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Energiespeicher und Stromnetze – was braucht die Energiewende?

Autor:

Die Energiewende bedeutet zum guten Teil eine Substitution von fossilen Energieträgern und Kernenergie durch erneuerbare Energie. Bei den erneuerbaren Energien gibt es im Prinzip eine breite Auswahl, aber die größten Beiträge sind von zwei Energieformen zu erwarten, die beide eine stark fluktuierende (schwankende) Erzeugung aufweisen:

Die durchschnittlichen Stromerzeugungskosten in diesen Anlagen sind wohlgemerkt kein echtes Problem: Sie sind in den letzten Jahren stark gesunken, und es ist zu erwarten, dass die Kosten in den nächsten Jahrzehnten unter denen von fossil befeuerten Kraftwerken und Kernkraftwerken liegen werden. Ein ernstes Problem drückt aber die folgende Frage aus: Wie können die zeitlichen Profile von Erzeugung und Verbrauch zur Deckung gebracht werden? Eine der zentralen Fragen für die Energiewende ist, wie dies bewerkstelligt werden soll.

Hierzu kursieren viele falsche oder unrealistische Vorstellungen, die dieser Artikel korrigieren soll. Zunächst wird gezeigt, dass viele Hoffnungen, die derzeit in Energiespeicher gesetzt werden, völlig unrealistisch sind. Wenn dies die Energiepolitik in falsche Richtungen leitet, könnte die ganze Energiewende daran scheitern. Zum Glück kann aber auch ein Lösungsansatz beschrieben werden, der technisch und wirtschaftlich realistisch ist, und zwar ohne übermäßige Risiken und innerhalb vernünftiger Zeit: das europäische Supergrid.

Es sei betont, dass ich als völlig unabhängiger Autor keinerlei Anlass dafür hätte, fragwürdige Lösungen zu propagieren oder gute Ansätze schlecht zu reden. Mir geht es um die Suche nach tatsächlich umsetzbaren Lösungen für die wahrlich gewaltigen Probleme, die uns bedrohen. Hierbei versuche ich offen zu bleiben für neue Erkenntnisse, die ggf. eine Anpassung meiner Sicht bewirken können.

Optionen für Inselnetze

Betrachten wir zunächst ein Inselnetz begrenzter Größe – beispielsweise eine hypothetische Region in Norddeutschland (sagen wir Hamburg mit Umland), die sich weitgehend aus erneuerbaren Energien mit elektrischer Energie versorgen sollte.

Als erneuerbare Energiequelle bietet sich hier vor allem Windenergie an, da diese dort ein hohes und relativ kostengünstiges Potenzial hat. Eine komplette Versorgung allein mit Windenergieanlagen ist aber offenkundig unmöglich, da es Zeiten mit annähernder Windstille gibt, in denen der Bedarf anders gedeckt werden muss. Hier bleiben zwei Optionen zur Deckung des Bedarfs in windschwachen Zeiten:

Wind plus Gaskraftwerke

Gaskraftwerke können recht flexibel auf die jeweils fehlende Leistung eingestellt werden. Da ihre Errichtungskosten relativ gering sind, ist auch eine niedrige Auslastung (wenig Volllaststunden pro Jahr) wirtschaftlich kein allzu großes Problem. Aber natürlich verbleiben die Nachteile fossiler Energieträger: Es gibt klimaschädliche CO2-Emissionen, man bleibt abhängig von Energieimporten aus mehr oder weniger unsicheren Ländern, und im Laufe der nächsten Jahrzehnte wird Erdgas auch knapp und teuer werden. Die Kombination nur von Wind und Erdgas bedeutet aber, dass ein sehr wesentlicher Teil der Energieerzeugung am Erdgas hängt. Wenn die Windkapazitäten erhöht werden, so dass die maximale Leistung massiv über der Jahreshöchstlast liegt, ändert sich daran leider relativ wenig: Bei Windstille produzieren auch viele Anlagen nichts.

