©Steffen Buhr

Sichere Stromversorgung durch „Erneuerbare“?

(M)eine Betrachtung

Abgesehen davon, daß die Bezeichnung „erneuerbare“ Energie sprachlich unsauber ist, es müßte (nach menschlichem Ermessen) unerschöpfliche Energie heißen, stellt sich mir die Frage, ob das gesteckte Ziel damit überhaupt zu erreichen ist. Folgend verwende ich die Zahlen für 2018 aus dem statistischen Jahrbuch 2019[1], das in der Form die letzte Ausgabe ist. Es gibt aber auch Zahlen für die folgenden Jahre, es soll hier aber gar nicht um die absoluten Zahlen gehen. Dieser Beitrag ist auch als Antwort zum Gästebucheintrag vom 11.5.2021 entstanden.

Laut Statistischem Bundesamt wurden in Deutschland 2018 35 % Strom aus „erneuerbaren“ Energien erzeugt, davon 18 % Windkraft, 7 % Photovoltaik (folgend Solar), zusammen 25 % bzw. 161 TWh, 7 % Biomasse, 3 % Wasserkraft und 1 % Hausmüll, zusammen 11 % bzw. 71 TWh. Das sind zusammen 36 %. Die übrigen 65 % setzen sich aus 23 % Braun-, 13 % Steinkohle, 13 % Erdgas, 12 % Kernenergie und 5 % Sonstige zusammen.[1] Das ergibt insgesamt 101 %, was der selben Quelle zufolge zusammen 649 TWh (Terawattstunden) waren. In einer anderen Veröffentlichung[2] des Statistischen Bundesamts finden sich für 2018 etwas abweichende Angaben, die zusammen eine Bruttostromerzeugung von 637 TWh ergeben. Zu den Abweichungen wäre das Statistische Bundesamt zu fragen. Zur Bruttostromerzeugung steht dort noch der Hinweis „Brutto-Elektrizitätserzeugung ist die erzeugte elektrische Arbeit, gemessen an den Generatorklemmen.“ In der ZDF-Doku „Blackout – Horrorszenario oder reale Gefahr?“[3] ist von einem noch deutlich schlechteren Anteil „Erneuerbarer“ die Rede. Man könnte den Eindruck gewinnen, daß das ZDF, das in den vergangenen Jahren wie der gesamte ÖRR stets pro Energiewende getrommelt hat, jetzt der Regierung von der Fahne geht. Folgend bleibe ich bei den 649 TWh, man sollte aber bedenken, daß sich die Betrachtung bei 637 TWh weiter verschlechtert. Seit 2003 wurde in allen Jahren mehr Strom aus Deutschland ex- als importiert, 2018 war die Differenz 49 TWh.[4] Um diesen Betrag muß also der erzeugte Strom noch verringert werden, so daß 600 TWh als tatsächlicher Bedarf 2018 übrig bleiben. Eigentlich muß davon auch noch der Eigenbedarf der Kraftwerke abgezogen werden. Der dürfte bei Braunkohlekraftwerken den größten Anteil ausmachen, denn diese betreiben entweder eigene Eisenbahnen oder Bandanlagen für den Transport der Kohle von der Grube ins Kraftwerk und auch Bagger und Abraumförderbrücken verbrauchen Strom. Steinkohle wird zwar noch genutzt, aber in Deutschland nicht mehr gefördert. Die Kohle muß also mit Schiffen oder der Eisenbahn herangebracht werden, was im Verkehr verbucht sein sollte.

Bei Wasserkraft ist ein Zuwachs nicht zu erwarten, denn für neue Wasserkraftwerke fehlen geeignete Standorte. Ein Energiezuwachs ist auch beim Hausmüll nicht zu erwarten, denn die Müllmengen sollen vernünftigerweise verringert werden. Wieviel Zuwachs bei Biomasse noch möglich ist läßt sich schlecht abschätzen. Mehr Biomasse aus der Tieraufzucht wird nicht zu erwarten sein, jedenfalls nicht, wenn weniger tierische Lebensmittel verbraucht werden. Pflanzen anzubauen, nur um daraus Biodiesel oder Alkohol zu erzeugen, halte ich auch für verfehlt, weil die dafür benötigten Flächen der übrigen Landwirtschaft entzogen werden. Es ließe sich zwar etwas Fläche freisetzen, wenn weniger Fleisch gegessen werden würde. Aber nein, ich bin nicht der Ansicht, daß vegetarisch oder vegan eine insgesamt gesunde Ernährung ist. Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen. Solche Nutzpflanzen im Ausland anbauen zu lassen, ist auch nicht sinnvoll, denn damit wird dort die lokale Landwirtschaft verdrängt und es findet jetzt schon ein globaler Wettbewerb um landwirtschaftliche Nutzflächen statt. Nicht zuletzt schlägt das auch auf die Preise durch. Außerdem entstehen zusätzliche Transporte über größere Entfernungen und neue Abhängigkeiten von wechselnden politischen Lagen. Beides trifft auch auf andere Arten zu, Energie auswärts zu beschaffen.

