Stromausfall nach Dunkelflaute?

Solarzellen im Winternebel, Bild: Roger Davies / Geograph.org.uk , CC BY-SA 2.0

Der vergangene Januar zeigte einmal mehr, dass Wind- und Sonne nicht in der Lage sind ausreichend elektrische Energie zu erzeugen und/oder zum notwendigen Zeitpunkt bereitzustellen. Während 10 Tagen herrschte Dunkelflaute. Der vorhandene konventionelle Kraftwerkspark musste die Versorgung zu 100 % übernehmen. Doch was passiert, wenn er nicht mehr da ist?
Unser Autor Dr. Björn Peters beschreibt ganz nüchtern die selbst geschaffene Situation.


Vor einigen Wochen geschah etwas im Stromsektor, das vielerorts in den Zeitungen aufgegriffen wurde: Während einer zehntägigen „Dunkelflaute“ lieferten Solar- und Windkraftwerke so gut wie keinen Strom, während die Verbraucher ein Maximum an elektrischer Energie anforderten.  Traditionelle Kern-, Kohle- und Gaskraftwerke übernahmen die Stromproduktion, ein Blackout blieb aber aus.  Nur wenige Tage später fiel auch in der Provinz Südaustralien die Windkraft wegen einer Hitzewelle weitgehend aus, doch dort kam es zu flächendeckenden Stromausfällen.  Was sind nun die Unterschiede zwischen den beiden Regionen und was lernen wir daraus?

Zunächst nach Deutschland.  Hier sind Windenergieanlagen mit einer installierten Leistung von ca. 50 Gigawatt (GW) und Solaranlagen im Umfang von ca. 41 GW installiert.  Das ist mit 91 GW zusammen mehr, als in der Spitze in Deutschland an Strom verbraucht wird.  Zwischen dem 16. und dem 25. Januar herrschten aber Nebel und Windstille vor und die Solar- und Windkraftwerke produzierten durchschnittlich nur 4,6 GW, während der Strombedarf im Mittel bei 63,1 GW lag und an einigen Tagen für mehrere Stunden die 73 GW überschritt (ohne Großverbraucher, die sich ihren Strom selbst erzeugen, und die ca. 10 GW an Verbrauch ausmachen).  Die sonst verpönten Kohle-, Gas- und Kernkraftwerke lieferten am 24. Januar sogar neun Zehntel der elektrischen Energie.  Einen guten Bericht hierzu veröffentlichte Die WELT unter dem Titel „‚Dunkelflaute‘ macht die Energiebranche nervös“.  Die Stromversorgung insgesamt war nach einem Bericht des SPIEGELs („Ist der Winter wirklich zu düster für den Ökostrom?„) jedoch nicht gefährdet, es hätten immer noch 18 GW an Gaskraftwerken bereitgestanden, und selbst zu Spitzenlastzeiten hätte noch Strom im Umfang von ca. 1 GW nach Frankreich verkauft werden können.  So weit, so gut.

Am 8. Februar mussten in der australischen Provinz Südaustralien abends ganze Kommunen vom Stromnetz abgetrennt werden, wie einem Bericht auf www.news.com.au zu entnehmen war („Why South Australia’s blackouts are a problem for us all„).  Eine Hitzewelle mit Temperaturen von über 40° C legte das Land lahm, und da die Provinz stark auf Windkraft gesetzt hatte, war es von der lang anhaltenden Windflaute besonders betroffen.  Die Folge war, dass die Provinz nicht genug Strom für den durch Klimaanlagen erhöhten Bedarf produzieren konnte, denn gerade im letzten Winter wurde ein wichtiges Kohlekraftwerk vom Netz genommen.  Auch die Konnektoren in die Nachbar-Provinzen waren zu klein ausgelegt.  Am Ende blieb dem Netzbetreiber nur noch der sog. „Lastabwurf“.  Ganze Stadtviertel und Kommunen mit zusammen 90.000 Haushalten wurden für eine halbe Stunde einfach vom Netz genommen, um die Nachfrage nach Strom zwangsweise an das knappe Angebot anzupassen. Dies ist für ein Industrieland wie Australien ungewöhnlich, in Schwellenländern mit weniger entwickelter Infrastruktur dagegen durchaus üblich. 

Da es bereits im September letzten Jahres einen provinzweiten Stromausfall gab, von dem 1,7 Millionen Haushalte betroffen waren und kleinflächigere Lastabwürfe seither schon das dritte Mal praktiziert werden mussten, hat sich auf dem Kontinent ein politischer Disput entsponnen.  Auf der einen Seite steht die Labour-geführte Provinzregierung, die ein Ziel von 50 Prozent erneuerbar erzeugtem Strom ausgegeben hat und bereits mehrere Kohlekraftwerke hat abschalten lassen.  Auf der anderen Seite setzt die konservative Landesregierung wieder verstärkt auf Kohle und verweist auf die wirtschaftsfördernde Rolle niedriger Energiepreise und einer robust funktionierenden Stromversorgung. 