Wind plus Speicher

Eine Lösung mit Wind plus Energiespeicher wäre im Prinzip eine attraktivere Lösung, da sie eine Komplettversorgung mit erneuerbarer Energie ermöglichen würde. Das ergäbe den optimalen Klimaschutzeffekt und keine Abhängigkeit mehr von knapper werdenden fossilen Energieträgern und anderen Ländern. Die Energiespeicher würden überschüssige elektrische Energie in windstarken Zeiten aufnehmen und in windschwachen Zeiten wieder abgeben. Die Windenergieanlagen würden so ausgelegt, dass ihre Jahresproduktion den Strombedarf etwas übersteigt. Für die Speicher ergäben sich dann die folgenden Anforderungen:

  • Ihre maximale Abgabeleistung müsste etwa der Jahreshöchstlast entsprechen, und die maximale Aufnahmeleistung müsste sogar einige mal höher als diese sein.
  • Ihre Kapazität (der gespeicherte Energieinhalt) müsste so bemessen sein, dass sie den Bedarf mindestens einiger Wochen decken könnten. So lange können Schwachwindzeiten sein.
  • Die Energieverluste in den Speichern sollten nicht allzu hoch sein, weil sonst die Erzeugung in den Windenergieanlagen entsprechend größer ausfallen müsste, was die Kosten hochtreiben würde.
  • Natürlich sollten auch die Kosten der Speicher nicht allzu hoch liegen.

Leider ist es nun so, dass solche Speicher nicht existieren und voraussichtlich auch nicht bald verfügbar sein werden:

  • Pumpspeicherkraftwerke erfüllen noch am ehesten die Anforderungen, da sie zumindest an guten Standorten relativ kostengünstig und außerdem verlustarm sind. Jedoch gibt es in vielen Regionen (z. B. Norddeutschland) kaum geeignete Standorte dafür. Man beachte, dass Kapazitäten benötigt würden, die weitaus höher wären als die heute bestehenden.
  • Druckluftspeicherkraftwerke lassen sich auch an anderen Standorten (aber ebenfalls nicht an beliebigen Standorten) aufbauen und weisen deutlich höhere Energieverluste als Pumpspeicher auf. Wiederum dürfte es schwierig sein, damit enorm große Kapazitäten zu schaffen.
  • Akkumulatoren (aufladbare Batterien) haben meist sogar geringere Energieverluste, sind aber sehr viel teurer. Einen Eindruck ergibt die Abschätzung für einen einzelnen Haushalt. Der Strombedarf einiger Wochen wäre z. B. 300 kWh. Bei heutigen Speicherkosten ergäbe das Anschaffungskosten von über 200 000 €, um diese Menge speichern zu können. Es ist nicht ersichtlich, wie man so drastische Kostenreduktionen erreichen könnte, dass man damit eine praktikable Speicherlösung für die diskutierte Anwendung hat. Es erübrigt sich also, noch andere Probleme wie eine begrenzte Lebensdauer oder knapp werdendes Lithium noch zu diskutieren. Übrigens gelten dieselben Einwände auch für dezentrale Solarstromspeicher.
  • Power to Gas würde bedeuten, dass man Wasserstoff mit überschüssigem Strom durch Elektrolyse erzeugt, den Wasserstoff dann evtl. noch zu Methan umgewandelt, dass man dieses speichert und schließlich bei Bedarf in Gaskraftwerken wieder verstromt. Diese Lösung bringt jedoch riesige Energieverluste mit sich: Nach der Rückverstromung hätte man gerade mal 30 bis 40 % der aufgenommenen Energie zurückbekommen. (Alternativ kann man das Gas auch anders als für die Rückverstromung nutzen, braucht dann aber natürlich eine andere Quelle für die Stromversorgung in windschwachen Zeiten.) Das würde also bedeuten, dass die benötigten Windenergiekapazitäten massiv erhöht würden, ebenso natürlich die Kosten. Es ist sehr zu bezweifeln, dass so etwas je realisiert würde. Die Hoffnung, man könnte durch weitere Forschung die Energieverluste massiv reduzieren, wäre völlig unrealistisch. Dass sehr große Speicherkapazitäten damit möglich wären, ändert am Problem der Energieverluste nichts.
  • Andere Speichertechnologien, die diese Probleme lösen könnten, sind schlicht nicht erkennbar – obwohl man sicher nicht erst gestern angefangen hat, darüber nachzudenken.

