Stromexporte / Wie viel wird verschenkt?

Das gut gepflegte Dogma „Wir zahlen dem Ausland Geld dafür, dass sie unseren Ökostrom verbrauchen“ wird jetzt mal geprüft. Anlass ist ein Beitrag des sehr aktiven iwd („Inflexibilität kostet“), in dem die steigende Anzahl der Stunden mit negativem Börsenstrompreis dargestellt sind.

Fairerweise muss man sagen, dass das iwd korrekt darstellt, dass es ein Zusammenspiel zwischen hoher Einspeisung an Erneuerbaren Energien (im Beispiel vor allem Wind) und fehlender Flexibilität der konventionellen Kraftwerke ist.

Trotz laut iwd steigender Zahlen der Jahresstunden mit negativem Börsenstrompreis wird das Problem aber insgesamt kleiner, denn der Exportüberschuss geht die letzten Jahre zurück.

Da das vom iwd gewählt Beispiel mit dem 16.Februar 2020 einen Extremfall darstellt, hab ich den mal durchgerechnet und er dient als worst-case-Scenario.

(c) IW Medien / iwd, Ergänzungen von mir in rot: Kostenabschätzung der verschenkten EE-Überschüsse in Zeiten hoher EE-Einspeisung

211 Stunden sind laut iwd die Strompreise im Jahr negativ und obwohl nicht immer in dieser Zeit Strom exportiert wird, nehmen wir das mal als Grundlage. Im berechneten Beispiel werden 4 Mio. € für 30 Stunden überschüssigen Strom an Ausländische Netzbetreiber bezahlt. Macht für 211 Stunden als ca. 28 Mio. € jährlich.

28 Mio. €, die dafür gezahlt werden, dass andere Länder ihre Kraftwerke runterfahren und stattdessen „unseren“ Strom verbrauchen oder aber ihre Pumpspeicher füllen. Man könnte sagen, es ist eine Klima-Entwicklungshilfe für unsere europäischen Nachbarn.

Diese 28 Mio. € müssten wir nicht verschenken, wenn wir nicht so unflexible Kohle- und Atomkraftwerke hätten und die Leistung hätten stärker zurückfahren können. Die 28 Mio. € müssten wir auch nicht verschenken, wenn es in Deutschland genügend Pumpspeicher und Batteriespeicher gäbe, die man mit den 360 GWh hätte füllen können.

Andererseits sprechen wir hier von einem worst-case. Die Hochrechnung von 28 Mio. € hätte im schlimmsten Fall also auch die 7-fache Strommenge = 2,5 GWh zur Folge. Das wiederum entspräche 0,5% des gesamten Stromerzeugung in Deutschland. Und das wiederum ist eine sehr kleine Zahl, was es zu einem sehr kleinen Problem macht.

Im Vergleich wird deutlich: Die zu negativen Strompreisen „verkaufte“ Strommenge ist verschwindend gering.

Offshore-Ausbau 2030 laut Bundesregierung

Um 12 GW installierte Leistung sollen die Offshore-Erzeugungskapazitäten bis 2030 steigen. Dazu wird gerade das Windenergie-auf-See-Gesetz verfasst.

Offshore ist natürlich gut, weil deutlich mehr Laststunden pro Jahr gefahren werden können, die Flauten nicht so eklatant sind wie an Land und sich kein Anwohner beschwert. Zudem sind die Preise aufgrund gestiegener Erfahrungen in den letzten Jahren gesunken – so haben die Hersteller gemerkt, dass die Kostentreiber Fundament/Verankerung auch deutlich kleiner dimensioniert werden können.

Aber was sind die 12 GW wert? Ist das viel oder wenig – ist es ambitioniert oder sogar genug?

In meinem letzten Blog-Beitrag habe ich eine Vision 2030 aufgeschrieben, die ja zufällig den gleichen Zeitrahmen als Bezug nimmt. In meiner Beispielrechnung hatte ich bereits aufgezeigt, dass wir für eine Primärenergiewende ca. +300% Windenergieerzeugung brauchen. Jedoch unter der Prämisse, dass an Land nur noch überschaubare neue Standort hinzukommen werden und dort vor allem Repowering einen Beitrag leisten wird. Den Löwenanteil muss als die bisher nicht so starke Offshore-Erzeugung bringen. Da Offshore durchschnittlich den doppelten Ertrag bei gleicher Größe bringt und dazu größere Anlagen gebaut werden, ersetzt auch ein WKA auf See durchaus 3-5 konventionelle WKA an Land.

