Ein Grundsatzpapier der Mittelstands- und Wirtschaftsunion (MIT) und die Energiewende

geschrieben von Admin | 8. August 2024

„Das nachfolgende Grundsatzpapier fasst die Untersuchungsergebnisse der Arbeitsgruppe Energie für die Bundesfachkommission Energie, Klima und Umwelt der MIT-Bund zusammen, inwieweit diese Voraussetzungen nach heutigem Erkenntnisstand (April 2024) erfüllt werden können.“

von Peter Würdig Dipl. Ing. (Physik)

Da hatten wir doch mal eine Klimakanzlerin, und nun hat die Mittelstands- und Wirtschaftsunion (MIT) erste zaghafte Schritte einer Korrektur gewagt, immerhin. Dazu wurde das „Grundsatzpapier zum Energiesystem Deutschland“ beschlossen, das kann man hier downladen: Grundsatzpapier zum Energiesystem Deutschland | Mittelstands- und Wirtschaftsunion (MIT) (mit-bund.de)

Die MIT reklamiert darin  zu Recht:

„Bedauerlicherweise  werden in zahlreichen Veröffentlichungen und Debattenbeiträgen mangels ausreichender Kenntnis die Einheiten W und Wh und somit die physikalischen Begriffe Leistung und Energie verwechselt.“

Es ist wohl nicht nur mangelnde Kenntnis sondern eher das Gefühl (und die gelebte Praxis), dass grundlegende Erkenntnisse der Physik (und der Naturwissenschaften) im Umgang mir der Energiewende eher als störend empfunden werden, man hat die Meinung, es müsste doch auch ohne Physik gehen, zumindest wenn man politische Macht und ausreichend Geld einsetzt. Mangelnde ausreichende Kenntnis gibt es aber nicht nur bei zahlreichen Veröffentlichungen, die gibt es auch bei der MIT selbst, wie wir noch sehen werden.

Im Text wird weiterhin ganz zutreffend festgestellt:

„Wesentliche Industrie- und Wirtschaftszweige verlassen bereits heute den Standort Deutschland. Bei noch höheren Energiekosten läuft der Industrie-Standort Deutschland Gefahr, sich flächendeckend zu deindustrialisieren.“

Dass das eine logische Folge der Politik der Klimakanzlerin ist, wird allerdings nicht erwähnt. Man stellt weiter ganz zutreffend fest:

„Entsprechende Einschnitte auf die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit unseres Landes, unsere Arbeitsplätze und unseren Lebensstandard werden die Folge sein.“

Das wird von der MIT anscheinend als eine gottgegebene bzw. klimagegebene Entwicklung angesehen, denn Ideen, wie dem gegengesteuert werden könnte, sucht man vergebens. Es wird offensichtlich nicht erkannt, dass unser Sozialsystem einer solchen Entwicklung nicht gewachsen ist und dass es zu sozialen Unruhen kommen wird.

Weiter wird in dem Papier zu Recht angeführt:

„Zu oft wird die Rolle der Erneuerbarer Energien (EE) und das Gelingen der Energiewende auf den Beitrag der heimischen Stromproduktion somit den „Stromsektor“ reduziert, der gerade einmal ein Fünftel unseres Energiebedarfs abdeckt.“

Diese Kritik ist ja berechtigt, aber nun macht die MIT selbst einen gravierenden Fehler, dass sie nämlich hier (und im folgenden) vom Bruttobetrag der Erneuerbarer Energien (EE) ausgeht und nicht von derem Anteil an gesicherter Leistung. Die Bruttobeträge, die im weiteren Text durchgehend angeführt werden, vernachlässigen den Umstand, dass mit steigendem Ausbau der EE der Anteil an elektrischer Leistung, der zur falschen Zeit geliefert wird und der nicht nur unbrauchbar ist sondern auch noch unter zusätzlichen Kosten entsorgt werden muss, immer größer wird. Im elektrischen System müssen stets die Produktion von Energie und deren Verbrauch im Millisekunden-Bereich im Gleichgewicht stehen, sonst kommt es zum Blackout mit drastischen Folgen für das Land. Daher müssen die Anlagen, die EE liefern, immer auch noch ein Backup-Kraftwerk haben, das den ständig schwankenden Output der EE-Anlagen laufend ausgleicht. Da die MIT keinen Unterschied macht zwischen gesicherter Leistung und der weitgehend Wetterabhängigen vergleicht man also Apfel mit Birnen, oder wie es Prof. Sinn in seinen Vorträgen noch deutlicher ausgedrückt hat, man vergleicht „Äpfel mit Eiern“. Das macht die weiteren Berechnungen in dem Papier eigentlich wertlos.

Als ein Beispiel dieser falschen Strategie muss man das „Bild 1 Bruttostromerzeugung nach Energieträgern“ ansehen, dort werden ungerührt sichere Leistungen (z.B. Braunkohle) in einer Säule addiert mit EE-Strom. Das Verfahren heißt: was ist die Summe aus drei Äpfeln und vier  Birnen ? Naja, Mischobst.  Völlig unterschlagen wird in dieser Grafik, dass ein Teil des EE-Stroms eigentlich nur Wegwerf-Strom ist, und dass ein Teil des Braunkohlestroms zum laufenden Ausgleich des EE-Stroms verwendet werden muss.

