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Energiewende zu Ende gedacht - wo soll der Strom denn herkommen?

 

Vortrag 2021 ->Link / Prof. Dr. Weimann 2022 ->Link 2013 ->Link ökonomsiche Lösungen (mit Prof. Dr. Joachim Weimann (Impulsvortrag), Prof. Dr. Wolfgang Reitzle und Dr. Anna Veronika Wendland) ->Link

Jan. 2019

Wo soll denn der Strom herkommen? Eine der Kernfragen unserer Zeit. In Deutschland will man so schnell wie möglich aus der Kohle und Kernkraft aussteigen. Die Erneuerbaren Energien, also Biomasse,Wind und Sonne sollen uns versorgen. Die Auswirkungen dieses Szenarios wurden allerdings nicht bedacht. In Deutschland wird gerade die letzte Zeche für Steinkohle geschlossen, weil deren Förderung immer Aufwendiger wird und die Kohle im Ausland billiger zu haben ist.

Die Verlagerung des Energieproblems hilft aber keinem. Steinkohle wird weiter importiert, Atomstrom holt man sich aus dem Ausland und auch Kohlestrom steht im Nachbarland ausreichend zur Verfügung. Die Auswirkungen der vielen Tausend Windkraftanlagen werden klein geredet und sind vorrangig ein Problem des ländlichen Raums.
Der externe Strombedarf der Windturbinen ist nicht unerheblich, fließt aber in die Berechnungen nicht ein. Für Rotor-Steuerung, Heizung, Licht, Kommunikation, Sensorik, Pumpen, etc... wird viel Strom verbraucht. ->Link

ENERGIESICHERHEIT IST NATIONALE SICHERHEIT - so lautet der Titel des Papers aus Australien. ->Link
Energiesicherheit= die Kraft, frei zu sein und zu arbeiten. Warum ist Energiesicherheit wichtig? Ohne Energiesicherheit kann eine Nation machtlos werden. Kann Energiesicherheit aktuell nur durch Wind+Sonne garantiert werden - NEIN.


Werfen wir einen Blick auf den Ist-Zustand:

Strom

Aktualisierung 2022:

Energie Anzahl Leistung
Wind Onshore 29.032 56.246,6 MW
Wind Offshore 1.499 7.786,8 MW
Solar 2.316.845 56.085,1 MW
Biomasse 20.498 8.544,8 MW
Wasser 8.428 5.539,3 MW
Geothermie 25 46,0 MW
Solarthermie 21 12,4 MW
Summe 2.376.348 134.261,0 MW


Aber Achtung! diese Grafik ist nicht korrekt, denn für Sonne und Wind müssen immer 100% konventionelle Kraftwerke für viele Tage der Dunkelflaute bereit stehen. Eine Studie der Hertie School ergab ein Energiedefizit von 9 Wochen ->Link. Sie sind also nur RECHNERISCH in der Bilanz zu betrachten.

Für einen Augenblick wollen wir diesen wichtigen Aspekt aber ausblenden und rechnen den theoretischen Ersatz der konventionellen Kraftwerke mal durch. Da die Nutzung von Biomasse und Wasserkraft in Deutschland begrenzt ist, müssten also Wind und Sonne theoretisch die fehlenden Kraftwerke ersetzen. Nach aktuellen Zahlen (im Durchschnitt 2 MW Anlagen) ergibt sich für den Ersatz der konventionellen Kraftwerke folgende Rechnung (mit dem Ziel 89,40% aus Wind+Sonne (Rest ist Biomasse,Wasser,Hausmüll)):

Windkraft:
2018 -> 17,50% = 29.981 Windkraftanlagen
Ziel -> 63,597% = 108.954 Windkraftanlagen (29.981 x 3,634)

Fotovoltaik:
2018 -> 7,10% = 1,7 Mio. Anlagen
Ziel -> 25,801% = 6,17 Mio Anlagen
(1,7 x 3,634)
Mit zusätzlich entstehenden Speicherverlusten von 75%, erhöht sich der Bedarf an WKA enorm. Folgender Beispielrechnung:
Stromverbrauch für DE ca. 600 TWh, davon sollen rund 400 TWH aus WKA gedeckt werden. Die Hälfte muss über Speicher abgedeckt werden. [400 TWh / 2] + [(400 TWh/2) * 4] = 1.000 TWh Erzeugung durch WKA. Dann wären wir bei 1.000.000.000 MWh / 5.704 MWh (pro WKA) =
175.315 WKA für Deutschland nur Strom   (Andere Berechnungen gehen von 260.000 WKA aus)

Auch wenn man eine Leistungssteigerung neuer Windkraftanlagen berücksichtigt ->Link (S.40), wäre die verbrauchte Fläche riesig. Weitere Flächenberechnungen hier ->Link. Praktisch ist der weitere Zubau von fast 70.000 Windkraftanlagen nicht umsetzbar. Hierbei ist nicht mal der benötigte Bedarf für Verkehr und Wärme einbrechnet. Hinzu kommen würden weitere Energie-Wandlungsverluste im Power-to-X Verfahren.

