Energiedefizit: Die hoffnungslose Intermittenz der Windkraft sollte die Deutschen nach einer zuverlässigen Erzeugung suchen lassen

Egal wie viel Windkraftkapazität und wie viele Sonnenkollektoren die Deutschen installieren, wenn die Sonne untergeht und Zephyr [griechische Gottheit des Windes] keine Brise mitbringt, bleibt all diese Kapazität im Leerlauf. Es folgt eine Täuschung, denn mit Zertifikaten aus Norwegen (Wasserkraft] kann aus zuverlässigem Kohlestrom grüner Strom gemacht werden.
Im Laufe der Zeit ist die zuverlässige und abgreifbare Energiekapazität immer weniger vorhanden. Mit noch mehr Abschaltungen, wird die Zukunft katastrophal werden. Wie Paul Homewood berichtet. Einleitung durch den Übersetzer, in Anlehnung an stopthesethings
 
Zwei Fallstudien zur Intermittenz der Erneuerbaren
Not a Lot of People Know That, Paul Homewood, 30. März 2020
Eine interessante Analyse von Timera Energy zum traurigen Mangel an Backup-Kapazitäten in Europa, basierend auf der Leistung der deutschen erneuerbaren Energien:
Zwei Fallstudien zur Intermittenz der Erneuerbaren
Europa ist weltweit führend in der Dekarbonisierung der Strommärkte mit erneuerbaren Energiequellen. Die Dekarbonisierung scheint eine schwierige, aber erreichbare Herausforderung zu sein, Wind- und Solarkapazität ist ausgesucht, die Hauptlast der Energieerzeugung zu liefern.
In den nächsten 10 Jahren sollen in ganz Westeuropa mehr als 350 GW neuer Wind- und Sonnenenergie online gehen. Gleichzeitig sollen große Mengen an zuverlässig abrufbarer Kern-, Kohle- und Braunkohlekapazität geschlossen werden, mindestens 40 GW bis 2023 und 80 GW bis 2030.
In einem kürzlich erschienenen Artikel haben wir die Herausforderungen eines sich schnell ändernden europäischen Kapazitätsmixes dargelegt. Dies hat gezeigt, das unserer Ansicht nach ein erheblicher Mangel an flexiblen Kapazitätsinvestitionen besteht, um das wachsende Wind- und Solarleistungsvolumenabzusichern.
In diesem Artikel den Sie gerade lesen, zeigen wir Ihnen zwei Fallstudien, um die Flexibilität zu veranschaulichen, die erforderlich ist, die Schwankungen der tatsächlich abgegebenen Strommengen der Erneuerbaren im Jahr 2020 im Vergleich zu 2030 auszugleichen, schließlich brauchen fast alle Verbraucher sicher kontinuierlich fließenden Strom in jeder benötigten Menge. Wir betrachten auch die Behauptung, dass diese Schwankungen allein durch Stromspeicher (z. B. Batterien) ausgelichen werden können.
Den vollständigen Beitrag finden Sie auf Timera Energy.
Beginnen wir mit dem wichtigsten Fall. Denken Sie daran, dass es sich nur um Deutschland [und Durchschnittswerte] handelt:
Fallstudie 1: Tag mit geringem Output der erneuerbaren Energien
Unsere beiden Fallstudien basieren auf den kürzlich in Deutschland tatsächlich beobachteten Last-, Wind- und Solardaten (2019). Anschließend skalieren wir die Wind- und Solarleistung auf der Grundlage des prognostizierten Kapazitätswachstums, das erforderlich ist, um die neuesten deutschen Ziele für erneuerbare Energien bis 2030 zu erreichen. In Abbildung 3 ist unsere Fallstudie für geringen Output der erneuerbare Energien dargestellt.

