. Dafür wertvolle Pumpspeicherressourcen einzusetzen, lohnt sich nicht. Für den Rest des Tages ist der so erzeugte Strom wesentlich wertvoller. Per Saldo exportiert Deutschland Strom. Bemerkenswert ist allerdings, dass die Niederlande, Frankreich und Dänemark verhältnismäßig viel Strom liefern.

Mittwoch, 17.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 51,52 Prozent, davon Windstrom 37,58 Prozent, Solarstrom 4,24 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 9,70 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Der Mittwoch ist per Saldo wieder ein reiner Exporttag für Deutschland. Die Konventionellen produzieren den fehlenden regenerativen Strom passend plus etwas Mehr. Dieses Mehr wird Preisen zwischen 37 und 71€/MWh an diese Nachbarn verkauft. Wieder fällt auf, dass die Niederlande, Frankreich und Dänemark Strom nach Deutschland liefern.

Donnerstag, 18.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 53,13 Prozent, davon Windstrom 36,25 Prozent, Solarstrom 6,88 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,00 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Heute fehlt am Morgen wieder Strom, der gleichwohl günstig hinzugekauft wird. Für den Rest des Tages ist Deutschland per Saldo Stromexporteur, der immer noch ordentliche Preise erzielt. Erst zur Nacht fallen die Preise. Die Konventionellen führen gut nach. Wichtiges Instrument zum Austarieren der Strommenge sind Pumpspeicherkraftwerke. Das ist der Handelstag im Detail.

Freitag, 19.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 50,65 Prozent, davon Windstrom 33,12 Prozent, Solarstrom 7,79Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 9,74 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Der Freitag zeigt ein Bild, was in der Vergangenheit bereits recht häufig zu erkennen war. Zum Vorabend können die Konventionellen nach dem Wegfall von Solarstrom nicht schnell genug den fehlenden Strom hinzuerzeugen, so dass eine teure Stromlücke für Deutschland entsteht. Dass die Niederlande, Frankreich und Dänemark davon profitieren, wundert nicht. liefern die Nachbarn bereits die ganz Woche Strom nach Deutschland.

Samstag, 20.2.2021: Anteil Erneuerbare an der Gesamtstromerzeugung 60,90 Prozent, davon Windstrom 37,59 Prozent, Sonnenstrom 12,03 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 11,28 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken. & Sonntag, 21.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 56,10 Prozent, davon Windstrom 30,89 Prozent, Sonnenstrom 13,82 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 11,38 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Wochenende, wenig Bedarf, viel Strom aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen: Die Strompreise fallen. Die konventionelle Stromerzeugung produziert auf Sparflamme. Viel weniger ist aus Netzstabilitätsgründen kaum möglich. Um den Bedarf am Vorabend des Sonntags zu decken, wird vor allem die Stromerzeugung aus Braunkohle und mittels Pumpspeichern hochgefahren. So können Höchstimportpreise verhindert werden. Um die 55€/MWh müssen dennoch hingelegt werden.

Peter Hager aus Lauf an der Pegnitz in Franken hat wichtige Informationen in Sachen neue PV-Dachanlagen zusammengetragen. Diese werden überwiegend mit einem Batteriespeicher ausgerüstet. Motivation ist, den Eigenverbrauchsanteil deutlich zu erhöhen. Damit der Hausbesitzer auch dann über Strom verfügt, wenn keine Sonne scheint. Die Einspeisevergütung (02/2021: 8,06 Ct/kWh) liegt mittlerweile deutlich unter dem Strombezugspreis der Energieversorgungsunternehmen. Da ist der Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stroms sinnvoll.

In modernen Batteriespeichern werden heute überwiegend Lithium-Akkus (Oberbegriff für verschiedene Lithium-Akkutypen) eingesetzt, die sich je nach Elektrodenmaterial unterscheiden:

• Lithium-Kobaltoxid-Akku (LCO)
• Lithium-Manganoxid-Akku (LMO)
• Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid-Akku (NMC) – diese werden auch bei E-Autos eingesetzt (aufgrund der hohen Energiedichte auch bei E-Autos)
• Lithium-Polymer-Akkus (LiPo), darunter Lithium-Eisenphosphat-Akku (ohne flüssige Elektrolyten)

Zu den Unterschieden zwischen den Speichertechnologien Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt und Lithium-Eisenphosphat gibt es ein gutes Video einer Firma, die Batteriespeicher herstellt (Abbildung 9).

Auch in der Industrieautomatisierung werden an Stelle von Blei-Akkus seit mehreren Jahren zunehmend Akkus mit Zellen aus Lithium-Eisenphosphat eingesetzt. Damit lassen sich Netzunterbrechungen bis in den Stundenbereich im 24-V-Steuerstromkreis überbrücken – unter anderem, um Produktionsprozesse in einen definierten Zustand zu bringen.

