Archiv der Kategorie: Energiewende

Jetzt für umme…

Die Bundesnetzagentur hat die Ergebnisse der ersten Auktionen für Windkraftanlagen auf See bekanntgegeben. Der größte Teil ging an Anbieter, die auf eine EEG-Förderung verzichten. Bei einigen Journalisten ist eine kleine Euphorie ausgebrochen über die dramatisch gesunkenen Kosten der Windenergie auf See und selbst Kritiker, die Windenergie auf See für zu teuer hielten, werden zu Fans.
Der erste Fehler, der hier gemacht wird, ist, dass von Preisen und die wurden hier angeboten, auf Kosten geschlossen wird. Kosten spielen manchmal eine untergeordnete Rolle bei der Preisbestimmung.
Interessant war die Aussage eines Anbieters, dass er 2021 entscheiden wird, ob er die Anlagen bauen wird.
Man kann über die Hintergründe nur spekulieren. Zuerst aber die Tatsachen. Die jetzt vergebenen Anlagen gehen 2025 ans Netz. Das bedeutet, dass die Bauarbeiten frühestens 2023, also in 6 Jahren beginnen. Was bedeutet es, wenn die Anbieter sich entscheiden, die Anlagen nicht zu bauen? Im EEG findet man nichts zu Windenergie auf See. Es gibt dafür ein eigenes Gesetz: Gesetz zur Entwicklung und Förderung der Windenergie auf See (WindSeeG). Die Anbieter müssen eine Sicherheit leisten von 200 Euro pro kW zu installierender Leistung, bei 800 MW sind dies 160 Mio. Euro. Dies hört sich viel an, ist aber wohl nur in der Größenordnung von 5% der Investitionssumme. Wenn die Anlagen nicht gebaut werden, verfallen die Sicherheiten zur Strafe. Das ist ein einfach zu kalkulierendes Risiko.
Die Anbieter wollten sichergehen, dass sie den Zuschlag bekommen und waren bereit, das Risiko einzugehen.
Da sie ja keine Förderung aus dem EEG-Gesetz (bzw. WindSeeG) bekommen, müssen sie mit den Einnahmen aus dem Strommarkt auskommen. Zurzeit ist der Strompreis bei ca. 30-35 Euro pro MWh. Dies reicht auf keinen Fall. Die Anbieter machen also Annahmen, wie sich der Strompreis an der Börse in den nächsten Jahren entwickeln wird. Bis zur Investitionsentscheidung gehen die letzten Kernkraftwerke vom Netz und es werden einige Braunkohle- und Steinkohlekraftwerke geschlossen. Damit kommen mehr Gaskraftwerke zum Einsatz und der Strompreis könnte sich durchaus verdoppeln.
Ein anderer Aspekt könnte sein, dass sowohl die dänische DONG Energy als auch die deutsche EnBW sich faktisch in Staatsbesitz bzw. unter Staatskontrolle befinden und daher wirtschaftliche Erwägungen hinter politischen Entscheidungen zurückstehen müssen.

…und sie drehen sich doch!

