Archiv der Kategorie: Energiewende

Mehr Speicher…

Die Webseite der europäischen Übertragungsnetzbetreiber ENTSO-E (https://transparency.entsoe.eu) liefert eine Fülle von Daten zum download. Jede Viertelstunde erhält für jedes Land die Stromproduktion nach Energieträgern, den Stromverbrauch und für Deutschland die Börsenstrompreise.
Es bietet sich an die Daten ein wenig auszuwerten.
Wind- und Solarenergie liefert in der Bieterzone Deutschland-Österreich-Luxemburg etwa 25% des Stroms. In Studien wird der massive Ausbau gefordert. Man kann jetzt mit den Daten einfach mal ausrechnen, was passiert, wenn man die Anlagen um den Faktor 2,3,4,,,,10 ausbaut. Bereits bei Verdopplung treten Fälle ein, bei denen mehr Strom erzeugt wird, als verbraucht werden kann.
In der ersten Betrachtung soll man angenommen werden, dass die Anlagen einfach abgeregelt werden, weil es keine Speicher gibt.
Das folgende Diagramm zeigt das Ergebnis:

Auf der x-Achse ist aufgetragen, wieviel % der Strom aus Wind und Solar kommt. Die y-Achse gibt an, wieviel % des erzeugten Stroms verbraucht werden kann. Der erste rote Punkt zeigt den Zustand 2017. 26% des Stroms kommen aus Wind und Sonne und können zu 100% verbraucht werden. Die anderen Punkte ergeben sich, wenn man die Wind- und Sonnenstromproduktion vervielfacht. Wenn man 7mal so viele Anlagen installiert wie jetzt, kann man den Bedarf zu 90% decken. Aber nur 50% des erzeugten Stromes kann auch genutzt werden.
Die nächste Betrachtung nimmt einfach an, dass Überschussstrom einfach gespeichert wird. Der gespeicherte Strom kann ohne Einbusse wieder entnommen werden. Wenn man die Anlagen um den Faktor 3.8 (=1 / 0.26) erhöht, wird gerade so viel Strom produziert wie verbraucht wird. Der Energieinhalt des Speicher würde dann so aussehen:

Am Beginn des Jahres ist der Speicher so voll wie am Ende des Jahres. Im Anfang des Jahres 2017 hatten wir eine dreiwöchige Flaute auf Grund einer Hochdruckwetterlage. In dieser Zeit wird nicht genug produziert und man lebt vom Speicher. Im Sommer füllt die Sonnenenergie am Tag den Speicher und er wird nachts wieder entleert. Am Ende des Jahres gab es einige Stürme, die den Speicher wieder gefüllt haben. Das Arbeitsvolumen des Speichers müsste ca. 28 TWh betragen.
Die Speichergröße wird bestimmt durch die Flaute. Wenn man die Flaute mal weglässt, dann bleibt aber immer noch ein Speicher von 10-15 TWh. Die Pumpspeicherkapazität in Europa beträgt ca. 0.3 TWh und lässt sich aus geologischen Gründen maximal auf 2.6 TWh ausbauen.
Aber es gibt ja in Zukunft noch die Autobatterien. Nehmen wir mal 12 TWh und 30 kWh für eine Batterie, dann bräuchten wir 400 Millionen Batterien nur für Deutschland und Österreich.
Auch das scheint nicht realistisch.
Das Arbeitsvolumen deutscher Erdgasspeicher betragen mehr als 200 TWh. Speicherung in Form von Gas scheint die einzig sinnvolle Variante zu sein. Dummerweise geht bei der Umwandlung Strom zu Gas und zurück das meiste verloren. Was das für Konsequenzen ein andermal.

Weibull?

Weibull ist keine texanische Sorte von Bullen sondern eine Verteilungsfunktion, die nach einem Herrn Weibull benannt ist.
Die Häufigkeit von Windgeschwindigkeiten folgt normalerweise einer Weibull-Funktion.
Auch die Leistung von Windparks sollte einen ähnlichen Verlauf haben.
Auf der Webseite der europäischen Übertragungsnetzbetreiber kann man sich die eingespeiste Windenergie in Viertelstundenschritten herunterladen. Mit Excel lassen sich dann leicht Histogramme erstellen.
Hier das Histogramm für den onshore Windstrom 2017:

Das Diagramm sieht aus, wie man es erwartet. Totale Flaute ist selten, aber am häufigsten gibt es kleine Windstärken. Grosse Windstärken kommen eher selten vor.
Wenn man jedoch das Diagramm für offshore Wind erstellt. Erlebt man eine Uberschraschung:

Die Verteilung sieht ganz anders aus.
Das kann verschiedene Ursachen haben.
1. die Daten sind falsch.
2. es wurden zusätzliche Windparks im Laufe des Jahres hinzugebaut. Das Diagramm wäre also eine Überlagerung verschiedener Häufigkeiten.
3. bei niedriegen Windstärken werden Windparks abgestellt z. B. für Wartungsarbeiten.
4. die Windverhältnisse sind auf See anders als auf Land und zwar nicht nur in der Windstärke.