Bleiben noch Wind und Solar, die zusammen 25 % (161 TWh) ausmachen. Das heißt, daß für den derzeitigen Strombedarf (Stand 2018) Wind und Solar von 25 % auf 89 %, also auf das 3,56-fache ausgebaut werden müssen, um die herkömmlichen Energieträger vollständig zu ersetzen. Laut Koalitionsvertrag[5] der Bundesregierung 2021 soll im Jahr 2030 bei einem bis dahin weiter gestiegenen Bruttostrombedarf von 680 bis 750 TWh 80 % aus „erneuerbaren“ Energien stammen. Mit 680 TWh gerechnet muß auf das 2,94-fache von 2018 (161 TWh) ausgebaut werden, mit 750 TWh sogar auf das 3,18-fache, um auf 80 % zu kommen. 2018 standen in Deutschland knapp 30.000 Windkraftanlagen.[6] Um die übrige Stromerzeugung Stand 2018 (65 %) auf Windkraft (18 %) umzustellen, muß diese Zahl also um gut 108.000 auf 138.000 Anlagen erhöht werden. Mir ist dabei durchaus klar, daß die durchschnittliche Leistungsfähigkeit der Anlagen mit der Zeit steigt. Es stellt sich trotzdem die Frage wohin die ganzen Wind- oder ggf. Solaranlagen eigentlich sollen. Wenn man solche Anlagen statt in Deutschland im Ausland bauen will, wo sie oftmals mehr Ertrag bringen würden, kommt außer den schon erwähnten neuen Abhängigkeiten noch der Faktor Transport bzw. der damit verbundene Wirkungsgrad ins Spiel. Außerdem wird niemand teure Anlagen in politisch unsichere Gebiete bauen. Und es geht noch weiter …

Straßenverkehr

Ebenfalls beim Statistischen Bundesamt sind Zahlen zum Energie- und Kraftstoffverbrauch zu finden.[7] Demnach wurden 2018 Ottokraftstoffe (Benzin) mit 952.308 TJ, davon in privaten Haushalten 753.375 TJ, Dieselkraftstoffe mit 1.433.831 TJ, davon private Haushalte 650.438 TJ Energie verbraucht. Zusammen sind das 2.386.139 TJ. Heizöl, unterteilt nach leicht und schwer, letzteres dürfte die Schiffahrt sein, ist gesondert ausgewiesen, also nicht darin enthalten. Auch Flugturbinenkraftstoff (Kerosin) ist gesondert ausgewiesen. Enthalten sein muß demnach aber der gesamte übrige Landverkehr einschließlich Eisenbahnen, Bundeswehr usw. sowie kleinere Posten wie Notstromaggregate in Krankenhäusern und dergleichen. Da ein 1 J = 1 Ws ist, ergibt das für den gesamten Benzin- und Dieselverbrauch 663 TWh. Soll der vollständig durch Elektromobilität, also durch Strom ersetzt werden, dann werden ausgehend vom Stand 2018 = 600 TWh rechnerisch weitere 152.000 Windkraftanlagen benötigt, zusammen 290.000. Man komme mir jetzt nicht mit dem besseren Wirkungsgrad bei der E-Mobilität. Ein Elektromotor, der stets etwa gleichbleibend belastet wird, hat einen Wirkungsgrad von über 90 %, denn er kann recht genau auf die vorgesehene Betriebsweise ausgelegt werden. Das ist bei den Motoren für E-Fahrzeuge mit ihren schwankenden Belastungen nicht der Fall, denn man fährt ja nicht dauernd mit voller Leistung. Hinzu kommt noch, daß größere Maschinen tendenziell ohnehin bessere Wirkungsgrade haben, als kleinere, weil der Anteil Verluste nicht in gleichem Maße zunimmt wie die Leistung. Dazu gibt es auf Youtube den recht interessanten Beitrag „10 E-Motoren-Irrtümer“.[8] Außer dem durch die Betriebsweise bedingten, schlechteren Wirkungsgrad der Motore kommen aber auch noch die Wirkungsgrade der Motor-Steuerung, des Akkus selbst und der Ladeeinrichtung des Akkus hinzu. Man kennt das, denn es wird beim laden mehr oder weniger warm. Die Nebenwirkungen wie Umweltverschmutzung und Produktionsbedingungen für die Akku-Rohstoffe und deren begrenzte Verfügbarkeit lassen wir hier mal beiseite. Strenggenommen kommen noch die Übertragungsverluste von der Stromerzeugung bis zur Ladesäule dazu. Die einzelnen Wirkungsgrade müssen miteinander multipliziert werden, um auf den Gesamtwirkungsgrad zu kommen. Überschläglich kommt man in die gleiche Größenordnung wie beim Verbrennungsmotor. Im Netz finden sich beim TÜV Nord für das akkubetriebene E-Auto 64 %, es steht aber nicht dort, welche Verluste berücksichtigt wurden und welche nicht. E-Fahrzeuge mit Brennstoffzelle erreichen demnach noch schlechtere Wirkungsgrade, die nicht besser als die des Verbrenners sind. Der durchschnittliche Gesamt-Wirkungsgrad eines E-Fahrzeugs ließe sich vergleichen, indem man die elektrische Energie für die Volladung des Akkus ins Verhältnis zur zurückgelegten Entfernung setzt. Dasselbe ließe sich beim Verbrenner berechnen, indem man mit dem Energieinhalt je Liter Kraftstoff rechnet. Um zu einer Größenordnung zu kommen, wieviele Windräder als Ersatz benötig würden, genügt das. Wenn man das nicht 1:1 gleich setzt, wie ich es oben getan habe, wären bei sagen wir 64 % zu 33 % beim Verbrenner nur noch 78.000 zusätzliche Windkraftanlagen erforderlich.