In einem Stromversorgungssystem müssen Spannung und Frequenz stabil gehalten, weil viele Verbraucher sonst nicht einwandfrei funktionieren. Bei der Spannung kann man etwas grosszügiger sein, aber die Frequenz ist sehr kritisch.
Die Frequenz ist nur stabil, wenn die Erzeugung und der Verbrauch im Gleichgewicht sind. Kritisch ist die Situation des Leistungsmangels. Wenn plötzlich Erzeugungseinheiten ausfallen, fällt die Frequenz. Die Last bremst das System runter und dies geschieht in Sekunden.
Es sind drei Effekte mit dem man entgegen wirkt. Die Leistung der am Netz laufenden Erzeuger wird erhöht. Dies dauert aber aus physikalischen Gründen etwas. Es muss mehr gefeuert werden oder Ventile müssen geöffnet werden. Das Wasser oder der Dampf müssen durch die Turbinen fließen.
Zweitens gibt es einen Selbstregeleffekt. Wenn die Frequenz fällt, laufen Motoren langsamer und damit sinkt die Last für das System. Der Effekt ist aber nicht stark genug, um das System aufzufangen.
Der dritte Effekt kommt durch die rotierenden Massen der Turbinen und Generatoren. In ihnen ist Rotationsenergie gespeichert. Wenn die Frequenz sinkt, sinkt auch die Rotationsenergie. Die freiwerdende Energie wird dem System und damit den Verbrauchern zugeführt. Da die Generatoren über das magnetische Feld starr an die Netzfrequenz gekoppelt sind, tritt dieser Effekt sofort ohne die geringste Verzögerung ein.
Das europäische Netz ist so ausgelegt, dass es einen Ausfall von 3 GW vertragen kann. Nur mit den rotierenden Massen lässt sich ein konventionelles System ca. 10 Sekunden nur mit der sinkenden Rotationsenergie im sicheren Betrieb halten. Die Frequenz sinkt zwar ab, aber es bricht nicht zusammen.
Die Solaranlagen und die Windkraftanlagen liefern bisher keinen derartigen Beitrag. (Bei Windkraftanlagen gibt es Ideen, wie man es simulieren kann.)
Die Netzbetreiber haben nun analysiert, wie viel konventionelle Anlagen (Kern-, Kohle- oder Gaskraftwerke) am Netz bleiben müssen, um eine stabile Versorgung wie bisher sicherzustellen.
Das Ergebnis sind 16 GW. Diese Tatsache ist zu berücksichtigen, wenn man den Ausstieg aus Kern- und Kohlekraftwerken fordert. Ich bezweifle jedoch, dass dies bekannt ist.

Kommt ein Vogel geflogen…

Gegner von Windturbinen verweisen immer darauf, dass Vögel von den Windturbinen «geschreddert» werden. Ich bin mal an der Küste unter einigen Windturbinen hergelaufen und habe keine toten Vögel gesehen. Man sagte mir, dass die toten Vögel von Raubvögeln geholt werden. Aber ich habe auch keine Federn gesehen.
Jetzt habe ich gelesen, dass im Durchschnitt ein Vogel pro Monat von einer Windturbine getötet wird.
Das hört ja nicht nach sehr viel an. Wenn man aber bedenkt, dass in Deutschland 27’000 Windturbinen stehen und dass das Jahr 12 Monate hat, dann bedeutet das, dass die Windturbinen jedes Jahr über 300’000 Vögel töten. Das hört sich wieder nach sehr viel an. Anderseits sollen in den USA Katzen für den Tod von 1.4 bis 3.7 Milliarden Vögeln verantwortlich sein.

Bayern wird ist und wird vielleicht schwarz…

Die Übertragungsnetzbetreiber sehen ab 2022, wenn das letzte Kernkraftwerk in Bayern abgeschaltet wird, die Gefahr eines Black-outs und fordern daher die Installation von Gaskraftwerken mit 2000 MW. Die Bundesnetzagentur hat jetzt 2 Monate Zeit den Bedarf zu prüfen.
Die Gaskraftwerke sollen nur zum Zuge kommen, bis die Stromleitungen in den Süden fertig sind. Damit wird im Jahr 2025 gerechnet. D. h. die Gaskraftwerke kommen maximal 3 Jahre zum Einsatz. Die Kosten für 2000 MW dürfen in der Größenordnung von 500 Mio. Euro liegen und werden auf die Stromkosten umgelegt.
Da könnte man glatt auf die Idee kommen, die Kernkraftwerke noch 3 Jahre weiterlaufen zu lassen und 500 Mio. Euro sparen. Anderseits sind 500 Mio. Euro auch nicht viel bei 30 Mrd. Euro jährlich für die Energiewende.

Ausgebremst..

Die Bundesnetzagentur begrenzt den Ausbau der Windenergie in Norddeutschland und die Presse merkt es nicht.
In den letzten Jahren wurden in Norddeutschland 1555 MW Windkraftanlagen (WKA) pro Jahr installiert. Jetzt werden nur noch 902 MW ausgeschrieben (58%). Der Grund ist, dass der Windstrom wegen mangelnder Netzkapazität nicht transportiert werden kann. Würden die WKA installiert, müsste man den Betreibern den Strom bezahlen, obwohl man ihn nicht nutzen kann.
Ein Zeichen für die Planlosigkeit der deutschen Energiewende.

Power to was?

