Otto Mitterfelner, Forstinning

Gedanken zur Energiewende: Ja bitte, aber wie?

Vorwort: Der Beitrag gibt die persön­lichen und subjektiven Überlegungen des Autors in Zusammenhang mit der Energiewende wieder.

Kürzlich habe ich in einem Gemeinde-Informationsblatt geblättert. Dabei bin ich über einen Beitrag „Energiewende“ gestolpert. Es steht dort: „bis 2030 unabhängig von den fossilen und anderen endlichen Energieträgern zu sein“. Es folgen dann im Wesentlichen Anmerkungen zu „Sonnenenergie“, „PV-Anlage“, „Elektromobilität“, „Gesamtbilanz Strom in 2016: insgesamt 5.111.758 kWh produziert, und insgesamt 11.558.086 kWh verbraucht“.

Da ich mich mit der komplexen Problematik lange Zeit und intensiv beschäftigt habe, möchte ich meine Sicht darstellen: Ich habe auch eine kleine Photovoltaik (6 kWp, also ca. 6.000 kWh/Jahr) auf dem Dach, gedacht primär für die Eigennutzung, nicht um Fördergelder zu erhalten. Mein Stromverbrauch ist „normal“: Am Vormittag läuft die Waschmaschine, der Wasserkocher für den Frühstücks-Kaffee, PC und Server (ich arbeite zuhause), Mittagessen, Abendessen und am Abend fernsehen. Es ist auch mein erklärtes Ziel, unabhängig vom öffentlichen Netz und fossilen Energieträgern zu sein, aber erreichbar ist das für meine DHH noch lange nicht. – Wenn ich den Gedanken weiter verfolge:

Ich erzeuge im Schnitt, über das ganze Jahr gesehen, mehr Strom, als ich verbrauche. Ohne den Netzanschluss von Bayernwerk würde ich aber manchmal mehrere Tage ohne Strom im Dunkeln sitzen, vornehmlich im Winter. Dann hätte ich folglich keine Öl-Heizung – die Steuerung funktioniert nicht ohne Strom –, kein warmes Essen, kein Festnetz-Telefon, kein Internet(!), nur das Handy würde vermutlich zwei Tage funktionieren, bis der Akku leer ist. – Schockierender Gedanke! An die Infrastruktur möchte ich dabei noch gar nicht denken: Kein Supermarkt, keine Tankstelle, kein Geldautomat usw. Ich/wir sind extrem vom Strom abhängig!

Im Sommer, insbesondere mittags, habe ich so viel Strom vom Dach, dass ich ihn nicht selbst verbrauchen kann, sondern verkaufen muss. Eine größere PV-Anlage würde mir also gar nichts helfen, außer mehr Euro wegen des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes (EEG). – Zu dumm, dass ich den Sommer-PV-Strom nicht für den Winter „aufheben“ kann.

Ich könnte mir einen Pufferspeicher in den Keller stellen, den ich am Tag mit Photovoltaik und Windenergie von Norden auflade, um an diesigen Wintertagen und nachts Strom zu haben. Wie lange reicht dieser Pufferspeicher? Ein oder zwei Tage, aber sicher nicht 14 Tage mit schlechtem Wetter, und schon gar nicht ein halbes Jahr.

Nachfolgend habe ich einige „Gedankenfetzen“ in diesem Zusammenhang aufgeschrieben. Diese Puzzlesteine ergeben sicher kein vollständiges Bild, und erst auf den zweiten Blick wird der Zusammenhang klar.

Es genügt also nicht, über das Jahr genauso viel Strom zu erzeugen wie man verbraucht, sondern den Strom dann zu erzeugen, wenn man ihn braucht. Ohne Speichertechnik oder andere (fossile) Energieträger funktioniert das (heute noch) nicht.

Der Strom muss in der Sekunde erzeugt werden, in der er verbraucht wird, und andersrum: Der Strom muss in der Sekunde verbraucht werden, in der er erzeugt wird.

Pumpspeicherkraftwerke werden dazu benutzt, um mit dem „überflüssigen“ Strom Wasser in ein höher gelegenes Becken zu pumpen, und bei Bedarf das Wasser wieder nach unten fließen zu lassen, um dann Strom zu erzeugen, wenn man ihn braucht. Wir haben in Deutschland zu wenige Pumpspeicherkraftwerke – aus volkswirtschaftlicher Sicht.