Viele konzentrieren heute ihre Hoffnungen auf Power to Gas, wohl ganz schlicht weil eine bessere Idee fehlt. Das Grundproblem horrender Energieverluste versucht man häufig mit dem folgenden Argument zu verdrängen: Die Verluste seien nicht wesentlich, da ja ohnehin nur Überschüsse eingespeichert werden, die auf dem Strommarkt praktisch nichts wert sind. Diese Überlegung ist allenfalls in einer mikroökonomischen Sicht richtig: aus Sicht eines kleinen Betreibers, der von einer entsprechenden Marktsituation ausgeht: sehr hohe Strompreise in Zeiten des Mangels und ganz niedrige Preise zu Zeiten mit Überschüssen. (Der Betreiber braucht sehr große Schwankungen der Preise, da sich das Geschäft durch die hohen Energieverluste nur lohnen kann, wenn er Überschussstrom mindestens 3 bis 4 mal billiger einkaufen kann, als er erzeugten Strom verkauft.) Genau diese Marktsituation müsste aber aus volkswirtschaftlicher Sicht vermieden werden: Es kann nicht angehen, dass ein erheblicher Teil der erzeugten elektrischen Energie zuerst teuer produziert und dann mangels Nachfrage zu Spottpreisen abgegeben werden muss; die Verbraucher müssten das am Ende ja bezahlen. Wir bräuchten also eine Speicherlösung, die die zeitlichen Schwankungen der Strompreise erheblich reduziert. Dies können offenkundig nur solche Speicher leisten, die erstens mit hohen Kapazitäten zur Verfügung stehen und zweitens geringe Energieverluste aufweisen. Offenkundig kommt Power to Gas dafür niemals in Frage, da zumindest die zweite Bedingung nie erfüllt werden kann.

Man bedenke hierbei auch, dass z. B. die Elektrolysetechnik bereits jahrzehntelang optimiert wurde, so dass weitere starke Effizienz- oder Kostenverbesserungen durch weitere Forschung nicht zu erwarten sind.

Wind plus Speicher plus Gas

Natürlich gibt es auch Mischlösungen: Speicher mit geringeren Kapazitäten und Gaskraftwerke als Reserve. Dieser Ansatz ist durchaus hilfreich, weil so ein Großteil des Klimaschutzeffekts mit deutlich geringeren Speicherkapazitäten erreicht werden kann. (Ein Teil der Reserveleistung wird nämlich nur relativ selten nachgefragt.) Trotzdem: Wenn die Speicher so groß ausfallen sollen, dass der Gasbedarf stark reduziert wird, wird auch diese Lösung noch sehr, sehr teuer.

Lastmanagement

Weitere Verbesserungen sind durch ein verstärktes Lastmanagement möglich. Dies ändert aber wiederum die Lage nicht grundlegend, da das Lastmanagement nur kurzfristige Schwankungen ausgleichen kann, kaum aber Probleme z. B. wochenlanger Windflauten lösen könnte.

Fazit: keine Lösung für Inselnetze erkennbar

Es sollte klar geworden sein, dass für Inselnetze eine Energiewende auf der Basis von Wind plus Energiespeichern unmöglich sein dürfte, weil die Kosten exorbitant wären. Die Ergänzung durch Sonnenenergie, Lastmanagement und diverse Detailverbesserungen könnte dies nicht grundsätzlich ändern. Sich auf die Hoffnung zu stützen, man bekäme das mit einiger Forschung und staatlichen Beihilfen doch irgendwie hin, ist meines Erachtens reine Traumtänzerei.

Wenn dieser Weg trotzdem verfolgt würde, würde das wohl darauf hinauslaufen, dass man zunächst Gaskraftwerke in größerem Umfang als Brückentechnologie nutzt, dann aber auf dieser Brücke sitzen bleibt, d. h. den hohen Gasbedarf auf absehbare Zeit nicht wesentlich reduzieren kann, weil die kostengünstigen Speicher eben nicht herbeigeträumt werden können. Dann käme sicherlich wieder der Vorschlag auf, den Atomausstieg ein weiteres Mal rückgängig zu machen oder aufzuschieben – obwohl ja Kernkraftwerke denkbar ungeeignet sind als Lastreserve, ganz abgesehen von diversen gut bekannt Gründen für den Abschied von der Kernenergie.

Optionen für ein ganzes Land

Es gibt die verbreitete Vorstellung, ein Land wie Deutschland solle sich weitgehend selbst mit erneuerbaren Energien versorgen (zumindest im Stromsektor). Im Wesentlichen wäre dann ganz Deutschland als eine Insel anzusehen, auch wenn ein Stromaustausch mit Nachbarländern in moderatem Umfang weiterhin stattfindet.

Im Vergleich mit kleineren Inselnetzen ergäben sich die folgenden Unterschiede:

  • Man könnte (und sollte) das nationale Übertragungsnetz weiter ausbauen, so dass sich die Schwankungen von Erzeugung und Verbrauch innerhalb des Landes teilweise ausgleichen lassen.
  • In der Folge würden die benötigten Speicherkapazitäten relativ gesehen geringer als bei autarker Versorgung einer kleineren Region. Allerdings ist Deutschland lange nicht so groß, dass der Norden, Süden, Westen und Osten voneinander unabhängige Wetterbedingungen hätten. So würde das gesamte Angebot an Windenergie zwar relativ weniger schwanken als nur das der Region Hamburg, vor allem kurzfristig. Die Schwankungen wären aber immer noch sehr beträchtlich, und es gäbe natürlich Zeiten mit kaum Wind und wenige Sonne in ganz Deutschland.

