Elektrizität: Schlüssel zu einem nachhaltigen und klimaverträglichen ...

1.2–c Systemaspekte und Handlungsbedarf
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Das Stromnetz muss den neuen mit dem Ausbau der fluktuierenden Energiesysteme und dem erwünschten
europaweiten Stromhandel entstehenden Bedingungen angepasst werden. Unmittelbarer Handlungsbedarf
besteht bei der Nachrüstung von Wind-Altanlagen, der Anpassung von Netzanschlussbedingungen und insbesondere
den planungs- und genehmigungsrechtlichen Voraussetzungen für den Ausbau des Stromnetzes. Weiter
sollte die Einbeziehung von Windanlagen in die Netzbetriebsführung (Einspeisemanagement, Beteiligung an
Bereitstellung von Regelleistung, verbesserte Netzstützung in kritischen Situationen) rechtlich ermöglicht und
technisch umgesetzt werden. Schließlich muss der Netzausbau im europäischen Verbund forciert werden.
Möglichkeiten der Realisierung von großtechnischen Speichermöglichkeiten müssen weiter erforscht werden.
In diesem Zusammenhang empfiehlt sich ein Blick auf potenzielle Szenarien, in denen die Bereitstellung der
für eine hohe Versorgungssicherheit erforderlichen Reserveleistung weitestgehend ohne konventionelle
Kraftwerke, also durch einen Mix aus erneuerbaren Energiesystemen erfolgen würde. Solch ein Mix würde in
(Nord-)Deutschland im Zeitraum bis 2050, aber wohl auch darüber hinaus, vor allem von der stark
fluktuierenden Windkraft 13 dominiert werden, selbst wenn langfristig ein möglichst hoher Beitrag von zeitlich
steuerbaren, nicht-fluktuierenden Wasserkraft-, Biomasse- und Geothermiekraftwerken realisiert werden
würde. Um die erforderliche Versorgungssicherheit zu gewährleisten, können zwei extreme Möglichkeiten
diskutiert werden: Entweder müsste in solchen Szenarien die Netzkapazität für den Stromtransport in die
betrachtete (Groß-)Region so ausgelegt werden, dass zu Schwachwindzeiten deren nahezu gesamter
Strombedarf aus anderen Regionen gedeckt werden kann, oder, im anderen Extrem, müsste die Kapazität
der Windkraftanlagen so erhöht werden, dass die Versorgung der Region auch bei Schwachwind
sichergestellt ist, was eine massive Überkapazität an Windturbinen bedeutet. In windstarken Zeiten würde
dies natürlich zu entsprechend großer Überproduktion von Strom führen (ein Phänomen, das in Ansätzen
mitunter bereits beim jetzigen Ausbaustand eintritt und sogar schon negative Strompreisen bewirkt hat). Soll
z.B. 50% der deutschen Netzhöchstlast mit Windkraft zu allen Zeiten sichergestellt werden, so würde bei
Starkwind die Überkapazität das bis zu Siebzehnfache 14 dieser Netzhöchstlast betragen müssen, wenn die
heutige Versorgungssicherheit beibehalten werden soll 15 . Das wäre offensichtlich mit extremen Investitionen
in die Windkraftanlagen, aber auch in das Übertragungsnetz verbunden, denn der größte Anteil des bei
Starkwind überschüssigen Stroms müsste, da es nicht sinnvoll wäre, ihn durch Leerlaufstellung der
Turbinenblätter „wegzuwerfen“ (d.h. nicht zu erzeugen), aus der Erzeugungsregion heraus transportiert
werden, soweit in ihr keine hinreichenden Stromspeicher existieren (was wohl noch lange der Fall sein wird)
oder zeitlich dem fluktuierenden Windangebot anpassbare Lasten wie z.B. Wasserstoff-Erzeugung 16 oder
auch elektrische Raumheizung bzw. -kühlung (Wärmpumpe) bestehen werden 17 . Mit wachsendem Anteil
nicht-fluktuierender Stromerzeugungssysteme und, wenn sie technisch realisierbar werden sollte, wesentlich
13 Bei einer installierten Windkapazität von 21.500 MW schwankte im Jahr 2006/7 die erzeugte Windleistung bei einer Durchschnittsleistung
von 4.430 MW zwischen maximal ca. 18.000 MW (für einige Stunden um den 15.3.2007) und minimal 380 MW (für einen
zusammenhängenden Zeitraum vom 6. bis 10. Juni 2006). Schwachwindperioden (Erzeugung unter 5% der installierten Windkapazität)
umfassten kumuliert ca. 50-60 Tage, d.h. ca. 15% der Periode (Daten vom 1.4.2006 – 31.3.2007: Deutsche ÜNB).
14 Bei einer angenommenen zukünftigen Netzhöchstlast in Deutschland von ca. 87.500 MW und einem Beitrag der Windkraft von
40.000 MW würde eine 17-fache Überkapazität erforderlich sein, d.h. je 1000 MW geforderter Leistung wären 17.000 MW Windkraftanlagen
erforderlich. Quelle: Prof. Th. Hartkopf, TU Darmstadt.
15 Zum Vergleich: Dieser Faktor beträgt im konventionellen Energiesystem ca 1,3 -1,4. Beispielsweise betrug zum Zeitpunkt der Jahreshöchstlast
von 76,7 GW am 15.12. 2005 die gesamte inländische Kraftwerksleistung 110,4 GW. Abzüglich interner benötigter
Leistung des Kraftwerkssystems, Ausfällen, Revisionsabschaltungen und Reserve für Systemdienstleistungen betrug die gesicherte
Leistung 82,7 GW. Quelle: DENA.
16 Dieser Wasserstoff entspräche einer chemischen Speicherung der elektrischen Energie und könnte dann z.B. im Transportsektor für
Brennstoffzellenantriebe genutzt oder auch in das Erdgasnetz eingespeist werden könnte und damit den Verbrauch fossilen Erdgases
reduzieren helfen (Quelle: s. Fußnote 14).
17 Die gelegentlich vorgeschlagene Nutzung des Überschussstroms für (Nacht-) Stromspeicherheizungen bietet sich erst an, wenn der
Anteil CO2-freier Stromerzeugung auch in (den überwiegenden) Zeiten schwacher Windstromerzeugung hoch genug ist, solche
Heizungen klimapolitisch akzeptabel zu machen. Andere Speichermöglichkeiten (z.B. Druckluftspeicher) sind technisch und
wirtschaftlich noch nicht absehbar (s. Kapitel III.2).