Die wiederkehrenden Stromausfälle und Lastabwürfe resultieren aus zu hoher Abhängigkeit von schwankender Windkraft, zu geringen Reservekapazitäten und zu klein ausgelegten Konnektoren zu Nachbarprovinzen, über die bei Bedarf fehlender Strom importiert werden könnten.  Exakt dieses Szenario haben wir hier an dieser Stelle mehrfach beschrieben.  Ein Stromerzeugungssystem, das auf Solar- und Windkraftwerke setzt, benötigt entweder in gleicher Menge Ersatzkapazitäten mit regelbaren (Gas-) Kraftwerken oder muss bereit und technisch in der Lage sein, sämtlichen Strom aus Nachbarländern zu importieren.

Zurück nach Deutschland.  Hier führen wir derzeit das gleiche Experiment am Stromerzeugungs- und -verteilsystem durch wie in Südaustralien.  In Bayern stammten beispielsweise im Jahr 2015 zwei Drittel des Stroms aus Kernkraftwerken, die bis 2022 abgeschaltet werden sollen.  Die vielfach geforderten Stromtrassen, die den Windstrom aus dem Norden in die industriellen Zentren Bayerns liefern sollen, werden bis dahin nicht fertig sein.  Sie könnten aber auch keine Abhilfe schaffen, weil der Windstrom nur zu einem Drittel des Jahres geliefert werden könnte, während für zwei Drittel der Jahresstunden unklar ist, woher der benötigte Strom bezogen werden soll.  In Bayern haben die Energieversorger übrigens schon detaillierte Pläne, welche Landkreise und Städte im Fall von Stromknappheit vom Netz abgeklemmt werden, um die Stromversorgung insgesamt zu schützen. Regionen, die sich nicht selbst mit Strom versorgen können, bleiben dann eben dunkel.

Wie eingangs erwähnt, exportierte Deutschland dank seiner derzeit noch bestehenden Reservekapazitäten im Januar noch Strom ins Ausland.  Im Umkehrschluss können wir davon ausgehen, dass unsere Nachbarländer zu Zeiten, in denen in Deutschland eine Dunkelflaute herrscht, selbst jedes Kraftwerk für den Eigenverbrauch benötigen und keinen Strom nach Deutschland liefern können.  Die Hoffnung auf Hilfe von außen könnte sich als trügerisch erweisen.

Wir haben in Deutschland daher die paradoxe Situation, dass einerseits Kraftwerksstilllegungen notwendig sind, um das Strompreisniveau so zu stabilisieren, dass konventionelle Kraftwerke wieder profitabel betrieben werden können (vgl. „Die Energiefrage“ vom 9.1.2017).  Andererseits werden wir die Reserven auch in Zukunft benötigen, um Stromausfälle zu vermeiden, die gewaltige volkswirtschaftliche Schäden bewirken könnten.  Denn von einer „Extremwetterlage“ kann für Januar beim besten Willen nicht gesprochen werden.  Zwischen 2008 und 2014 gab es 24 solcher Wetterlagen, wo die Stromerzeugung aus wetterabhängigen Erneuerbaren für mindestens fünf Tage am Stück praktisch ausfiel.  In den Jahren 2010, 2011, 2012 und 2014 hatten wir Dunkelflauten von je zehn Tagen bis zwei Wochen Dauer.  Im Winter 2014 folgten sogar mehrere längere Dunkelflauten aufeinander, nur kurz unterbrochen durch wenige windige Tage. 

Die Tatsache, dass wir im Januar 2017 während einer längeren Dunkelflaute noch genügend Reservekapazitäten abrufen konnten, um einen großflächigen Stromausfall zu umgehen, heißt nicht, dass wir dies auch noch im Winter 2023 tun könnten.  Denn bis dahin läuft in Deutschland kein Kernkraftwerk mehr, viele Kohlekraftwerke werden so verschlissen sein, dass sie nicht mehr sicher betrieben werden können, und einige Gaskraftwerke werden wegen mangelnder Profitabilität demontiert sein.

Dr. Björn Peters ist Gründer der  Unternehmens- und Politikberatung „peters – Continental Commodity Consulting“ Dr. Björn Peters ist Analyst und beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Thema „Energiewende“ unter wissenschaftlichen als auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten

Der Beitrag erschien zuerst beim Deutschen Arbeitgeber Verband hier

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18 Kommentar(e)

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1
Andreas Demmig

Danke für den Link zum Focus.

 

Am Ende des Berichtes, muss natürlich gleich wieder eine Panikmeldung stehen:

Die Atomkraftwerke werden undicht.

2
Andreas Demmig

Eine Frage an die Fachleute unter unseren Lesern.