Fazit: Speicher sind auch keine ausreichende Lösung für Deutschland

Die nationale Lösung wäre somit etwas weniger unpraktikabel als die regionale, aber entscheidend anders wäre die Situation doch nicht. Eine Lösung vorwiegend mit Wind, Sonne und Speichern würde erst bezahlbar, wenn eine neue Wunderlösung für große, verlustarme und kostengünstige Energiespeicher gefunden würde – wofür es aus der Sicht des Physikers wie gesagt aber leider keinen Anhaltspunkt gibt. Die Gefahr wäre wiederum, dass man auf Erdgas als “ewiger” Brücke hängen bleibt, damit den Klimaschutz nur unvollständig erreicht und früher oder später auch in Probleme der ausreichenden und kostengünstigen Versorgung läuft.

Die einzige Lösung: ein europäisches Supergrid

Nachdem oben gezeigt wurde, dass eine vor allem auf Energiespeichern basierende Energiewende absehbar zum Scheitern verurteilt wäre, könnte der Eindruck entstehen, die Energiewende solle aufgegeben werden. Dies kann aber natürlich keine Option sein, denn dann blieben massive Probleme ungelöst: enorme Klimagefahren kombiniert mit einer Bedrohung der Versorgungssicherheit, ebenfalls voraussichtlich außer Kontrolle geratende Kosten wegen explodierender Energiepreise.

Zum Glück gibt es doch noch eine Option, die eine umfassende Energiewende im Stromsektor ermöglicht, und zwar mit gewiss verfügbarer Technologie, mit sehr überschaubaren Kosten und ohne sonstige Herausforderungen, an denen wir zu scheitern drohen. Dieser Ansatz ist das europäische Supergrid. Es müssen sehr leistungsfähige Übertragungsnetze errichtet werden, die einen viel stärkeren Austausch elektrischer Energie innerhalb von ganz Europa ermöglichen, wobei zusätzlich noch einige Länder in Nordafrika einbezogen werden. Technisch ist dies heute möglich mit Hilfe der Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ-Technik). Selbst bei der Übertragung über tausende von Kilometern bleiben die Energieverluste überschaubar – grob vergleichbar mit denen in Akkumulatoren, welche freilich in diesem Umfang unbezahlbar wären. Dieser Ansatz löst die Probleme folgendermaßen:

  • Die Erzeugungskosten von Sonnenenergie in Südeuropa und Nordafrika sind sehr viel niedriger als in Mittel- und Nordeuropa. Nochmals wesentlich kostengünstiger wäre der Windstrom aus Nordafrika. Die reduzierten Kosten gehen übrigens auch einher mit einem reduzierten Aufwand an grauer Energie für die Anlagen.
  • Da nun eine wesentlich größere Region verbunden ist, profitiert man von viel stärkeren Unterschieden der Wetterbedingungen. Die Windverhältnisse etwa in Nordafrika und in Norddeutschland sind sehr unterschiedlich und ergänzen sich auch jahreszeitlich gesehen sehr gut: Die übrigens recht gleichmäßigen und starken Passatwinde in Nordafrika ergeben eine höhere Produktion im Sommer, während in Nordeuropa mehr Windstrom im Winter anfällt.
  • Ebenfalls können die Kraftwerksreserven relativ gesehen kleiner ausfallen als bei nationalen Lösungen, weil ggf. auch weiter entfernte Reserven mobilisiert werden können. Das bedeutet, dass wir für eine hohe Versorgungssicherheit weniger bezahlen müssen.
  • Bereits vorhandene große Energiespeicher in Form von Wasser-Speicherkraftwerken z. B. in Norwegen könnten eingebunden und damit weitaus besser genutzt werden als bisher. Hier ist auch ein erheblicher Ausbau (zum Teil auch zu Pumpspeicherkraftwerken) ziemlich problemlos und kostengünstig möglich. Energiespeicher sind also auch hier Teil der Lösung, jedoch erstens in geringerem Umfang und zweitens mit eine Realisierung genau dort, wo es gut geht.

Weitere Details gibt der Artikel über Supergrids, der insbesondere auch sehr interessante Resultate von Dr. Gregor Czisch (damals an der Universität Kassel) [2] diskutiert.

