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In diesem Beitrag werden Berichte gesammelt, die einen kritischen, aber fachlich fundierten Blick auf die Energiewende werfen und vor allem technische Grenzen und Problemstellungen aufzeigen. Natürlich nicht vollständig und auch nicht ganz wertfrei. Eine wirkliche Objektivität gibt es nicht. Es wäre daher durchaus erfreulich, wenn das eine oder andere hier aufgezeigte fachlich fundiert widerlegt werden könnte. Entsprechende Rückmeldungen und Kommentare werden gerne aufgenommen.

Diese Herangehensweise erscheint notwendig, da doch immer wieder Wunschvorstellungen vor technische Wirklichkeiten gestellt werden (siehe etwa Alle wollen importieren, nur niemand sagt, woher der Strom dann wirklich kommt). Damit soll die Energiewende nicht infrage gestellt werden. Jedoch müssen kritische Anmerkungen erlaubt sein, auch, um zum Gelingen dieser Energiewende beizutragen. Den Glauben kann zwar Berge versetzen, aber keine physikalischen Grenzen aushebeln.

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Eines zeigt sich jedoch recht klar: Mit den heutigen technischen Möglichkeiten wird die Energiewende nicht ohne einer fundamentalen Verhaltens- und Energiebedarfsänderung realisierbar sein! Hinzu kommt, dass es dabei einen derzeit nicht auflösbaren Grundkonflikt mit unserem Wirtschafts-/Wachstumsdenken gibt. Wie wir aber aus den Systemwissenschaften wissen, ist ein System, das nur durch Wachstum existieren kann, nicht überlebensfähig! Das bedeutet, wir haben ein viel größeres übergeordnetes Problem, dass ja bereits seit 50 Jahren bekannt ist: Die Grenzen des Wachstums

Die Energiewende erfordert daher eine völlige Kulturwende!

12.02.20: Neues Verfahren ermöglicht klimafreundliche Stahlherstellung

Quelle: Der Standard

Die Voestalpine ist der größte CO2-Emittent des Landes. Wasserstoff soll künftig eine Stahlfertigung erlauben, die kein CO2 abgibt.

Im Jahr 2018 gingen die CO2-Emissionen in Österreich gegenüber dem Vorjahr um 3,7 Prozent zurück, bevor sie 2019 wieder stiegen. Der gefeierte Rückgang hatte nicht nur mit einem milden Winter, sondern auch mit der heimischen Stahlindustrie zu tun. Ein Hochofen der Linzer Voestalpine – des größten CO2-Emittenten des Landes – stand wegen Wartungsarbeiten still, was eine Einsparung von 1,6 Millionen Tonnen Kohlendioxid zur Folge hatte.

Dass ein einziger Produktionsstandort die Emissionsbilanz des ganzen Landes in diesem Ausmaß beeinflussen kann, vermittelt eine Vorstellung davon, wie CO2-intensiv die Stahlfertigung ist.

Erfolgreicher Versuch

Eine Herausforderung des Verfahrens liegt in den extrem hohen Temperaturen, mit denen man zurechtkommen muss. Die Hitze im Lichtbogen steigt auf über 5000 Grad Celsius an, was besondere Anforderungen an die Innenauskleidung des Reaktors stellt, die zumindest mehr als 2500 Grad widerstehen können sollte. Zum Vergleich: Im Hochofen oder im LD-Konverter liegen die Temperaturen bei „nur“ 1600 Grad.

Bis das Verfahren tatsächlich im großindustriellen Maßstab eingesetzt werden kann, wird also noch Zeit vergehen. Ein Umbau der Stahlindustrie in Richtung Wasserstoff wird von den Projektpartnern erst für nach 2035 erwartet. Bis dahin soll Erdgas für eine Stahlproduktion sorgen, deren CO2-Emissionen immerhin ein Drittel unter jenen des Hochofens liegen.

Apropos Energieaufwand: Es bleibt die Frage, woher der Wasserstoff für die zukünftige Stahlproduktion eigentlich kommen soll. Heute wird der Energieträger großteils aus Erdgas gewonnen, was die CO2-Problematik nicht löst. Künftig soll auf Elektrolyse von Wasser mittels erneuerbarer Energien gesetzt werden.

Ein Blick auf die Zahlen führt das Problem dabei vor Augen: „Um die österreichische Stahlindustrie CO2-frei werden zu lassen, würde man 33 Terawattstunden (TWh) pro Jahr benötigen. Im Moment werden in ganz Österreich knapp 70 TWh produziert“, rechnet Rimser vor. Man müsste also allein für den Zweck der Stahlherstellung die Stromproduktion um 50 Prozent steigern.

„Um den Bedarf mit alternativen Energiequellen decken zu können, müsste man etwa 4.000 Windkraftanlagen mit jeweils vier Megawatt Leistung bauen“, veranschaulicht Rimser. Aufgeteilt auf die 15 Jahre bis 2035 – dem anvisierten Beginn der Stahlproduktion mit Wasserstoff – wären das etwa 270 Windräder pro Jahr.

Kommentar

Bis Ende 2019 gab es in Österreich 1.340 Windräder! Bis dieser Umstieg wirklich funktioniert, wird wohl noch viel Wasser die Donau runterrinnen. Natürlich muss man forschen und neue Möglichkeiten ausprobieren. Leider wird allzu oft schnell eine Jubelmeldung verbreitet, die aber von den tatsächlichen Realitäten ablenkt. Unter den hier dargestellten Rahmenbedingungen ist wohl nicht so rasch mit einer großtechnischen Realisierung zu rechnen. 

