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Stromspeichern - Brücke zum Solarzeitalter Die dunkelgraue Fläche weiter unten zeigt aufsummiert die von allen EE-Anlagen schon heute erzeugte Menge an EE-Strom an - unter der Voraussetzung, dass nirgendwo Windanlagen abgeregelt würden. Bei stürmischen Wetter und Sonnenschein erreicht sie hohe Spitzenwerte in den Mittagsstunden. (Bei Solaranlagen beträgt die Spitzenleistung das 10-fache und bei Windanlagen das fünffache der durchschnittlichen Leistung.) Noch würde aber die Leistung der Erneuerbaren Energien knapp unter der benötigten Stromleistung liegen. Dieser glückliche Umstand ergibt sich deshalb, weil die hohen Spitzenleistungen der Solaranlagen nur am Tage anfallen, zu einer Tageszeit, in der Wirtschaft und Haushalte hauptsächlich Energie brauchen. 100 % 50 % 17 % Leistungsbedarf Deutschlands Erneuerbare Energien Durchschnitt Bild 1: Bei gut ausgebautem Netz brauchte zur Zeit keine EE verloren zu gehen Tage Lassen sich die Leistungsschwankungen von Sonnen- und Windenergie durch besseren Netzausbau glätten? Zwar beträgt der Beitrag der Erneuerbaren Energien an der Stromversorgung Deutschlands im Jahresmittel zur Zeit (2010) erst 17 Prozent, doch gibt es jetzt schon Stunden, in denen die Erneuerbaren Energien - allen voran Wind- und Sonnenenergie - schon fast den vollen elektrischen Gesamtbedarf decken könnten (in Bild 1 am vierten, fünften und sechsten Tag). Es ist absehbar, dass sie ihn bei weiterem Ausbau der Erneuerbaren Energien bald übersteigen werden. Dieser Befund legt die Frage nahe, ob sich die erheblichen Leistungsschwankungen der EE-Anlagen durch einen besseren Netzausbau glätten lassen. Die Antwort gleich vorab, natürlich kann man die Leistungsschwankungen durch besseren Leitungsausbau glätten, aber nur bis zu dem Maße, wie es in den Überlegungsskizzen (Bild 1 bis 3) dargestellt ist. Bild 1 und auch die Bilder 2 und 3 zeigen nicht die realen Verhältnisse, sondern zeigen, wie es theoretisch aussehen würde, wenn das Netz schon heute vollkommen ausgebaut wäre und jeder lokale Überschuss praktisch verlustfrei dorthin weitergeleitet würde, wo noch höherer Bedarf vorliegt. Eine bessere Glättung als zeichnerisch dargestellt wäre in der Praxis auch durch den vollkommenen Netzausbau nicht möglich. In diesen drei Überlegungsskizzen ist der vollkommene Netzausbau ja bereits vorausgesetzt. Würde man die Verhältnisse im tatsächlichen unvollkommen vernetzten Deutschland zeichnerisch darstellen wollen, so ergäbe sich für jede Region ein etwas anderes Bild. In Westholstein z.B. wären die aufgesetzten täglichen Mittagsspitzen der Photovoltaik kleiner, doch würde dafür die durch Windenergie dominierte breite dunkelgraue Fläche der Erneuerbaren Energien bei jedem Sturm über den lokalen Strombedarf hinausragen. In Hessen dagegen würde die dunkelgraue Fläche der Erneuerbaren Energien noch weit unter der Verbrauchskurve liegen. Eine Glättung des Angebots durch besseren Leitungsausbau kommt also an ihre Grenzen. Zwar würden die abrupten Leistungsschwankungen einzelner Photovoltaikanlagen, die sich dann ergeben, wenn einzelne Wolken über die Anlage ziehen, statistisch ausgemittelt, wenn man alle PV-Anlagen Deutschlands durch leistungsfähige Leitungen miteinander verbinden würde. Doch gerade dann, wenn die Photovoltaik ihre Höchstleistung bringt, an wolkenfreien Tagen, hat sie einen ausgeprägten charakteristischen Tagesgang. Schauen Sie sich dazu einmal die höchst interessanten animierten PV- Leistungsdiagramme von SMA an. Wählen Sie dafür einen sonnigen Tag. An manchen Tagen geht von Polen bis Portugal innerhalb von drei Stunden in ganz Europa die Sonne auf. Und bei der Windenergie gibt es von Zeit zu Zeit - wenn in ganz Europa gleichzeitig stürmisches Wetter herrscht - ebenfalls eine erhebliche Summenleistung, die zeitlich länger anhalten kann als die ausgeprägten Leistungsspitzen des PV-Angebots. Wenn dann noch Sonne und Wind in der Mittagszeit gleichzeitig ihren Maximalwert erreichen, kommen Extremwerte im Leistungsangebot vor. Zu bedenken ist auch, dass die Situation sich mit dem weiteren Ausbau von Wind- und Sonnenenergie noch verschärfen wird. Wenn deutschlandweit die Gesamtleistung der Erneuerbaren Energien erhöht wird, werden die von Wind- und Sonnenenergie verursachten Leistungsschwankungen proportional zunehmen. Mit anderen Worten: Ein vollkommener Netzausbau glättet zwar die Kurven, aber nur bis zu einem gewissen Grade, den Bild 1 bereits andeutet. Auch ein noch so vollständiger Netzausbau beseitigt nicht die Eigenart der Erneuerbaren Energien Sonne und Wind, dass sie zu manchen Stunden deutschlandweit - manchmal sogar europaweit - mit ihrem Maximalwert zur Verfügung stehen. Das gilt übrigens auch für ihren Minimalwert, doch darauf kommen wir in einem weiteren Beitrag zu sprechen. 8 Solarbrief 4/10 Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.