Wer die Größenordnungen abschätzt, sieht in meinem Diagramm, dass die Offshore-Kapazitäten von heute 7,74 GW um ungefähr 70 GW steigen müssten. Altmaiers angeblich ambitionierten Pläne decken also 12/70= 17% dessen ab, was notwendig wäre, wenn man bis 2030 die (Primär)-Energiewende ernsthaft erreichen wöllte.

Herr Altmaier, dieses Ausbauziel ist lächerlich. Es bleibt sogar hinter den bereits erreichten Zahlen der letzten Jahre zurück. Das ist aktives Ausbremsen der Energiewende.

Datenstand 08.09.2020
Ambitionierte Pläne? Nicht mit Altmaier, denn der beschränkt sich bereits in der Zielsetzung auf den orangenen Balken

Energiespeicher, Bedarfsschätzung

Was muss sich ändern, um durch die Dunkelflaute zu kommen? Grundlage: (c) energy-charts.de

Beim Blick auf die installierten Kraftwerkskapazitäten fällt auf, dass beispielsweise im Jahr 2010 die Gaskraftwerke eine Maximallast von über 24 GW gefahren sind – das entsprach damals im Wesentlichen auch der installierten Maximalleistung. Sie wurden also zumindest stundenweise zu fast 100% ausgelastet.

Die Situation 2020 stellt sich ganz anders dar: Zwar ist die installiere Maximalleistung auf ca. 30 GW gestiegen, aber die Maximallast liegt wie auch die letzten Jahre nicht höher als 11,5 GW. Zwar haben sich in den letzten 2 Jahren die Arbeitsstunden aufgrund steigender CO2-Zertifikatspreise und fallender Gaspreise zu Lasten der dreckigeren Kohlkraftwerke erhöht – aber von Maximallast sind die Gaskraftwerke meilenweit entfernt.

Das heißt, wir haben aktuell einen Erzeugerpuffer von ca. 18 GW, den wir seit Jahren nicht nutzen.

Was brauchen wir denn eigentlich an Leistung aus Energiespeichern?

Beispielrechnung:

An schlechten Tagen (dunkel, windstill, wenig Wasser zur Stromerzeugung) haben wir mit Biomasse, Wasserkraft und Restwind ca. 7GW.

Hinzu kommen oben genannte 30 GW über Gaskraftwerke.

Der inländische Netto-Bedarf liegt in exportbereinigten Spitzen bei max. 74 GW – wie es der Zufall will, also bei genau dem doppelten der verfügbaren Last im worst-case.

Zur Verfügung stehen in den morgendlichen und abendlichen Spitzen vor&nach Sonnenuntergang maximal (laut Einzeldaten bei wikipedia ca. 6,5 GW, laut energy-charts ca. 9,8 GW) Pumpspeicher, die jedoch in der Praxis scheinbar nicht mehr als 6 GW belastet werden.

Es gibt eine umfangreiche Liste von 11 in Planung befindlichen Anlagen (ca. 3,2 GW) sowie 9 aufgegebene Projekte mit 5,5 GW. Diese ca. 8,7 GW könnten trotz aller Eingriffe in Naturräume also bereits ein knappes Viertel der benötigten Energiespeicher stellen.

EXKURS neue Pumspeicherwerke

Hinzu kommen noch nicht projektierte Pumpspeicherwerke unter Einbeziehung bestehender kleiner Wasserkraftwerke an Talsperren (die ohnehin bereits gebaut sind). So ließe sich mit überschaubarem Aufwand für ein vergleichsweise kleines zweites Becken eine variable Kapazität von einigen GW erzeugen. Im Erzgebirge beispielsweise haben alle bestehenden Talsperren in unmittelbarer Nähe geeignete Standorte für ein zweites Becken mit oftmals >200m Höhendifferenz – aber keines davon hat bislang ein Pumpspeicherwerk. Das betrifft mindestens 20 Talsperren – selbst mit kleinen 0,1 GW pro Anlage wären so 2 GW möglich. In den potentialreicheren Bundesländern Bayern, BaWü, Thüringen, Rheinl.Pf., Hessen, Saarland dürften insgesamt 20 GW zusammenkommen (in Gesamtrechnung NICHT inkludiert).