Wieviele Windräder erforderlich werden, wenn die übrigen Energieträger für Verkehrszwecke und für andere Bereiche auch noch durch Windkraftanlagen ersetzt werden sollen, kann jeder selbst ausrechnen. In der oben genannten ZDF-Doku kommt dazu die interessante Aussage, daß alleine die Umstellung der chemischen Industrie von anderen Energieträgern auf Strom die elektrische Energie erfordern würde, die Deutschland 2018 insgesamt verbraucht hat, nämlich 600 TWh. Und auch das ist noch nicht das Ende …

Hochspannungsleitungen

Herkömmliche Kraftwerke wurden entweder in der Nähe der Großverbraucher oder in der Nähe der Kohlegruben gebaut, um die Übertragungs- bzw. Transportverluste möglichst gering zu halten. Es ist bekannt, daß die meisten Windkraftanlagen in Norddeutschland[6][9] stehen, obwohl ein Großteil der Industriebetriebe in West- und Süddeutschland zu finden sind. Deshalb muß das Stromnetz ausgebaut werden, um die Energie von Nord nach Süd zu befördern. Auch dabei treten Verluste auf. Jede Leitung hat durch den Widerstand der Leiter ohmsche, durch deren Eigeninduktivität induktive und durch die Kapazität der Leiter untereinander kapazitive Verluste. Außerdem treten Verluste durch Korona-Entladungen auf, denn bei sehr hohen Spannungen wird die Feldstärke zwischen den Leitern so groß, das die Luft etwas ionisiert und damit schwach leitfähig wird. Die induktiven und kapazitiven Verluste kann man bei Gleichspannungsübertragung vermeiden, die ohmschen mit Supraleitern, wobei wieder Energie verbraucht wird, um die Supraleitung aufrecht zu erhalten. Meines Wissens ist das über das Versuchsstadium nicht hinaus gekommen. Es ist auch aufwendiger, weshalb Wechselstrom-Hochspannungs-Freileitungen wirtschaftlicher sind. 2021 wurde eine durch die Nordsee verlegte und Nordlink[10] genannte Hochspannungs-Gleichstromstrecke nach Norwegen in Betrieb genommen. Weil sogar in den FAQ dort angegeben ist, daß sich die Kabel erwärmen, habe ich per E-Mail nach dem Wirkungsgrad gefragt, dazu aber keinerlei Antwort bekommen. Ohnehin werden die meisten Hochspannungsleitungen mit Wechselstrom betrieben. Außer den Leitungen selbst haben auch die Transformatoren einen endlichen Wirkungsgrad, der bei großen Transformatoren bei etwa 99 % liegt. In der Kette vom Kraftwerk bis zum Verbraucher sind allerdings mehrere Transformatoren vorhanden. Mindestens vom Kraftwerk zur Hochspannungsleitung, von dort zum Mittelspannungsnetz, das früher 10 kV, heute meist 20 kV hat, und von dort auf das lokale 400/230-V-Netz. Im statistischen Jahrbuch 1999 sind für 1997 20 TWh Verluste bei einer Gesamt-Inlandsversorgung von 502 TWh angegeben, was etwa 4 % sind. Bei Wikipedia sind „bei den in Mitteleuropa üblichen mittleren Entfernungen zwischen Verbraucher und Kaftwerk ca. 6 % Gesamtübertragungsverlust“[11] angegeben, der den der Transformatoren einschließt. Angenommen, die Leitungen hätten wegen der im Mittel weiter steigenden Entfernungen 10 % Verluste, dann kommen am Ende noch 90 % an. Das sind aber die 100 %, die verbraucht werden sollen. Also müssen am Anfang der Leitung 100/90 = 111 % Leistung erzeugt werden. Auf Windräder umgerechnet sind das statt 138.000 Windrädern 153.000 bzw. statt 290.000 Windrädern 322.000. Wer aufgepaßt hat, müßte jetzt einwenden, daß die 18 % Windstrom ja schon Brutto sind. Aber es geht ja noch weiter …