Noch Fragen? Ergänzungen? Fehler entdeckt? Bitte Leserpost schreiben! Oder direkt an mich persönlich: stromwoher@mediagnose.de. Alle Berechnungen und Schätzungen durch Rüdiger Stobbe nach bestem Wissen und Gewissen, aber ohne Gewähr. 

Die bisherigen Artikel der Kolumne Woher kommt der Strom? mit jeweils einer kurzen Inhaltserläuterung finden Sie hier.

(Abbildung, bitte unbedingt anklicken. Es öffnen sich alle Abbildungen und & Mehr)

(Abbildung 1)

Ihre höchst anspruchsvolle Aufgabe ist es jetzt noch, den Strombedarf Deutschlands zu sichern. Denn der regenerativ erzeugte Strom reicht dafür bei weitem nicht aus. Ist die Bedarfsdeckung aus welchen Gründen auch immer mittels Eigenerzeugung bundesdeutscher Kraftwerke nicht möglich, muss der fehlende Strom importiert werden (Abbildung 2). Weil Deutschland den Strom dringend benötigt, sind die Preise, die von Deutschland gezahlt werden müssen, entsprechend hoch. Dieser Sachverhalt ist zu Beginn der fünften Woche zu beobachten.

Zum Ende der Woche ist das Gegenteil der Fall. Da reicht der erneuerbar erzeugte Strom zwar auch nicht aus. Er hat sich in der Spitze gegenüber dem Wochenanfang aber vervierfacht. Musste zu Beginn der Woche noch Strom importiert werden, muss nunmehr überschüssiger Strom exportiert werden. Die konventionellen Erzeuger haben die Stein- und Braunkohlestromerzeugung sowie die Gasstromerzeugung massiv und – ich gehe davon aus – so weit möglich herunterfahren. Dennoch ist so viel Strom im Markt, dass er verschenkt werden muss (Abbildung 3). Manchmal sogar mit einem kleinen Bonus.

In der Wochenmitte gelingt die Nachführung, die Anpassung der konventionellen Stromerzeugung an die regenerative bis auf eine Ausnahme recht ordentlich. Es muss kein Strom verschenkt oder hinzugekauft werden. Die Ausnahme am 4.2.2021 von 16:00 bis 20:00 Uhr belegt, wie unberechenbar, wie schwer kalkulierbar die regenerative Stromerzeugung ist. Wurden um 12:00 Uhr nach knapp 30 GW regenerativ produziert, waren es um 16:00 Uhr nur noch gut 13 GW. Da kamen die Konventionellen nicht nach: Der fehlende Strom musste hochpreisig importiert werden. Von dieser Ausnahme abgesehen bewegten sich die Preise in der Wochenmitte zwischen 30 und 60€/MWh. Zahlungen, die Deutschland für den Strom kassierte, den es exportierte (Abbildung 3).

Die Tabelle mit den Werten der Energy-Charts und der daraus generierte Chart: Abbildung 4. Unter Abbildung 5 liegen die Im-, Exportcharts des aufgelaufenen Jahres und der fünften Woche ab.

Bemerkenswert ist, dass der regenerativ erzeugte Strom auch in der fünften Woche nur zweimal ausgereicht hätte, wenn Wind- und Solarstrom doppelt so hoch gewesen wäre, als es tatsächlich der Fall war. In den 38 bisher analysierten Tagen des Jahr 2021 waren es insgesamt nur sechs Tage, an denen eine angenommene Verdoppelung Wind- und Solarstrom ausgereicht hätte, um den Strombedarf Deutschlands zumindest im Tagesdurchschnitt zu decken (Abbildung 6).

Selbstverständlich dürfen der Energierechner (Abbildung 7) und die Stromdatenanalyse (Abbildung 8) nicht fehlen. Mit diesem Tool/der neuen Analyse-Webseite können viele weitergehende Berechnungen und Simulationen in Sachen Strom und Energiewende gefahren werden. Mit tatsächlichen Werten und vollkommen ideologiefrei.

Die Tagesanalysen

Montag, 1.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 29,80 Prozent, davon Windstrom 17,22 Prozent, Solarstrom 1,99 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,6 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Montag, Werktag. Der Strombedarf ist hoch. Die regenerative Stromerzeugung ist ab Mittag gering. Die Konventionellen kommen nicht nach. Stromimporte werden notwendig. Es werden die höchsten Preise der Woche aufgerufen. Diese Nachbarn profitieren.

