Stromnetz-Experte: Warum es unmög­lich ist, zu 100% „grüne Energie“ zu kommen

Bild: Aus dem Beitrag. Keine Quelle angegeben!

Andrew Follett
Um zu funktionieren, muss die Nachfrage genau mit dem Angebot übereinstimmen. Dies ist für die variablen Quellen Wind und Solar ein gewaltiges Problem.
Das Netz mit 100% grüner Energie zu speisen mag wie eine schöne Idee klingen, aber es wäre tatsächlich extrem schwierig zu erreichen. Das sagte ein Stromnetz-Experte vor ein paar Tagen.


Christopher Clack, ein Mathematiker bei der NOAA, führte in einem Interview Folgendes aus:

„Nehmen wir mal hypothetisch an, wir hätten ein Erneuerbaren-System von 100%. Da muss man zunächst an Vorhersagen des Lastganges und des Wetters denken, weil dies jetzt unsere Energiequelle ist, an Jahreszeiten oder für Jahre im Voraus mit wirklich großer Genauigkeit, so dass man weiß, wie viel Energie man speichern muss, wie viel man entsorgen muss, wie viel man übertragen muss, wie viel verbraucht wird – und das fortwährend ohne Unterbrechung; Vorhersagen weit genug in die Zukunft, dass niemals die Energie ausgeht, weil man nichts mehr hat als Backup“.

Clack thematisierte eine jüngst veröffentlichte Studie, welche einer weit verbreiteten Studie aus dem Jahr 2015 widerpsrach, der zufolge die USA mit 100% grüner Energie versorgt werden können. Clack und 20 seiner Kollegen argumentierten, dass die Forschung aus dem Jahr 2015 „ungültige Modellierungs-Verfahren verwendete, welche erhebliche Modellierungsfehler enthielten und welche implausible und unangemessene Hypothesen aufstellte“.

„Politische Entscheidungsträger sollten sehr sorgfältig irgendwelche Visionen einer rapiden und zuverlässigen Transition zu niedrigen Kosten zu Energiesystemen, die fast ausschließlich von Wind, Solar und Wasserkraft abhängen, in Betracht ziehen“, schrieben die 21 Experten unter Führung von Clack. Dieser war besorgt, weil die Politiker die Studie aus dem Jahr 2015 viel zu ernst genommen haben, und der demokratische Präsidentschaftskandidat Bernie Sanders posaunte seinen Glauben an diese Studie hinaus und versprach, aufgrund dieser die USA von den fossilen Treibstoffen wegzubringen.

Die Verwendung von 100% grüner Energie würde eine komplette Restrukturierung der Weltwirtschaft erfordern, welche „unnötig abschreckend“ ist im Vergleich, sich einfach an die globale Erwärmung anzupassen oder Emissionen auf andere Weise zu reduzieren.

Clack sagte weiter, Niedrig-Emissionen-Technologien wie Kernkraft und Erdgas wären weit kosteneffektiver hinsichtlich der Reduktion von CO2-Emissionen.

Um zu funktionieren, muss die Nachfrage exakt genau dem Angebot entsprechen, was für die variable Wind- und Solarenergie ein gewaltiges Problem ist.

Wind und Solar können zu einem Zusammenbruch des Netzes führen, falls sie zu viel bzw. zu wenig Energie erzeugen, was zu Blackouts führt. Derartige Schäden hat es bereits in Netzen gegeben, die sich zu stark auf Solar und Wind stützten – zum Beispiel in Kalifornien und in Deutschland [?].

Al man auf den Inseln Tasmanien und El Hierro versuchte, ihre jeweiligen Ökonomien mit 100% grüner Energie zu versorgen, hatte man auf beiden Inseln nichts Eiligeres zu tun als sofort zu Diesel-Generatoren zurückzukehren, nachdem es zu Versorgungsproblemen und exorbitant steigenden Kosten gekommen war. Die Analyse ergab, dass es 84 Jahre gedauert hätte, bis die Wind- und Wasserkraft-Systeme auf El Hierro einfach nur die Kapitalkosten eingespielt hätten.

Link: http://www.cfact.org/2017/08/01/electric-grid-expert-lays-out-why-its-basically-impossible-to-use-100-green-energy/

Übersetzt von Chris Frey EIKE

Hinweis: Dieser Beitrag sollte als Ergänzung und Unterstreichung des Grundlagen-Beitrages von Dr. Ing. Günter Keil hier gesehen werden! Er steht nämlich keineswegs allein da!