Sektorkopplung

Rechnet man die Zahlen auf den Gesamtenergie-Verbrauch (Strom,Wärme,Verkehr) um, kommt man auf 700.000 WKA. Der Physiker Dr. Rainer Link kommt zu ähnlichen Ergebnissen, 604.000 WKA für Deutschland. ->Link

Der Energiebedarf in Europa ist gigantisch und nicht mit Wind+Sonne zu decken. aus dem Vortrag von Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Georg Brasseur (Uni Graz, Österreich) ->Link stammt diese Folie


 

Wie genau ist denn die Zielsetzung? Die Bundesregierung hat in Ihrer Energiestrategie 2050 das Ziel 80% erneuerbare Energien verankert ->Link . Dazu zählen auch Wasserkraft und Biomasse. Es gibt Studien, die uns 100% enrneuerbare als Realistisch verkaufen. ->Link Eine Studie der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina, der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech) und der Union der deutschen Akademien der Wissenschaften beziffert den Ausbaubedarf auf das Siebenfache! des Standes von 2017. ->Link

Aktuell wird in Deutschland eine 3-fach Struktur für die Stromversorgung aufgebaut mit den entsprechenden Folgen. Beachte - die installierte Leistung hat nichts mit der gelieferten Strommenge zu tun.

Laut einer Stellungnahme der Expertenkommission zum Monitoring, sind allein 740 TWh EE für synthetische Brennstoffe nötig. Das UBA geht von 2755 Petajoule aus, entspricht 765 TWh. Um 1 kg Wasserstoff durch Elektrolyse herszustellen, werden ca 50 kWh/kg benötigt. Die Energiemenge für den Gesamtbedarf für die Elektrolyse beträgt ca. 1.300 THh, Wandlungsverluste eingerechnet. Das entspricht ca 130.000 WKA der neusten Bauart (250m Höhe). Diese müssten dann aus dem Ausland importiert werden. Alleine nur der Zusatzbedarf der Stahlindutrie für die Umstellung auf Ökostrom würde zusätzlich 12.000 WKA erforderlich machen. ->Link Die Digitalisierung erfordert zusätzlichen Strombedarf. Alleine die Server der Stadt Frankfurt verbrauchen 1.600GWh ->Link.

Aus der Berechnung der Hochschule für Technik und Wirtschaft ergibt sich durch die Sektorkopplung ein Bedarf von 3.000 TWh, wobei hier die Speicherverlust mit 16,7% viel zu niedrig angesetzt sind. Das UBA rechnet mit 13,8% ( 49.400 km²) der Landesfläche bei 1.190 GW installierter Leistung. Aber auch hier klaffen Wunsch und Wirklichkeit auseinander, weil hier eine unrealistische gleichmäßige Stromeinspeisung durch eine hohe Auslastung versprochen wird und windschwache Jahre einfach negiert werden!

Die Analyse der Windenergie-Nutzung Stand 2020 belegt, dass es illusorisch ist, mit der Nutzung von Wind- und Sonnen-Energie allein, eine bedarfsgerechte, sichere und preiswerte Stromversorgung realisieren zu wollen. Die Vorgaben des §1 EnWG – Energiewirtschaftsgesetz – bleiben unbeachtet. ->Link

Ist Wasserstoff grundsätzlich der Energieträger der Zukunft ? ->Link Es löst keine Energieproblem. ->Link

 

In der Sonderausgabe der Franz. Phys. Gesellschaft werden folgende Problem dargestellt:

-: Windturbulenzen beeinflussen die gesamte Windkraftanlage bis auf eine Zeitskala von weniger als einer Sekunde.Die hochfrequenten Teil der Leistungsabgabe zeigt eine Schwankung der gemessenen Leistung von mehr als 80 % in wenigen Sekunden.
- Um die Größenordnungen zu verstehen, stellen wir uns vor, dass in einem französischen Stromnetz, das zu 100 % aus intermittierenden erneuerbaren
Quellen betrieben wird, drei Tage hintereinander ohne Produktion verlaufen. Das Backup-System soll dann etwa 5 TWh liefern können, bei einem durchschnittlichen
Durchsatz von etwa 70 GW. Wenn diese Produktion weder durch Kernkraft noch durch mit Erdgas betriebene Wärmekraftwerke, sondern durch
Wärmekraftwerke, die den durch Elektrolyse erzeugten Wasserstoff aus diesen Überschüssen verbrennen, sichergestellt werden könnte, welche Menge müsste
dann gespeichert werden? Unter Berücksichtigung der Konvertierungserträge wäre ein Vorrat von rund 0,25 Mio. t Wasserstoff erforderlich, für dessen
Herstellung ein Verbrauch von rund 15 TWh erforderlich gewesen wäre
- Die Produktion von 1 kWh Strom durch den Abbau von synthetischem Methan bedeutet, dass 5 kWh verbraucht wurden.
- begrenzte Erträge und geringe Auslastung ihre negativen wirtschaftlichen Auswirkungen vereinen
- Und doch ist nur die Stromspeicherung über brennbare Gase in der Lage, den zwischensaisonalen Massenbedarf zu decken. Kosten für durch Elektrolyse erzeugten Wasserstoff bei 3 bis 9 €/ kg.
- bestimmte Modulationsfähigkeiten zwar implementiert werden können, diese jedoch teilweise, weniger effizient und viel komplexer in der Anwendung sind als die von Lichtmaschinen

 

Karte mit in Planung befindlichen Regionalplänen (2015):

und dem Istzustand Brandenburg (3.800 WKA):

Aktuell stehen in Deutschland an Land 28.812 Windkraftanlagen (Ende 2017).

Es bleibt eine Utopie, weil der Flächenverbauch viel zu hoch ist. mittlere
Die Leistungsdichte von Windkraftanlagen betragen bezogen auf die Rotorfläche lediglich im Mittel etwa 40 W/m2 (Onshore) bis etwas über 100 W/m2 (Offshore) (Dipl.-Phys. Dieter Böhme) ->Link
Nur durch Konzentration in der Flächennutzung bei der Gewinnung von Nahrung, Rohstoffen und Energie kann die Menschheit immer größere Flächen der Natur zurückgeben, die sich dort ungestört entfalten kann...
Neustart der Energiepolitik: Der Ökologische Realismus - Vortrag mit Dr. Björn Peters ->Link
Nur Technologien mit einer hohen Effizienz und hoher Energiedichte können Mensch, Natur und Landschaft besser schützen.
Eine auf Mengenwachstum und Resourcenverschwendung basierende Wirtschaft kann nicht die Zukunft sein!


Und weil weiter steigende Kosten nicht mehr bezahlbar sind. ->Link
Und weil Rohstoffe wie Metalle nicht reichen werden. Die aktuell gemeldeten Mineralreserven sind ebenfalls nicht groß genug. Am besorgniserregendsten ist Kupfer als eines der gekennzeichneten Defizite ->Link . Eine zuverlässige Energiequelle ist erforderlich, die dem Großteil der menschlichen Bevölkerung mit einem ERoEI-Verhältnis von etwa 50:1 zur Verfügung steht, das höher ist als das der beiden bestehenden fossilen Brennstoffsysteme und viel höher als erneuerbare Energiesysteme. ->Link
Die Bundesregierung hat das Problem des Flächenverbrauchs erkannt und will nun nach Afrika ausweichen. "Deutschland kann den Bedarf an Grünem Wasserstoff nicht alleine decken – denn Wind und Sonne liefern hierzulande nicht genügend Energie." heißt es auf der Seite des BMBF. ->Link Siehe dazu auch Berechnugne zur PCK-Raffinerie Schwedt. ->Link

Für Deutschland bedeutet das laut einer Studie der DeutschenEnergieAgentur, 2050 wird Deutschland trotz Landschaftszerstörung im Jahressaldo etwa 134 Terawattstunden – rund 22 Prozent des inländischen Stromverbrauchs – aus dem Ausland importieren müssen. Ohne konventionelle Kraftwerke geht es nicht! ->Link


 

Die Natur hatte sich jedenfalls in der 3. Kalenderwoche mal wieder entschieden aus der Stromproduktion auszusteigen. Daraus folgte ein maximaler Börsenpreis von  105,3 €/MWh  und ein Importsaldo von maximal 3.500MW.


 

 


 

 

 

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