Diese Speicher brauchen aber natürlich eine Chance, neben einer solaren Aufladung tagsüber auch nachts wieder gefüllt zu werden. Und obwohl eine Dunkelflaute in der Realität längst nicht so ausgeprägt vorkommt wie von den Angstmachern propagiert, rechnen wir mal eine durch:

In den Nachtstunden brauchen wir 52-55 GW von 24-4 Uhr und in den Stunden davor und danach gehen die Verbräuche sehr schnell hoch bzw. runter. In Summe sollte eine Erzeugerkapazität von 60 GW aber ausreichen, um alle Speicher wieder zu füllen. Obige 30 GW + 7 GW vorhandene Leistung abgezogen, ergibt sich ein Bedarf von zusätzlichen 23 GW neuen Gaskraftwerken oder importierter bzw. elektrisch gespeicherter Strom in Höhe von 150 GWh. Zum Vergleich: Das entspricht ca. 3.000.000 ausrangierter Tesla Model S Akkus.

Wie lange herrscht eigentlich Dunkelflaute? Obiger Worst-Case von nur 7 GW Restlast tritt nur stundenweise auf.

Der 23.01.2020 war mit Abstand der schlimmste Tag diesen Jahres mit nur 20,1% regenerativ erzeugter Energie. Die Tage davor und danach lagen mindestens 30% höher, also bei über 26%. Es hätte dabei ausgereicht, einen Akkupuffer von ca. 70 GWh zu haben, und zusätzliche Gaskraftwerke von 10 GW Leistung. Damit ist zumindest die Dunkelflaute im Strommarkt mal überstanden.

Kommen die Implikationen aus der Primärenergiewende hinzu: An solchen Tagen kann natürlich keine P2x Anlage laufen, Elektrofahrzeuge werden nur so wenig geladen wie nötig (aber der Verbrauch läge trotzdem bei ca. 200-300 GWh), Wärmeverbraucher müssen weitestgehend aus einem Puffer oder mittels Spitzenlastkessel arbeiten (wöllten aber in der Dunkelfaute ohne Zusatzfeuerung eigentlich auch 500-1.000 GWh Strom haben).

Das heißt, wir brauchen für solche Extremfälle eine Erdgas-Erzeugungsreserve von nochmal ca. 20 GW zusätzlich zur Deckung der Dunkelflaute im Strommarkt. Insgesamt also 30 GW mehr und damit eine Verdopplung zu heute. Und die elektrischen Speicher von >100 GWh sind auch eine gute Idee.

Fazit:

Wir brauchen Ersatzkraftwerke für den Notfall:

Alle in Planung befindlichen Pumpspeicherwerke, alle verworfenen Pumpspeicherwerke und am besten noch einige der potentiell neuen Standorte bzw. ein Repowering bestehender Wasserkraftwerke, um Spitzenlast statt Grundlast zu liefern.

In Abhängigkeit des Erfolgs der Wasserkraftspeicher braucht es eine Verdopplung unser Gaskraftwerkparks (+ 30 GW) und ein Batteriespeicher in Größenordnung von 2 Mio. ausgedienten (großen) PKW-Akkus.

Dafür können wir alle anderen konventionellen Kraftwerke stilllegen:

43 GW Kohle, 8 GW Kernkraft, 4 GW Ölkraftwerke.

Klingt nach einem guten Deal, oder?

Aus Zappelverbrauch wird Zappelerzeugung

Zappelstrom? Tageslastgang Anfang KW36 / 2020. (c) energie-charts.de

Eines der Lieblingswörter der Energiewendeskeptiker ist der Zappelstrom. Diskreditiert werden soll damit der typische Tageslastgang der Solarerzeugung und die fluktuierende Windstromerzeugung.