Natürlich gibt es auch gegen den Supergrid-Ansatz etliche Einwände:

Versorgungssicherheit, politische Stabilität und Abhängigkeiten

Es gibt die Sorge, die Versorgungssicherheit wäre gefährdet, wenn ein wesentlicher Anteil der Energie z. B. aus Nordafrika käme. Man hört z. B. die Sorge: Was ist, wenn jemand die Leitung kappt? Meine Antwort: Es ist etwa so, wie wenn jemand durch Kappen von Leitungen Deutschland vom Internet trennen wollte: Es passiert gar nichts. Natürlich gäbe es nicht die Leitung von Nordafrika nach Mitteleuropa, sondern diverse Leitungen, die über unterschiedliche Länder führen würden. (Der Bau erheblicher Sicherheitsreserven bei den Leitungskapazitäten wäre zu vertretbaren Kosten möglich, zumal die Investitionskosten durch dann noch weiter reduzierte Energieverluste in den Leitungen teilweise amortisiert würden.) Und nachdem die nordafrikanischen Partner auf absehbare Zeit die wirtschaftlich und politisch schwächsten wären, wären diese am allermeisten daran interessiert, die Zusammenarbeit nicht zu stören. Zudem könnten auch im Falle politischer Spannungen wieder Reserven aus anderen Ländern mobilisiert werden.

Oft wird auch übersehen, dass ein solches Projekt – im Rahmen von DESERTEC bereits konkret begonnen – selbst eine starke stabilisierende Wirkung auf die teilnehmenden Länder entwickeln kann. Stabilität entsteht erfahrungsgemäß dadurch, dass eine Zusammenarbeit etabliert wird, die allen Teilnehmern Vorteile bringt. Die Europäische Union hat nicht zuletzt wegen solcher Zusammenarbeit, die natürlich gegenseitige Abhängigkeiten erzeugt, eine Stabilität entwickelt, die mit Blick auf die unmittelbare Vorgeschichte nur als ein gewaltiger Erfolg bezeichnet werden kann.

Wovon man bei diesem Konzept Abschied nehmen muss, ist die Vorstellung der Autarkie. Wie oben ausgeführt wäre eine solche Autarkie erstens extrem teuer, und der Versuch, sie im Rahmen der Energiewende zu erreichen, würde voraussichtlich das Erreichen der notwendigen Klimaschutzziele gleich mit gefährden. Zweitens kann gerade die Aufgabe der Autarkie die Großregion Europa/Nordafrika stabilisieren, weil dies ein kooperatives Verhalten zwecks Beibehaltung der vorteilhaften Zusammenarbeit wirksamer erzwingt als jeder andere Ansatz, einschließlich der militärischen Beherrschung.

Energieverluste der Langstreckenübertragung

Unsinnig ist der gelegentlich gehörte Hinweis auf die angeblich bedenklichen Energieverluste der Langstreckenübertragung. Diese Verluste sind ja weitaus geringer als z. B. bei Power to Gas. Sie stellen die Wirtschaftlichkeit des Ansatzes nachweislich nicht in Frage.

Kosten

Der Einwand, leistungsstarke Stromleitungen über zigtausende von Kilometern würden viele Milliarden kosten, ist wirklichkeitsfremd. Zunächst einmal müsste, um dieses Argument überzeugend zu machen, eine kostengünstigere Alternativlösung aufgezeigt werden. Dies ist meines Wissens noch niemandem auch nur annähernd gelungen.

Zudem sind die nötigen Investitionen, auf ganz Europa verteilt, ziemlich überschaubar. Man betrachte zum Vergleich die horrenden Summen, die inzwischen jährlich für fossile Energieträger bezahlt werden und nach dem Verbrauch dieser Energie unwiederbringlich verloren sind. Dagegen geht es bei einem Supergrid um Investitionen in Anlagen, die für viele Jahrzehnte gewinnbringend nutzbar sein werden.

Hochspannungsleitungen sind schwer realisierbar

Die bisherigen Erfahrungen mit dem Bau neuer Hochspannungsleitungen zeigen, dass hierbei häufig Probleme aufgrund mangelnder Akzeptanz bei der Bevölkerung auftreten. Daraus folgern manche, dass ein europäisches Supergrid mit noch wesentlich stärkeren Leitungen gar nicht durchsetzbar wäre. Diese Sorge ist natürlich ernst zu nehmen. Jedoch sollte sich dieses Problem lösen lassen:

  • Auch sehr starke HGÜ-Leitungen benötigen Hochspannungsmasten, die optisch deutlich weniger störend sind als die bisherigen 380-kV-Drehstromleitungen. Teils können auch HGÜ-Leiterseile auf bestehende Masten verlegt werden, was wenig sichtbar ist. Wo alte Drehstromleitungen durch neue HGÜ-Systeme ersetzt werden, wird das optische Erscheinungsbild sogar deutlich verbessert.
  • Sorgen wegen Elektrosmog dürften bei HGÜ-Leitungen viel geringer ausfallen, da viele Sorgen mit dem Wechselstromcharakter bisherige Systeme zu tun haben. (Wechselströme induzieren anders als Gleichströme z. B. Ströme im menschlichen Körper, der sich in die Nähe begibt.)
  • Wenn der Bevölkerung ein überzeugender Plan vorgelegt werden kann, der mehrere massive Probleme auf kostengünstige Weise löst, sollte dies die Akzeptanz erheblich verbessern.

Ganz einfach mag es nicht sein, aber sicher einfacher als beispielsweise der Versuch, eine horrend teure Energiespeicherlösung zu finanzieren.

Zu langer Zeithorizont?

Die Realisierung von Hochspannungsleitungen kann viele Jahre benötigen, ebenso wie die Ausarbeitung einer internationalen wirtschaftlichen Zusammenarbeit. Technisch und wirtschaftlich sollte es aber möglich sein, das europäische Supergrid innerhalb von 20 Jahren zu vollenden. Ein solcher Zeithorizont erscheint sinnvoll und auch im Lichte der Klimagefahren notwendig, zumal die Energiewende in den anderen Sektoren (Wärme, Transport) länger dauern dürfte, nachdem dort ein gleichermaßen realistischer Plan nicht zu existieren scheint.

Auch hier muss wieder gefragt werden, was denn die Alternativen wären. Die größten Sorgen müsste wohl ein unrealistischer Ansatz machen, der z. B. auf zukünftig noch zu erfindende Wunder-Energiespeicher setzt. Wenn auf so etwas gesetzt würde, um nach 10 oder 20 Jahren dann zu erkennen, dass es nicht geht, wäre enorm viel Zeit verloren.

Thesen zur Energiewende

Als Fazit aus den oben beschriebenen Überlegungen entstanden folgende Thesen zur Energiewende:

  • Energiespeicher sind zwar der gedanklich naheliegendste Ansatz zur Lösung des Problem fluktuierender Stromerzeugung. Jedoch ist eine Speichertechnologie, die die dafür zentralen Anforderungen erfüllt, heute und in absehbarer Zukunft nicht verfügbar. Diese Anforderungen wären: große Speicherkapazität (Strombedarf mindestens mehrerer Wochen), hohe Leistung (insbesondere hohe Aufnahmeleistung), geringe Energieverluste und akzeptable Kosten.
  • Erhebliche Energieverluste von Speichern sind zwar betriebswirtschaftlich akzeptabel, solange der Strommarkt sehr hohe Preisschwankungen aufweist. Genau diese Marktsituation müsste aber durch große Speicher verhindert werden, um die Energiewende damit zu ermöglichen.
  • Ansätze wie Power to Gas (Erzeugung von EE-Gas) scheitern hier an viel zu hohen und auch kaum noch zu reduzierenden Energieverlusten. Damit können massive Schwankungen des Strompreises nicht ausgeglichen werden, so dass hohe volkswirtschaftliche Kosten akzeptiert werden müssten. Solche Speichertechnologien mögen zwar kleinere Anwendungen finden, reichen aber als Basis für die Energiewende ganz klar nicht aus.
  • Die staatliche Förderung von Forschung zu neuen Energiespeichern ist grundsätzlich sinnvoll, sollte aber immer voraussetzen, dass eine echte Innovation oder ein echter Fortschritt im Hinblick auf die praktische Nutzung absehbar ist.
  • Das Versagen eines Lösungsansatzes in einer Disziplin (z. B. horrende Kosten oder fehlende Technologie) kann durch Vorteile in anderen Bereichen (z. B. hohe Speicherkapazitäten) nicht kompensiert werden.
  • Unrealistische Hoffnungen bei Bevölkerung und Politik dürfen nicht aufgebaut werden. Das Beharren auf Lösungsansätzen, denen erkennbar das Scheitern droht, könnte zur größten Bedrohung des Erfolgs der Energiewende werden. Wer die dringende Notwendigkeit der Energiewende erkannt hat, darf sie nicht aus ideologischen Gründen behindern.
  • Ein europäisches Supergrid könnte die zentralen Probleme lösen, und zwar mit gewiss verfügbarer Technologie, mit sehr vertretbaren Kosten, ohne übermäßige Risiken und innerhalb vernünftiger Zeit. Energiespeicher würden hier eine Rolle spielen, aber nicht die zentrale, und zu wesentlich günstigeren Kosten als bei einer sich stärker auf Speicher stützenden Strategie.
  • Die Vollendung der Energiewende im Stromsektor wird auf dem genannten Weg voraussichtlich einfacher sein als in anderen Sektoren wie Wärme und Verkehr. Entsprechend sollte dieser Teil der Wende schneller realisiert werden – möglichst innerhalb der nächsten zwei Jahrzehnte. Soweit möglich und sinnvoll, sollten positive Nebenwirkungen auf die anderen Sektoren ausgenutzt werden, beispielsweise durch vermehrten Einsatz von Elektrowärmepumpen oder (wenn das Batterie-Problem einmal gelöst ist) mit Elektroautos.