 

18.01.20: Elektromobilität

Natürlich kommt beim Thema Blackout auch häufig die Frage nach der Elektromobilität. Allzu oft wird das rasch mit einem entweder-oder-Denken abgehandelt, was aber nicht der Wirklichkeit entspricht. Daher ein Versuch, hier einige Aspekte anzusprechen:

Elektromobilität kann aus meiner Sicht durchaus Teil der Lösung sein, wenn gewisse Aspekte mitberücksichtigt werden. Ohne Strukturanpassung wird es jedoch auch hier kaum gehen.

  • Von zentraler Bedeutung sind dabei Energiezellen, das bedeutet auch dezentrale Speicher, die als Puffer dienen und den Strom dann zwischenspeichern, wenn er gerade verfügbar ist. Damit können dann auch am Abend, wenn Lastspitzen auftreten E-Autos (rasch) geladen werden, weil die dahinterliegende Infrastruktur weniger belastet wird. Wenn E-Autos auch bidirektional Ladefähig werden, können sie auch zur Zellenstützung beitragen bzw. eine temporäre Notstromversorgung unterstützen. Mit diesem Puffer kann vor allem der dezentral erzeugte PV-Strom zwischengespeichert werden. Die Infrastruktur wird entlastet. Siehe etwa auch das Forschungsprojekt FRESH im Hamburger Hafen.
  • Bzgl. Strombedarf gibt es auch interessante Aspekte, die man normal kaum berücksichtigt. Zum einen gibt es ein anderes Verhalten, als bei der bisherigen fossilen Mobilität. Die Autos werde nicht dann geladen, wenn der Tank leer wird, sondern wenn es eine Lademöglichkeit gibt. Damit reduziert sich die kurzfristige Bedarfsmenge. Zum anderen wird gerne vernachlässigt, dass eine Umschichtung des Strombedarfs erfolgt. 1 Liter Kraftstoff benötigt von der Erzeugung bis in den Tank rund 7 Kilowattstunden Strom. Bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 6 Liter pro 100 Kilometer bedeutet das rund 42 Kilowattstunden (kWh) Strom. Dieser Strom wird dann nicht mehr für die fossile Logistik benötigt, sondern kann direkt in die Autobatterie wandern. Ein Tesla Model S (Oberklasse) verbraucht ca. 20 bis 24 kWh auf 100 km. Kleinere E-Autos kommen mit rund 15 bis 17 kWh aus. Damit würde trotz Ladeverlusten der Strombedarf sinken! Klar ist aber, dass damit eine andere Netzbelastung und damit -struktur erforderlich wird. Womit wir wieder bei der Energiezelle wären, die hier entlastend wirken kann. 

Alleine bei diesen wenigen Aspekten lässt sich schon erahnen, wie wenig wir die heutige Komplexität wirklich durchblicken und wie viele Falschannahmen wohl existieren. Umso wichtiger wäre daher ein seriöser Umgang mit Komplexität, damit wir nicht den Bauernfängern (auf beiden Seiten) mit den einfachen Antworten und damit in die Sackgasse folgen.

13.01.20: Energiewende in der Praxis - Wunsch und Wirklichkeit

Blackout am 15.01.2020 - Letzte Tipps von mir....Energiewende in der Praxis...
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13.01.19: Klimaretter Atomstrom? Eine nüchterne Betrachtung

Quelle: addendum.org

Ein lesenswertes E-Book der Rechercheplattform addendum.org zum Thema Atomstrom, wo so manche Erwartung und (Falsch-)Annahme in ein anderes Licht gerückt wird. Ob man jetzt für oder Atomkraft ist, man sollte sich zumindest auch einmal mit der Faktenlage beschäftigen. Und wie der nachfolgende Beitrag Technisch sind wir weit von einer Realisierbarkeit der Energiewende entfernt zeigen wird, haben wir mit der derzeitigen Energiewende kaum lösbare technische Probleme vor uns.

  • Laut Berichten der WHO und der japanischen Polizei gab es keinen einzigen direkten Todesfall aufgrund von Radioaktivität. 1.600 Menschen starben allerdings an den Folgen des Stresses, der durch die hastige Evakuierung aus der Sperrzone ausgelöst worden war.

Anmerkung: Damit bestätigt sich leider auch eine Befürchtung, die ich bereits seit einiger Zeit mit mir herumtrage. Sollte es wodurch auch immer in Mitteleuropa zu einem Super-GAU kommen, was durchaus im Bereich des Möglichen ist und vor allem auch eine sehr ernste Gefahr bei einem Blackout darstellt, ist mit verheerenden Sekundärfolgen zu rechnen! Durch die sehr starken emotional geprägten Befürchtungen muss davon ausgegangen werden, dass Europa dabei in ein völliges Chaos versinkt. Vor allem, wenn wie zu erwarten viele Menschen plan- und kopflos alles liegen und stehen lassen, werden sehr rasch unsere hoch synchronisierten Logistik- und Versorgungsketten zusammenbrechen. Erst das wird dann zu verheerenden Schäden führen. Nicht das Primärereignis, sondern unser Verhalten, das vor allem durch Unwissenheit geprägt ist! Ähnlich wie beim Thema Terror. Auch hier könnte eine bessere Sicherheits- und Risikokommunikation helfen, was aber aufgrund des dogmatischen Zugangs und der Verweigerung einer nüchternen Auseinandersetzung nicht trivial ist. 