In einem alten Beitrag zur Energiewirtschaft las ich kürzlich dem Begriff des Zappelverbrauchs, über den sich die konventionellen Betreiber aufregten lange bevor die Erneuerbaren Energien ihren Durchbruch hatten. Man war gezwungen, die geldspuckenden Kraftwerke statt mit dauerhafter Grundlast mit lastabhängigen Profilen zu fahren, weil der Verbraucher tatsächlich nachts weniger Strom verbrauchen wollte.

Gerüchten zufolge ist das auch der eigentliche Grund für Belgiens beleuchtete Autobahnen – zuverlässige Stromabnehmer für die Nachtstunden zu schaffen, damit die AKW konstanter durchlaufen können. Mit Blick auf die Größenrelationen sind zumindest Zweifel angebracht: Ca. 250 GWh müsste die Stromrechnung pro Jahr gewesen sein (mit Daten aus dem Jahr 2011, denn seitdem wurde viel auf LED umgestellt), die Erzeugung der 7 Reaktorblöcke müsste bei ca. 50.000 GWh im Jahr liegen. Selbst wenn wir nur die nachfrageschwachen Nachtstunden mit 6h ansetzen, macht die Abnahme der Autobahnbeleuchtung lediglich weniger als 250/12.500 = 2% der Nachtproduktion aus. Wieder ein Mythos aufgelöst.

Ein Relikt aus dieser Zeit sind die in entsprechenden Fachzeitschriften (z.B. BWK Energie) erscheinenden Hitlisten der meisten Kraftwerks-Volllaststunden. Dort fanden sich regelmäßig viele deutsche AKW-Blöcke mit Werten nahe an den 8.760 theoretisch möglichen Vollaststunden pro Jahr. Ein Zeichen zuverlässiger deutscher Ingenieurskunst.

Nun hat sich vor einigen Jahren die Schlagrichtung geändert: Nicht die zappelnde Nachfrage ist der Gegner, sondern die zappelnden Erzeuger Erneuerbarer Energie. Dabei bietet ein in 2 Richtungen volatiler Markt neben Problemen natürlich auch Platz für neue Geschäftsmodelle mit flexiblen Kraftwerken, zu- und abschaltbaren Lasten & Energiespeichern.

Aber was interessiert das jemanden, der mit Zappelstrom-Diskreditierungen eine argumentative Überlebensgrundlage für dreckige Kohlekraftwerke und riskante Atomkraftwerke schaffen will?

Energietitel am Aktienmarkt

Schaut man auf die Marktkapitalisierung der 10 weltgrößten Unternehmen, spielten bis ins Jahr 2011 die Ölmultis

  • ExxonMobil
  • Chevron
  • Petrobas
  • Shell
  • PetroChina

regelmäßig mit. Zwar mit stark variablen Kursen, aber immer weit oben im Ranking.

Beim Blick auf die Statistik 2020 (als Quelle habe ich die Global Top 100 von PWC genommen), tauchen diese Konzern inzwischen nur noch jenseits von Platz 40 auf. An dieser gewaltigen Verschiebung sind natürlich nicht nur die Tech-Größen Amazon, Apple, Microsoft, Alphabet, Alibaba und Facebook schuld, sondern Titel jeglicher Industrien. Je nach Sichtweise, ob es nun ein öffentliches oder Staatsunternehmen ist, hat zwar Saudi Aramco jetzt für kurze Zeit einen Platz in der Top3 erhalten – aber deren Situation ist auch besonders.

Wenn die Energiewende global ernst genommen wird, wird das Ölangebot (wie schon während Corona) die Nachfrage bei weitem übersteigen. Und das führt zwangsläufig zu sinkenden Preisen oder bei abgesprochenen Fördermengen zumindest zu sinkenden Umsätzen. In beiden Fällen reduziert das die Unternehmenswerte der Ölmultis. Und besonders betroffen davon sind alle Ölkonzerne mit hohen Förderkosten im Vergleich zu Saudi-Arabien. Den Gesetzen der Makroökonomie und der börsenbasierten Preisbildung folgend wird der globale Ölpreis sich dem Wert annähern, zu dem die (aufsteigend sortierten) Förderpreise noch der Nachfrage entsprechen. Und bei stark sinkender Nachfrage landet dieser langfristig bei den Förderkosten Saudi-Arabiens von 20 bis 30 US-$ pro Barrel.