Dass die Verwendung von Bruttobeträgen als Maßstab für die Bewertung unbrauchbar und irreführend ist, zeigt auch sehr schön das Beispiel der „Smart region Pellworm“. Auf der Insel Pellworm war damals (2014) der Bruttobetrag der EE deutlich über 100%, das nützte aber nichts, der Versuch einer Vollversorgung mit dem Projekt  „Smart region Pellworm“ endete mit einem Ergebnis um die 97%, und das ist eben auch nicht dicht am Ziel, denn für eine wirkliche Autarkie hätte man die Speichereinheiten wohl um den Faktor fünf bis zehn erhöhen müssen, das aber gaben die bis dahin verpulverten Förder-Millionen nicht her, und so wurden die Anlagen in 2017 dann klammheimlich alle wieder abgebaut, dafür hat man jetzt dort einen Hundespielplatz eingerichtet. Eine Versorgung zu 97% bedeutet ja, dass auf dem Festland dann immer noch ein Kraftwerk („Kohle“ oder „Atom“) in ständiger Bereitschaft gehalten werden muss, um minutengenau einspringen zu können.  Ich habe dazu einen Film gemacht, Titel: „Drei Inseln / drei Pleiten“. Der Film über Pellworm ist auch in einer Veröffentlichung von PI-News enthalten, das kann man hier sehen: https://www.pi-news.net/2024/04/champagner-fuer-bayern/

Die MIT erwähnt weiterhin völlig zu Recht:

„Die Notwendigkeit zur Schaffung von Speicherkapazitäten zum Ausgleich der volatilen Einspeisung und der damit verbundenen jahreszeitlichen (saisonalen) Schwankung der Erneuerbaren Stromerzeugung bedarf keiner weiteren Erklärung. Die Vorstellungen der Bundesregierung über die Dimension der erforderlichen Strom-Speicherkapazität bei Verzicht auf Kernkraft und Kohle entbehren bisher jedoch jeden Bezug zur Realität.“

Allerdings hat nicht nur die Bundesregierung sonder auch die MIT keine Vorstellung über die notwendige Dimension, denn es fehlt in dem Papier jeder Versuch, die  Dimension der erforderlichen Strom-Speicherkapazität wenigstens abzuschätzen. Das erinnert an den bekannten Spruch von Prof. Sinn in seinen Vorträgen: „Haben die denn keinen Taschenrechner ?“. Nun, ich habe einen, und ermuntert durch eine Nachricht von Focus  (Sogar alte AKWs machen mit: Jetzt kommt die Speicher-Revolution nach Deutschland – FOCUS online ), in der uns auch mitgeteilt wird, dass sich der Ausbau von Speicherkapazitäten jetzt in Deutschland „schlagartig“ beschleunigen würde, habe ich dann mal nachgerechnet. Wenn man das jetzige Tempo beim Ausbau noch mal verdoppelt, dann braucht man für die Vollendung der Energiewende nur noch 75.600 Jahre, man sieht, für große Projekte muss man auch etwas Geduld aufbringen ! Meine Berechnung ist in einem Artikel von PI-News dargestellt: Speichern für die Wende! | PI-NEWS  Ob sich allerdings die Bürger im Lande heute erhebliche Einschränkungen in der Lebensqualität gefallen lassen werden mit der Aussicht, dass erst nach sehr langer Zeit ferne Ur-ur-Enkel die Energiewende feiern können, das darf bezweifelt werden.



Die Stromversorgung wird immer unsicherer

geschrieben von Admin | 8. August 2024

Das Abschalten der Braunkohlekraftwerke zwischen Köln und Aachen verteuert den Strom weiter und führt zu Versorgungslücken. Stromausfälle rücken näher.

von Prof. Dr. Ing. Hans-Günter Appel
Pressesprecher NAEB e.V. Stromverbraucherschutz

Die Rheinisch-Westfälischen-Elektrizitätswerke (RWE) haben über viele Jahrzehnte mit ihren Kraftwerken sicher und preiswert das Ruhrgebiet und größere Teile von Deutschland mit Strom versorgt. Energieträger war vor Ort gewonnene Braun- und Steinkohle. Mit dem Auslaufen der unrentablen Steinkohleförderung (Erdöl und Importkohle wurden viel preiswerter) wurden die Steinkohlekraftwerke zunächst mit Importkohle weiter betrieben. Die Energiewende, die CO2-Emissionen verteufelt und mit teuren CO2-Zertifikaten die Stromerzeugung aus Kohle verteuert, verringerte die Rentabilität. So wurden die Steinkohlekraftwerke vorwiegend an einen tschechischen Investor verkauft und massiv in Windstromanlagen weltweit investiert. Damit konnte man sich auch als ergrünendes Energieunternehmen brüsten. Die Braunkohlekraftwerke, die den günstigsten Strom erzeugen, blieben bis heute bei RWE.