Ich hatte unter «Genug, mehr als genug» geschrieben, dass man einen großen Teil der Windenergie abregeln muss, wenn man das Land zu 100% mit Wind versorgen kann.
Jetzt kann sich überlegen, ob es mit «Power-to-gas» besser ist. Es ist etwas besser, aber nicht viel.
2015 speisten die Windkraftanlagen (WKA) im Bereich des Netzbetreibers 50 Hertz (Ostdeutschland) maximal 13398 MW Strom ein. Wenn man mal an annimmt, dass dies die maximal gebrauchte Leistung ist und diese konstant das ganze Jahr gebraucht würde, müssten 117.4 TWh Strom produziert werden. Erzeugt wurden aber nur 25.7 TWh. Gebraucht würden aber 457% dieses Wertes.
Jetzt wäre die einfache Rechnung, dass man die Anzahl der WKA um diesen Faktor erhöht. Dann erhielten wir jedoch maximal 13398 * 4.57 = 61228 MW. Die Leistung liesse sich aber nicht verbrauchen.
Die einzige brauchbare Lösung scheint «Power-to-gas» zu sein. Der überschüssige Strom wird in Methan verwandelt und dann später in GuD-Kraftwerken wieder zu Strom umgewandelt.
Wenn man die Anzahl der WKA auf 457% erhöht, stellt man aber fest, dass man nur 90.4 TWh bekommt und nicht 117.4 TWh. Der Grund liegt darin, dass beim Power-to-gas-Prozess, 65% des Strom verloren geht (in Wärme umgewandelt wird) und daran sind Naturgesetze schuld, die man nicht ändern kann.
Man muss die Anzahl der WKA auf 672% erhöhen. Statt eines Zubaus von (457 – 100) 357%, muss (672 – 100) 572% zugebaut werden, d.h. das 1.6fache.
Die Ausbeute an Strom fällt auf (457 / 672) 68%, womit die Stromgestehungskosten um ca. 50% steigen.
Zusammengefasst: Wenn ein Land wie Deutschland zu 100% von Windenergie versorgt werden soll, wobei nur der Strombedarf betrachtet wird, muss das 6,5-7fache der mittleren Last an WKA installiert werden und 68% des durch die WKA-Anlagen erzeugten Stromes landet bei Verbraucher.
Man müsste in Deutschland dann ca. 460 GW WKA installieren. Bei 3 MW pro WKA bedeutet dies 150’000 WKA (zurzeit sind es knapp 30’000).
Da man zusätzlich zu den WKA auch die entsprechenden Elektrolyse-Stationen und die GuD-Kraftwerke braucht, erscheint es nicht unwahrscheinlich, dass die Stromkosten um Faktoren zu nehmen.

Wenn’s nix kostet…

Die Universität Stuttgart hat eine interessante Studie zur Akzeptanz der Energiewende in Deutschland veröffentlicht.
http://elib.uni-stuttgart.de/bitstream/11682/8911/1/KOMMA-P-Survey-Bericht_300916.pdf
Es wurden nicht nur die Ergebnisse, sondern auch die Fragen veröffentlicht, so dass man sich selber einen Eindruck verschaffen kann, ob die Umfrage erkenntnis- oder ergebnisorientiert ist.
Man sieht, dass 29% klare Unterstützer der Energiewende sind und 27% Kritiker. Dann gibt es noch die Gruppe der Unentschiedenen mit 29% und die NIMBYs („not in my backyard“) mit 15%. Wenn die Bedingungen für sie stimmen, unterstützen etwa 60% die Energiewende.
Wenn man jedoch nach der Zahlungsbereitschaft fragt, stellt man fest, dass nur 6% bereit sind, mehr als 100 Euro pro Jahr zu zahlen.
Jetzt wird es schwierig. Wird die Energiewende mehr als 100 Euro pro Jahr kosten? Ich vermute schon. Andere rechnen Einsparungen aus. Jürgen Trittin sprach mal von maximal 2 Euro pro Monat. Kosten werden aber eher unter- als überschätzt.
Wenn man mal annimmt, dass die Energiewende mehr als 100 Euro pro Jahr kostet, lehnen dann 94% der deutschen Bevölkerung die Energiewende ab?
Das Ergebnis der Umfrage kann mal also als 60% Zustimmung oder als 94% Ablehnung interpretieren.
Update (22.2.2017): Die Umfrage hat keinen großen Widerhall in der Presse gefunden. Stattdessen wird eine Emnid-Umfrage zitiert, dass 93% der Bevölkerung die Energiewende unterstützen. 93% sind dafür und 94% dagegen (wenn es was kostet). Leidet die Bevölkerung an Schizophrenie? Vielleicht hilft es weiter, wenn man weiß, dass die Emnid-Umfrage von Greenpeace in Auftrag gegeben wurde.
Die Parteien CDU, SPD, Grüne und Linke unterstützen die Energiewende vorbehaltlos. Kritiker sind dort nicht erwünscht. Bei der FDP sieht es für mich eher nach einem „Ja,aber“ aus. Die einzige Partei, die die Energiewende ablehnt, ist die AfD. Die Parteien sollten sich überlegen, ob sie dieses Wählerpotential nur der AfD überlassen wollen.