Das Geschäft der Ölmultis besteht dann faktisch nur noch aus Raffinerien und Distribution, denn selbst fördern lohnt sich nicht mehr. Was das für deren Börsenwert bedeutet, mag sich jeder selbst ausmalen. Chevron ist übrigens bereits jetzt das letzte amerikanische Ölunternehmen, das im DowJones vertreten ist – Exxon ist nach 92 Jahren gerade rausgeflogen.

Energiewende verstehen: OHNE HEISSE LUFT

Wer sich umfassend und auf physikalischer statt ideologischer Grundlage zur Energiewende belesen möchte, dem sei das folgende Buch ans Herz gelegt:

ERNEUERBARE ENERGIEN OHNE HEISSE LUFT von Christian Holler und Joachim Gaukel.

Das e-Book als kindle-Version ist kostenfrei erhältlich

Die Besonderheit im Buch ist die nüchterne Analyse – typisch Physiker möchte man meinen. Was dem Buch aber fehlt, ist der visionäre Blick über die Gegenwart hinaus. Die Autoren können sich nicht so richtig vorstellen, wie schnell, umfassend und radikal die Umsetzung der Energiewende ausfallen kann und ausfallen wird, wenn sie aktiv umgesetzt wird.

EXKURS POLITIK

Verständlich wird diese fehlende Vision natürlich beim Blick auf die politische Realität:

Die CDU begreift sich als behutsamer Bewahrer der Verhältnisse und zeigt mit dem unsäglichen „Kohlekompromiss“ bereits die Schmerzgrenze ihrer Beweglichkeit (Jahr 2038).

Über die AfD müssen wir nicht sprechen, die wäre nicht mal zu dieser Minimalposition imstande gewesen.

Die SPD löst sich gerade vom Kohlekumpel und verspricht, wieder eine linke progressive Partei werden zu wollen – ich denke, die Rechnung ist noch ohne die Basis gemacht und es wird Jahre dauern.

Die Grünen sind naturgemäß für das Thema zu haben, aber dort muss noch viel mehr Ernsthaftigkeit in die Sache. Die Energiewende ist radikal, das hat man dort noch nicht verstanden. Es geht um hunderte Milliarden Euros, die gesetzlich neu geregelt, verteilt, verbaut und gestaltet werden müssen – mit Auswirkungen auf jedes Individuum; mit sozialen, ökonomischen und ökologischen Folgen.

Ausgerechnet die marktradikale FDP könnte ein großer Impulsgeber sein, indem sie aufgrund ihrer ablehnenden Haltung Subventionen gegenüber dem Dahinsiechen der konventionellen Kraftwerke und deren künstliche Beatmung mit Steuergeld eine schnelles Ende bereitet. Andererseits ist dort der Gestaltungswille nach dem Gusto „schlanker Staat“ auch nicht vorhanden, sodass die Selbstallokation des Marktes wieder einmal nicht funktionieren wird.

So bleiben im Buch die einzige Hoffnung, dass man den Primärenergieverbrauch im Wesentlichen auf Strom aus Erneuerbaren Energien umstellt und unter besten Umständen eine Pro-Kopf-Reduktion von ca. 125 kWh/Tag auf 95 kWh/Tag hinbekommen könnte.

Im Artikel „Was Sektorkopplung beim Primärenergieverbrauch bewirkt“ habe ich ein fiktives Zahlenspiel für kurz- und mittelfristige Anstrengungen unternommen und dort liegt man bereits bei unter 80 kWh/Tag und hat erst die Maßnahmen ergriffen, die technisch leicht umsetzbar wären. Bei einer vollständig auf EE beruhenden Energieversorgung in Kooperation mit anderen Ländern läge der Primärenergiebedarf (der dann fast ausschließlich aus Strom bestünde) vielleicht noch bei 60 kWh/Tag. Diese Größe ist sogar fast egal, da sie erneuerbar ist – gibt jedoch vor, wieviele Anlagen und Stromspeicher wir brauchen, um den Energiebedarf zu decken. Insofern hat sie eine wichtige ökologische Bedeutung für den Flächenverbrauch und die damit einhergehenden Umweltschäden.