Der Autor bittet ausdrücklich um Kritik an den vorgebrachten Thesen und Argumenten, wenn diese sachlich gut begründet vorgetragen werden kann. Sie wird bedacht werden und ggf. zu Korrekturen der Position führen.

Literatur

[1]DESERTEC-Projekt
[2]G. Czisch, “Szenarien zur zukünftigen Stromversorgung, kostenoptimierte Variationen zur Versorgung Europas und seiner Nachbarn mit Strom aus erneuerbaren Energien”, Dissertation (2005), http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-200604119596

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Energiewende, Energiespeicher, Solarstromspeicher, Stromnetz, Power to Gas, EE-Gas, Energieautarkie

Kommentare von Lesern

22.09.2016

Alles klar: Wenn es bei unserer eigenen Energiewende hin zu Sonne und Wind plus Speicher systembedingt mit der Stromversorgung zeitweise eng wird, kaufen wir einfach über ein Supergrid Strom aus unseren Nachbarländern zu. Diese sind ja nicht so ideologiegetrieben wie wir und haben ihre stetig verfügbare Stromerzeugung (auch mit CO2-freier Kernenergie) beibehalten.

Antwort vom Autor:

Wir haben derzeit die gegenteilige Situation: Soweit es die bislang begrenzten Austauschkapazitäten mit den Nachbarländern zulassen, verkaufen wir unsere Stromüberschüsse dort hin. (Deutschland exportiert derzeit weitaus mehr Strom, als es importiert – insbesondere seit die Energiewende Fahrt aufgenommen hat.) Und das atomar üppig ausgestattete Frankreich braucht das im Winter auch öfters, um den enormen Stromverbrauch durch die vielen Elektroheizungen decken zu können.

Sie sollten auch z. B. mal nach England und Frankreich schauen und prüfen, ob es dort tatsächlich so viel vernünftiger zugeht; dort bahnt sich wieder ein milliardenschweres Atom-Debakel an. Experten verschiedenster Provenienz haben eindringlich gewarnt, selbst der Finanzvorstand Thomas Piquemal der EDF, aber das zählt für die Politik nicht.

26.09.2016

Von den Windkraftbefürwortern wird uns Gegnern vorgeworfen, wir seien der verlängerte Arm der Atomlobby und wir hätten keine Lösung, denn irgendwoher müsse der Strom ja kommen. Kann ich das EU Supergrid denn als tatsächlich realistische Lösung ohne Gefahr, mich lächerlich zu machen, vorbringen?

Antwort vom Autor:

Worauf dieser Vorwurf basiert, weiß ich nicht. Jedenfalls würde aber ein europaweites Supergrid die Optionen tatsächlich enorm erweitern. Insbesondere könnte man wesentlich größere Anteile von Wind- und Sonnenstrom verwerten, ohne zusätzliche Energiespeicher bauen zu müssen, und auch bezüglich der Wahl der Standorte hätte man mehr Freiheiten. Beispielsweise wäre es langfristig sinnvoll, auch erhebliche Windkraftkapazitäten in Nordwestafrika anzubinden. Das alles mag nicht völlig problemlos sein, aber aus meiner Sicht viel realistischer als diverse andere Vorstellungen – beispielsweise diejenige, man könne das Problem mit einem breiten Einsatz von Solarstromspeichern basierend auf Batterien deutlich entschärfen.

24.11.2016

Der Artikel hat mir sehr gut gefallen. Ich teile eigentlich alle Ihrer Ansichten. Mir fehlt allerdings noch die genauere Betrachtung des Regelenergiemarktes. Durch das Anbieten positiver und negativer Regelleistung ist es schon heute möglich, das Stromangebot der Nachfrage anzupassen. Sie sagen im Kapitel Lastmanagement, dass dabei nur kurzfristige Schwankungen ausgeglichen werden können. Das stimmt natürlich. Deutschlandweite wochenlange Wind- und Sonnenflauten sind aber ja eher nicht die Regel. Ich sehe daher als weitere Lösung, um mal Ihre Überschriften zu benutzen: Wind plus Sonne plus Speicher plus Regelenergiemarkt.