Dienstag, 2.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 28,86 Prozent, davon Windstrom 16,11 Prozent, Solarstrom 2,01 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,74 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Noch eine Preisspitze am heutigen Dienstag. Über Tag zieht die Stromversorgung mittels Wind- und Solarkraft an. Eine für Deutschland preisentspannte Wochenmitte wird ab Mittag eingeläutet. Die konventionellen Stromproduzenten passen ihre Erzeugung der regenerativen an. Die von Deutschland von diesen Nachbarn erzielten Exportpreise sind insgesamt nahezu auskömmlich.

Mittwoch, 3.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 47,80 Prozent, davon Windstrom 36,48 Prozent, Solarstrom 1,26 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,06 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Gut ein Drittel des heutigen Bedarfs wird über den Tag erzeugt. Den konventionellen Stromproduzenten gelingt die Nachführung.  Spitzenpreise von über 50€/MWh erzielt Deutschland für seinen Exportstrom. Natürlich wie immer per Saldo von diesen Nachbarn. Bemerkenswert: Frankreich exportiert die gesamte Woche Strom nach Deutschland.

Donnerstag, 4.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 39,10 Prozent, davon Windstrom 24,36 Prozent, Solarstrom 4,49 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,26 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Ein entspannter Tag bis auf die oben bereits erwähnte Ausnahme. Die schnell fallende regenerative Stromerzeugung verursacht eine Stromlücke zur Vorabendzeit, die hochpreisig geschlossen werden muss. Die konventionellen Stromproduzenten konnten oder wollten die Lücke nicht schließen. Viele Nachbarn machten Preisdifferenzgeschäfte.

Freitag, 5.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 40,00 Prozent, davon Windstrom 27,10 Prozent, Solarstrom 2,58 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,32 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Ein ertragreicher Tag für die bundesdeutsche Stromerzeugung. Gleichmäßige, eine für die Konventionellen gut nachführbare regenerative Stromerzeugung. Immer leicht über dem Bedarf. Der Handelstag fällt wieder durch die hohen Stromexporte Frankreichs nach Deutschland auf. Der Südwesten benötigt Strom. Strom, der dort seit dem Abriss des Kernkraftwerks Philippsburgs eben aus Frankreich kommt.

Samstag, 6.2.2021: Anteil Erneuerbare an der Gesamtstromerzeugung 60,67 Prozent, davon Windstrom 48,00 Prozent, Sonnenstrom 2,00 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,67 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken. & Sonntag, 14.2.2021: Anteil erneuerbare Energieträger an der Gesamtstromerzeugung 65,33 Prozent, davon Windstrom 53,33 Prozent, Sonnenstrom 1,33 Prozent, Strom Biomasse/Wasserkraft 10,67 Prozent. Die Agora-Chartmatrix: Hier klicken.

Das Wochenende bringt viel erneuerbar erzeugten Strom. Die konventionellen Kraftwerke können nicht so stark gedrosselt werden, dass die Übererzeugung gering bleibt. Also fallen die Preise zeitweise ins Bodenlose. Die beiden Handelstage im Detail.

Peter Hager aus Lauf in Franken hat wesentliche Zahlen zur E-Mobilität zusammengestellt:

Wie vermutet sind die PKW-Neuzulassungen im Monat 01/2021 stark eingebrochen:

Gesamt: 169.754 (gegenüber dem Vorjahr -31,1%)

• Hybrid (inkl. Plug-in): 45.449 (gegenüber dem Vorjahr +47,5%)
• E-Antrieb: 16.315 (gegenüber dem Vorjahr +117,8%)

Mehr Zulassungen gegenüber dem Vorjahresmonat hatten bei den Herstellern lediglich:

• Tesla: 453 Fahrzeuge (gegenüber dem Vorjahr +23,4%)
• Volvo: 3.624 (gegenüber dem Vorjahr 9,4%)

Der Anteil an gewerblichen Anmeldungen lag im Gesamtjahr 2020 lag bei 63%. Wenn man 01/2021 mit 12/2020 vergleich schaut die Situation auch bei der E-Mobilität negativ aus:

Gesamt: 169.754 (gegenüber 12/2020: -45,5%)

• Hybrid (incl. Plug-In): 45.449 (gegenüber. 12/2020: -43,9%)
• E-Antrieb: 16.315 (gegenüber 12/2020: -62,6%)

Damit dürfte die MwSt. – Reduzierung im zweiten Halbjahr von 2020 einen beträchtlichen Vorzieheffekt bei den Neufahrzeugen gehabt haben.