Ich habe Elektrotechnik studiert, deshalb sind mir die physikalischen Gesetze bekannt und bewusst, und ich kann sie nicht einfach ignorieren. Ich konnte (kann?) ein vermaschtes Stromnetz berechnen, wie sich der Strom über die einzelnen Verzweigungen verteilt. Mir ist bewusst, dass EINE Störung, also z. B: EIN Leitungsausfall oder Ausfall eines Leistungsschalters, noch zu keinem Ausfall führen muss, bei ZWEI Störungen kann es schon „kompliziert“ werden. Es gibt Theorien, dass Störungen zu einem großflächigen Ausfall nach dem Dominoeffekt führen könnten. An einen Sonnensturm möchte ich dabei noch gar nicht denken: „Mitte Juli 2012 ist die Erde nur knapp dem Einschlag eines extremen Sonnensturms entkommen, berichtet die NASA zwei Jahre später. Hätte er getroffen, würden wir noch immer die Schäden beseitigen“.

Im März 2018 war die Situation, dass mein Radiowecker nach einiger Zeit ca. 15 Minuten nachging. Es stellte sich heraus, dass in der Ukraine zu wenig Strom eingespeist wurde, und deshalb die Netzfrequenz geringfügig zu niedrig war. Der Radiowecker, der die Sekunden aus der Netzfrequenz ableitet, ging dadurch nach. Noch kein Grund zur Sorge, aber was mich nachdenklich gemacht hat, dass Kraftwerke in der fernen Ukraine einen so großen Einfluss auf das Netz in Oberbayern und ganz Europa haben.

Im Sommer, bei Sonne und viel Wind, entsteht in Deutschland sogar die Situation, dass große Wasserkraftwerke wegen der Überproduktion zahlen müssen, weil sie Strom in das Netz einspeisen. Das ist aber notwendig, um das Stromnetz zu stabilisieren: Dabei wird die Netzfrequenz auf 50 Hz gehalten, und die Spannung auf 230 V. – Größere Abweichungen führen dazu, dass sich Anlagen, Stromerzeuger und Netze automatisch abschalten würden. – Der „überflüssige“ Strom wird dann z. B. nach Österreich (in die Pumpspeicherkraftwerke) geliefert, Deutschland muss aber dafür zahlen, dass Österreich den Strom abnimmt. Der Strompreis an der Strombörse wird negativ.

Wenn man sich die Erzeugung und den Verbrauch in Deutschland auf den Seiten von www.smard.de ansieht (Abb. 1), wird die Problematik deutlich:

OTTO 01 300Abbildung 1Bedienung:

Marktdaten visualisieren anklicken

Stromerzeugung, realisierte Erzeugung anklicken

Stromverbrauch, realisierter Stromverbrauch anklicken

Rot: Der gesamte in Deutschland verbrauchte Strom.

Die Situation am 30. Dezember 2018, 12 Uhr:

Wind Offshore (vor der Küste): gering

Wind Onshore: recht stark

Photovoltaik: eine kurz andauernde Spitze

Zum Vergleich: 28. Dezember, 12 Uhr

Wind und PV sehr gering, Kernenergie und Braunkohle füllen die „Delle“.

Man erkennt, dass nur Biogas und Wasserkraft konstant und planbar Strom liefern. Insbesondere die Photovoltaik und Wind sind recht volatil. Kernkraft, Braunkohle, Steinkohle, Erdgas und Pumpspeicher werden dazu benutzt, um die Schwankungen und die Differenz zwischen momentaner Erzeugung und momentanem Verbrauch auszugleichen.

Wenn ich jetzt noch die Kernenergie (im Jahr 2022 geplant) abschalte (durch drauf-klicken), und aus der Braunkohle aussteige (im Jahr 2038), ist der Abstand zur verbrauchten elektrischen Energie sehr deutlich (Abb. 2).

OTTO 02 300Abbildung 2Einen Großteil – wenn kein Wind und keine Sonne – liefert noch die Steinkohle, die wir nicht mehr selbst fördern, sondern billiger aus Kolumbien beziehen (Absurd!). Biomasse bringt noch einen guten konstanten Beitrag, allerdings – so sagt man – werden möglicherweise 50% der Anlagen „sterben“, wenn die Förderung in der nächs­ten Zeit ausläuft.