Thermodramatisch…

Als alter Thermodynamiker bin ich fasziniert von der Wärmepumpe und habe ihre Diskriminierung in der deutschen Förderungspolitik immer bedauert. Doch jetzt soll die große Zeit der Wärmepumpen kommen. Mindestens sechs Millionen Wärmepumpen sollen in Deutschland installiert werden. Für die, die nicht genau wissen, was eine Wärmepumpe ist: eine Wärmepumpe ist ein umgedrehter Kühlschrank. Hinten am Kühlschrank ist es ja warm. Wenn man einen Kühlschrank in die Mauer einbaut mit der Tür nach außen und die Tür abbaut, wird es draußen kalt und drinnen warm. Der Charme einer Wärmepumpe ist, dass man für 1 kWh Strom 3 bis 4 kWh Wärme bekommt. Bei einem Nachtspeicherofen oder einem elektrischen Durchlauferhitzer erhält man nur 1 kWh Wärme für 1 kWh Strom.
Wir heizen mit Erdgas. Wie lange dauert es bei einer Umstellung auf eine Wärmepumpe, bis das Geld für die Wärmepumpe (etwa 12’000 Euro) eingespart ist? Rechnen wir mal.
Wir verbrauchen etwa 20’000 kWh Wärme pro Jahr. Das Erdgas kostet 0.0534 Euro pro kWh. Das macht 1068 Euro. Dazu kommt noch der Grundpreis von 142.80 Euro, also in Summe 1210.80 Euro pro Jahr.
Mit der Wärmepumpe kann ich die 20’000 kWh im günstigsten Fall mit 5000 kWh Strom erzeugen. Die kWh Strom kostet 0.2510 Euro. Wenn ich mal annehme, dass sich der Grundpreis für den Strom nicht erhöht, macht das 1255 Euro pro Jahr. Ich habe also -44.2 Euro gespart.
Was kann machen, um die Wärmepumpe attraktiv zu machen? Der Strom muss billiger werden oder das Gas muss teurer werden. Das erstere ist wohl nicht realistisch, also bleibt nur das zweite. Wenn der Gaspreis verdoppelt wird, beträgt meine Einsparung 2*1068+142.8-1255 = 1023.80 Euro pro Jahr. Nach etwa 12 Jahren hat sich die Anschaffung der Wärmepumpe dann gelohnt, wobei sich diese Zeit wegen Wartung und Reparaturen wohl noch verlängert.
Bei diesen Zahlen bleibt wohl nur das Verbot künftiger Gasheizungen.