  • Kernkraft am wenigsten tödliche Form der Stromgewinnung: Dabei wurden die über den gesamten Zyklus einer Stromgewinnungsmethode zu beklagenden Todesopfer auf die dabei gewonnene Strommenge umgelegt. Im Vergleich mit anderen Methoden der Energieerzeugung, so das erstaunliche Ergebnis der Autoren, ist die Kernkraft die mit Abstand am wenigsten tödliche Form der Stromgewinnung. Der Grund dafür liegt in der sehr hohen Stromerzeugungskapazität von Kernkraftwerken. Demgegenüber schädigen die bei der Verbrennung von Kohle, Öl, Gas und Biomasse entstehenden Schadstoffe erheblich unsere Lungen und Atemwege.

Todesopfer Energieerzeugung

  • Tschernobyl: Der radioaktive Rauch enthielt Tonnen von strahlenden Materialien, die zum Großteil in einem Umkreis von 30 Kilometern um den Unglücksort niedergingen. Unmittelbar danach verendeten dort unzählige Tiere, Pflanzen starben ab, es kam zu Missbildungen und erhöhter Sterblichkeit des Nachwuchses bei verschiedensten Arten.
  • Laut dem Bericht des Tschernobyl-Forums27 begannen sich Tier- und Pflanzenbestände schon ab Frühling 1987 zu erholen. Aus Nachbargebieten wanderten Tiere in das Sperrgebiet ein und füllten jene Populationen auf, die durch die radioaktive Belastung dezimiert worden waren. In dem 20 Jahre nach dem Unglück veröffentlichten Bericht heißt es: „Das Sperrgebiet ist paradoxerweise zu einem einzigartigen Refugium für die Artenvielfalt geworden.“
  • Unmittelbar außerhalb des von einem Stahlsarkophag eingeschlossenen Reaktorblocks 4 von Tschernobyl übertreffen die Strahlungswerte zwar den globalen Durchschnitt um ein Vielfaches, sie bleiben aber noch immer unterhalb jener Werte, die an manchen Orten der Erde von Natur aus herrschen. Einige Messstellen innerhalb der Sperrzone zeigten am 1. Oktober 2019 niedrigere Werte als die Messstation Zwettl im Waldviertel zum selben Zeitpunkt.
  • Während des Reaktorunglücks von Fukushima wurden Mengen an radioaktiven Materialien in die Umwelt freigesetzt, die ungefähr einem Zehntel jener von Tschernobyl entsprechen. Acht Jahre nach dem Unglück sind große Teile der Sperrzone wieder freigegeben, auch wenn viele ehemalige Bewohner inzwischen woanders wohnen und nicht zurückkehren.

Zum Super-GAU in Fukushima siehe auch das Buch: Was wir aus der Atomkatastrophe von Fukushima lernen sollten

  • So steckt Microsoft-Gründer und Multi-Milliardär Bill Gates derzeit Millionen in sein Startup TerraPower. Ziel des Unternehmens ist die Entwicklung eines neuartigen Reaktor-Typs, der mit Atommüll betrieben werden kann.
  • Anteile der verschiedenen Primärquellen am globalen Energieverbrauch 2017

Solarkraft – 0,3 %
Sonstige Erneuerbare – 0,4 %
Windkraft – 0,7 %
Atomkraft – 1,7 %
Wasserkraft – 2,6 %
Biomasse – 7,1 %
Gas – 23,9 %
Kohle – 28,3 %
Öl – 35,0 %

  • Die globalen Stromerzeuger 2017

Kohle – 38,3 %
Erdgas – 22,9 %
Wasserkraft – 16,3 %
Atomkraft – 10,2 %
Windkraft – 4,4 %
Öl – 3,3 %
Biokraftstoffe und Abfälle – 2,3 %
Solarenergie – 1,8 %
Geothermie, Gezeitenkraft und andere – 0,5 %

  • Welche Strahlung es gibt und wo Ängste berechtigt sind: Einerseits gibt es sogenannte Teilchenstrahlung – zum Beispiel Alpha- und Betastrahlung. Das sind Partikel, die beim Zerfall aus einem radioaktiven Atom herausgeschleudert werden. Teilchenstrahlung lässt sich meist relativ leicht abschirmen – schon ein Blatt Papier reicht, um Alphateilchen aufzuhalten. Das heißt aber nicht, dass diese Strahlung ungefährlich ist, ganz im Gegenteil: Wenn man Partikel einatmet, die Alphastrahlung aussenden, zum Beispiel Uranstaub, können sie direkt im Körper großen Schaden anrichten. Auf der einen Seite liegt die nicht-ionisierende Strahlung mit wenig Energie – sichtbares Licht, Mobilfunkwellen, Radiowellen – und auf der anderen Seite die ionisierende Strahlung – kurzwellige UV-Strahlung, Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung. Diese ionisierende Strahlung kann im Körper bestimmte Schäden verursachen. Es ist irrational, sich vor einer bestimmten Strahlenquelle zu fürchten, wenn man sich über dieselbe Dosis aus einer anderen Quelle überhaupt keine Sorgen macht.
  • Kosten der Stromerzeugung im EU-Durchschnitt in Euro pro Megawattstunde