Steigende Verluste infolge fehlender Speicher Noch liegt das Leistungsangebot der Erneuerbaren Energien, zumindest wenn man von einem vollkommenen Netzausbau ausgeht, unterhalb des Leistungsbedarfs, aber man erkennt, dass es nicht mehr lange dauern wird, bis bei weiterem Ausbau der Erneuerbaren Energien das Angebot zeitweilig die Nachfrage übersteigen wird. Das wird bald deutschlandweit geschehen, also in ein, zwei oder drei Jahren. Wenn es bis dann nicht gelingt, den angebotenen Leistungsüberschuss so lange zu speichern, bis wieder Bedarf besteht, ist er verloren. Daran kann auch der vollkommenste Leitungsausbau nichts ändern. Was tun? Die Frage ist so alt wie die biblische Geschichte von den sieben fetten und den sieben mageren Jahren. Die Antwort lautete schon damals: „Speicher bauen“. In einer Folge von drei Überlegungsskizzen - Bild 1 (siehe Seite 8) bis Bild 3 - soll anschaulich gezeigt werden, mit welchen Energieverlusten wir rechnen müssen, wenn man zwar 100 % 50 % 34 % Solarbrief 4/10 Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V. Verluste Verluste Tage Bild 2: Verluste bei Verdoppelung der Erneuerbaren Energien (EE) gegenüber 2010 das Stromnetz vollständig ausbaut, aber weiterhin den Bau von Speichern vernachlässigt. Bild 2 zeigt, wie die Leistungskurven etwa aussehen könnten, wenn der Jahresertrag der Erneuerbaren Energien auf das Doppelte des heutigen Wertes, also auf 34 Prozent des deutschen Stromverbrauchs angestiegen sein wird - wieder unter der optimistischen Annahme, dass das Netz bis dahin „vollkommen“ ausgebaut wäre. Wenn die Zahl der Anlagen zur Nutzung der Erneuerbaren Energien weiter vergrößert wird, wächst die Höchstleistung der Erneuerbaren Energien so stark, dass zur bildlichen Darstellung in Bild 3 ein anderer Maßstab als bei Bild 1 und Bild 2 benutzt werden muss. Wer die Bilder miteinander vergleichen will, orientiert sich am besten an der Markierung 100%. In Bild 3 wurde die installierte Leistung der Erneuerbaren Energien nun so gewählt, dass sie im Jahresmittel die gleiche Energiemenge erzeugen könnte, die in Deutschland an Strom verbraucht wird. Allerdings würde wegen fehlender Speichermöglichkeiten etwa die Hälfte verloren gehen, wie man grob abschätzen kann. Das macht alle Potentialberechnungen hinfällig und ist ein dringender Hinweis, die Speicherung von Strom möglichst bald in Angriff zu nehmen. Im nächsten Beitrag werden wir uns der noch weitergehenden Frage widmen, ob eine Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien ohne Stromspeicher überhaupt möglich ist. (WvF) 100 % Leistung Stromspeichern - Brücke zum Solarzeitalter Überschüssige EE-Erzeugung Stromverbrauch Bild 3: Die Hälfte des Ertrages würde verloren gehen Tage 9
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