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10 Kommentar(e)

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1
Fred F. Mueller

Lieber Hr. Frey,
danke für diese Arbeit und ihre Uebersetzung. Kurz, knapp und auf den Punkt. Das Fragezeichen bei der Aussage, dass es auch in Deutschland zu Schäden durch den Einsatz von zuviel "EE"-Energie gekommen ist, können Sie streichen. das ist eine bekannte, aber in den öffentlich zugänglichen Berichten zumeist sorgfältig verheimlichte Tatsache. Es geht um den gigantischen Blackout vom 4. November 2006. Teile von Deutschland, Frankreich, Belgien, Italien, Österreich, Spanien waren teilweise bis zu 120 Minuten ohne Strom; sogar in Marokko waren Auswirkungen spürbar.
Zitat aus dem deutschsprachigen Wikipedia: "Durch das E.ON-Netz flossen zum Zeitpunkt des Ausfalls fast 10.000 MW (vor allem durch Windenergie erzeugter) Strom von Norddeutschland und Nordeuropa nach West- und Südeuropa." Zur Kompensation hatte man Kraftwerksabschaltungen im Süden vorgenommen. Als dann durch Fehleinschätzungen bedingt eine kritische Leitung durch Ueberlast ausfiel, brach das Netz zusammen: Im Norden gab es zuviel Strom, während im Süden zuwenig konventionelle Leistung verfügbar war, um den Zusammenbruch zu verhindern. In englischsprachigen Berichten wurde auf diese Zusammenhänge offener hingewiesen.
Mfg

2
Dietmar Schubert

Laut Tennet betrug die Stromproduktion (im gesamten Tennetnetz!) zu diesem Zeitpunkt aber nur etwa 3 GW. Insofern sollte der zitierte Satz aus der Wikipedia gelöscht werden, da er nicht durch Quellen belegt ist, sondern anhand von Daten des Netzbetreibers wiederlegt wird.

3
Fred F. Mueller

Lieber Hr. Schubert,
jetzt haben Sie mir in anderem Zusammenhang gerade erklärt, dass Sie 6 Semester E-Technik erfolgreich abgeschlossen haben. Sie sagen, sie seien aufgrund dieser Kenntnisse „schon der Meinung, sie ab und an, auf Denkfehler hinzuweisen. Es wäre angebracht, wenn Sie sich zuerst mit den theoretischen Grundlagen der E-Technik und Energieversorgung beschäftigen, bevor Sie Usern, die nicht ihre Meinung sind, oberlehrerhaft daherkommen! Bei allen, was ich über Sie gefunden habe, einschließlich Buchveröffentlichungen, bin ich nicht der Meinung, dass Sie das nötige Fachwissen haben, die Vorgänge in einem Stromnetz richtig darzustellen“…
Lieber Hr. Schubert, Sie wecken bei mir leichte Zweifel, ob Sie den Stoff, den Sie studieren, auch wirklich verstanden haben. Was Ihre Aussagen z.B. zum Buch von Hr. Limburg und mir angeht, so weise ich darauf hin, dass wir dieses Buch nicht alleine verfasst haben, sondern es – wie es guter Brauch ist – auch von mehreren E-Technik-Ingenieuren, die aktiv im Kraftwerksbereich arbeiten, haben gegenlesen lassen. Bisher haben wir noch keine diesbezüglichen Vorwürfe von Lesern erhalten - zumindest nicht von fachkundigen Lesern, wenn wir von Sven H. einmal absehen...
Kommen wir jetzt zu Ihrem Punkt mit den 10.000 GW, die Sie bei Tennet nicht finden können. Ich schlage vor, Sie beschweren sich einfach mal bei der Wikipedia-Redaktion. Vermutlich wird man Sie dort ganz kühl darauf hinweisen, dass es dazu einen offiziellen UCTE/ ENTSO-E-Report gibt. Den empfehle ich Ihnen zur Lektüre. Dort finden Sie die Zahl von 9.260 GW, die zum kritischen Zeitpunkt von der Region Nord-Ost Richtung Süd-West übertragen wurden. An anderen Stellen des Reports finden sich Zahlen zum Windanteil, der sehr erheblich war. Diesen Report habe ich übrigens in dem von Ihnen kritisierten Buch als Literaturangabe aufgeführt.
Wissen Sie, Hr. Schubert, ich bin wesentlich älter als Sie, und ich habe einen sehr fordernden Job. Ich habe keine Zeit, mir die Arbeit zu machen, Dinge nachzurecherchieren, die Studenten mit viel mehr Freizeit als ich sie habe leicht selbst herausfinden könnten. Das hat nichts mit Oberlehrer zu tun, sondern einfach damit, dass Sie sich das Ihnen offensichtlich noch fehlende Wissen bitteschön selbst beibringen sollten, statt mir die Zeit zu stehlen. In solchen Fällen geht mir schnell die Geduld aus. Sie können zur Wissensvertiefung mit dem entsprechenden Kapitel in dem von Ihnen abqualifizierten Buch anfangen. Auch wird Ihnen Prof. Alt sicher ebenfalls gerne weiterhelfen. Sie erreichen ihn über den EIKE-Admin. Sie können ihn dann ja auch gleich fragen, wie er die Frage der Energiereserven von rotierenden Turbosätzen beurteilt, über die wir ja in anderem Zusammenhang diskutiert haben. Ich jedenfalls habe ihn gefragt,und zwar vor Veröffentlichung des Buchs.
Mfg