Wasserkraft (Speicherkraftwerke) -- 29,1 €/MWh
Wasserkraft (Laufwasserkraftwerke) -- 40,5 €/MWh
Geothermie 67 €/MWh
Kohle 73,9 €/MWh
Windkraft (Land) 81,2 €/MWh
Gas -- 94,8 €/MWh
Atomkraft -- 99,1 €/MWh
Solarkraft (Photovoltaik) -- 113,3 €/MWh
Biomasse (aus Abfällen) -- 122 €/MWh
Windkraft (Meer) -- 124,3 €/MWh

Das Ergebnis: Kohle ist von den konventionellen Energieträgern der billigste. Bei den Erneuerbaren schneiden Geothermie und Wasserkraft am besten ab und stellen sogar von allen Varianten die günstigsten Alternativen dar. Atomstrom ist in etwa so teuer wie der Strom aus Gaskraftwerken und liegt zwischen Kohle- und Solarenergie. Die höchsten Kosten weisen Offshore-Windkraftanlagen und Biomassekraftwerke auf. Der Studie zufolge gibt es nur zwei Energieträger, die durchgehend rentabel sind: Geothermie und Wasserkraft. Alle anderen Energieträger sind zumindest zeitweise nicht rentabel.

Anmerkung: Die Kosten an der Strombörse liegen aber deutlich darunter!?

  • Allein in Europa wird die Zahl der frühzeitigen Todesfälle durch Kohle-Luftverschmutzung jährlich auf etwa 23.000 Menschen geschätzt.
  • Aufgrund ihrer Wetterabhängigkeit und der starken, unvorhersehbaren Produktionsschwankungen führen Solar- und Windkraft bei steigendem Anteil am Strommix zu rasant steigenden Systemkosten (Backup-Kosten, Speicherkosten, Stromausgleichskosten etc.). Werden diese Kosten einberechnet, verteuert sich der Strom aus Wind- und Solarkraft um bis zu 30 Prozent. Je höher der Stromanteil von Wind- und Solarkraftwerken, desto höher sind diese Zusatzkosten.
  • Auch China setzt voll auf Atomstrom: Dort stehen acht der zehn weltweit zuletzt ans Netz gegangenen Reaktoren. In den nächsten Jahren sollen elf weitere hinzukommen.
  • Mit einem Kilogramm Thorium ließe sich etwa 100-mal so viel Strom erzeugen wie mit der gleichen Menge Uran.
  • Lebensdauer von Kraftwerken
    Wasserkraft – 80 bis 100 Jahre
    Atomkraft – 40 bis 60 Jahre
    Solarkraft – 20 bis 25 Jahre
    Windkraft – 20 bis 30 Jahre
  • Die Leistung eines einzelnen Windparks kann innerhalb weniger Sekunden um bis zu ein Megawatt schwanken. Solarenergie ist sogar noch instabiler: Vorbeiziehende Wolken können die Leistung binnen Sekunden zum Erliegen bringen. Diese extremen Schwankungen müssen unsere Stromnetze abfangen können. Das ist mit enormem technischem Aufwand verbunden. Steigt der Energieanteil der Erneuerbaren auf etwa 30 bis 40 Prozent, steigt damit auch das Risiko für extreme Schwankungen. Und je größer die Schwankungen, desto höher ist der Bedarf an rasch zuschaltbaren und wetterunabhängigen Energieerzeugern wie Gaskraftwerken, die diesen Leistungsabfall schnell ausgleichen können. Sprich: Die Energiewende braucht ein Backup-System, ein Auffangnetz aus Kraftwerken, das einspringt, sobald Windräder still stehen und wolkenverhangene Himmel Solarpaneele beschatten. Sonst droht ein Blackout, ein großflächiger Ausfall der Stromversorgung.
  • So importierte Österreich im Sommer 2018 zeitweise fast die Hälfte des benötigten Stroms aus dem Ausland.
  • In Deutschland fielen dennoch allein im ersten Quartal 2019 3,23 Milliarden Kilowattstunden Geisterstrom an. Das entspricht dem jährlichen Heizbedarf von rund 100.000 Haushalten oder dem jährlichen Energieverbrauch von 1,5 Millionen E-Autos.
  • Nach wissenschaftlichen Berechnungen müssten in den nächsten 30 Jahren weltweit rund 1.000 neue Reaktoren gebaut werden, damit die Atomkraft einen nennenswerten Beitrag zur Senkung des CO2-Ausstoßes leisten kann, nämlich 5 bis 6 Prozent. Zurzeit sind gerade einmal 450 Reaktoren in 30 Ländern in Betrieb. 53 weitere sind im Bau. Kernkraft trägt derzeit 10,7 Prozent zur weltweiten Stromerzeugung bei.
    • 450 Reaktoren sind weltweit in Betrieb – davon allein 97 in den USA
    • 168 Reaktoren wurden vom Netz genommen
    • 53 Reaktoren sind derzeit im Bau – davon 9 in China
    • 9 der letzten 10 ans Netz gegangenen Reaktoren befinden sich in China
13.01.20: Technisch sind wir weit von einer Realisierbarkeit der Energiewende entfernt

Hier einige Auszüge aus dem Vortrag von Prof. Mag. Manfred Pils, „Wird der Strommarkt die „erneuerbare“ Wende schaffen?“ am 08.01.19. Anmerkungen durch Herbert Saurugg.