ENTSOE, Timera Energy


Grafik 2: Durchschnittliche, minimale und maximale deutsche Wind- und Sonnenleistung im Jahr 2019

ENTSOE, Timera Energy


Grafik 3: Tag der niedrigen erneuerbaren Energien in Deutschland 2020 v 2030
Der dunkelblau schattierte Bereich am unteren Rand des Diagramms zeigt die projezierte Wind- und Sonnenleistung 2020 bzw.  2030 im Durchschnitt über einen Zeitraum von 24 Stunden. Die durchgezogene blaue Linie zeigt den Strombedarf. Die obere blaue gestrichelte Linie in der Tabelle zeigt die installierte abrufbare Kapazität zuverlässiger Kraftwerke als „Flex“ (Back-up) im Jahr 2020 (knapp 75 GW). Mit anderen Worten, es gibt ein komfortables Volumen an abrufbarer Kapazität, um Tage mit geringer Wind- und Sonnenleistung im Jahr 2020 abzudecken.
Betrachten wir nun die Schätzung für 2030. Der hellblau schattierte Bereich am unteren Rand des Diagramms zeigt den geringen Anstieg der tatsächlichen Wind- und Solarleistung im Jahr 2030. Trotz des starken Anstiegs der nominalen Anschlussleistung der Erneuerbaren, gibt es nur einen relativ geringen Anstieg der tatsächlich abgebbaren Leistung bei schwachem Wind & Sonnentag.
Im Gegensatz dazu verringert sich die abrufbare flexible Back-up Kapazität bis 2030 um mehr als 30 GW. Durch Abschaltungen von Kernkraftwerken, Kohle und Braunkohle wird die blaue gestrichelte Linie auf ein Niveau gesenkt, das über den Tag hinweg einen Energieengpass von ca. 500 GWh hinterlässt. (Alle gelieferte und abrufbare Energie zusammen liegen unterhalb des Bedarfs). Dies entspricht 250 GW einer durchschnittlichen Speicherdauer von 2 Stunden (wenn der Speicher vorher voll ist).
In der Praxis kann nur ein Teil dieser Energielücke durch Speicherung geschlossen werden. Grenzüberschreitende Energie wird ebenfalls eine Rolle spielen, obwohl eine relativ hohe Korrelation der Windmuster in Nordwesteuropa bedeutet, dass sich die deutschen Nachbarmärkte möglicherweise in einer ähnlichen Position befinden. Es besteht jedoch ein erheblicher Bedarf an Investitionen in neue reale Kapazitäten, z. B. in Form von Batterien, Gas-Spitzenkraftwerke und Bedarfssteuerung (Abschaltungen!).
Wie ich schon öfters betont habe, sind Speicher und Demand Supply Response (DSR – Bedarfssteuerung) für die Deckung der volatilen erneuerbarer Energien von geringem Nutzen.
Selbst wenn Angebot und Nachfrage täglich innerhalb von 24 Stunden perfekt ausgeglichen werden könnten, müsste Deutschland die fehlenden 500 GWh, was einer Kapazität von 21 GW entspricht, noch nachrüsten. [Obige Überlegungen sind mit Durchschnittswerten gerechnet, dieses kann durchaus Strommangel im Stundenbereich einschließen, wenn gerade keine Wind weht und die Sonnen nicht scheint.  Irgendwann muss auch Überschuss da sein, um die immer angedachten Speicher zusätzlich und rechtzeitig(!) zur Bedarf zu füllen, physikalische Verluste eingerechnet].
 
Fallstudie 2: Tag mit über dem Bedarf liegendem Output der erneuerbaren Energien

ENTSOE, Timera Energy


Die Wind- und Sonnenleistung im Jahr 2020 (der dunkelblau schattierte Bereich) bleibt trotzdem unterhalb der Nachfrage (blaue Linie). An einem Tag mit viel Wind und Sonne im Jahr 2030 steigt die zufällig höhere Ausgangsleistung der Erneuerbaren jedoch deutlich über die Systemnachfrage.
Dies führt zu einem großen Energieüberschuss (200 GWh / d), der entweder eingeschränkt oder über grenzüberschreitend in benachbarte Märkte gedrängt werden muss. Dies könnte über einen längeren Windzeitraum über mehrere Tage hinweg zu einem Energieüberschuss von über 1,5 TWh führen.
Die Mengen an überschüssiger Energie sind zu groß, um sie zu speichern, wenn keine wichtige neue Quelle für flexiblen Bedarf vorhanden ist (z. B. Wasserstoffelektrolyse in großem Maßstab, die robust gegen Unterbrechungen sein müsste). Der Export großer Mengen über Verbindungsleitungen ist auch eine Herausforderung, wenn es in benachbarten Märkten korellierte Wind- und Solarmuster gibt.
 