- Es sind ja einige konventionelle Kraftwerke als "systemrelevant" definiert.

Obwohl deren Betrieb nicht mehr wirtschaftlich ist, müssen die weiter machen, bzw. sich bereithalten.

Bekommen die dafür einen finanziellen Ausgleich? Wenn ja, wer legt dann die Höhe fest?

Wird die Liste der systemrelevanten Kraftwerke von Zeit zu Zeit neu bestimmt?

 

- Das es so etwas überhaupt gibt, bedeutet, das in den Behörden / Ministerien es durchaus Fachleute gibt, die wissen, was das mit den störenden EE auf sich hat. Nur offiziell wird das eben nicht zugegeben.

3
Fred F. Mueller

Lieber Hr. Demmig,

soweit ich weiss, wird nur ein Bruchteil der tatsächlichen Kosten erstattet. Darüber wird zwischen Politik und Betreibern heftig gestritten, zurzeit sitzen die Betreiber am kürzeren Hebel.

Die Festlegung der Systemrelevanz erfolgt durch die Bundesnetzagentur, die in gewissen Abständen Updates ihrer "Liste der Kraftwerksstilllegungsanzeigen" auf ihrer Webseite veröffentlicht.

Mfg

 

 

Lis­te der Kraft­werks­s­till­le­gungs­an­zei­gen

 

4
Ferdinand Peters

Das Medium Focus hat sich auch schon mal schlau gemacht, für den Fall der Fälle.

http://tinyurl.com/hoareha

An dieser Stelle mal einen Dank an Wilfried Heck, der unermüdlich immer interessante Beiträge zu diesem Irrsinn EEG veröffentlicht.

Mit herzlichem Glückauf

PS: Bescheid wissen alle Entscheidungsträger, das hatten wir schon mal!!!

5

M.W.n. bekommen sie nur die Betriebskosten erstattet.

6

Kleine Ergänzung der Antworten der durch Hn. Ehlig aufgeworfenen Frage.

"..Netzfrequenz aus der Drehzahl der Generatoren abgeleitet wird,.." das ist sehr genau, da sich nach dieser Frequenz alle - hinzu kommenden - weiteren Stromquellen richten müssen.

So ein PV-Wechselrichter kann selbstverständlich auch ohne Außennetz seine Energie in das Innennetz -> Haushalt , oder auch z.B. für eine Klimaanlage einspeisen.  ->> Dann muss das aber unbedingt vom Außennetz getrennt sein, sonst gibt es Kurzschluss (bei "feindlicher" Phasenlage und Frequenz). Dieses Inselnetz hat dann so ungefähr 50Hz.

Diese PV Wechselrichter müssen dazu aber besonders ausgelegt sein. Ob es Geräte gibt, die sich sowohl nach der führenden Frequenz und Phasenlage richten - als auch dann bei Bedarf auf Inselbetrieb schalten können, weiß ich nicht.

7
Dietmar Schubert

„..Netzfrequenz aus der Drehzahl der Generatoren abgeleitet wird,..“ das ist sehr genau, da sich nach dieser Frequenz alle – hinzu kommenden – weiteren Stromquellen richten müssen.

Das hat nichts mit Genauigkeit zu tun, sondern mit Synchronisation.

Vor vielen Jahren gab es Synchronuhren, die die Uhrzeit aus der Netzfrequenz abgeleitet haben. Das reichte für damalige Anwendungen, da die mittlere Ganggenauigkeit entscheidend war (die ist bei Synchronuhren hoch, die Netzfrequenz ist im Mittel 50 Hz) und nicht die absolute Ganggenauigkeit. Für heutige Anwendungen im Bereich der Kommunikation und Navigation ist die Netzfrequenz viel zu ungenau und das ist für mich entscheidend für genau oder ungenau. Um trotzdem die 50-Hertz-Netzzeit des europäischen Verbundnetzes mit der UTC regelmäßig wieder zu synchronisieren, gibt es die Quartärregelung im Verbundnetz die vom Netzbereiber SwissGrid gesteuert wird.

8

Sie warnen vor mehrtägigen Dunkelflauten, wie sie bei uns im Winter nachweislich öfter vorkommen. Gut so. Aber die Stromversorgung eines Industrielandes sollte an 24 Stunden, 7 Tage die Woche verlässlich laufen. Schon Unterbrechungen im Stundenbereich sind eine Katastrophe. Die Kernfrage ist also, haben wir überhaupt ausreichend verlässliche Stromkapazitäten im In- und Ausland, um die verbleibenden 8 deutschen Kernkraftwerke mit einer Bruttoleistung von 11 GW abzuschalten?

9

Eine Studie von tempsvrai.com hat sich diesem Thema angenommen und aufgezeigt, was für eine Energieversorgung wir derzeit haben, welche wir uns wünschen und welche Opfer wir dafür bringen müssen, auf Erneuerbare umzusteigen.

http://tinyurl.com/windstudie

10

Die in der Studie angenommene 6-Tageflaute ist was für Optimisten.