Strommix EU 2018

Strommix Europa 2018

2018: 3.249 TWh Stromerzeugung in Europa, davon 1.052 TWh (32 %) Erneuerbare und 829 TWh (26 %) Nuklearenergie

Damit fehlen derzeit nur für den CO2 freien Strombedarf rund 2.198 TWh. Ein Windrad liefert etwa 0,0075 GWh/Jahr. Dafür wären rund 300.000 WK-Anlagen notwendig, nur um den rechnerischen Bedarf zu decken. Der tatsächliche Bedarf (Speicherung und Transformationsverluste ist noch deutlich höher!)

 

Was bedeutet Energiewende

Anmerkung: Das, bedeutet, dass die Stromversorgung noch an eine viel größere Bedeutung bekommt. Aber auch, dass die Abhängigkeiten von diesem System drastisch steigen werden. Daher ist es ein no-go, hier alles von einem zentralisierten System abhängig zu machen. Die gesellschaftliche Verwundbarkeit ist bereits heute unverantwortlich. Die Implementierung von lebensfähigen Energiezellen (lebensfähiges Systemdesign).

Energiemix EU 2017

Energiemix EU 2017

 

2017: 19.469 TWh Energieverbrauch in Europa, davon 2.715 TWh (14 %) aus erneuerbaren Quellen

Damit fehlen derzeit für eine CO2 freie Energiebedarfsdeckung rund 16.754 TWh, die in Zukunft aus neuen erneuerbaren Anlagen bereitgestellt werden müssten, was etwa 2,23 Millionen WK-Anlagen entspricht! Der tatsächliche Bedarf (Speicherung und Transformationsverluste ist noch deutlich höher!)

Anmerkung: Hier sprechen wir nur mal von der Erzeugung aber noch nicht von der Pufferung (Energiebevorratung!).

Energiebedarf in 2050?

Der Primärenergieverbrauch in Europa sinkt im Durchschnitt kontinuierlich etwa 0,9 % pro Jahr. Die Transformationsverluste werden sich jedoch eher erhöhen, weil die derzeitige Transformation von Primärenergie zu Strom bereits einen hohen Wirkungsgrad hat. Die Transformation von (EE-)Strom in Treib- und Rohstoffe hat derzeit noch sehr schlechte Wirkungsgrade, auch wenn die Effizienz der Transformationsprozesse steigen wird. Hinzu kommen aber höhere Verluste durch die Umwandlung (Speicherung, Energiebevorratung). Der tatsächliche Bedarf ist nur schwer abschätzbar (siehe auch Beitrag Steigender Energiebedarf nachfolgend). Hier werden daher einmal 20.000 TWh als unterstes Limit angenommen, wenn wir so wie bisher weitermachen.

Herausforderung Flächenbarf und Zeit

Der Flächenbedarf ein wesentlicher limitierender Faktor für den Ausbau von EE-Anlagen. Biomasse- und Hydro-Anlagen sind bereit am Limit der Möglichkeiten.

Angenommen: 8.000 TWh mit Wind, 8.000 TWh mit Solar, ergibt rund 1.066.000 Windräder mit einer Nennleistung von 4.480 GW und einem Flächenbedarf von 266.500 km² (DE hat 357.000 km² Staatsfläche). 80.000 km² Solarpaneele mit Nennleistung von 8.000 GWPeak (DE hätte verfügbare geeignete Dachfläche von 2.300 km²).

Auch wenn der Ausbau von geeigneten Dachflächen für Solarproduktion unproblematisch wäre, müsste ein Großteil doch in Solarparks errichtet werden, je weiter südlich, desto besser für die Versorgungssicherheit. Rechnet man die Dachflächen in Europa hoch, kommt man auf ca. 15.000 km². Damit bleiben noch immer ca. 65.000 km² für Solarparks. Bis 2050 sind es noch etwa 11.300 Tage. Man müsste von heute an pro Tag einen etwa 6 km² großen Solarpark eröffnen, um das Ziel zu erreichen. Offshore WK-Anlagen sind zuverlässiger. Es müssten aber pro Tag mehr als 100 Windräder errichtet werden!

Herausforderung Speicher/Energiebevorratung

Konventionelle thermische Kraftwerke und auch Wasserkraftwerke laufen rund um die Uhr und können dem Bedarf flexibel angepasst werden. Solarerzeugung hat ihre Spitze Mittags/Nachmittags. Die Konsumspitzen sind morgens, mittags und abends. Im Winter geringeres RES-Angebot, während der Verbrauch durch den Heizungsbedarf höher ist. Dunkelflaute: keine Sonne (z.B. Nacht, Schlechtwetterperiode) und kein Wind. Kann bis zu zwei Wochen dauern. Industrieprozesse (z.B. Hochofen) brauchen kontinuierlich Energie!

Zukünftiges Energiesystem braucht vor allem Speicher (Energiebevorratung): immanent bis Saisonal

Traditionelle Stromspeicher reichen nicht aus: Batterien zu hoher Rohstoffeinsatz und Flächenverbrauch, Pumpspeicher od. Ähnliches verbrauchen viel Fläche (alle Pumpspeicher in Europa haben derzeit geschätzt etwa 10 TWh Speicherkapazität!). Bei 16.000 TWh Gesamtproduktion braucht man mehrere Hundert TWh Speicherleistung! 