Gesicherte Leistung fehlt 

Nun soll ein Teil der Braunkohlekraftwerke stillgelegt werden, wie es im Kohleausstiegsgesetz gefordert wird. Dazu gehören auch Kraftwerksblöcke, die als Notreserve in den letzten Jahren zur Stabilisierung des Stromnetzes wieder angefahren wurden. Für ein stabiles Netz wird 45 Prozent installierte Leistung aus Kraftwerken gebraucht. Die Kraftwerke können im energetisch ungünstigen Teillastbereich laufen, wenn über 55 Prozent Wind- und Solarstrom (Fakepower) eingespeist wird. Wichtig ist die Momentan-Reserve, die als Rotationsenergie in den großen Massen der Turbinen und Generatoren gespeichert ist. Sie bremst Netzschwankungen, bis Regelkraftwerke einspringen.

Die Netzleistung schwankt zwischen 50 und 75 Gigawatt (GW). Mit der Abschaltung von mehr als 3 GW sicherer Leistung fehlen dann 9 Prozent zum Ausgleich des schwankenden und nicht regelbaren Wind- und Solarstroms.

RWE verdient an „erneuerbaren Energien“ zweimal

Laut Presseberichten über die Jahreshauptversammlung hat RWE im letzten Jahr den Gewinn deutlich erhöht. Nach Angaben des Vorstandsvorsitzenden, Markus Krebber, hat dazu die Stromerzeugung aus Braunkohle nur wenig beigetragen. Die Gewinne würden im Wesentlichen aus den „erneuerbaren Energien“ und der Stromverteilung an die Kunden gespeist. Im Klartext dürfte das heißen: RWE verdient zweimal. Zunächst an den lukrativen Einspeisevergütungen aus den Fakepower-Anlagen, die vom Steuerzahler nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) subventioniert werden, dann aus den Rückkauf des eingespeisten Stroms über die Börse zu viel geringeren Preisen. Bei Starkwind und Sonnenschein gibt es den Strom oft umsonst. Letztes Jahr wurde sogar über mehr als 300 Stunden die Abnahme des Überschussstroms noch vergütet (negative Börsenpreise).

Teure Netze

RWE braucht sich um die Netzstabilität nicht mehr zu sorgen. Die Aufgabe haben die 4 Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz für Ostdeutschland,  Amprion für das erweiterte Ruhrgebiet, Tennet für die Mitte Deutschlands von der See bis nach Bayern und TransnetBW  für Baden Württemberg bekommen. Die Netzbetreiber sind zuständig für die Vergütung der Fakepower-Einspeisung und für die Netzstabilität. Sie haben Zugriff auf die Kohle- und Gaskraftwerke zum Regeln der Netzleistung auf den Bedarf. Seit Beginn der Energiewende sind die Regelkosten von 100 Millionen im Jahr auf 4.200 Millionen Euro gestiegen. Für jeden Einwohner sind das über 50 Euro Mehrkosten im Jahr. Mit der Abschaltung der Kohlekraftwerke steht immer weniger Regelleistung zur Verfügung, die immer mehr schwankende Fakepower im Netz stabilisieren soll. Das muss schiefgehen. 

Bundesrechnungshof wird ignoriert

Der Bundesrechnungshof hat diese Entwicklung, die zum Zusammenbruch des Stromnetzes führen muss, vor wenigen Wochen scharf kritisiert. Doch das stört den zuständigen Wirtschafts- und Klimaminister Robert Habeck nicht. Er bejubelt die Reduktion der CO2-Emissionen durch den Niedergang der deutschen Industrie als Erfolg seiner Politik. Gestützt wird er von dem Präsidenten der Bundesnetzagentur, Klaus Müller, und den Vorstandsvorsitzenden von RWE und E-on, die bei Bedarf sichere Leistung aus dem Ausland importieren wollen.

Deutschland wird noch mehr erpressbar  

Das Abschalten der mit heimischer Braunkohle betriebenen Kraftwerke in West und Ost macht Deutschland voll abhängig von importierten fossilen Brennstoffen und damit beliebig erpressbar. Die Deindustrialisierung wird beschleunigt. Stromimporte mit gesicherter Leistung aus den Nachbarländern werden unsicherer, weil auch die EU die fossilen Brennstoffe verdammt. Der weitere Ausbau von Fakepower-Anlagen lässt die Stromkosten steigen und schwächt das Stromnetz bis zum Zusammenbruch. Trotz Warnung des Bundesrechnungshofes  wollen alle Bundestagsparteien (bis auf die AfD) die Energiewende zur Weltklimarettung weiter treiben. Muss erst ein tagelanger Blackout die Politiker zu der Einsicht bringen, dass wir noch Jahrzehnte auf die fossilen Brennstoffe angewiesen sind?

Die heimischen Braunkohlekraftwerke müssen ausgebaut und nicht stillgelegt werden. Die Steinkohlekraftwerke müssen als preiswerte Stromerzeuger mit gesicherter Leistung weiter betrieben werden. Kohle ist weltweit in großen Mengen verfügbar. Die Erpressbarkeit verringert sich. Und Kohle kann problemlos im Freien auf Halde gelagert werden. Ist das den Politikern nicht bekannt?