Speicher

Aus der installierten Leistung und der tatsächlichen Einspeisung[6] der Windenergieanlagen läßt sich deren durchschnittliche Auslastung errechnen, woraus sich die folgende Tabelle ergibt. Die Anzahl Anlagen 2021 habe ich weggelassen, weil man die Erhebungsgrundlage geändert hat.

A	B	C	D	E	F	G
Jahr	Installierte Leistung GW	Einspeisung TWh	C/B h	D/8760h*100 8760 h = 1 Jahr %	Anzahl Anlagen	B/F*1000 Ø MW
2000	6,1	9,5	1557	17,8	9359	0,65
2001	8,8	10,5	1193	13,6	11438	0,77
2002	12,0	16,1	1342	15,3	13759	0,87
2003	14,6	19,1	1308	14,9	15387	0,95
2004	16,6	26,0	1566	17,9	16543	1,00
2005	18,4	27,8	1511	17,2	17574	1,05
2006	20,6	31,3	1519	17,3	18685	1,10
2007	22,2	40,5	1824	20,8	19460	1,14
2008	23,9	41,4	1732	19,8	20301	1,18
2009	25,8	39,4	1527	17,4	21164	1,22
2010	27,2	38,6	1419	16,2	21607	1,26
2011	29,1	49,9	1715	19,6	22297	1,31
2012	31,0	51,7	1668	19,0	23030	1,35
2013	33,7	52,7	1564	17,9	23645	1,43
2014	38,1	58,5	1535	17,5	24867	1,53
2015	41,7	80,6	1933	22,1	25980	1,61
2016	45,9	79,2	1725	19,7	27270	1,68
2017	50,8	105,7	2081	23,8	28675	1,77
2018	52,9	111,4	2106	24,0	29213	1,81
2019	53,9	125,9	2336	26,7	29456	1,83
2020	54,9	131,9	2403	27,4	29608	1,85
2021	56,1	122,4	2182	24,9
		Durchschnitt:		19,6

Das bedeutet, daß die Windenergieanlagen bei etwas steigender Tendenz im Mittel nur ein Fünftel dessen ins Netz gespeist haben was sie eigentlich könnten, wenn dauernd ausreichend Wind wehen würde und das Netz ausreichend ausgebaut wäre. Man könnte auch sagen, daß man fünf Kraftwerke gebaut hat, obwohl nur eins benötigt wird, Reserven mal außen vor gelassen. Sonderlich effektiv ist das nicht. Bei Solar dürfte die Bilanz, besonders im Winter, noch deutlich schlechter sein, da das nachts ganz ausfällt. Die Schwankungen sind auf den unstetig wehenden Wind, die steigende Tendenz dürfte hauptsächlich auf den zunehmenden Anteil Offshore-Anlagen, evtl. auch etwas auf die zunehmende Größe der Anlagen zurückzuführen sein. Deshalb läßt sich auch nichts wesentliches daran ändern. Es könnte aber auch der Klimawandel eine Rolle spielen, wenn mehr Wind weht als früher. Immerhin hat sich die durchschnittliche Leistungsfähigkeit der Windenergieanlagen im abgebildeten Zeitraum etwa verdreifacht. Interessant wäre wie weit sich das noch steigern läßt.