4
Dietmar Schubert

1) Rotierende Massen: Die in denTurbosätzen gespeicherte Rotationsenergie wirkt frequenzstabilisierend auf das Netz, da die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl (aufgrund der Trägheit der rotierenden Massen) kleiner ist, als die Änderungsgeschwindigkeit der Stromstärke durch Zuschalten von Verbrauchern. Der Preis dafür ist ein Absinken der Spannung. Da auf der Verbraucherseite alle Verbraucher parallel geschaltet sind, bedeutet ein Zuschalten eiens Verbrauches ein Absinken des Widerstandes auf der Verbraucherseite, was lt. Kirchhoff eine Stromstärkenerhöhung nach sich zieht. Die Stromstärkenerhöhung wird durch die Trägheit der rotierenden Massen abgefangen, mit dem Ergebnis, dass sowohl Frequenz, als auch Spannung sinken, denn die abgegebene Leistung des Generators kann durch Entnahme von Rotationsenegie aufgrund der Trägheit nicht erhöht werden, das wäre ein Verstoß gegen den Energieerhaltungssatz. Aus 1GW Leistung am Generator kann nicht für 3,6 Sekunden 5GW nur mittels Entnahme von Rotationsenergie gemacht werden.
Auf der elektrischen Seite des Generators kann nicht mehr Leistung herauskommen, als auf der Dampfseite der Turbine hineingeht (unter Berücksichtigung des thermischen Wirkungsgrades).
Das wird Professor Alt auch nicht anders sehen.

2.) "Strom ist nicht gleich Strom" - Wenn es eine E-Mailadresse von Ihnen gäbe, bekommen sie von mir eine Auflistung aller Fehler und Ungenauigkeiten

3.) E.ON / 4.11.2006 - Die im Report genannte Zahl 9260 MW lässt vorerst keine Rückschlüsse zu, woher die Leistung kam. Insofern muss hier weiter rechechiert werden. Die Angabe 8500 MW im Report ist zu hinterfragen, handelt es sich um die installierte Nennleistung oder die tatsächlich abgegebene Leistung? Laut Report ist der Stromaustausch mit Dänemark vernachlässigbar klein, also kann von dort nichts gekommen sein. Stromtransport aus Skandinavien und Osteuropa ist nicht angegeben.
Nach eigenen Angaben von E.ON (1/4-stündliche Zeitreihe Leistung WKA) betrug die gesamte Leistung im E.ON Netzgebiet zu diesem Zeitpunkt 3 - 3,5 GW. Wieviel davon an der Nord-/Ostseeküste produziert wurden, st nicht mehr reproduzierbar. Auf keinen Fall ist es aber mehr als die genannte Zahl, was voraussetzt, dass keine Energie an der Nord-/Ostseeküste selbst benötigt wurde, was unwahrscheinlich ist. Im versorgungsgebiet von 50Hertz existierte eine Leistungsüberschuß von 1GW, der ins E.ON-Netz übertragen wurde. das lässt sich aus der Tatsache ableiten, dass dieser Überschuss nach Netztrennung vom PSKW Goldisthal abgefangen wurde. Insofern ist anhand der recherchierbaren Zahlen die Aussage, dass etwa 10GW aus WKAs stammen, nicht haltbar. Die Usache für den massiven Stromtransfer ist sehr wahrscheinlich im Stromexport aufgrund der Marktliberalisierung zu suchen. Letztendlich ist die Ursache für den massiven Anstieg der Redispatchmaßnahmen und die Instabilität des Stromnetzes genau in der Marktliberalisierung zu suchen. Strom kann man nun mal nicht wie jede andere Ware auf LKWs verladen und das europäische Stromnetz ist nicht dafür ausgelegt, Strom quer durch Europa vom Erzeuger zum Verbraucher zu transportieren.