 

 

 



Gescheiterter Staat? Amerikas Führer lassen uns buchstäblich den Strom ausgehen

geschrieben von Andreas Demmig | 8. August 2024

HAILEY GOM, Reporter für allgemeine Aufgaben, 07. März 2024, Daily Caller News Foundation

Während elektrische Rechenzentren und die Einrichtungen für saubere Technologie in den Vereinigten Staaten rasch zugenommen haben, scheint es einem neuen Bericht zufolge, im Land immer noch an Ideen zu mangeln, um eine Lösung für sein schrumpfendes Stromangebot zu finden.

Nach Angaben der Washington Post haben mehrere Bundesstaaten in den USA inzwischen Alarm geschlagen, da ihre Industrieversorgung Schwierigkeiten hat, mit der Stromnachfrage Schritt zu halten. In Georgia wird der erwartete Stromverbrauch im nächsten Jahrzehnt voraussichtlich auf das 17-Fache seines jüngsten Niveaus ansteigen und einen beispiellosen Bedarf erreichen. Der größte Energieversorger in Arizona hat auch prognostiziert, dass seine Übertragungskapazität bis zum Ende des Jahrzehnts überschritten sein wird, wenn keine größeren Modernisierungen durchgeführt werden.

Darüber hinaus stehen auch North Virginia und Texas hinsichtlich ihres Strombedarfs vor Herausforderungen. Um alle geplanten und im Bau befindlichen Rechenzentren unterzubringen, würden sowohl Texas als auch North Virginia die Leistung mehrerer großer Kernkraftwerke benötigen, so die Washington Post

 „Wenn man sich die Zahlen anschaut, ist das erschütternd“, sagte Jason Shaw, Vorsitzender der Georgia Public Service Commission. „Da schüttelt man den Kopf und fragt sich, wie wir in diese Situation geraten sind. Wieso waren die Prognosen so weit entfernt? Dies hat zu einer Herausforderung geführt, wie wir sie noch nie zuvor gesehen haben.“

Während sogenannte saubere Energie im Widerspruch zum Stromnetz zu stehen scheint, hat die Environmental Protection Agency (EPA) der Biden-Regierung strenge Vorschriften erlassen, die das Stromnetz des Landes erheblich verändert haben. Die EPA hatte zuvor versucht, eine Regelung durchzubringen, die bestehende Kohlekraftwerke verpflichtet hätte, ihre Treibhausgasemissionen bis 2024 um 90 % zu reduzieren. Darüber hinaus müssten neue und bestehende Erdgaskraftwerke ihre Treibhausgasemissionen senken, je nach Größe und Nutzung.

Die EPA hat ihre vorgeschlagene Regelung jedoch kürzlich überarbeitet, um den Anwendungsbereich einzuschränken, da mehrere Beamte zuvor Präsident Joe Biden gewarnt hatten, dass die aggressiven Vorschriften schwerwiegende praktische und rechtliche Mängel aufwiesen. Bedenken gab es bezüglich der vorgeschlagenen Vorschriften für Erdgaskraftwerke, die teure Technologien wie Kohlenstoffabscheidung und -sequestrierung (CCS) und gemischten Wasserstoff vorschreiben würden.

Es gab viele Warnungen der Biden-Regierung vor dem intensiven Vorstoß zur Umstellung des Stromnetzes auf vollständig saubere Energie. Im vergangenen Juni sprach Mark Christie, Kommissar der Federal Energy Regulatory Commission (FERC), vor dem Ausschuss für Energie und Handel des Repräsentantenhauses über die Folgen, die es für das amerikanische Stromnetz haben würde, wenn die USA weiterhin aus der Infrastruktur für fossile Brennstoffe aussteigen würden

„Ich denke, wir stehen vor möglicherweise sehr schlimmen, möglicherweise katastrophalen Folgen in den Vereinigten Staaten, was die Zuverlässigkeit unseres Netzes angeht. Ich denke, dass das Schlimmste darin besteht, dass wir mit einem Mangel an Strom konfrontiert sind“.

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Übersetzt durch Andreas Demmig

 



Netzbetreiber warnen: Stromnetz kollapsgefährdet wie nie

geschrieben von Admin | 8. August 2024

Wie steht es um die Versorgungssicherheit, wenn die Stromerzeugung bis zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien erfolgt? Ein Netzbetreiber hat sie jetzt beantwortet. Ein Blitzeinschlag könnte genügen, um das Netz zusammenbrechen zu lassen. 

von Manfred Haferburg

Der baden-württembergische Netzbetreiber TransnetBW gibt einen Newsletter namens Transparent heraus. Der neueste, Ausgabe 01/24, hat es in sich. Er lässt erstmalig einen technisch fundierten Blick auf die Energiewende fallen, von dem man in den Diensträumen von Robert Habeck im Wirtschaftsministerium und Klaus Müller in der Bundesnetzagentur offenbar noch nichts gehört hat – jedenfalls ist davon nichts an die Öffentlichkeit gedrungen. Offenbar droht ein Streik der Kobolde im Netz.

Schon das Vorwort des Vorsitzenden der Geschäftsführung, Dr. Werner Götz, stellt eine Forderung in den Raum, von der der Philosoph im Ministersessel und Volkswirtschaftler auf dem Chefsessel der Bundesnetzagentur noch nie gesprochen haben.