Bei der Stromversorgung gibt es den Begriff „gesicherte Leistung“. Damit ist die Leistung gemeint, die Erzeugungsanlagen zuverlässig und dauerhaft zur Verfügung stellen können. Das ist also nicht das, was sich aus der Tabelle oben ergibt. Wind und Solar liefern fast keine gesicherte Leistung, weil Wind von einem Tag auf den anderen, nachts oft ohnehin, nachläßt bzw. ausfällt (Flaute) und die Sonne auch nicht zuverlässig (auf den Erdboden) scheint, nachts gar nicht. In der oben genannten ZDF-Doku gibt es dazu die Aussage, daß es seit 2015 alleine drei mal vorkam, daß über 200 Stunden bzw. 8 Tage weder Wind noch Sonne zur Verfügung standen. Zu kürzeren Perioden gibt es keine Aussage, sie werden jedoch häufiger vorkommen. Um mit Wind und Solar eine gesicherte Leistung zur Verfügung zu stellen, würden Speicher gebraucht. Die sind aber nicht da. In der Doku gibt es dazu die Angabe, daß alle vorhandenen Speicher zusammengenommen (40 GWh) genügen würden, um Deutschland je nach aktuellem Stromverbrauch für 30 bis 60 Minuten zu versorgen. Rechnerisch ergeben sich bei 8760 h / (600 TWh / 40 GWh) = 0,584 h bzw. 35 min. Hinzu kommt aber auch hier wieder der Wirkungsgrad. Das in der ZDF-Doku als Beispiel genannte Pumpspeicherwerk Hohenwarte II erreicht demnach bis zu 70 % Wirkungsgrad. Modernere Anlagen wie das Pumpspeicherwerk Goldisthal erreichen Wirkungsgrade über 80 %. So ein Pumpspeicherwerk ist bei Vollast in wenigen Stunden leer. Diese Anlagen sind auch nicht dafür gebaut worden, längerfristig die Stromversorgung sicherzustellen, sondern dazu, die Tag-Nachtschwankungen beim Stromverbrauch auszugleichen, weil nicht alle Industriebetriebe dreischichtig arbeiten. Auch Pumpspeicherwerke können nicht beliebig gebaut werden, denn man braucht ein Oberbecken mit ausreichend Fassungsvermögen und ein genügend großes Gefälle vom Oberbecken zum gleich großen Unterbecken oder einem größeren Fluß. Es gibt aber nicht genügend geeignete Standorte in Deutschland.

Im elektrischen Netz muß die eingespeiste Leistung stets genau so groß sein wie die verbrauchte zuzüglich aller Verluste. Wenn mehr Leistung entnommen als eingespeist wird, dann sinkt die Netzfrequenz und umgekehrt. Wenn Wind oder Sonne nachlassen, muß das also sofort durch andere Kraftwerke ausgeglichen werden. Wegen der fehlenden Speicher müssen deshalb stets genügend konventionelle Kraftwerke so in Betrieb gehalten werden, daß sie innerhalb weniger Stunden Leistung oder eine höhere Leistung ins Netz speisen können. Sie können also nicht ganz heruntergefahren werden, auch wenn sie eigentlich gerade nicht gebraucht werden. Konventionelle Kraftwerke können teilweise im Lastfolgebetrieb gefahren werden. Das heißt, daß sie ihre Leistung während des Betriebes drosseln können, teilweise bis auf 40 % der Nennleistung. Für den Betreiber sinken dabei allerdings die Einnahmen, obwohl nur die Brennstoffkosten etwas sinken. Die übrigen Betriebskosten bleiben in etwa gleich. Das macht eine solche Betriebsweise unwirtschaftlich, die so erzeugte Kilowattstunde wird also teuer. Auch das wird auf den Strompreis umgelegt. Es setzt außerdem voraus, daß überhaupt noch genügend konventionelle Kraftwerke vorhanden sind.

Als das Heilmittel wird derzeit der Wasserstoff dargestellt, hergestellt durch Elektrolyse, also mit Strom. Außerdem werden biologische Verfahren erforscht, bei denen Mikroorganismen verwendet werden sollen, die in der Lage sind Wasser in seine Bestandteile zu zerlegen.[20] Der Wirkungsgrad der Elektrolyse erreicht lt. Wikipedia bis zu 85 %. Die Frage ist dann jedoch noch, wie die Energie im Wasserstoff wieder in Strom umgewandelt werden soll. Sie kann per Brennstoffzelle direkt in Strom umgewandelt werden, jedoch liegt deren Wirkungsgrad lt. Wikipedia zwischen 40 % und 60 %, was im günstigsten Fall (0,85 * 0,6 = 0,51) 51 % Gesamt-Wirkungsgrad ergibt. Eine andere, bereits praktizierte Möglichkeit ist, den Wasserstoff dem Erdgas beizumischen, indem er in die bestehenden Gasleitungen eingespeist wird. Vermutlich könnte man auch auf Wasserstoff ausgelegte Gasturbinen bauen, denn vom Erdgas will man ja letztendlich auch weg. Gas-Kombi-Kraftwerke, die außer den Gasturbinen noch einen Dampferzeuger und Dampfturbinen haben, erreichen lt. Wikipedia bis 60 % Wirkungsgrad.[13] Diese Kombikraftwerke sind allerdings nur bedingt dafür geeignet, um damit Lastspitzen abzufangen. Reine Gaskraftwerke, mit denen das möglich ist, haben deutlich schlechtere Wirkungsgrade. Das Rechenbeispiel, wieviele Windräder zum Ausgleich des Wirkungsgrades zusätzlich benötigt werden, spare ich mir jetzt. Interessant ist aber die Frage, wieviel Zeit man sich gibt, um die Speicher wieder aufzufüllen, wenn es denn dereinst genügend Speicher gibt. Sind es acht Tage? Dann würden unter Vernachlässigung des Gesamt-Wirkungsgrades aller Speicher doppelt soviele Windkraftanlagen benötigt wie ohnehin schon, weil in den acht Tagen der normale Verbrauch ja weiterläuft. Sind es 32 Tage, also viermal solange wie die zu überbrückende Ausfallzeit, dann würden nur 25 % mehr Windräder gebraucht, die auf den Wirkungsgrad der Speicher noch oben draufkommen.