Weitere detaillierte Auswertungen von Peter Hager bietet Abbildung 9

Noch Fragen? Ergänzungen? Fehler entdeckt? Bitte Leserpost schreiben! Oder direkt an mich persönlich: stromwoher@mediagnose.de. Alle Berechnungen und Schätzungen durch Rüdiger Stobbe nach bestem Wissen und Gewissen, aber ohne Gewähr.

Die bisherigen Artikel der Kolumne Woher kommt der Strom? mit jeweils einer kurzen Inhaltserläuterung finden Sie hier.

Der 25. Solarzyklus ist im Oktober mit einer starken Entwicklung der Sonnenflecken in Erscheinung getreten. Lag die Sonnenfleckenzahl im September noch bei 0,7, belief sie sich im Oktober schon bei 14,4. Es wird nun spannend, zu verfolgen, ob der Zyklus so schwach wird, wie prognostiziert.

Die Energiewende wird an der Windenergie scheitern

Die Ziele der deutschen Energiewende sind energiepolitisch schlicht: Nach dem Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 folgt der Ausstieg aus der Kohle bis 2035, parallel und vollständig bis 2050 erfolgt der Verzicht auf Öl und Gas. Die Energie für Strom, Wärme, Mobilität und Industrielle Prozesse des klimaneutralen Deutschland sollen geliefert werden durch Windenergie, Solarenergie und wenige Prozente an Wasserkraft und Biomasse, so jedenfalls die Pläne der Bundesregierung, die von allen wesentlichen gesellschaftlichen Akteuren unterstützt werden.

Ist das realistisch?

Heute liefern Wind und Photovoltaik etwas weniger als 30 % der 600 Terawattstunden an Strom (1 Terawattstunde Twh sind 1 Milliarde Kilowattstunden Kwh). 126 Twh liefert die Windenergie und 46 Twh die Photovoltaik.

Für 600 TWh werden bei gleichem Mix 439 Twh Wind und 161 Twh Solar benötigt. Wir nehmen der Einfachheit halber an, dass diese Menge an Strom mit den größten Anlagen, nämlich 5 Megawatt-Anlagen erzeugt werden solle, die in einem Abstand von 1000 m platziert werden. Bei einem Jahresnutzungsgrad von 25 % produziert eine Anlage durchschnittlich 5 MW x 0,25 x 8760(Stunden) = 10950 Mwh =0,01095 Twh. Für 439 Twh benötigt man also 40 000 Anlagen. Dafür benötigt man eine Fläche von 200 km x 200 km.

Aber wir sind noch nicht am Ende.

Die Windenergie wird produziert, wenn der Wind bläst, nicht wenn der Verbraucher ihn benötigt. Bei einer Stromversorgung in Deutschland, die sich allein auf volatile Quellen stützt, können 36 % des jährlich erzeugten Stroms direkt verbraucht werden (Quelle: Dr. Ahlborn). Der Rest ist Überschusstrom, der gespeichert werden muss. Hier bietet sich aus wirtschaftlichen Gründen allein die Speicherung in Wasserstoff an. Dazu müssen eine gigantische Zahl an Elekrolyseuren errichtet werden. Es ist aber völlig unwirtschaftlich, die Kapazität nach den extremen Spitzen der Starkwindereignisse zu dimensionieren, daher müssen etwa 12 % der Windenergie abgeregelt werden. So verbleiben 52 % des erzeugten Stromes, der in Wasserstoff gespeichert werden kann. Durch Elektrolyse von Wasserstoff, Speicherung/Methanisierung und Rückverstromung bleiben von den 52 % nur 15,6 % übrig. Die Kette erzeugt einen Verlust von 2/3 der eingesetzten Strommenge.

36 % plus 15,6 % ergeben rd. 50 % des erzeugten Windstroms, die nutzbar sind. Wir brauchen also doppelt so viele Anlagen. Die Fläche für die 80 000 Windkraftanlagen beträgt 80 000 km², das entspricht einer Fläche von sind 283 km x 283 km.

Aber wir sind noch nicht am Ende.

Bislang haben wir mit 2 x 439 Twh nur den Strombedarf, aber nicht Verkehr und Wärmeversorgung abgedeckt.

Auch beim Verkehr (heute 600 Twh) und Wärme(heute 1200 Twh) gibt es Speicher- und Umwandlungsverluste, wenn der dafür notwendige Strom durch Wind und Solar erzeugt wird.

Wir betrachten hierfür nur noch den Wind, denn bei der Photovoltaik ist der Jahresnutzungsgrad mit 10 % Jahresvolllaststunden deutlich kleiner und der Flächenverbrauch um ein Vielfaches höher.