„Das Netz muss, um klimaneutral zu werden, nicht nur ausgebaut werden, sondern auch noch betreibbar bleiben. In anderen Worten: unser System muss stabil und belastbar sein.“

Die Überschrift lautet: „Klimaneutral soll es werden, stabil soll es bleiben“. Die Erkenntnis kommt spät, aber sie kommt. Das, was wir hier auf der Achse des Guten seit Jahren fordern, findet nun – wenn auch verdruckst und verschwurbelt und von den großen Medien übersehen – seinen Weg in die Köpfe der für die Misere Verantwortlichen. Falls sie es verstehen.

Ernüchternde und beunruhigende Antworten

Im zwanzigsten Jahr der Energiewende, also dem fortgesetzten und sinnfreien Verpulvern einer halben Billion Euro, nach der Zerstörung des halben deutschen Kraftwerksparks, haben sich die vier großen Übertragungsnetzbetreiber zusammengesetzt und die Frage diskutiert: „Wie steht es um die Versorgungssicherheit, wenn die Stromerzeugung bis zu 100 Prozent aus volatilen erneuerbaren Energien erfolgt?“ Die Antworten sind – mit dem Mäntelchen der Nächstenliebe gesagt – ernüchternd.

Bevor wir uns diesen Antworten zuwenden, braucht es aber eine kleine Einschulung der geneigten Leser in die Technik des Stromnetzbetriebes. Keine Angst, wir bleiben am Boden des Verständlichen.

Das n-1-Kriterium: Das (n-1)-Kriterium (sprich: N-minus-eins-Kriterium) oder die (n-1)-Sicherheit bezeichnet den Grundsatz, dass bei dem Ausfall einer Komponente durch Redundanzen der Ausfall eines Systems verhindert wird. Das (n-1)-Kriterium ist ein Grundsatz der deutschen Netzplanung und sorgt für die hohe Netzsicherheit… Beim Ausfall einer Komponente, wie bspw. einem Stromkreis, kommt es durch Ausweichmöglichkeiten nicht zu einer Versorgungsunterbrechung oder einer Ausweitung der Störung. Die (n-1)-Regel muss bei maximaler Auslastung gegeben sein.

Blindleistung: „Damit Strom überhaupt durch eine Leitung fließen kann, muss diese stetig unter Spannung stehen. Dazu wird 50-mal pro Sekunde ein elektrisches und ein magnetisches Feld auf- und abgebaut. Weil die Leistung, mit der die Felder auf- und abgebaut werden, im Netz verbleibt, bezeichnen Experten sie als Blindleistung. Sie verrichtet keine nutzbare Arbeit, wird aber dringend benötigt, um die Spannung im Stromnetz zu regulieren“.

Momentanreserve: „Die Schwungmassen der großen  Synchrongeneratoren (in den Kraftwerken) sind für die Frequenzerzeugung und -haltung von zentraler Bedeutung, da hier permanent ohne Steuerungseingriffe mechanische in elektrische Energie und umgekehrt umgewandelt wird. Das ist ein rein physikalischer Vorgang, der ohne jeglichen Zeitverzug, also instantan abläuft. Das kann man sich auch als große Stoßdämpfer für Belastungsstöße vorstellen, die bisher dafür gesorgt haben, dass das europäische Verbundsystem so stabil funktioniert. Diese werden aber nun nach und nach reduziert und bisher nicht gleichzeitig ersetzt, weil PV- und Windkraftanlagen diese Systemfunktion nicht mitbringen.“ 

Interview mit einer Fachfrau

Mirjam König, Teamleiterin Systemverhalten, Bereich strategische Netzplanung bei TransnetBW wird in dem Newsletter interviewt. Sie leitete 2022 die Winteranalysen der vier ÜNB – besser bekannt als „Stresstest“. Da schien noch alles gut. Doch was sie jetzt sagt, lässt den Fachmann erschauern:

„Mit der Transition des Energiesystems hin zu den erneuerbaren Energien haben wir den Auftrag bekommen, das System mit Blick auf 2030 zu überprüfen. Insbesondere weil zu diesem Zeitpunkt die Kohlekraftwerke nicht mehr am Netz sein werden. Daraus ist die Langfristanalyse 2030 entstanden, und das Thema Systemstabilität wurde erstmals in dieser Tiefe untersucht. Im Kreis der vier ÜNB beschäftigt uns das Thema schon lange, aber bisher erfuhr es in der Politik wenig Resonanz, weil es ein sehr komplexes Thema ist. 