Warum nimmt der CO2-Ausstoss nicht ab?

Trotz des Ausbaus der Windenergie und der Solarenergie nimmt der CO2-Ausstoss nicht wie gewünscht ab. Es wird immer auf den Export von elektrischer Energie hingewiesen. Es gibt aber noch einen anderen, in meinen Augen wichtigeren Grund.
Die folgende Grafik (zum Vergrösseren auf das Bild klicken) zeigt die Stromerzeugung der öffentlichen Netze für Kernenergie, Wind- und Sonnenenergie.

Wie man sieht, konnten Wind und Solar erst in den letzten Jahren den Ausfall der Kernenergie kompensieren. Die Erzeugung aus Kernenergie wird in den nächsten Jahren verschwinden. Der Ausbau der Solarenergie ist stark reduziert. Es scheint zweifelhaft, dass die Windenergie in den nächsten Jahren so weit ausgebaut wird, dass der Ausfall der Kernenergie kompensiert werden kann.

Was bringt’s?

1990 betrug der CO2-Ausstoss in Deutschland ca. 1070 Millionen Tonnen. Das Ziel war 2020 642 Mio. t (-40%) zu erreichen. 2017 sind es aber immer noch 800 Mio. t. Jetzt wird der Kohleausstieg diskutiert.
Wenn man annimmt, dass der sofortige Ausstieg aus der Kohle ein Umstieg auf Gas bedeutet, dann erreicht man eine Reduktion um 100 Mio. t. Damit wäre das 2020-Ziel immer noch nicht erreicht.
Die Gaskraftwerke würden dann noch 126 Mio. t CO2 ausstossen.
Für 2030 ist aber eine weitere Reduktion um 160 Mio. t vorgesehen. Das ist mehr als die Stromerzeugung noch liefert.
Nur mit dem Kohleausstieg ist das 2030-Ziel also nicht erreichbar.
Ohne den Kernenergieausstieg wäre das 2020-Ziel wohl erreicht worden. Die Deutsche Physikalische Gesellschaft hatte bereits 2005 darauf hingewiesen.

Aber wer, wo und wie?

Der Kohleausstieg ist möglich.
Gemäss Agora Energiewende muss man nur 20’000 MW Gaskraftwerke installieren. Das sind ca. 30 Kraftwerksblöcke. Jetzt stellt sich aber die Frage, wo die Gaskraftwerke installiert werden sollen. Es wäre fair, wenn diejenigen, die den Kohleausstieg verlangen, auch die Standorte für die Gaskraftwerke benennen.
Der Strompreis an der Börse ergibt sich aus den Grenzkosten der teuersten Kraftwerke. Das hat zur Folge, dass man mit Gaskraftwerken kein Geld verdienen kann. Da stellt sich die Frage, wer die Gaskraftwerke bauen soll. Darauf würde ich von den Ausstiegsfreunden auch gerne eine Antwort hören.
Aber es wird ja schon die Tatsache der neuen Gaskraftwerke verschwiegen.
Man könnte natürlich auch das EEG ändern. Aber auch dazu hört man nichts.

Pustekuchen

Im vorigen Beitrag hatte ich geschrieben, dass die Windturbinenbetreiber den nicht produzierten Strom trotzdem bezahlt bekommen. Im Prinzip ja, aber nicht alle letzten Sonntag.
Da ist der Paragraph 51 des EEG (2017) vor. Wenn der Strompreis länger als 6 Stunden unter null liegt, erhalten die Betreiber von grossen Turbinen (> 3 MW) gar kein Geld. Am letzten Sonntag war dies für 21 Stunden der Fall.
Je mehr neue, große Windturbinen installiert werden, desto häufiger treten negative Strompreise auf. In diesem Jahr bereits 103 Mal. Je mehr Windstrom erzeugt, desto mehr sinken die Einnahmen der Betreiber. Wenn man das extrapoliert,….

Konstruktions- oder Denkfehler?