Wer Visionen hat,…

Die Bundesregierung hält sich einen wissenschaftlichen Beirat Globale Umweltveränderungen und diese veröffentlicht von Zeit zu Zeit, wie wir unsere Welt verändern müssen, wenn wir der Klimakatastrophe entkommen wollen.
Letztes Jahr hat der Beirat wieder eine Studie verfasst und kein Journalist fand es notwendig, darüber zu berichten. (Zu mindestens habe ich nichts gesehen.) Gemäß der Studie sollen ab 2030 keine Autos mit Verbrennungsmotor mehr verkauft werden dürfen. Zwischen 2030 und 2040 wird es spannend, denn dann machen wir folgendes: Der Energietransport sollte durch supraleitende Kabel auch in der Nicht-OECD-Welt optimiert werden. Schwimmende und fliegende erneuerbare Energietechnologien sollten erheblich zur Energieversorgung beitragen, vor allem in Ländern mit begrenzter Fläche für „traditionelle“ erneuerbare Energietechnologien (z. B. Japan). Beispiele hierfür sind Solarplattformen auf Seen und Flugwindkraftanlagen, die auf verschiedenen Höhen durch die Nutzung von Drachen Windenergie produzieren. Straßen sollten zu in sich geschlossenen mobilen Infrastrukturen werden, welche Antriebsenergie bereitstellen und Rollreibung minimieren. Vielversprechend in diesem Rahmen sind super-robuste Oberflächenmaterialien, die regenerativ erzeugten Strom durch elektromagnetische Induktion an Fahrzeuge weitergeben. Weiterhin sollten im Bausektor Materialien wie Beton und Stahl durch klimafreundliche Substanzen wie Holz, Ton und Stein ersetzt werden, unterstützt durch Hightech-Komponenten wie Karbonfasern.
Das Problem mit den Batterien für die Elektro-Autos braucht also gar nicht gelöst werden. Die Straße funktioniert wie ein Induktionsofen. Das Prinzip wurde schon technisch erfolgreich, aber leider nicht kommerziell erfolgreich, beim Transrapid eingesetzt. Die Idee mit den supraleitenden Kabeln hatten wir eigentlich schon vor 30 Jahren beerdigt. Wie man den Strom vom Drachen auf die Erde kriegt, ist mir auch nicht ganz klar.
Aber wer große Ziele hat, braucht eben Visionen. Helmut Schmid hat in diesem Fall ja eher einen Arztbesuch empfohlen.
Das großartige Ergebnis der Studie ist, dass man das Ganze mit einer Erhöhung der Erbschaftssteuer finanzieren kann.
Kommen wir mal wieder auf den Boden der Tatsachen zurück. Was machen wir bis 2030? Das größte Infrastrukturprojekt Deutschlands. Was das ist? Die Umstellung von H-Gas auf L-Gas? Wie bitte?
Etwa 30% aller Gasverbraucher in Deutschland verfeuern Gas, das aus niederländischen und deutschen Quellen stammt, nämlich L-Gas. Der Rest Europas verfeuert H-Gas aus Norwegen, Russland oder Algerien. Leider geht jetzt das niederländische Gas zu Ende. Etwa 5 Millionen Gasfeuerungen müssen jetzt kontrolliert und umgestellt werden. Da man den Leuten ja nicht einfach das Gas abstellen kann, werden Straße für Straße umgestellt. Das Projekt fing 2015 an und dauert bis 2030.
Das wir nebenbei den Straßenverkehr auf Strom umstellen, halte ich schon für ziemlich sportlich.
Aber die Studie ist von lauter Professoren verfasst und der Leiter schreibt angeblich sogar Enzykliken für den Papst. Kann das Unsinn sein?

Überholt…

Der Januar 2017 war bezüglich der Stromproduktion ein ungewöhnlicher Monat. Die Produktion aus Wind war niedriger als in früheren Jahren, da wir nach einem stürmischen Anfang eine lang anhaltende Flaute hatten. Ungewöhnlich war die niedrige Produktion von Strom aus Nuklearenergie, verursacht durch Ausfall zweier Kraftwerke (vermutlich aus Wartungsgründen). Da die Windenergie den Ausfall nicht kompensieren konnte, kamen vermehrt Steinkohlekraftwerke in Betrieb. Zu ersten Mal überholten die Steinkohlekraftwerke die Braunkohlekraftwerke.
Man kann dies als Indiz dafür nehmen, was passieren wird, wenn die Nuklearkraftwerke in den nächsten Jahren vom Netz gehen werden. Der Ausbau der Windenergie wird vermutlich nicht ausreichen, die Lücke zu füllen. Stattdessen wird die Produktion aus Steinkohle steigen. Als Nebeneffekt wird der CO2-Ausstoss steigen und der Strompreis an der Börse wird sich erhöhen. Ob damit die EEG-Zulage sinkt, ist nicht sicher.
Die folgende Grafik zeigt einen Vergleich zwischen der Stromproduktion im Januar 2016 und 2017.