3) Mein Lebensalter - Sehr wahrscheinlich schaue ich altesmäßig auf Sie herab. Wie Sie darauf kommen, das ich noch studieren soll, ist mir unklar. Haben Sie ein Veständnisproblem mit den Zeitformen der deutschen Sprache?

5
Fred F. Mueller

Lieber Hr. Schubert,
zu 1: „Aus 1GW Leistung am Generator kann nicht für 3,6 Sekunden 5GW nur mittels Entnahme von Rotationsenergie gemacht werden. Auf der elektrischen Seite des Generators kann nicht mehr Leistung herauskommen, als auf der Dampfseite der Turbine hineingeht (unter Berücksichtigung des thermischen Wirkungsgrades).“
In einer neuen Stude der Deutschen Netzagentur (Analyse: Momentanreserve 2030) steht dagegen beispielsweise: „Direkt gekoppelte Anlagen wie thermische Kraftwerke und netzsynchrone Phasenschieber wirken durch die Trägheit der rotierenden Massen unmittelbar nach einem Störungsereignis dämpfend auf die Frequenzänderungen“.
Sie haben, um es knapp und klar zu formulieren, das Prinzip des Schwungrad-Energiespeichers – als solches wirkt ein Turbosatz bei einem Frequenzeinbruch - immer noch nicht verstanden. Ich gebe bei Ihnen diesbezüglich auf. Werden Sie mit Ihrer Meinung glücklich.
Zu 2: Ihre Aufstellung interessiert mich. Ich hoffe, dadurch hinzulernen können. Schicken Sie diese bitte an den Admin (zu finden unter „Über uns“ > „Kontakt“), er wird sie dann weiterleiten.
Mfg

6

Ergänzung: Seit Anfang Juni gab es bei mir in Potsdam OT Groß Glienicke mindestens 10 Kurzabstürze des Netzes von < 3 Minuten Dauer. Allein vom 28.7. bis heute 2 x. Jedesmal sprang mein Notstromaggregat an. Das gab es früher (ich wohne seit 18 Jahren hier, und habe seit 6 Jahren dieses Notstromaggregat) noch nie. Der örtliche Netzbetreiber ist informiert, konnte in seinen Aufzeichnungen nichts Feststellen und wird ab 9.8.17 für ca. 3 Wochen einen Überwachungsgerät bei mir aufstellen. Mal sehen, ob es das Netz ist, oder die Netz-Überwachungsmimik des Notstromaggregates. mfG M.L.

7

Auch hier in Erlangen gab es vor einigen Tagen einen Stromausfall der ca. 3 Stunden angehalten hat...bis der Fehler wieder behoben worden ist. Betroffen waren 2000 Haushalte.

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Stromausfälle gibt es immer mal. Kriminell wird es aber, wenn es flächendeckend passiert und diese Fläche so groß ist, daß man diese nicht einfach mehr verlassen kann oder daß die in dieser Fläche lebenden Menschen nicht mehr erreichbar sind und daß wichtige Versorgungssysteme (Wasser in erster Linie) auch in dieser Fläche liegen. Dann ist es nur eine Frage der Zeit bis zu den ersten Todesopfern.

9

@J.Ehlig
Immer wieder auf einer großen Fläche in immer kürzeren Abständen häufig zunehmenden Stromausfälle ist auch ein Zeichen von einer zunehmend mangelhaften Stromversorgung.
Es brauch keinen "Großen Strom-Black-Out" um die Verschlechterung einer Stromversorgung zu diagnostizieren.

10

Vor einer Woche Stromausfall für ca. 1 Stunde. Von 01.30 Uhr an. Ostallgäu wird zu 60% mit Strom aus Österreich versorgt.