Es wurden Zustände gefunden, in denen bereits ein n-1-Fehler für eine Systemunterbrechung ausreichen würde. Das heißt, wenn zum Beispiel ein Blitz einschlagen würde, dass so eine Leitung ausfällt, dann könnte das Stromnetz außer Gleichgewicht geraten. Das ist schon beachtlich! Das Netz wäre somit nicht mehr n-1-sicher, dabei ist die n-1-Sicherheit ein Grundprinzip der deutschen Netzplanung. Und das hat auch die Politik wahrgenommen. Besonders aufgefallen ist uns, dass vor allem im Norden, wo die großen Wind-Offshore-Anlagen angeschlossen sind, aber das Netz weniger engmaschig als im Süden ist, die Stabilität des Netzes deutlich gefährdet wird.“

Das Netz ist vom Grundprinzip her nicht mehr sicher

Wollen wir das technische Kauderwelsch mal übersetzen. Die Fachleute der Übertragungsnetzbetreiber „beschäftigt“ also das Thema schon lange, aber die Politik hat es nicht kapiert, weil „es ein sehr komplexes Thema“ ist. Und dann kommt der Hammer: Das deutsche Übertragungsnetz beherrscht nicht in jedem Fall mehr den „n-1-Fehler“. Das heißt, wenn in einer angespannten Situation eine der großen Übertragungsleitungen durch Blitzeinschlag, langwellige Leiterseilschwingungen bei viel Wind und Schnee, Sabotage oder durch einen Transformator-/Hochspannungsschalterfehler plötzlich ausfällt, könnte „das Stromnetz außer Gleichgewicht geraten“ – also in einem Dominoeffekt zusammenbrechen. Die Folge heißt übersetzt, es könnte zu einem Teilnetzausfall oder im schlimmsten Fall zu einem Blackout kommen. Das sage diesmal nicht ich, sondern die Teamleiterin Systemverhalten, Bereich strategische Netzplanung bei TransnetBW. Ich habe das auf der Achse schon vor Jahren geschrieben und bin dafür beschimpft worden.

Die Schwachstellen des Netzes sind eher im Norden, wo die vielen Windräder Strom erzeugen sollen, den das Netz dann einsammeln muss. Dafür ist es aber nie gebaut worden. Mirjam König weiter:

„Im Austausch mit einem erfahrenen Kollegen haben wir kürzlich festgestellt: Wir befinden uns in der zweiten Stufe der Energiewende. Wir sind mittendrin in einem Wandel von einem Synchronmaschinen-basierten hin zu einem Umrichterbasierten System. Synchrongeneratoren befinden sich in den bisherigen konventionellen Kraftwerken – Umrichter befinden sich in den ErneuerbareEnergien- und STATCOM-Anlagen bei Elektrolyseuren und Batteriespeichern. Sie müssen schon morgen zur Systemstabilisierung beitragen. Die Herausforderung ist jetzt, das Ganze umzusetzen: nämlich parallel an den richtigen Stellen zum Netzausbau und zum Bau neuer klimaneutraler (Gas-)kraftwerke.“

Auch hier ein Übersetzungsversuch: Die großen rotierenden Generatoren der Kraftwerke sind „Grid-Forming“-Maschinen, sie halten aufgrund ihrer großen Masse die Frequenz von 50 Herz im Sekundenbereich konstant. Für die Kollegen vom BMWI und BNA – Masseträgheit ist eine physikalische Eigenschaft, die dafür sorgt, dass Leistungsschwankungen in einem Bereich, in welchem die Zeit für menschliche Eingriffe zu kurz ist, abgefedert werden. Windräder haben nur kleine Massen und Solarpaneele gar keine rotierenden Teile, sie sind mit ihren Wechselrichtern „Grid-Following“; das heißt, sie hängen sich ans Netz der „Grid-Forming-Maschinen“ und wirken nicht stabilisierend. Nebenbei, Gaskraftwerke sind eher „Grid Following-Maschinen“. Auch die Spannungshaltung im Netz durch Blindleistungsregelung wurde bisher von den großen Kraftwerksgeneratoren vorgenommen.

Alles umbauen in wenigen Jahren

„Der Strom von morgen, der fast ausschließlich aus erneuerbaren Energien (EE) erzeugt wird, soll in das Stromnetz nicht nur integriert werden, sondern auch in der Lage sein, das Netz jederzeit stabil zu halten. Doch dafür fehlt den EE-Anlagen noch die Grid-forming-Eigenschaft, die sie dazu befähigt, insbesondere im Störungsfall, einen stabilen Netzbetrieb zu gewährleisten.“

Nun soll es aber nach dem Willen der Regierung nach 2030 keine Großkraftwerke mehr geben, außer den noch nicht vorhandenen H2-Ready-Gaskraftwerken. Jetzt muss eine elektronische Lösung für die Millionen Wechselrichter der „Erneuerbaren“ erfunden werden, dann muss man sie erproben und dann letztlich überall einbauen. In sechs Jahren für 60.000 Windräder, für Millionen von Solarpaneelen und vielleicht sogar für die Rückladestationen der Millionen Elektroautos. Als Techniker sage ich da nur: Kein Kommentar.

Die heutigen „Grid-Forming-Anlagen“ haben durchweg Pilotcharakter. Sie sind kompliziert und – Überraschung – kostenintensiv. Dr Michael Heinsel von TransnetBW sagt:

„Die STATCOM-GFM Anlage ist eine stromrichterbasierte Kompensationsanlage mit der Grid-forming-Eigenschaft, die gerade u.a. am Umspannwerk von TransnetBW in Wendlingen geplant wird. TransnetBW möchte mit dieser Anlage die STATCOM-Technologie im Betrieb validieren und praktische Erfahrungen sammeln.“ 

Die Kirsche auf der Torte – „Schwarzstartfähige Kraftwerke“

Wenn man nach einem großflächigem Stromausfall das Netz wieder hochfahren will, braucht man Kraftwerke, die ohne Fremdstromversorgung angefahren werden können, da sie ein eigenes Wasserkraftwerk haben, oder große Notstromaggregate. Windmühlen und Solarpaneele sind nicht schwarzstartfähig. Das Kernkraftwerk Emsland, das im letzten April verschrottet wurde, war so ein Kraftwerk. Es hatte eine kleinere Gasturbinenanlage auf dem Kraftwerksgelände. Damit ist heute aber Ende Gelände.