Mögliche Lösung: Power-to-Gas (P2G; Sektorenkopplung);

Anmerkung zu P2G: hierbei muss jedoch berücksichtigt werden, dass derzeit noch etwa ein Faktor 5 erforderlich ist. Das bedeutet, jede transformierte Kilowattstunde hat durch die Umwandlungsverluste nur eine Wirkung von 0,2! Damit sind natürlich auch enorme Kosten verbunden, je jemand tragen müsste.

Herausforderung Netze/Infrastruktur

Die Standorte von Windparks sind eher in Randzonen zu finden, die Standorte von Solarparks eher im Süden. Das derzeitige Stromnetz ist bereits an der Grenze der Leistungsfähigkeit! Die Elektrifizierung des gesamten Energieverbrauchs würde einen enormen Infrastrukturausbau erfordern (Netze, Betriebsmittel, Speicher). Zum Beispiel möchte die VOEST Alpine gerne bis 2035 ihre Erzeugungsprozesse von Kohle auf Wasserstoff umstellen. Strombedarf: 30 TWh! Das würde einen Anschlusswert von 3,5 GW nur für die VOEST bedeuten, was zwei 380 KV-Leitungen entspricht. Ein entsprechender Leitungsausbau ist in diesem Zeitraum und in dieser Größe nicht darstellbar! 

Alternative: Gaspipelines oder Wasserstofftransport, das bedeutet das Strom- und Gasnetze gemeinsam betreiben

Die österreichische Situation

  • Fehlbedarf für 100 % Strom aus Erneuerbaren (bilanztechnisch) 2030: 17 TWh, das entspricht bei 50 % Wind und 50 % Solar-Ausbau : 1.132 neue Windräder und 85 km² Solarflächen
  • Ist vermutlich erreichbar – bedeutet aber, dass wir täglich nachts, sowie im Winter und bei Dunkelflaute Strom von Nachbarländern (AKW) importieren müssen.
  • Fehlbedarf Umstellung auf Klimaneutralität 2040: 229 TWh,  was etwa 14.700 Windräder (derzeit haben wir etwa 800 Windräder in Österreich) und 1.105 km² Solarflächen (2,66fache der Fläche Wiens) entspricht!

Fazit

Die angestrebten Ausbauziele sind nicht zu verwirklichen! 

  • Technisch: wegen mangelnder Marktreife von Elektrolyse- und Speichertechnologien, sowie mangelnden Netzen
  • Ökonomisch: weil zusätzliche Finanzmittel nicht zu sehen sind
  • Politisch: wegen der zu erwartenden Bürgerproteste gegen zusätzliche Wind- und Solarparks sowie Starkstromleitungen
  • Realistischerweise droht eine Renaissance der Atomkraft – weil die Mitgliedsstaaten vermeiden wollen, teure Emissionsrechte auf internationaler Ebene nachkaufen zu müssen
  • Die nationale Segmentierung bei der Energiewende führt zusätzlich zu Fehlallokationen von Anlagen, unplanbaren Subventionsströmen und erschwert die Umsteuerung auf leistungsfähige Netze bzw. die den Umbau auf die Sektorkopplung
13.01.20: Steigender Energiebedarf: Deutschland droht die Ökostrom-Lücke

Quelle: handelsblatt.com

Der Klimaschutz dürfte den Bedarf an grünem Strom enorm befeuern. Doch der Ausbau von Wind- und Solaranlagen wird nicht mithalten können, warnen Experten.

Das Klimapaket ist beschlossene Sache. In nur zehn Jahren sollen bis zu zehn Millionen Elektroautos auf deutschen Straßen fahren, die Bürger sollen ihre heimischen Wohnzimmer am besten mit Ökostrom anstatt mit Öl oder Gas beheizen und immer mehr Industriebetriebe werden fossile Brennstoffe durch grünen Wasserstoff ersetzen. Elektroautos, Wärmepumpen und auch die CO2-arme Industrieproduktion werden die Nachfrage nach Strom drastisch nach oben treiben. „Die Stromnachfrage wird deutlich ansteigen – bis 2030 rechnen wir mit einem Plus von rund einem Viertel“, sagt Max Gierkink vom Energiewirtschaftlichen Institut der Universität Köln (EWI).

Das EWI hat exklusiv für das Handelsblatt auf der Grundlage des von der Bundesregierung vorgelegten Klimapaketes die Entwicklung von Stromangebot und Nachfrage analysiert und kommt zu einem bedenklichen Fazit: Deutschland wird das Ziel von 65 Prozent Erneuerbaren Energien im Strommix bis zum Jahr 2030 deutlich verfehlen. Der Ausbau von Wind- und Solarstrom wird mit dem Verbrauch nicht mithalten können.

Die Experten des EWI schätzen den Bruttostromverbrauch im Jahr 2030 auf bis zu 748 Terawattstunden (TWh). Das entspricht einer Steigerung von fast 26 Prozent zum Stromverbrauch der Deutschen im vergangenen Jahr. Es ist aber vor allem viel mehr, als die Bundesregierung erwartet. Sie kalkuliert bis 2030 sogar mit einem Rückgang um 4,5 Prozent auf 590 TWh.