Frankreich hat ca. 75% Strom aus Kernkraftwerken und möchte den Anteil reduzieren. Ich habe gelesen, im Winter wird in Frankreich mit Strom geheizt, der Strom aus Kernkraft reicht bereits heute nicht zu Spitzenzeiten. Österreich hat 75% Strom aus Wasserkraft – ein Vorteil der Topografie, es liegen 40% der Fläche höher als 1.000 m.

Norwegen hat 99% (!) Strom aus Wasserkraft, die sogar in gewissen Bereichen regelbar ist. E-Autos sind in Norwegen derzeit wegen der finanziellen Anreize teilweise günstiger als Benziner und Diesel. Mir ist aber nicht bekannt, ob beim Kauf, oder über die Lebensdauer betrachtet. Ab 2025 sollen nur noch nicht-fossile Kfz verkauft werden.

Zurück zum Diagramm: Wenn man jetzt noch zusätzliche Verbraucher, insbesondere die Elektromobilität, berücksichtigt, wird der Abstand zwischen (dem Zeitpunkt der) Erzeugung und (dem Zeitpunkt des) Verbrauch(s) noch größer. Wann werden wahrscheinlich die E-Autos vor allem geladen – nach der Arbeit, nachts, wenn die Sonne nicht scheint?

Ich fahre einen Benziner, mehr als 160.000 km auf dem Tacho, erster Motor. Ich würde mir ein vergleichbares E-Auto wünschen. Laut Fachliteratur hätte ich derzeit mit einem E-Auto schon zwei Sätze Akkus gebraucht, 2 x ca. 15.000 Euro. Die Hersteller garantieren für die Akkus acht Jahre bzw. 80.000 km.

Unser Wirtschaftsminister Aiwanger schlägt vor, Gaskraftwerke zu bauen, um die Differenz zwischen Erzeugung und Verbrauch – insbesondere nachts und bei Windstille – auszugleichen. – Den Einfluss der Stromtrassen und des Windstromes aus dem Norden kann ich nicht beurteilen. Manche sagen, wir brauchen die Stromtrassen, andere sind strikt dagegen und halten sie für überflüssig. Fest steht wohl, dass die Stromtrassen nur helfen, wenn im Norden Wind weht.

2038 will man dann ganz aus der Kohle aussteigen. Ich habe hier übertrieben und alle fossilen Quellen ausgeschaltet, also auch Erdgas (Abb. 3):

OTTO 03 300Abbildung 324. Januar 2019, 23 Uhr

Gesamterzeugung: 9.227 MWh, Gesamtverbrauch: 58.148 MWh. Wie bitte? Wir verbrauchen zu dem Zeitpunkt ohne die fossilen Kraftwerke, bei Windstille und ohne Sonnenschein sechsmal so viel wie wir erzeugen!? Wo bekommen wir den fehlenden Strom her? Österreich? Frankreich? Ukraine? England? Norwegen? Ich fürchte, die Netzbetreiber haben Recht, das gefährdet die Stabilität des Stromnetzes. Wahrscheinlich wird damit umschrieben, dass es Stromausfälle geben wird. Und der Strom wird teurer werden, nach dem Gesetz von Angebot und Nachfrage. Vermutlich erwischt es überproportional die Geringverdiener.

Bei diesen Grafiken scheint ein Stromausfall unausweichlich? Bin ich paranoid? Allerdings beschäftigen sich auch die Behörden damit: Bei einem längeren und großräumigen Stromausfall könnte es in Deutschland nach Berechnungen des Bundesamtes für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) gravierende Versorgungsmängel geben. Die Auswirkungen wären katastrophal, heißt es in einem internen BBK-Positionspapier.

Also Strom einsparen? Ich habe mir die Empfehlungen im Internet durchgelesen: Energiesparlampen – habe ich schon; einen Kühlschrank mit besserer Effizienzklasse – habe ich schon. Den PC sofort ausschalten, wenn ich ihn nicht brauche, mache ich – aus Bequemlichkeit – nicht immer. Geschirrspüler – lasse ich nach Möglichkeit laufen, wenn die PV-Anlage Sonne hat. Wäschetrockner – habe ich keinen. – Das große Einsparpotenzial kann ich nicht sehen, 5 bis 10% vielleicht. Wir bräuchten aber 50%, um etwas zu bewirken.