Also müssen die vielen noch nicht mal geplanten, geschweige denn gebauten H2-ready-Gaskraftwerke möglichst so ausgerüstet werden, dass sie schwarzstartfähig sind. Das ist auch – Überraschung – sehr kostspielig.

Mirjam König wurde in dem Interview abschließend gefragt: „Wen siehst du außer den ÜNB noch in der Pflicht?“ Sie antwortete:

„Für mich ist essentiell, dass ÜNB, Verteilnetzbetreiber, Anlagenhersteller, Zertifizierer und natürlich die Politik an einem Strang ziehen müssen. Es muss allen klar sein, dass mit dem Bewusstsein für die Kritikalität der Systemstabilitätsthemen und den entsprechenden Maßnahmen, die ergriffen werden oder nicht, die Energiewende steht oder fällt.“

Ich übersetze letztmalig frei: Die Kohlekraftwerke werden noch eine lange Zeit weiterlaufen.

Ich danke Stefan von Outdoor Chiemgau für die Anregung zu diesem Artikel.

Der Artikel erschien zuerst bei ACHGUT hier

 



All-Electric-Society and Renewables Only – kann das gelingen?

geschrieben von Admin | 8. August 2024

Die Energiewende schreitet voran, als ob es keine Sackgasse gäbe, aber weiterhin zu langsam für die politische Führung und vor allem für die NGOs. Trotzdem soll der Green Deal der EU der erfolgreiche Weg in die neue, bessere und vor allem CO2-freie Zukunft werden. Auch die Wirtschaft soll davon profitieren, wenn sie „voranschreitet“. Wohlstand soll es nicht kosten.
Theoretisch machbar ist vieles, aber ist es unter ökonomischen und ökologischen Aspekten auch realisierbar? Der Artikel stellt die notwendigen quantitativen Fragen.

Von Klaus Maier und Dr. Andreas Geisenheiner

Wir kommen aus einer preisgünstigen Energieversorgung

Blicken wir zurück, in die Zeit, in der die Energie problemlos und günstig zur Verfügung stand: Noch zur Jahrtausendwende erzeugten wir in Deutschland aus den speicherbaren Primärenergieträgern Rohöl, Erdgas, Kohle, Wasserkraft und Uran unsere gesicherten Endenergien für Industrie, Mobilität und Wohnen.

Abb. 1 zeigt die bekannte Abfolge der Verarbeitungsschritte und deren unvermeidlichen Verluste. Abb. 1.

Mit der Höhe der Verluste, die aus den Wirkungsgraden der Energiewandlungen resultieren, sind Kostenkomponenten verbunden, die in die Endpreise eingehen. Je geringer die Verluste, d.h. desto besser die Wirkungsgradkette ist, umso effektiver wird die Primärenergie genutzt und umso kostengünstiger ist die Endenergie vor deren Nutzung. Eine zentrale Voraussetzung für eine effizient funktionierende Marktwirtschaft ist die orts-, mengen- und zeitgenaue, also bedarfsgerechte Bereitstellung von Endenergie. Dazu sind geeignete Speicher- und Transportkonzepte nötig. So wird z.B. der Strom genau in der gewünschten Menge zur gewünschten Zeit über das Stromnetz dorthin geliefert, wo er gebraucht wird. Oder der Motor im PKW bekommt aus dem Energiespeicher Kraftstofftank (für bis zu 800 km) jederzeit so viel (End-)Energie, wie er benötigt, um sie in die aktuell gewünschte Nutzenergie (Traktion) zu wandeln.

Die Ukraine-Krise hat offengelegt, wie verletzbar die Energieversorgung eines Landes ist, wenn große Abhängigkeiten bei zu geringen Speicherkapazitäten bestehen. Man muss sich darüber im Klaren sein, dass in kalten Winterperioden, wenn z.B. in Frankreich viel direkt mit Strom aus seinen Kernkraftwerken geheizt wird und der Strom in der EU knapp wird, Deutschland chancenlos dasteht, wenn es sich nicht autark mit Strom versorgen kann. Schließlich wird Frankreich seine Bevölkerung nicht frieren lassen, damit in Deutschland die Lichter nicht ausgehen.