Nun kann man noch einwenden, daß Deutschland ja auch bisher schon überschüssigen (Wind-) Strom ins Ausland verkauft und bei Engpässen welchen aus dem Ausland bezogen hat. Dazu dient auch die oben genannte Verbindung nach Norwegen. Man liest zuweilen, daß bei der Abgabe ins Ausland nicht etwa Einnahmen erzielt würden, sondern teils noch draufgezahlt werden muß, aber das scheint über alles gesehen nicht zu stimmen. Trotzdem scheint es mir verfehlt, die Stabilität der eigenen Energieversorgung davon abhängig zu machen, daß andere Länder kurzfristig größere Strommengen abnehmen oder liefern können. Das bedeutet nämlich, daß das übrige Europa zur Verfügung zu stehen hat, damit Deutschland seine selbst gemachten Probleme mit der Stromversorgung ausgleichen kann.

Zeitraum

Oben sind nur überschläglich ermittelt fast zehn mal soviele Windkraftanlagen zusammengekommen, obwohl noch mehrere Bereiche in der Betrachtung fehlen. Aus der Anzahl der in den Jahren 2000 und 2020 vorhandenen Anlagen ergibt sich, daß im Mittel 1013 Anlagen im Jahr dazugekommen sind. Rechnet man das linear hoch, so werden die noch benötigten 290.000 Anlagen – wieder unter Vernachlässigung der im Mittel steigenden Leistung der Anlagen – in 286 Jahren, also im Jahr 2306 erreicht sein. Selbst wenn man es schaffen sollte, die Rate zu verdoppeln, ergeben sich immernoch 143 Jahre. Man will aber bis 2038 aus der Kohle ganz und möglichst schnell auch aus allen übrigen fossilen Energieträgern aussteigen, um 2045 „klimaneutral“ zu sein.[18] An der Betrachtung ändert sich auch nichts wesentlich, wenn man statt Wind- mehr Solaranlagen bauen will. Dabei würde allerdings der Flächenverbrauch um einiges zunehmen.

Nebenwirkungen?

Bisher hatte vieles, was der Mensch erfunden hat, mehr oder weniger große Nebenwirkungen. Auch die jetzt verrufene Kernenergie wurde mal als saubere Lösung aller Energieprobleme dargestellt. Was die „Erneuerbaren“ angeht, ist deren Protagonisten bis hin zum ÖRR und zur Wikipedia eher nicht zu trauen.

Zum Wasserstoff ist hauptsächlich etwas zu den mit Transport und Verwendung verbundenen Gefahren zu finden, jedoch kaum zu denen bei der Herstellung. Bei der Verbrennung dürfte, wenn dabei Temperaturen über 1000° erreicht werden, wie beim Verbrennungsmotor noch Stickoxyd entstehen, da ja mit Luft und nicht mit reinem Sauerstoff gearbeitet wird. Welche Nebenwirkungen hat die Wasserstoffherstellung durch Elektrolyse, wenn das im großen Maßstab betrieben wird? Laut Wikipedia entsteht je nach Verfahren und dem für die Elektroden verwendeten Material außer Wasser- und Sauerstoff noch Ozon. Bei einigen Elektrolyseverfahren wird ein Elektrolyt verwendet und je nach Verfahren werden verschiedene Materiale für die Elektroden benötigt. Sind die benötigen Materialien ausreichend verfügbar und was geschieht damit nach der Verwendung?

Zu den mit biologischen Verfahren zur Wasserstoffgewinnung möglicherweise verbundenen Gefahren ist nicht viel zu finden. Es gibt jedoch die Befürchtung, daß sich für diese Zwecke herangezüchtete Mikroorganismen, die so robust sind, daß solche Verfahren im großen Maßstab wirtschaftlich nutzbar sind, verselbständigen können. Es wird befürchtet, daß sie allmählich den gesamten Wasservorrat in Wasserstoff umwandeln könnten, nachdem sie erstmal freigesetzt worden sind. Demnach sei Wasserstoff so flüchtig, daß er aus der Atmosphäre in den Weltraum abgegeben werden würde, was langfristig zum Verlust des Wassers auf der Erde führen würde. Wie realistisch das ist, kann ich nicht beurteilen. Dagegen spricht zunächst mal, daß mindestens einige der Mikroorganismen unter Sauerstoffeinwirkung (Luft) die Wasserstoffherstellung einstellen.