Trotzdem muss man sich natürlich überlegen, was man macht, sollte es zu einer längeren Flaute kommen. Hier wäre das SuperGrid eine Möglichkeit, da, wie Sie schreiben, in ganz Europa Wetterschwankungen genutzt werden könnten. Andererseits wäre es dann doch auch möglich, ein europaweiten Speicherverbund aufzubauen, um im Flautennotfall in einem Land genug Reserven von anderen Ländern zur Verfügung zu haben. Dann könnte man sich ein komplettes Supergrid sparen und nur ausgewählte Leitungen (zu den Speichern) bauen.

Antwort vom Autor:

Die Photovoltaik hilft bei einer Windflaute nur begrenzt, insbesondere für den Bedarf am Abend. Aber natürlich würde alles mit einem Supergrid sehr viel einfacher – jede Art von Erzeugungskapazitäten und Speichern ließe sich besser (also auch nutzbringender) in das System einbinden. Die Idee mit den “ausgewählten Leitungen” verstehe ich nicht.

Übrigens ist Regelenergie nicht per se dafür da, die schwankende Erzeugung von erneuerbaren Energien zu ergänzen. Vielmehr geht es hier darum, unvorhergesehene Abweichungen bei Stromerzeugung und Verbrauch auszugleichen.

29.06.2018

Sicher, im Optimalfall wäre ein optimiertes Gleichstromnetz DIE Lösung. Der Autor verkennt aber, dass dies in einem so dicht besiedelten Gebiet wie Europa nicht, oder jedenfalls in absehbarer Zukunft nicht möglich und politisch nicht durchsetzbar ist. Ich bin mit den Befürwortern und Planern der Nord-Süd-Trasse in Kommunikation und die erwarten, dass “wenn alles gut geht” man dieses Netz bis 2025 gebaut haben wird. Niemand erwartet jedoch dass es so glatt gehen wird, selbst wenn man die Trasse nun zu fünffach höheren Kosten unter die Erde bringt. Die Furcht vor einem extremen Elektro-Smog durch die superhohen Spannungsfelder ist bei den betroffenen Bevölkerungskreisen groß – ob nun berechtigt oder nicht. Jedenfalls geht man realistisch davon aus, dass vor 2030 nicht mit einer solchen Leitung zu rechnen ist, Und dass ist nur eine! Wie sieht das dann mit einem europaweiten Netz oder einem Kontinente überspannenden Netz aus? Vielleicht zur nächsten Jahrhundertwende?

Soviel Zeit haben wir aber nicht, denn wir brauchen die Lösung JETZT. Und da gibt es eben doch nur die Speichertechnologie. Chemische Speicher haben in dieser Hinsicht, wie der Autor richtig festgestellt hat, keine Zukunft. Zu teuer, zu kompliziert, zu anfällig und nicht langlebig genug. Geschäftspartner von mir haben eine neue Lösung gefunden. Thermische Speicherung in einer flüssigen Metall-Legierung mit Temperaturen bis zu 1850 Grad Celsius. Dadurch lassen sich riesige Energiemengen speichern – über 32 MWh in einem 20-ft-Containerformat. Tesla brauch in Jawaii dafür 100 × 100 m.

Antwort vom Autor:

Ich sehe nicht, warum es nicht möglich sein soll, das bestehende Hochspannungsnetz gegenüber dem, was wir schon für viele Jahrzehnte hatten, noch um einige Prozent der Leitungslängen zu vergrößern. Das braucht auch keine Monster-Masten; mit HVCD-Systemen sind sehr viel kompaktere Lösungen möglich, und die Kosten liegen weit tiefer als für jede bisher bekannte Lösung mit zusätzlichen Speichern. Die Furcht vor Elektro-Smog ist bei DC-Systemen (konstantes Magnetfeld, wie das der Erde!) besonders irrational, und bestimmt ließen sich ähnliche Befürchtungen auch gegen alle möglichen anderen Technologien konstruieren. (Künstliche Metall-Legierungen auf so hohen Temperaturen stören doch sicher irgendwie das Erdstrahlen-Feld, oder??)

Was die Geschwindigkeit angeht, dürfte eine längst entwickelte und kommerziell verfügbare Technologie wie HVDC allemal schneller nutzbar sein als Speicher auf der Basis völlig neu zu entwickelnder Technologien.

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