Timera fasst zusammen:
Wir wollen die Rolle der Stromspeicherung, insbesondere von Batterien, nicht herunterspielen. Die Speicherung wird eine Schlüsselrolle bei der Absorption von überschüssiger Energie, der Spitzenabbau und der Bereitstellung eines sehr schnellen Ausgleichs spielen. Die Speicherung ist jedoch ein Nettokonsument (kein Produzent) von Energie, und die derzeitige Technologie (z. B. Batterien mit einer Speicherkapazität für die Dauer von 1 bis 2 Stunden) hat eine begrenzte praktische Anwendung für die Ver-Lagerung großer Energiemengen.
Die Versprechen auf alleinige oder wesentliche Versorgung mit Erneuerbare, enthält auch immer den Hinweis, auf mehr Flexibilität der Nachfrageseite. [Waschmaschinen, Kochherde und industrielle Bearbeitungscenter mit beliebiger und sofortiger Unterbrechungs-Resistenz!?]. Die Flex-Eigenschaften der nachfrageseitigen Reaktion sind jedoch typischerweise ähnlich wie bei der Speicherung, dh. geringer und bestenfalls netto energieneutral.
Grenzüberschreitender Stromausgleich könnte dabei helfen, Energie von Standorten mit niedrigeren zu höherwertigen Standorten [mit zuverlässigen Kraftwerken] zu verlagern. Durch den raschen Einsatz erneuerbarer Energien in ganz Europa werden die Nachbarländer jedoch zunehmend mit korrelierten mangelnden oder überschießenden Energiekapazitäten [Strommengen] konfrontiert sein.
Die derzeitige politische Unterstützung in ganz Europa ist völlig unzureichend, um die erforderlichen Flex-Mengen aus kohlenstoffarmen Quellen zu unterstützen. Selbst heldenhafte Annahmen zu Speicher, Nachfrageantwort und Bereitstellung von grenzüberschreitendem Ausgleich schließen das Flexibilitätsdefizit in Märkten wie Deutschland [und den anderen Ländern] nicht.
Damit bleibt allein die konventionelle gasbefeuerte Erzeugung bis weit in die 2030er Jahre hinein übrig, um struktureller Flexibilität [back-up], wenn auch bei stetig sinkenden Lastfaktoren. Und das ist kein Ergebnis, das im Widerspruch zu den Netto-Null-Emissionszielen für 2050 steht. Die Energieerzeugung aus Gas verschafft effektiv Zeit für die Kommerzialisierung und den Ausbau von CO2-armen Kapazitäten wie Wasserstoff und längerer Speicherung.
In Wirklichkeit bleiben Wasserstoff und Speicher mit größerer Kapazität eine Hoffnung im grünen Himmel und sind sicherlich keine Optionen, mit der Sie eine tragfähige Energiepolitik aufbauen könnten.
Das bringt uns zurück zu Gas [und Kernkraft]
Not a Lot of People Know That
https://stopthesethings.com/2020/04/16/power-deficit-wind-powers-hopeless-intermittency-leaves-germans-scrambling-for-reliable-generation/
Übersetzt durch Andreas Demmig




Nahrung und Energie

Wir schließen uns dem nicht an. Auf unserer Radtour (Fahrrad, kein Motorantrieb) auf dem Weserradweg mussten wir oft landwirtschaftlichen Fahrzeugen ausweichen, die Bauern waren bei der Herbstbestellung. Einer versperrte uns den Weg mit seinem Traktor, dem sagten wir: „Wir warten gern. Sie üben den wichtigsten Beruf aus und sorgen dafür, dass wir jeden Tag zu essen haben. Wir dagegen sind hier nur zu unserem Vergnügen.“

Heute sollte jeder anständige Mensch den Landwirten sagen, dass man auf ihrer Seite steht. Weniger Lob verdienen die Ökobauern. Sie ernten auf der gleichen Fläche nur die Hälfte. Ihre Wirtschaftsweise ist eine enorme Landverschwendung. Deutschland kann sich heute weitgehend selbst ernähren und erzeugt sogar einen Überschuss an Weizen. Hätten wir nur Ökobetriebe, müssten wir die Hälfte unserer Nahrungsmittel importieren. Anderswo in der Welt müsste noch einmal die gleiche Fläche für uns beackert werden.

Am Weserradweg gibt es noch Landschaft, Windräder wurden noch nicht flächendeckend aufgebaut. Am Freitag, den 20.09.2019, war wenig Wind. Die Windräder standen still oder drehten sich ganz langsam, was aber nichts mehr bringt. Die Leistung sinkt mit der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit. Ist z.B. die Geschwindigkeit ein Viertel der optimalen, dann wird nur noch 1/64 der Leistung erreicht, also praktisch nichts.