Gamechanger der Energiewende

Das Haus dämmen, LED-Beleuchtung, weniger Auto fahren, weniger Fleisch essen – sind das die großes Schritte? Das klingt vor allem nach Einschränkungen – viel besser funktionieren GameChanger. Das sind Maßnahmen, durch deren Einführung systemische Vorteile und Verstärkungsmechanismen entstehen. Sie sind oft disruptiv und wenn sie aktiv verwendet werden, bringen sie Ökologie, Ökonomie und soziale Gerechtigkeit gleichermaßen weiter.

Die ersten Gamechanger-Ideen

  1. Massive Verlagerung von Güterverkehr auf die Schiene mittels zeit- und streckenabhängig erhöhter Maut. Dadurch reduzieren sich Staus, Verschleiß, Unfälle und der Investitionsbedarf für Autobahnausbau. Zudem ist das der schnellste Weg zur Elektrifizierung des Gütertransports.
  2. Baurechtsänderung im Brandschutz zu Gunsten eines massiven Wachstums des Holzbaus. Daraus ergäbe sich eine neuer Industriezweig, seit Jahren unverkäufliche Industrieholzbestände (Orkanbruch, Borkenkäfer, Dürrestress) verarbeiten könnte. Die dadurch entstehenden Bauten sind baubiologisch gesünder, günstiger, speichern CO2, verbrauchen viel weniger graue Energie als Betonbauten, lassen sich modular außerhalb beengter Innenstädte vorfertigen, sind viel schneller baubar, schaffen witterungsunabhängige Jobs und lösen den Wohnraummangel viel schneller. Beim Blick nach Skandinavien, Österreich und der Schweiz sieht man, dass die dazugehörige Logistikkette viel stärker über die Schiene funktionieren kann, was uns zu Punkt 1 zurückbringt.
  3. Digitalisierung von Behörden (eBürger). Andere Länder machen es seit 20 Jahren vor, wir in Deutschland schreiben auf jedes Formular für jedes Amt händisch alle Daten und schleppen Belege durch die Bürokratie. Ein clever organisiertes Verwaltungssystem mit einem eBürger spart Unmengen Papier, Zeit und Personal, was dringend für andere öffentliche Aufgaben gebraucht würde. Es würde ein Großteil der Wege entfallen, die jetzt für diverse Behörden nötig sind, das spart Ressourcen und entlastet alle Verkehrsträger. Zudem sind die Mitarbeiter der öffentlichen Verwaltung viel eher in der Lage, den nächsten Punkt zu nutzen:
  4. HomeOffice hat uns in Corona-Zeiten gezeigt, dass sehr viele der täglichen Arbeitswege entbehrlich sind. Dafür braucht es clevere Organisationsformen, Digitalisierung von Unternehmen und arbeitsrechtliche Rahmenbedingungen. Die Ersparnisse sind enorm, aber noch gewaltiger können die sozialen Aspekte sein: Die Vereinbarkeit von Familie und Beruf, überhaupt der Zugang zum Arbeitsmarkt.
  5. Solarausbau mittels Floating-PV, also auf dem Wasser schwimmende Pontons mit Solarmodulen. Insbesondere auf großen Gewässerflächen (Mecklenburger und Holsteinische Seenplatte, Tagebauseen in Lausitz/Leipzig/Rheinischen Revier, Mittelgebirgstalsperren, Altarme, Bodensee) ist das Potential dafür riesig. Man benötigt keine zusätzlichen Flächen, reduziert die Verdunstung der Oberflächengewässer (gerade in den Sommern 2018/2019/2020 ein gewaltiges Argument), durch die konstanten Temperaturen / Wasserkühlung erzeugen die PV-Anlagen im Sommer mehr Strom, lassen sich unproblematisch reinigen und halten wahrscheinlich länger. Zudem lässt sich der Prozess gut modularisieren, sodass in den strukturschwachen großen Seengebieten eine langfristige Beschäftigungswirkung entfaltet wird. Insbesondere flache Gewässer heizen sich durch die Verschattung weniger auf, sodass ein biologisches Umkippen infolge klimatischer Veränderungen verhindert werden kann.
  6. Elektromobilität als Speicherlieferant. Die Rechnung zur Nutzung der Elektrofahrzeuge geht ungefähr so: „Wenn ich von 1Mio. Elektro-PKW nur xx% der Batterieladung für Netzausgleichsprozesse benutzen kann, stehen mir xx GW positive und negative Regelleistung zur Verfügung. Stimmt. ABER viel entscheidender ist, dass die Akkus in Fahrzeugen ausgewechselt werden, wenn sie eine bestimmte Ermüdung erreicht haben, also beispielsweise bei noch 70% Restkapazität, wie das in einigen Batterieleasingmodellen vorgesehen ist. Setzen wir mal 5 Jahre durchschnittliche Lebensdauer an – dann habe ich pro Jahr 13% der E-Fahrzeug-Flotte als Zusätzlichen Kurz-/Mittel- und Langfristspeicher zur Verfügung. (20% x 70% Restladung x 90% wegen Kapazitätseinbuße pro Jahr). Und die darf ich als Netzbetreiber nicht nur zu xx% laden/entladen, sondern komplett. Nach ein paar Jahren dürfte das neben der Regelleistung die Absicherung für Dunkelflauten sein. Ganz nebenbei wäre so auch das Recycling der Altakkus für viele Jahre geklärt. Auch hier lohnt eine clevere Logistik: Wenn man einmal einen Bestand von 30 Mio. Elektro-PKW/Lieferfahrzeugen erreicht hat, fallen pro Jahr 6Mio. gebrauchte Akkus an mit einem Gesamtgewicht von >1.000.000 Tonnen. Das sind 50.000 Sattelschlepperfahrten oder besser nur knapp tausend Güterzüge.