Dass diese komplexe Problematik der Stromversorgung weitgehend unbekannt und nicht bewusst ist, hat mir die Diskussion mit Bekannten gezeigt: Auf meine Hinweise, dass uns ein großflächiger Stromausfall drohen könnte, meinte einer: „Wir haben zuhause jetzt ausschließlich Windstrom. Einen Stromausfall habe ich bisher nicht bemerkt. Wir haben Strom, auch wenn draußen kein Wind weht.“ – Muss ich wirklich erklären, dass wir EIN Stromnetz haben, in den alle Erzeuger einspeisen, und wenn kein Wind weht, kann es passieren, dass man einen Anteil Braunkohlestrom bezieht? – Zu dumm, dass man den Wind-Strom nicht eine oder zwei Wochen „aufheben“ kann.

Es gibt Untersuchungen, dass es nach einem Zusammenbruch 14 Tage dauern könnte, bis das Netz in Europa wieder flächendeckend und stabil ist. In Zusammenhang mit der RENEXPO® INTERHYDRO, einer Wasserkraftmesse in Salzburg, habe ich erfahren, dass Salzburg als Insellösung innerhalb von 24 Stunden wieder Strom haben würde, dank der Schwarzstartfähigkeit der großen Wasserkraftwerke. (Schwarzstartfähig bedeutet, dass man unabhängig, ohne externen Strom, die Anlage starten kann, in der Regel sind das große Wasserkraftwerke.) Auch im Osten von München kenne ich einen Netzbetreiber, der im Notfall eine „Strominsel“ mit Wasserkraft betreiben kann und damit die wichtigen Verbraucher, wie z. B. Krankenhaus, Polizei, Verwaltung, Tankstelle, Supermarkt mit Strom versorgen kann.

Ich möchte an der Stelle kurz die Vorteile der Kleinen Wasserkraft einschieben: Dezentrale, lokale Versorgung mit Strom. Zuverlässig und planbar. Schwarzstartfähigkeit. Einsparung bei den Stromtrassen in Höhe von 1 Mrd. Euro. Regionale Energiewende. Hochwasserschutz. Wasserkörper für Fauna bei Niedrigwasser/Trockenheit. Sicherung Grundwasserpegel. Basis von mittelständischen Betrieben, z. B. Sägewerke, Mühlen, aber auch Maschinenbaufirmen, Planer. Beitrag für den Klimaschutz, usw.

Sehr geehrter Leser, sehr geehrte Leserin: Bitte verstehen Sie mich nicht falsch, ich bin kein Verfechter/Freund von Strom aus Braunkohle oder Gas. Ich sehe die Situation aus physikalischer Sicht. Meine Überlegungen beruhen darauf, dass ich ungefähr weiß, wie das mit dem Strom funktioniert, dass ich die Situation realistisch sehe, dass ich mir Gedanken/Sorgen mache für meine eigene Stromversorgung (und die meiner Nachkommen) und wie ich von dem „fossilen Strom“ (teilweise/zeitweise) unabhängig werden kann. Ich habe den Eindruck, es wird nur über Abschalten diskutiert, ohne dass ich einen Plan und Maßnahmen sehen kann, wie man für sicheren Ersatz sorgen will.

Biogas-Anlagen und Wasserkraft müssen die Grundlast sicherstellen. Photovoltaik und Wind, und insbesondere Speicher/Pumpspeicherkraftwerke, sind notwendig für die Versorgung. Einen großen Anteil Erdgas werden wir wohl zusätzlich brauchen, auch als Sicherheits-Reserve.

Zusammenfassung der Gedanken:

Es genügt nicht, im Jahresmittel mehr (Alternativ-)Strom zu erzeugen, als man im Jahresmittel verbraucht. Damit ist man bei weitem nicht „unabhängig von den fossilen und anderen endlichen Energieträgern“.

Wir brauchen jede kWh, die planbar und verlässlich ist. – Ich wünsche mir, dass die Kleine Wasserkraft erhalten und gefördert wird, siehe oben!

Auf jeden Fall wird Strom für den (Privat-) Verbraucher teurer und „unzuverlässiger“.

Vielleicht sollte deshalb die o. g. Gemeinde/die Kommunen eher über eine weniger volatile Stromversorgung nachdenken, statt zu versuchen, mehr Solarstrom zu produzieren?

Es sind (für mich) noch viele Fragen in Zusammenhang mit der Energiewende und der gesicherten Stromversorgung offen!

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