Doch bis mit den geplanten Wasserstoff-Anlagen von Hamburg bis Völklingen tatsächlich grüner Stahl produziert werden kann, braucht es ausreichend grünen Strom. Und die benötigte Menge allein für die Stahlindustrie ist immens: So bräuchte es nach Berechnungen der IG Metall rund 12.000 neue Windräder, um die deutschen Stahlhersteller auf eine grüne Produktion umzustellen.

Eine Studie des Marktforschungsunternehmens Energy Brainpool im Auftrag von Greenpeace rechnet vor, dass es 107 Gigawatt (GW) grünen Wasserstoff bis 2035 bräuchte, um alle Bereiche in Deutschland mit grünem Wasserstoff zu versorgen. Ob grüner Wasserstoff tatsächlich den Durchbruch schaffen wird, ist zwar noch offen.

Kommentar

Es ist daher wohl auch davon auszugehen, dass auch andere Dinge, wie die Digitalisierung bisher nicht mitberücksichtigt wurden: Wenig beachtete Nebenwirkungen der Digitalisierung

Auch da wurde ein Mehrbedarf von 330 TWh berechnet.

Energielücke durch die Digitalisierung

24.06.18: Verbund-Chef: "Wir bräuchten zwei Mal die Donau noch zusätzlich"

Quelle: Die Presse

Er verteilt zwar Lob die vor wenigen Wochen beschlossene Energiestrategie der Regierung. In der Zielsetzung sei sie allerdings „eher euphorisch“. Innerhalb von zwölf Jahren soll die in Österreich verbrauchte Strommenge zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energieträgern gedeckt werden können. Derzeit sei man bei etwa 75 Prozent. „Wir bräuchten zwei Mal die Donau noch zusätzlich“, so Anzengruber. Es müssten nämlich noch einmal 30 bis 35 Terawattstunden an Leistung gebaut werden -- das entspricht zwei Mal der ganzen Strommenge, die aus Donaukraftwerken gewonnen werden kann. Die Genehmigung der 380-kV-Leitung in Salzburg liegt auch nach 15 Jahren noch nicht vor.

Dafür fehlen auch ausreichende Leitungskapazitäten. Der einzige sinnvolle Ansatz sind auch hier Energiezellen, also die lokale bzw. regionale Balancierung zwischen Verbrauch und Erzeugung. Die Frage ist, ob die Denkweise bereits so weit fortgeschritten ist.

Geld für Investitionen stünde zur Verfügung, manche fertig geplante Projekte könnten aber nicht verwirklicht werden, weil die Genehmigungen lange dauern oder nötige Stromleitungen fehlen. Für Anzengruber sind die großen Themen Speicher und Flexibilisierung -- dazu gehören digitale Lösungen und Leitungen, um eine bessere Verbindung zwischen Stromerzeugern und Stromverbrauchern herzustellen. Ein großes Thema ist die Stabilisierung des Strommarktes, die durch schwankende Produktion von Wind-, Solar- und Wasserkraft wichtiger wird. Dazu müssen fossile Kraftwerke in Reserve gehalten werden, um einzuspringen, sobald die erneuerbare Produktion nicht passt.

Siehe hier etwa die Beispieltage am 21. und 22. Juni 2018.

Der Verbund steuert in das Reservesystem das Kraftwerk Mellach bei, mit rund 850 MW Leistung. Das entspricht einem Viertel der gesamten benötigten Reserve von rund 3000 MW. Alleine die Reservehaltung von Mellach kostet -- mit Schwankungen je nach Bedarf -- in der Größenordnung von 10 Millionen Euro im Jahr. Ohne Engpassmanagement werde es zumindest die nächsten zehn Jahre nicht gehen, sagt Anzengruber. Zuletzt hat die für das Stromnetz zuständige Verbund-Tochter APG an 300 von 365 Tagen zur Stabilisierung des Netzes eingreifen müssen, ein Jahr davor waren es erst 100 Tage. „Das wird nicht weniger werden“.

Siehe dazu die Kostenentwicklung im Engpassmanagement (Datenquelle: APG; 2019: nur 1. und 3. Quartal):

Entwicklung der Engpassmanagementkosten (Datenquelle: APG)

Unverändert schmerzhaft ist für Anzengruber, dass ab 1. Oktober die Strommärkte von Österreich und Deutschland getrennt werden. Wenn es also künftig Engpässe in Europa gibt, kann die Grenze zwischen Deutschland und Österreich für Stromtransfers dichtgemacht werden. Die maximale Durchleitung wird von 10.000 MWh auf 4.900 MWh halbiert. Damit werden Deutschland und Österreich künftig unterschiedliche Strompreise haben. „Wenn man physikalisch richtig handeln würde, müsste man Deutschland teilen“ in einen Norden mit viel Windenergie und einen Süden. In Mitteldeutschland liege wegen fehlender Stromleitungen der Engpass, sagt Anzengruber. Die Trennung zwischen Österreich und Deutschland sei „irrational“. Allerdings bleibe nur ein kleiner Teil des Stroms, der derzeit von Deutschland nach Österreich kommt, in Österreich: 60 Prozent gehen weiter nach Osteuropa.