Es reicht nicht mit durchschnittlichen Flauten zu rechnen.

Auch Extreme müssen abgedeckt werden.

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Haben Sie die Studie durchgelesen?

Die Studie nimmt einen Ausfall von 6 Tagen an und rechnet dies für ganz Deutschland anhand der letzten 10 Jahre reales Wetter durch.

Wie dort festgestellt wurde, ist das in Ordnung. Nur im Sommer 2010 wurde es einmal recht knapp, als drei Wochen lang recht wenig Wind vorhanden war. Der Januar 2017 hätte demnach auch kein Problem bedeutet.

Das eine Flaute noch länger als 6 Tage andauern kann, ist sicherlich möglich. Alles ist möglich. Es könnte auch ein starkes Erdbeben etliche herkömmliche Kraftwerke in Deutschland zerstören. So starke Erdbeben sind zwar in Deutschland sehr selten, aber sie können auftreten. Das haben Geologen schon erkannt.

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Ja, was ein Stromausfall bewirken kann, haben wir ja im Roman "Blackout" von Marc Elsberg gelesen.

Dass dieses Scenario nicht an den Haaren herbeigezogen ist, bestätigt uns der Schweizer Armeechef Andre Blattmann. Hier ein Interview mit ihm über dieses Thema und seinen Ratschlägen für die Vorsorge:

http://www.schweizamsonntag.ch/ressort/nachrichten/der_armeechef_raet_der_bevoelkerung_notvorraete_anzulegen/

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werterHerr Dehren, macht braucht dazu nicht auf einen Roman zurückzugreifen. Die Bundestagdrucksache dazu tut es auch. Ich nenne nur ein beispiel: in der ersten woche 100000 tote durch den Blackout.

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Ist natürlich richtig, lieber Herr Urbahn!

Aber können Sie sich vorstellen, dass der Chef des deutschen Militärs General Volker Wieker ein solches Interview gegeben hätte wie der Schweizer General Andre Blatter?

Haben wir noch irgendwo etwas über diese Bundestagsdrucksache gehört?

MfG Günter

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Ich habe eine Frage.

Sind die privaten Kleinstsolarkraftwerke auf dem Hausdach in der Lage, autonom, d.h. bei Netzausfall dem eigenen Haushalt (so die Sonne scheint) Strom zu liefern?

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Dietmar Schubert

Hallo Hr. Ehlig,

theoretisch ja, zumindest solange die Sonne scheint, praktisch nein. Die Wechselrichter private PV-Anlagen auf Hausdächern sind netzgeführt und benötigen die Netzfrequenz zur Umwandlung des Gleichstromes in Wechselstrom. Da die Natzfrequenz aus der Drehzahl der Generatoren abgeleitet wird, leider eine sehr ungenaue Quelle, fehlt diese bei Stromausfall. Es gibt die Möglichkeit, das Wechselrichter sich selbst die Netzfrequenz erzeugen, das ist bei diesen PV-Amlagn aber nicht vorgesehen.

Zusätzlich muss bei Stromausfall gewährleistet sein, dass das interne Hausnetz vollständig vom Stromnetz getrennt wird, um eine autonome Versorgung zu ermöglichen.

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Fred F. Mueller

Lieber Hr. Ehlig,

das sind sie in keinem Fall, wenn man wirtschaftliche Kriterien anlegt und einen normalen Haushalt zugrundelegt. Im Winter, wenn der Strombedarf  am höchsten ist, ist die Solareinstrahlung am niedrigsten, die Anlagen errreichen oft nur tiefe zweistellige Prozentwerte ihrer Maximalleistung. Sie müssten schon grotesk überimensionieren. Dazu gibt es ein eigenes Kapitel in dem Buch "Strom ist nicht gleich Strom" von Limburg und Mueller, siehe die Werbung oben rechts. Dort wurde das Thema anhand des realen Verlaufs eines "Solarstromjahrs" durchgerechnet.

Mfg

 

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Mir ist schon klar, daß der Bedarf nur wenige Stunden pro Tag gedeckt werden kann - wenn die Sonne scheint.

Mir ging es aber um die Frage, ob die installierten Millionen Solaranlagen überhaupt etwas Strom für ihre Besitzer liefern können, wenn der Netzkollaps kommt, wenigstens um ein Handy aufzuladen oder um Radio zu hören, wenn die Batterien alle sind, vielleicht auch noch die Steuerung für die Gasheizung versorgen.

Wenn ja, dann wäre die Katastrophe bei Netzzusammenbruch etwas kleiner, was ja begrüßenswert ist. Schließlich will niemand wirklich, daß Tausende sterben und das Chaos ausbricht.