Einheiten TWh / PJ

1 TWh (=Terra-Wattstunde = 1.000 Giga-Wattstunden = 1.000.000 Mega-Wattstunden = 1.000.000.000 Kilo-Wattstunden = 300 Mio. € Endverbraucherstromrechnung) entspricht 3,6 PJ (=Peta-Joule).

Diese beiden Einheiten sind neben der aus meiner Sicht veralteten SKE (=Steinkohleeinheit) die relevantesten, um die Größenordnungen der Energiewende zu verstehen.

Aus meinem Beispiel: 3.600 PJ entspricht also 1.000 TWh.

Zum Vergleich: Die Erneuerbaren Energien produzieren aktuell ungefähr jährlich folgende Strommenge:

130 TWh Wind

50 TWh Solar

45 TWh Biomasse

20 TWh Wasser

Steigerungen müssen dabei überwiegend aus Solar und Wind kommen, für das skizzierte Beispiel zur realistischen Primärenergieeinsparung bräuchten wir also ca. 390 TWh zusätzlichen Windstrom (+300% im Vergleich zu heute) und 355 TWh zusätzlichen Solarstrom (+700% im Vergleich zu heute).

Ist das machbar?

Im Buch „Erneuerbare Energien ohne heiße Luft“ ist eine Abschätzung von 11 kWh/Tag pro Person angesetzt, die man bei Belegung aller ungenutzten Dächer nutzen könnte. Das ergibt in der Multiplikation mit 365 Tagen und 80 Mio. Einwohnern bereits ca. 321 TWh. Hinzu kommen Freifeldanlagen, Floating-PV, Fassaden-PV zumindest an Gewerbeobjekten. Damit sind die 355 TWh realistisch und vor allem günstig & sofort herstellbar. Freifeldanlagen in den USA, China, Australien, Indien erzeugen Strom im Bereich von 1-2 Dollar-Cent pro kWh (mit Tagesspeichern). Selbst wenn wir mit unseren schlechteren Strahlungswerten und dann umfangreicheren Speicherlösungen bei 3-4 Dollar-cent lägen, wäre das immernoch unter dem Börsenstrompreis. Bei Dachanlagen ist das Ertragsverhältnis zwar etwas schlechter, aber immernoch positiv.

Gleiches gilt für den Bereich der Windenergie – der ebenfalls im Buch abgeschätzte Ausbau der Offshore-Windkraftanlagen allein würde bereits das 1,5-fache der benötigten Menge liefern. Hinzu kommen neue Onshore-Windparks und ein erhebliches Repowering-Potential bestehender Onshore-Anlagen.