Daß Windenergieanlagen Vögeln zum Verhängnis werden, ist allgemein bekannt, man kann dazu mal eine Falknerei besuchen. Sie stehen inzwischen aber auch im Verdacht, das Wetter lokal zu beeinflussen. Es gibt so einige Webseiten zu dem Thema, beispielsweise beim MDR.[14] Wenn ich dort allerdings vom „menschengemachten Klimawandel“ lese, habe ich Zweifel an der Objektivität und Unabhängigkeit, denn auch diese Frage ist entgegen den ÖRR-Darstellungen nicht abschließend geklärt. Das heißt aber nicht automatisch, daß die Darstellung falsch ist. Bisher wird meist betont, daß es nur geringfügige Auswirkungen gäbe, hauptsächlich geringe nächtliche Temperaturerhöhungen am Boden, die auf die Verwirbelung der Luft zurückzuführen seien. Den Windkraftanlagen wird teils auch zugeschrieben, für Trockenheit mitverantwortlich zu sein. Ob sich das bestätigt, bleibt abzuwarten. Der Atmosphäre wird aber Energie entzogen, auch wenn die später großteils wieder als Wärme abgegeben wird. Der Energieentzug ist um den Faktor Wirkungsgrad der Anlage selbst höher als deren abgegebene elektrische Leistung. Außerdem kann in den Wirbelschleppen, die sich hinter Windrädern bilden, die Luftfeuchtigkeit kondensieren. 2011 gab es mal einen Preis für ein entsprechendes Foto.[21] Ungeklärt ist auch noch die Verwendung der Rotorblätter ausgemusterter Windkraftanlagen, die aus Verbundwerkstoffen bestehen, die sich bisher nicht sinnvoll weiter verwenden lassen. Auch hierzu wird man im Netz fündig. Es laufen bisher nur Versuche oder die Anlagen werden, wenn möglich, komplett ins Ausland verkauft. In der Kritik steht auch das in den Schaltanlagen der Windkraftanlagen verwendete Isoliergas Schwefelhexafluorid, kurz SF6.[22]

Bei Nebenwirkungen muß man auch an die Kosten denken, vor allem angesichts der Tatsache, daß Deutschland jetzt schon mit die höchsten Strompreise weltweit hat. Aktuell liegen bei den Preisen für Haushalte nur Bermuda und Dänemark darüber, bei denen für Unternehmen Italien und Burkina Faso.[15][16] Nebenwirkung weiter steigender Strompreise ist auch, daß noch mehr Industrie ins Ausland abwandert. Nebenbei bemerkt ist das CO₂, das bei der Herstellung aller aus dem Ausland bezogenen Produkte entsteht, eigentlich Deutschland zuzurechnen. Die Gesamt-CO₂-Bilanz dürfte sich bei Verlagerungen ins Ausland verschlechtern.

Blackout?

Trotz des allmählichen Anstiegs des Anteils „Erneuerbarer“ mußten in den vergangenen Jahren als Ersatz für vom Netz gegangene Atom- und Kohlekraftwerke Erdgas-Kraftwerke gebaut werden. Man nennt das Brückentechnologie zur Überbrückung bis alles durch „Erneuerbare“ ersetzt wäre. Die Erdgasspeicher sollen zwar bis zum Winter gefüllt sein, jedoch heißt es, daß die darin gespeicherte Menge nicht für den ganzen Winter reicht. Bisher wurde ein Großteil des Erdgases aus Rußland importiert. Durch die Gasleitung Nordstream I kommt aber zur Zeit kein Gas und derzeit weiß niemand wie das weitergeht. Die fertiggestellte Nordstream II soll aus grün-ideologischen Gründen, auf Druck der USA und wegen der Rußland-Sanktionen nicht in Betrieb genommen werden (Stand 20.9.2022). Auch will man sich aus der Abhängigkeit lösen, begibt sich aber in andere, selbstverständlich nur bei lupenreinen Demokraten. Die Sanktionen sind eigentlich widersinnig, denn sie bescheren Rußland wegen der dadurch gestiegenen Öl- und Gaspreise Mehreinnahmen in Milliardenhöhe, mit denen man trefflich den Krieg gegen die Ukraine finanzieren kann. Umweltschädlich sind sie möglicherweise auch noch, denn Rußland muß überschüssiges Erdgas zur Zeit abfackeln, weil man den Gashahn dabei nicht einfach zudrehen kann. Inzwischen wurden die Nordstream-Pipelines gesprengt, Reparatur völlig offen. Preisfrage: Wer hat ein Interesse an der Unterbrechung und warum? Jetzt stellt sich die Frage, ob im kommenden Winter genügend Gas aus anderen Quellen verfügbar ist oder ob man Gaskraftwerke wegen Brennstoffmangel abschalten muß.