Ganz anders das Kernkraftwerk Grohnde. Von den beiden Kühltürmen stieg eine mächtige Dampfwolke zum Himmel und löste sich erst in großer Höhe auf. Offensichtlich lief das Kraftwerk mit voller Leistung. In der Nähe des Kraftwerks standen 6 Windräder still. Diese stillstehenden Subventions-Beschaffungs-Maschinen machten neben dem mit voller Leistung laufenden Kraftwerk doch einen recht erbärmlichen Eindruck. Aber dergleichen Ökogerümpel soll mehr werden, und funktionierende Kernkraftwerke werden stillgelegt!

Das tut man nur in Deutschland. Zwar wollen auch ein paar andere Länder wie z.B. die Schweiz keine weiteren Kernkraftwerke bauen, aber die vorhandenen lässt man laufen, bis an ihr natürliches Ende. Wo Unfälle geschehen sind, USA, Ukraine, auch Japan, werden dagegen neue Kernkraftwerke gebaut!

In Deutschland vernichtet die Politik Milliardenwerte. Aber wollen das nicht die Leute? Das können die nicht beurteilen. Wer hat denn schon einmal schlechte Erfahrungen mit Radioaktivität gemacht? Nein, die Strahlenhysterie wurde den Leuten eingeredet, von Menschen ohne irgendwelche naturwissenschaftlichen Kenntnisse. Es ist offenbar die Aufgabe der Medien, diese Strahlenhysterie aufrecht zu erhalten, um damit den Kampf gegen die Kerntechnik zu rechtfertigen.

Von unserer Tour zurückgekehrt, lasen wir in der Hannoverschen Allgemeinen Zeitung einen Artikel von einem Felix Lill unter dem Titel „Fukushima – Katastrophe bleibt ungesühnt.“ Herrn Lill fehlen offenbar außer naturwissenschaftlichen auch juristische Kenntnisse. Die Tepco-Führung wurde freigesprochen. Hier wird oft gesagt: Wie konnten die Japaner die Anlage nur mit einem Schutz gegen 6 m hohe Tsunamiwellen versehen, wo es doch in Japan schon weit höhere Wellen gegeben hat! Ja, anderswo, aber an dieser Stelle galt das als unmöglich, sagte mir eine Meeresgeologin. Freispruch bedeutet, es liegt keine Schuld vor, oder es konnte zumindest keine nachgewiesen werden. Freispruch bedeutet nicht, eine Tat bleibt ungesühnt. Oder möchte Herr Lill das japanische Rechtssystem ganz allgemein als korrupt darstellen?

Wer ist Herr Lill? Im Internet stellt er sich vor als jemand, der Japanisch versteht. Ich kann es immerhin übersetzen und habe die Zeitungsberichte in der „Asahi Shimbun“ verfolgt. An weiteren Informationsquellen nutze ich den offiziellen Bericht des Bezirks Fukushima über die Durchführung von Schilddrüsenuntersuchungen 2012, und Quellen nicht in japanischer Sprache wie die Berichte der WHO (World Health Organization), UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation), GRS (Gesellschaft für Reaktorsicherheit), Strahlenschutzkommission u.a. Da sieht die Sache doch anders aus als bei Herrn Lill. Er schreibt: „Bis heute können Zehntausende nicht in ihre Heimat zurückkehren.“Richtig ist, dass 43.000 Personen aus der Präfektur Fukushima anderswo leben.

Als Ursache wird das Kraftwerk (NPS) als letztes genannt. Viele kehren nicht zurück, weil es ihr Haus nicht mehr gibt. Daran ist der Tsunami schuld, nicht das Kernkraftwerk. Manche haben sich an ihrem neuen Wohnort eingerichtet und wollen nicht wieder umziehen. Eine große Rolle spielt die Strahlenangst, die auch in Japan künstlich erzeugt wurde.

Evakuiert wurde, wenn Lebensdosen über 50 mSv zu erwarten waren. Da aber noch niemand bei Dosen unter 100 mSv glaubwürdig biologische Effekte gefunden hat, wenn diese Dosis in kurzer Zeit einwirkt, ist nichts zu erwarten, wenn sich solche Dosen auf das ganze Leben verteilen. 100 mSv bekommt übrigens ein Astronaut in 150 Tagen ab. Also, die Leute könnten zurückkehren, aber sie wollen nicht oder sie dürfen nicht.