Wir nehmen zugunsten der Energiewendeplaner an, dass der Verkehr tatsächlich durch Batterieautos erfolgen kann, woran füglich gezweifelt werden kann. Schwerlastverkehr, Schiffsverkehr oder den Flugverkehr auf Strom umzustellen, ist schon abenteuerlich. Eher werden hier synthetische Kraftstoffe eingesetzt werden müssen. Aber auch hier ist die Strombilanz vernichtend. Wie Detlef Ahlborn zeigen konnte, verbraucht allein der Frankfurter Flughafen vor Corona 14,7 Millionen Liter Kerosin am Tag, das sind umgerechnet 4,3 Millionen Tonnen im Jahr. 4,3 Millionen Tonnen Kerosin entsprechen einem Energiewert von 47 Twh. Wollte man Kerosin aus Strom mit Hilfe von Wasserstoff synthetisieren (angenommener Wirkungsgrad 50 %) , werden also 100 Twh Strom benötigt. Allein für den Frankfurter Flughafen also fast so viel, wie die deutsche Windenergie heute erzeugt (126 Twh).

Wir nehmen zugunsten der Energiewende-Vertreter an, dass sich sämtlicher Verkehr mit Strom durchführen lässt und somit nur ein Viertel der heute von 600 Twh verbrauchten Energiemenge benötigt wird (da Stromautos um diesen Faktor effizienter sind) So werden aus 600 Twh 150 Twh. Wir wollen allerdings auch Auto fahren, wenn kein Wind weht. Daher muss auch dieser Strom, wie oben gezeigt, größtenteils über die Kette Wasserstoff, Speicherung, Wiederverstromung geführt werden, so dass sich der Strombedarf verdoppelt: 300 Twh.

Wir nehmen weiter an, dass sich der heutige Wärmebedarf von 1.200 Twh durch Elektrifizierung (Wärmepumpe) auch auf ein Viertel reduzieren lässt, so dass auch hier wegen der notwendigen Zwischenspeicherung des Windstroms über Wasserstoff die notwendige Verdoppelung der Windenergie zu 600 Twh führt. Nützt man synthetisches Gas aus Windstrom/Wasserstoff/Gas direkt, kommt man zu einer noch schlechteren Ausbeute, da hier die Effizienz der Wärmepumpe wegfällt.

Verkehr und Wärme führen also im günstigsten Fall zu einem Windstrombedarf von 900 Twh. Das ergibt einen Flächenbedarf von weiteren 80 000 km², so dass wir bei 160 000 km² angekommen sind.

Aber wir sind noch nicht am Ende, denn der schwierigste Teil ist noch ungelöst.

Die Prozessemissionen aus Stahl-, Chemie- und Zementindustrie (10 % des CO₂-Ausstoßes) erfordern nach Schätzungen der Industrie 600 Twh. Das ist leicht nachvollziehbar, wenn man sich an das obige Beispiel des Frankfurter Flughafens erinnert. Und Kunststoffe, Pharmaka, Dämmstoffe, Farben, Lacke, Klebstoffe, Wasch-und Reinigungsmittel sind dann nur noch auf dem Wege CO₂ plus Wasserstoff herstellbar.

Der Ersatz der industriellen CO₂-Emissionen führt somit noch einmal zu 55 000 km² Windkraftanlagen, so dass wir bei 215.000 km² angekommen sind. 2/3 von Deutschland sind nun in einem Abstand von 1000m mit 200 Meter hohen Windkraftanlagen bestückt, egal ob da eine Stadt steht, eine Fluss oder eine Autobahn verläuft, ob es dort einen Wald, einen See oder ein Naturschutzgebiet gibt.

Können wir uns, kann die Politik sich ein solches Deutschland vorstellen?

Wer wissen will, welche Auswirkungen Windkraftwerke in großer Zahl auf das Aussterben von Greifvögeln, Fledermäusen, dem Rückgang von Insekten schon heute haben, kann dies in unserem Buch „Unerwünschte Wahrheiten“ nachlesen. Dort findet er auch die verschwiegene Tatsache, dass Windparks zu einer erheblichen Erwärmung in ihrem Einwirkungsgebiet führen von etwa 0,5° Celsius, da die rotierenden Flügel der Windkraftanlagen das starke Temperaturgefälle in der Nacht ausgleichen und wärmere Luft zurück zum Erdboden schaufeln. Zahlreiche Studien belegen eine erhebliche Austrocknung der Böden in den Windfeldern.

Doch die Politik verweigert die Diskussion über die Umweltverträglichkeit eines massiven Ausbaus der Windkraftanlagen. Kürzlich hat der Deutsche Bundestag beschlossen, dass bei Klagen gegen Anlagen, die höher als 50 Meter sind, die sogenannte aufschiebende Wirkung von Widerspruch und Anfechtungsklage entfällt. So kann Deutschland ohne lästigen Widerspruch zu einem einzigen großen Windfeld gemacht werden.