Meine Einschätzung zu drohenden Stromausfällen ist, daß man ggf. gezielt ganze Regionen abschalten wird, um einen vollständigen Blackout zu verhindern. DDR-Bürger werden sich vielleicht noch an den Katastrophenwinter 1978/79 erinnern, als in den Braunkohletagebauen die Kohle in den Waggons der Grubenbahnen festfror. Folge war, daß die Kraftwerke zu wenig Strom erzeugten, weshalb man, um den kompletten Ausfall des Stromnetzes zu verhindern, ganz Thüringen abschaltete.[17] Möglich wäre, den fehlenden Strom aus dem Ausland zu beziehen. Es gibt dazu aber auch andere Meinungen. Für so ein Szenario braucht man genügend Vorlaufzeit, um zu erkennen, daß die Abschaltung unvermeidlich wird. Es gibt aber Ereignisse, die nicht vorhersehbar sind. Die Netzsteuerung wird bereits jetzt immer schwieriger[3], je größer der Anteil des schwankenden Wind- und Solarstroms an der Gesamterzeugung wird, für den die Leitungsnetze auch noch ausgebaut werden müssen. Kommt jetzt die Unterbrechung einer Hochspannungsleitung durch Sturm, Eisbruch oder ähnliches dazu, dann kann es durchaus sein, daß man nicht mehr schnell genug darauf reagieren kann.

– geplante Leitungsunterbrechung Meyerwerft
– Stromausfall Spanien u. Portugal
– Strompreise Merit-Order-Prinzip, wodurch der Strom teurer wird als wenn viel Windstrom im Netz ist, wo bei zwei Aspekte unter den Tisch fallen, zum einen daß die konventionellen Kraftwerke nicht ausgelastet werden, siehe oben, und die CO₂-Umlage, was beides politisch gewollt ist. Zum anderen, daß der Börsenpreis bei Überangebot an Windstrom sinkt. Zum Vergleich müßten also die Stromerzeugungskosten herangezogen werden, nicht der Börsenpreis.

Quellen

Da manche URL nicht nach Permanent-URL aussehen, habe ich das ggf. noch als PDF bzw. als ODS-Tabelle gespeichert. Die PDF teils auch per Umweg über eine ODS-Tabelle, wenn die Druckversion der Seite wie bei 4. kein brauchbares Ergebnis zeigte.

Statistisches Jahrbuch 2019 - Kapitel 22 Energie, hier als PDF gespeichert
Bruttostromerzeugung in Deutschland für 2018 bis 2020, hier als PDF gespeichert
ZDF-Doku Blackout – Horrorszenario oder reale Gefahr? Video dort verfügbar bis 01.08.2024
Ein- und Ausfuhr von Elektrizität 2003 bis 2021, mit einer zusätzlichen Gesamt-Spalte als PDF und ODS
Koalitionsvertrag Bundesregierung 2021, hier als PDF gespeichert
Windenergie in Deutschland - Zahlen und Fakten als PDF an Land, Offshore, Grundlage der Tabelle als PDF, dort auch als CSV verfügbar
Statistisches Bundesamt, Verwendung und Aufkommen von Energie, Angaben für 2018 lokal gespeichert als PDF und ODS-Tabelle
Youtube – 10 E-Motoren-Irrtümer
Strom-Report Zahlen. Daten. Fakten.
https://www.tennet.eu/de/projekte/nordlink
https://de.wikipedia.org/wiki/Übertragungsverlust
Windkraft-Anlagen waren im 1. Halbjahr 2021 zu 21 % ausgelastet, Pressemitteilung des Statistischen Bundesamts vom 21. Oktober 2021, hier als PDF gespeichert
https://de.wikipedia.org/wiki/Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk
Haben Windkraftanlagen Einfluss auf unser Wetter? – MDR
de.statista.com
de.globalpetrolprices.com
Vor 40 Jahren gingen in Thüringen die Lichter aus – elektromuseum.de
zum Klimaschutzgesetz auf Bundestag.de
Photovoltaik – Umweltbundesamt
BioWasserstoff.de auf www.staff.hs-mittweida.de, alle Seiten als PDF, und Biologische „Elektrolyse“ durch Mikroalgen (PDF)
op-marburg.de (jetzt nur noch auf fotohits.de), im Netz finden sich weitere Fotos
ARD-Plusminus-Video Ausschnitt aus der ganzen Sendung, die hier noch verfügbar ist, gefunden in Windräder – Ein Paar Fakten zur Rettung des Klimas
Läuft die Klimaschutzpolitik aus dem Ruder? – Zeit für eine Neubesinnung. (PDF)
der deutsche CO₂-Ausstoß im Vergleich auf ourworldindata.org

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