Wo das Gebiet wieder freigegeben wird, werden viele aus Angst vor Radioaktivität nicht zurückkehren, wie eine Umfrage der „Asahi Shimbun“ zeigt.

„In der Präfektur Fukushima ist seither das Aufkommen von Schilddrüsenkrebs auffallend hoch“,schreibt Herr Lill. Die äußerst gründlichen Untersuchungen der Japaner sind nicht zu diesem Ergebnis gekommen. Es ist auch unwahrscheinlich. Zwar hat es eine erkennbare Steigerung der Zahl von Schilddrüsenerkrankungen im Gebiet von Tschernobyl wirklich gegeben. Die Dosen um Fukushima waren aber nur ein Zehntel so hoch. Es wurden nicht etwa Krankheitsfälle registriert, sondern untersucht wurde jede und jeder, und da fand man Veränderungen an Schilddrüsen. Die allermeisten hätten den Betreffenden niemals Probleme gemacht. Die Zahl der Fälle hing keineswegs mit der Höhe der Strahlenbelastung im betreffenden Gebiet zusammen. WHO und UNSCEAR halten eine leichte Erhöhung der Anzahl von Schilddrüsenerkrankungen für möglich, sagen aber, die Untersuchungsergebnisse wären dafür kein eindeutiger Beweis.

Eine weitere Behauptung von Herrn Lill: „Arbeiter, die sich an den Katastrophentagen für die nationale Sicherheit opferten und im Kraftwerkskomplex blieben, starben später an Krebs.“Da mehr als ein Viertel aller Menschen an Krebs sterben, sind Krebsfälle natürlich zu erwarten, aber hat das etwas mit dem Kraftwerk zu tun?

Nach den Daten von Hiroshima und Nagasaki ist ziemlich sicher: Erhalten 100 Personen je eine Dosis von 1 Sievert (Sv), dann wird es 5 zusätzliche Krebsfälle geben. Nun berichtet UNSCEAR, dass nur 6 Arbeiter Dosen über 250 mSv erhalten hatten, der höchste Wert betrug 679 mSv = 0,679 Sv. Man rechnet linear (für Herrn Lill sicher nicht nachvollziehbar):

Als mittlere Dosis nehmen wir 400 mSv an, dann wären pro 100 Betroffene 5 x 0,4 = 2 Krebsfälle zu erwarten. Es betraf aber nur 6 Arbeiter, also 6 : 100 = x : 2; x = 0,12, also 0,12 Krebstote. Das heißt: Es ist unwahrscheinlich, auch nur einen Fall zu finden. Und so war es. Ein Fall wurde anerkannt, was aber nicht das gleiche ist wie bewiesen. Dieser hatte eine Dosis von 195 mSv abbekommen, sehr unwahrscheinlich, dass das seinen Lungenkrebs auslöste. Aber den Hinterbliebenen brachte diese Anerkennung als Arbeitsunfall mehr Geld.

Ganz besonders mutig waren 3 Arbeiter, die am 24.03.2011 in der überschwemmten Reaktorhalle ohne Gummistiefel in dem radioaktiven Wasser herumwateten, um Kabel zu verlegen. Deren Strahlendosen lagen zwischen 173 bis 180 mSv für den ganzen Körper, aber bis zu 3 Sievert an den Beinen. Laufen diese Leute heute noch herum? Ich denke schon, wären sie gestorben, wäre das berichtet worden. Offenbar starb niemand an Krebs, der eine Fall ist sicherlich nur als Entgegenkommen gegenüber den Hinterbliebenen zu verstehen.

Wieso befassen sich Leute wie Herr Lill mit Fragen der Technik, wenn sie schon in der Schule gemerkt haben, dass sie Naturwissenschaft und Mathematik nie begreifen werden? Gestern hörte ich von einem Politologen, einem grünen Politiker: „Kernkraftwerk Grohnde sofort stilllegen.“

Wir leben in einer technischen Welt, in der die Leute den Ton angeben, die nichts davon verstehen. Wer etwas kann tut’s, wer nicht, wird Politiker oder Journalist. Es wird bös enden.