Beim letzten Sturm hatten wir eine riesige Produktion von Windstrom. Das führte dazu, dass der Strompreis fast den ganzen Tag bei -100 Euro / MWh lag.
Die Grafiken konnten es gar nicht anzeigen (https://www.energy-charts.de/price_de.htm?year=2017&auction=1h&week=43).
Die Übertragungsnetzbetreiber mussten etwa 50 Millionen Euro zahlen, damit sie den Strom überhaupt loswurden. Es blieben nur noch wenige konventionelle Anlagen am Netz, um das System stabil zu halten. Der Windstrom wankte manchmal um 2000 MW innerhalb von 15 Minuten. Die Biogasanlagen liefen weiter. Vermutlich können sie ihr Gas nicht ausreichend speichern.
Wenn so viel Windstrom produziert wird, dass die Leitungen den Strom nicht mehr tragen können, dürfen die Netzbetreiber die Windturbinen abregeln bzw. abstellen. Die Eigentümer bekommen den nichtproduzierten Strom trotzdem bezahlt. Der Netzbetreiber 50 Hertz in Ostdeutschland hat daher bis zu 480 MW abgeregelt.
Wenn die Netzbetreiber den Strom aber nur durch Draufzahlen loswerden können, haben sie anscheinend nicht das Recht, den Windstrom abzuregeln. Es wäre für die Allgemeinheit sehr viel billiger, wenn der Windstrom bei negativen Strompreisen abgeregelt würde.
Oder mache ich einen Denkfehler?

O sole mio…

Wie wäre es, wenn ich mein Gewissen beruhige und auf Ökostrom umsteige. Es sollen natürlich regionale Produkte sein und Windturbinen und Solaranlagen haben wir hier ja genug.
Also suchen wir nach einem Ökostromanbieter. Die Chefin von ENTEGA hatte einen Gastbeitrag in der Presse. Auf der Webseite sieht man schöne Bilder mit Blumenwiesen und Windturbinen. Haben sie auch Solarstrom? Nach etwas Suchen kommt die Enttäuschung: 100% Wasserkraft. Wo gibt es hier regionale Wasserkraft. Die gibt es hier im Flachen nicht.
Wie sieht es bei Greenpeace Energy aus? Immerhin 12% Windstrom, aber 0% Solarstrom und 88% Wasserkraft.
Vielleicht ist Lichtblick ein Lichtblick. Aber auch hier gibt es nur 100% Wasserkraft.
Naturstrom hört sich gut an. Immerhin gibt es hier 13.3% Windstrom, aber nur minimale 0.9% Solarstrom. 55.1% sind aus Wasserkraft. Die restlichen 30.7% sind EEG-Strom. Was ist das? Eine neue Energiequelle oder werden dahinter Biogasanlagen versteckt, die ja nicht mehr so sehr positiv dastehen?
Wie sieht es bei den Vorzeige-Rebellen aus dem Schwarzwald aus (EWS Schöönau). Es gibt 100% Wasserkraft und Wind, aber keinen Solarstrom. Wieviel von den 100% Wind ist, finde ich nirgends. Ein Beispiel für Transparenz ist das nicht gerade.
Die Wasserkraft macht in Deutschland nur 3.5% (2016) der Stromerzeugung aus. Wenn jetzt alle Ökostrom wollen, wo soll der dann herkommen, wenn die Ökostromanbieter keinen Solarstrom oder Windstrom anbieten?
Wenn ich regionalen Wind- und Solarstrom haben will, muss ich also bei der EWE bleiben.
Wenn man von Physik überhaupt keine Ahnung hat, dann könnte man auf die Idee kommen, dass der Windstrom nach Österreich transportiert wird und der österreichische Wasserkraftstrom zu uns kommt, falls ich bei einem Ökostromanbieter einkaufe. Das ist natürlich Unsinn. Der Energiefluss folgt ja nicht dem Geldfluss.

Der Wind, das himmlische Kind,…

bläst heute, den 29.10.2017, heftig. Es wird sehr viel Windstrom produziert und der Bedarf ist gering, weil es Sonntag ist.
Man sollte meinen, dass man jetzt viel Geld mit dem Windstrom erzielen kann. Aber da ist der Kannibalisierungseffekt vor. Wegen des Überangebots ist der Preis auf -100 Euro/MWh gefallen. Man bekommt also noch Geld draufgezahlt, wenn man den Strom abnimmt. Da zurzeit etwa 36’000 MWh pro Stunde erzeugt werden, müssen die Netzbetreiber jede Stunde 3.6 Millionen Euro auf den Tisch legen, um den Strom loszuwerden. 50 Millionen Euro werden heute wohl zustande kommen.