Es ist fast überflüssig darauf hinzuweisen, daß wir über astronomische Kosten sprechen. Elekrolyseure und Power-to-gas-Anlagen sind ja nicht kostenlos zu betreiben. Aus heutiger Sicht muss mit einem zehnfach höheren Strompreis gerechnet werden.

Die Folgen für Arbeitsplätze und Wohlstand kann sich jeder selbst ausmalen.

Auch das Jahr 2019 hat einige Überraschungen gebracht. Der Strombedarf ist gesunken (Abbildung, bitte unbedingt anklicken. Alle weiteren Abbildungen und Mehr werden geöffnet); der CO₂-Ausstoß ebenfalls (Abbildung 1). Das Klimaziel 2020 (40 Prozent weniger CO₂ als 1990) rückt mit aktuell 35% in scheinbar erreichbare Nähe. Doch mit der Abschaltung des Kernkraftwerks Philippsburg 2 fällt ein CO₂-freier Stromerzeuger. Der Ersatz dieses Stroms ist entweder CO₂-belastet. Oder es wird Atomstrom aus Frankreich importiert. Im Jahr 2019 war es die Strommenge eines Kernkraftwerks. Ok, da hätte man Philippsburg auch am Netz lassen können. Wenigstens so lange, bis die Stromversorgung Deutschland durch erneuerbare Energieträger gesichert scheint. Doch nein, Ideologie geht vor. Klimaschutz spielt da dann keine Rolle mehr.

Sie haben sicher bemerkt, dass sich meine Argumentation im Rahmen der angeblichen Möglichkeit bewegte, versorgungssichere Stromversorgung allein beziehungsweise durch einen Großteil Strom, erzeugt durch erneuerbare Energieträger, bereitzustellen. Das aber ist praktisch unmöglich. Die Strommenge, die täglich, stündlich, minütlich in Deutschland benötigt wird, ist gewaltig. So gewaltig, dass der Ersatz nicht zur Verfügung stehenden Wind- und/oder Sonnenstroms praktisch ohne ein konventionelles Gas-Backup unmöglich ist.

Chemische Speicher, Pumpwasserspeicher und auch sogenannte virtuelle Speicher reichen bei weitem nicht aus, um den fehlenden Strom zu ersetzen. Als Sicherungsmaßnahme ist – schon immer – die Regelenergie, ich nenne sie erweitert „Netzausregelungsreserve“ vorgesehen. Sie dient dazu, bei unvorhergesehenen Ereignissen das Stromnetz stabil zu halten. Die Frequenz von 50 Hertz darf praktisch weder unter- noch überschritten werden. Mehr dazu finden unter Abbildung 2.

Hinzu kommt, dass eine Speicherung „überschüssigen“ erneuerbar erzeugten Stroms (= Strom der aktuell zur Bedarfsdeckung nicht benötigt wird) allein deshalb unmöglich ist, weil es diesen in Deutschland noch nie gegeben hat (Abbildung 3). Erzeugter Strom über Bedarf ist immer konventionell erzeugter Strom, der wegen – meist plötzlichen – starken Ansteigens der Windstromproduktion nicht schnell genug heruntergefahren werden kann oder aber gar nicht soll, weil der „Windstromberg“ genauso schnell verschwinden kann, wie er gekommen ist (Abbildung 4). Man weiß es halt nicht so genau, man ist auf Schätzungen, man ist auf Spekulation angewiesen. Diese Begriffe stehen einer wirtschaftlichen und sicheren Stromversorgung diametral gegenüber. Unerwartete Stromüberschussproduktion wird in aller Regel zu günstigen Preisen ins benachbarte Ausland abverkauft. Die Strombörse reagiert sofort, wenn zu viel, kaum benötigter Strom im Markt ist. Der Preis fällt.