24.06.18: Wie viel Zappelstrom verträgt das Netz?
Quelle: www.hanswernersinn.de

Ein sehr ernüchternder Vortrag von Hans-Werner Sinn, der die Grenzen der derzeitigen Denkmodelle bei der Energiewende aufzeigt. Dabei hat er kein einziges Wort zum Thema Netzstabilität oder Netzbetrieb unter diesen Rahmenbedingungen verloren, was noch eine ganz andere Klasse ist. Auch aus physikalischen Gründen. Hier wird mit Hochdruck an etwas gebastelt, dass nicht zu Ende gedacht wurde und so rein physikalisch nicht funktionieren kann. Daher gilt wie so oft bei komplexen Problemen, die erste Antwort scheint zwar plausible, ist aber meistens falsch. Siehe etwa auch die Erkenntnisse zur Streichen von Subventionen für fossile Energie. Um komplexe Probleme wirklich nachhaltig lösen zu können, muss man sich zuerst viel Zeit nehmen und sich mit dem Problem befassen. Oder wie Albert Einstein es ausgedrückt haben soll: Wenn ich eine Stunde Zeit habe, um die Welt zu retten, dann nutze ich 55 Minuten für die Problembeschreibung und die restlichen 5 Minuten für die Lösung. Die ergeben sich dann automatisch

Oder anders ausgedrückt: „Wenn du es eilig hast, gehe langsam. Wenn du es noch eiliger hast, mach einen Umweg.“ – Japanische Weisheit

Zusätzliche Anmerkungen Franz Hein: Die Zahlenangaben hinsichtlich der Mengen bezweifle ich nicht. Aber die Rechenmethoden, basierend auf bisher gültigen Modellen und die Verwendung von momentan gültigen Preisen als Basis zu nehmen, um „linear“ in die Zukunft zu extrapolieren und daraus nicht Szenarien, sondern Prognosen abzuleiten, das ist wenig wissenschaftlich (genauer: auch eine Art von Täuschung). Im Übrigen geschieht dies bei so manchen Klimaforschern genauso. Bezüglich des Verkehrs in New York noch zu Pferdekutschenzeiten ergab auch eine solche Art der Hochrechnung, dass die Kutschen aufgrund der vielen Pferdeäpfel auf den Straßen nicht mehr werden fahren können. Jetzt sind es Autos, die allerdings auch sehr oft im Stau stehen. Die Zukunft vorhersagen, ist offenbar schwierig. Aber wir müssen sie trotzdem jetzt gestalten.

Wir brauchen Lösungsideen und keine gnadenlose Vernichtung eines ohnehin sehr, sehr schwach ausgeprägten Optimismus hinsichtlich des Gelingens der Energiewende. Das einzig Positive an dem nachfolgenden Beitrag sehe ich darin, dass das ein Weckruf ist, endlich die anstehende Thematik ernst zu nehmen, mit den leichtfertigen Behauptungen und vor allem mit den Selbsttäuschungen sowie Verdummung der Bevölkerung rigoros Schluss zu machen.

Mit großem Nachdruck wird versucht, das Stromversorgungssystem zu dekarbonisieren. Was wohl wenigen Bewusst sein dürfte ist, dass wir derzeit realistischer Weise nur von 3,4% Ersatz für die Kernkraft sprechen. Die 12,8% Strom aus Kohle, Erdgas und Erdöl sind mit der derzeitigen Energiewende nicht auf absehbare Zeit machbar. Wie dann die 71,1% für Verkehr, Raum-, Wasser- und Prozesswärme zu stemmen sein werden, ist noch völlig unbeantwortet. Eines lässt sich aber davon ableiten: Ein weiter wie bisher wird rein physikalisch nicht funktionieren!

Hinzukommt noch, dass hier nur von Deutschland gesprochen wird …

Zum anderen riskieren wir mit der derzeitigen Vorgangsweise unseren gesamten Wohlstand. Denn sollte wie erwartbar die Netzstabilität zusammenbrechen („Blackout“), dann wäre der volkswirtschaftliche Schaden immens und würde wohl in Europa zur größten Katastrophe nach dem zweiten Weltkrieg führen.

Leider sehen wir im Alltag laufend, dass mit Zahlen herumgeworfen wird, die mit der tatsächlichen Realität nur wenig zu tun haben. Aber auch das passt in die generelle Realität der Zahlengläubigkeit und Zahlentrickserei. Oder glaubt wirklich jemand, dass sich die bestehenden (Staats)schulden irgendwo ohne Crash auflösen lassen?

Wie viele Wunschvorstellungen werden jedoch in Smart Grids und „intelligente“ Netzsteuerung gesetzt? Die Risiken werden dabei völlig außen vor gelassen. Das eigentliche Ziel bzw. die Chance auf Erreichung hat man sich dabei wohl noch nirgends angesehen. Wie bei den Smart Meter, wo die erwartbare Energieeinsparung auch gegen Null geht, obwohl das das Hauptargument für die Einführung ist. Leider werden die Dinge zu wenig kritisch hinterfragt.

In Deutschland gibt es derzeit rund 40 Millionen Fahrzeuge. Auch hier wird uns immer wieder gesagt, dass Car2Grid eine Lösung ist. Aber offensichtlich für ein anderes Problem. Elektroautos können sicher im Rahmen einer Energiezelle einen Beitrag leisten, aber wohl kaum, für das Gesamtproblem.

Und welche Motivation hätte Norwegen, hier etwas zu ändern?

01.06.18: Burgenland im Jänner 2017

Zwischen 4. und 7. Jänner 2017 wurden im Burgenland 60 GWh Überschussstrom produziert, was ungefähr 1,5 Millionen Vollladungen von herkömmlichen E-Auto-Batterien entspricht!

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