Was Sektorkopplung beim Primärenergieverbrauch bewirkt

Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Braunkohle-Tagebau.JPG : CC-BY-SA-3.0

Große Sprünge verlangen große Zahlen. Wenn Strom heute nur 20% des Primärenergiebedarfs und Erneuerbare „nur“ 50% der Stromerzeugung ausmachen, brauchen wir dann 10x soviele Windräder, PV-Anlagen, Wasserkraft und Biomasse wie bisher?

Die beruhigende Antwort ist NEIN, folgende Grafik soll die Dimensionen im Prinzip erklären (mehr zu den technischen Hintergründen beispielsweise im Buch „Erneuerbare Energien ohne heiße Luft“). Dort sieht man, dass der Primärenergiebedarf an fossilen Energieträgern (also derzeit je nach Rechnung ca. 85%) massiv zurückgehen kann und wird- vor allem durch viel höhere Wirkungsgrade und nicht nur durch Substitution.

Schematische Verschiebung des Primärenergiebedarfs an fossilen Energieträgern.

Im schematischen Beispiel ließen sich also reduzieren:

90% Kohle: Durch Abschaltung aller Großkraftwerke und nutzung grünes Wasserstoffs in den bislang mit Kohle arbeitenden Industrien

80% Öl: Durch verstärkte Elektro- und Wasserstoffmobilität und Ersatz von Ölheizungen durch Wärmepumpen

60% Erdgas: Durch Wärmepumpen oder zumindest Kraft-Wärmekopplung sowie Beimischung grünen Wasserstoffs im Rahmen des bestehenden Gasnetzes und ggf. Veredelung von Wasserstoff zu künstlichem Erdgas (P2G).

Absolut betragen die Reduktionen ca. 8.400 PJ von ca. 13.000 PJ Primärenergieverbrauch insgesamt. Davon werden ca. 3.600 PJ Erneuerbare + P2G substituieren. Wie hoch die Zahlen tatsächlich ausfallen, variiert je nach Berechnungsmodell, aber im Beispiel sinkt der Gesamtenergieverbrauch um ca. 37%. Der CO2-Ausstoß sinkt durch das Wegfallen der schlimmsten CO2-Quellen (Kohle und Öl) sogar noch deutlich stärker (Größenordnung um 80%).

Die Zahlen oben sind nicht sehr ambitioniert und technisch mit bestehenden Mitteln realisierbar, wer seine eigenen Zahlen ermitteln möchte, sollte sich das folgende Energieflussbild ansehen:

https://ag-energiebilanzen.de/index.php?article_id=29&fileName=energieflussbild-2018_pj_lang_de_20200327.pdf

Quelle: AG Energiebilanzen e.V. https://ag-energiebilanzen.de/index.php?article_id=29&fileName=energieflussbild-2018_pj_lang_de_20200327.pdf

Primärenergieverbrauch sinkt immer schneller

Notorische Erneuerbare-Energien-Skeptiker führen gern ins Feld, dass vom Primärenergieverbrauch lediglich ein sehr kleiner Anteil aus erneuerbaren Quellen gedeckt wird, da der Strommarkt lediglich 20% der Primärenenergieaufwendungen verursacht. Das ist zwar generell richtig, aber mit zunehmenden EE-Anteilen und zaghaft beginnender Sektorkopplungen (neben dem elektrischen Fahren vor allem die in EFH-Neubauten inzwischen zu 40% anzutreffenden Wärmepumpen) sinkt nun endlich auch der Primärenergiebedarf.

In nachfolgender Grafik habe ich die Trendlinie um Verschiebungseffekte infolge der Finanzkrise bereinigt und Corona-Effekte bewusst nicht in die Reduktion reingenommen. Im Ergebnis hat sich die Reduktion des Primärenergieverbrauchs auf ca. 1,4% pro Jahr erhöht. Trotz Wirtschaftswachstum, trotz steigender Beschäftigung, trotz steigender Verkehrsmengen und immer schwererer Autos, trotz geringen Erfolgen beim Dämmen der Gebäudesubstanz und trotz nahezu gleichen Stromverbrauchs.

Im übrigen sieht die AG Energiebilanzen infolge von Corona einen reduzierten Primärenergiebedarf in einer aktuellen Publikation bei 7-12% für das Gesamtjahr 2020 – im ersten Halbjahr wurden immerhin -8,8% gemessen.