Praktische Gleichzeitigkeit

Eine wesentliche Besonderheit der Stromerzeugung ist das, was ich „praktische Gleichzeitigkeit“ nenne. Strom ist ein sekundärer Energieträger. Das bedeutet, dass Strom in der Natur in einer für Menschen nutzbaren Form nicht vorkommt. Der Energieträger Strom wird durch Kraftwerke nur dann erzeugt, muss genau in dem Augenblick erzeugt werden, wenn er benötigt wird. Genau in dem Moment, wenn eine – fachlich – Stromsenke, umgangssprachlich ein Stromverbraucher angeschlossen oder angeschaltet wird, also eine Lampe, ein Elektromotor, eine Maschine und, und, und, genau dann, wenn elektrisch übertragene Energie benötigt wird, genau in diesem Moment wird der Strom, der die benötigte Energie überträgt, im Kraftwerk erzeugt. Ein komplexer Vorgang, der hier nicht weiter behandelt werden soll. Dies ist kein Elektrotechnikseminar. Nur noch so viel: Der Strom wird nicht verbraucht. Die Energie sowieso nicht. Es finden hochkomplexe Umwandlungsprozesse statt. Der Strom fließt zurück zum Kraftwerk, die übertragene Energie wird vom „Stromverbraucher“ genutzt und dabei zum Beispiel in Wärme, Licht oder Bewegung umgewandelt. Ein Teil geht als für den Menschen nicht nutzbare Energie „verloren“. Meist in Form von Wärme. Kurz und gut und noch einmal: Der Energieträger Strom wird genau dann erzeugt, wenn die Energie benötigt wird. Dies ist in einem gewissen Umfang in einem hoch industrialisierten und zivilisierten Land wie Deutschland praktisch immer der Fall. Das nennt man Grundlast. Die muss rund um die Uhr bereitgestellt werden. Hinzu kommt bei zeitweise steigendem Bedarf die Mittellast, bei Spitzenbedarf die Spitzenlast, die kurzfristig zugesteuert werden kann und muss (Abbildung 5).

Es gibt mit den erneuerbaren Energieträgern Biomasse und Wasserkraft grundlastfähige Stromerzeugung. Da diese nicht ausreichend sind, ist mit der Kernkraft ein Energieträger für die Bereitstellung des grundlastfähigen Stroms zuständig, der bis Ende 2022 komplett aus dem Markt genommen werden soll. Das wird die Versorgungssicherheit Deutschlands weiter stark einschränken. Dass CO₂-freier Strom in erheblichem Umfang wegfällt, dass dieser Strom vor allem durch Kohlestrom ersetzt werden wird, sei hier warnend angemerkt. Denn es geht bei der CO₂-Reduktion ja angeblich um die Rettung der Welt. Da ist es meines Erachtens recht kleingeistig, die modernsten und sichersten Kernkraftwerke der Welt abzuschalten. Wind- und Sonnenkraftwerke sind nicht grundlastfähig, weil der Wind nicht regelmäßig weht, und die Sonne Solarpaneele unterschiedlich stark bescheint. Wenn sie denn scheint. Es gibt Stunden, Tage, manchmal auch Wochen, da kommt die Stromerzeugung mittels Wind- und Sonnenkraft fast komplett zum Erliegen. Da gingen ohne konventionelle Stromerzeugung schnell die Lichter aus. Auch das benachbarte Ausland benötigt in Wetterextremsituationen seinen Strom. Nun haben wir aktuell in Deutschland noch genügend konventionelle Stromerzeugung. Aber Achtung:

Jedes Abschalten eines dieser sicheren konventionellen Stromerzeuger führt zu einer Verringerung der Versorgungssicherheit. Im Fall des Abschaltens der Kernkraftwerke zusätzlich zu einer Erhöhung des CO₂-Ausstoßes. 2019 hat Frankreich mehr als die Strommenge eines Kernkraftwerkes nach Deutschland/Baden-Württemberg geliefert (Abbildung 6). Vielleicht wird es 2020 die Strommenge zweier Kernkraftwerke. Ganz sicher aber ab 2023 nicht die Strommenge, die 7 Kernkraftwerke erzeugen. Ebenso sicher ist, dass Wind- und Sonnenkraftwerke den Stromverlust der abgeschalteten Kernkraftwerke nicht ausgleichen werden (Abbildung 7). Also wird es Kohle- und/oder Gasstrom sein, der benötigt wird. Kohlekraftwerke sollen allerdings ebenfalls wegfallen. Bis 2023 eine installierte Leistung von 12,5 GW. von 42,5 GW. Das Ziel: Die Komplettabschaltung im Jahr 2038, für besonders „progressive Weltenretter“ sogar das Jahr 2030. Da frage ich mal ganz naiv, was für Dummköpfe hier in Deutschland für die Energiepolitik verantwortlich sind. Oder will man staatsstreichartig von einer sicheren, bedarfsorientierten Stromversorgung in eine Zuteilungsversorgung einschwenken? Erzeugter Strom wird verteilt. Ist nicht genügend Stromerzeugung möglich, muss der Stromnutzer halt warten oder verzichten.

Ein schwarzer Kasten namens „Stromzähler“

Installierte Leistung, auch Nennleistung, ist der Begriff für die Menge Strom, die ein Kraftwerk in einer Stunde bei Volllast produzieren kann. Eine Gigawattstunde (GWh)/Stunde. Nun kann die Stunde gekürzt werden. Da bleiben Gigawatt (GW). Genau deswegen ist die Bezeichnung in den Agora-Charts = GW. Dort ist die Strommenge angegeben, die pro Stunde produziert wird. Das hat den Vorteil, dass man sofort sehen kann, welche installierte Leistung die benötigte Strommenge mindestens erfordert.

Wenn man wissen will, wieviel Strom ein Kraftwerk pro Jahr unter Volllast, also jeden Tag des Jahres, 24 Stunden lang, produzieren könnte, muss die installierte Leistung mit 8.760 Stunden multipliziert werden. Der so ermittelte Wert wird mit Wattstunden (Wh), Kilowattstunden (KWh), Megawattstunden (MWh), Gigawattstunden (GWh), Terawattstunden (TWh) benannt. Mehr dazu unter Abbildung 8.

Auch wenn der schwarze Kasten bei Ihnen zu Hause „Stromzähler“ genannt wird. Strom wird nicht gezählt, sondern gemessen. Die gemessene Strommenge wird in aller Regel in Kilowattstunden (KWh) ausgeworfen 3.000 KWh entspricht 3 MWh. Jetzt die installierte Leistung:

Ein (Wind-) Kraftwerk mit einer installierten Leistung von 3 MW kann theoretisch eine Strommenge von 3.000.000 x 8.760 Stunden = 26.280.000.000 Wh = 26.280.000 KWh = 26.280 MWh = 26,280 GWh liefern. Ein Kraftwerk produziert aber niemals rund um die Uhr ein Jahr lang. Konventionelle Kraftwerke müssen z.B. gewartet werden, Wind- und Sonnenkraftwerke müssen darüber hinaus warten, bis der Energieträger Wind und Sonne zur Verfügung steht. Das Verhältnis von installierter Leistung (Nennleistung) und tatsächlich produziertem Strom ist deshalb sehr aussagekräftig bezüglich der Wirtschaftlichkeit des Kraftwerks, der Kraftwerksgruppe. Abbildung 9 zeigt sehr eindrucksvoll, dass das Verhältnis bei der Wind- und Sonnenstromerzeugung höchst unzureichend ist. Wenn man bedenkt, dass nahezu 100% des zur Verfügung stehenden Energieträgers Wind- und Sonnenkraft von den installierten Wind- und Sonnenkraftwerken genutzt werden, ist das Ergebnis doch ernüchternd. Der Energieträger Gas weist ebenfalls ein relativ ungünstiges Verhältnis auf. Das liegt aber nur daran, dass es – aus welchen Gründen auch immer – gewollt ist, dass nicht mehr Strom aus Gas erzeugt wird. Es wäre jederzeit möglich, die Gasstromproduktion hochzufahren. Bei der Wind- und Sonnenstromerzeugung ist das durchaus nicht der Fall. Da liegt die Begrenzung in der Natur der Sache. Mehr geht nicht. Das birgt eine gewisse Tragik: Will man mehr Strom aus Wind- und Sonnenkraft haben, dann müssen immer mehr Wind- und Sonnenkraftwerke gebaut werden. Sobald aber der Wind kaum weht, die Sonne nicht auf die Solarpaneele scheint, wird trotz noch so vieler Wind- und Sonnenkraftwerke kaum, im schlimmsten Fall auch gar kein Strom erzeugt.

Aus diesem Grund funktionieren die Investments in Wind- oder Sonnen„parks“ auch nur dann, wenn ein solventer Garantiegeber einen wirtschaftlichen Ertrag garantiert. In Deutschland ist es der Steuerzahler, der Stromkunde, der noch geduldig die – auch deshalb – höchsten Strompreise in Europa erträgt. Wäre das nicht der Fall, würde sich niemand, der auch nur die Grundrechenarten und den Dreisatz beherrscht, an Wind- oder Sonnenkraftwerken beteiligen oder sich Solarpaneele auf das Dach montieren lassen.

Ordnen Sie Deutschlands CO₂-Ausstoß in den Weltmaßstab ein. Zum interaktiven CO₂-Rechner: Hier klicken.

Noch Fragen? Ergänzungen? Fehler entdeckt? Bitte Leserpost schreiben. Oder direkt an mich persönlich: stromwoher@mediagnose.de. Alle Berechnungen und Schätzungen durch Rüdiger Stobbe nach bestem Wissen und Gewissen, aber ohne Gewähr. Die bisherigen Artikel der Kolumne Woher kommt der Strom? mit jeweils einer kurzen Inhaltserläuterung finden Sie hier.

Mit freundlicher Genehmigung. Zuerst erschienen auf der Achse des Guten.

Rüdiger Stobbe betreibt seit über 3 Jahren den Politikblog www.mediagnose.de.