Wenn wir unseren vormals abgesicherten Wohlstand nicht aufgeben wollen, gehören zu der verkündeten CO2-freien Zukunft, der „sauberen“ All-Electric-Society, drei zentrale Forderungen:

  1. Strom muss nachfrageorientiert zur Verfügung gestellt werden, d.h. es muss eine flächendeckend gesicherte Stromversorgung geben.
  2. In der Stromversorgung soll Deutschland – abgesehen von temporären Ausgleichslieferungen zur Aufrechterhaltung der Stabilität des europäischen Stromnetzes – bilanziell autark sein. Eine Energiemangelwirtschaft darf es nicht geben, wie es die Degrowth-Ideologie provozieren würde.
  3. Die Energiekosten für Strom und Energieträger dürfen die Konkurrenzfähigkeit der deutschen Industrie und Wirtschaft nicht gefährden. Für allgemeinen Wohlstand muss nicht nur die Industrie, sondern auch der Bürger seinen Energiebedarf problemlos bezahlen können.

Zu weiteren Anforderungen an eine akzeptable Energiewirtschaft gehören deren Umweltverträglichkeit – und zunehmend diskutiert – auch deren Ressourcenverbrauch. Volatile Umweltenergien (VE) sind aufgrund ihrer niedrigen Energiedichten ganz erheblich flächen- und materialintensiver als konventionelle Kraftwerke. Die Komplexität einer technischen Gesamtlösung, zu der natürlich die Transport- und Speichereinrichtungen gehören, geht auch mit der Handhabbarkeit und der Zuverlässigkeit des Systems, sowie mit den Kosten Hand in Hand. Zum Aspekt der Komplexität und dessen Konsequenzen sei auf [1] verwiesen.

Die Idee der All-Electric-Society

Die „All-Electric-Society“ verspricht uns, dass mit sogenannten Erneuerbaren Energien alle Anwendungssektoren (Strom, Wärme und Mobilität) preisgünstig („Sonne und Wind stellen keine Rechnung“) direkt oder indirekt abgedeckt werden können.

Der Sektor Strom entspricht den üblichen Anwendungen, wie z.B. Beleuchtung und Betrieb von Maschinen in Industrie und Haushalt.

Wärme hat zwei Anwendungsbereiche:

1. Die Niedertemperaturwärme bis 100 °C (z.B. für Raumheizung, Warmwasser), die künftig vorwiegend mit Wärmepumpen erzeugt werden soll.

2. Die industrielle Prozesswärme über 100° C (bis 2000 °C), die künftig etwa aus der Verbrennung elektrolytisch erzeugten Wasserstoffs kommen soll. Hier findet bisher vorwiegend Erdgas und Kohle/Koks Anwendung.

Zum Sektor Mobilität gehören neben dem privaten und öffentlichen Transportwesen auch die industriellen Großgeräte in Bergbau, Bau- und Landwirtschaft. Sind Nischenlösungen bei E-Mobilität durchaus sinnvoll, so sind E-Antriebe für den großen Rest nicht praktikabel. Die All-Electric-Verfechter schwenken deshalb bereits auf synthetisch erzeugte Kraftstoffe um, zumal sich deren Import, wie es heißt, aus VE-affinen Klimazonen anbietet. In jedem Fall werden diese Kraftstoffe um ein Vielfaches teurer [2] als die heutigen Kraftstoffe, was für Deutschland ein weiterer Wettbewerbsnachteil wäre.

Gesicherte Stromversorgung und Überschussenergie

Die Energieversorgung einer Gesellschaft und Wirtschaft, die den Wohlstand erhält, basiert auf:

  1. einer gesicherten Stromversorgung
  2. und Energieträgern in Form von Kraftstoffen.

Abb.2 zeigt, wie das in Zukunft prinzipiell funktionieren soll.

Abb. 2

Wenn die Stromversorgung vorwiegend aus wetterabhängigen, d.h. volatilen Erzeugern gespeist wird (abgesehen von Biomasse, Biogas und Wasserkraft von 60 bis maximal 90 TWh/a), sind nicht nur Kurzzeit-Speicher im Stromversorgungssystem nötig. Unabdingbar für eine gesicherte Stromversorgung ist die saisonale Langzeitspeicherung, die nur über Power-to-Gas-to-Power (P2G2P) machbar ist. Diese Speichertechnik hat aber hohe Verluste, weil der Gesamtwirkungsgrad nur rund 25% beträgt. Die VE gehen daher mit erster Priorität direkt in das Netz (grün in Abb. 2). Das, was diesen Bedarf übersteigt, wird in die Speicher geleitet (rosa). Der gespeicherte Strom kann dann die Versorgungslücken der VE füllen (rot).

Wenn zeitweise darüber hinaus noch Strom erzeugt wird, kann diese Überschussenergie (blau) für Wasserstofferzeugung genutzt werden. Auf diese Weise müsste (theoretisch gesehen) keine Abregelung der VE-Anlagen erfolgen.

Der Energieträger Wasserstoff (H2) ist die stoffliche Basis für synthetische Gase (z.B. CH4, d.h. Methan), Kraftstoffe (Benzin, Diesel, Kerosin) und für die Grundstoffe der Industrie, wie z.B. Ammoniak.

Der Wasserstoffbedarf ist mit 36 Mill. Tonnen pro Jahr [2] realistisch ermittelt worden. Das ist deutlich mehr, als dies durch die Bundesregierung kommuniziert wird. Trotzdem gibt es kaum noch einen Wissenschaftler, der bezweifelt, dass grüner Wasserstoff zu großen Teilen importiert werden muss. Die außenpolitischen Aktivitäten unserer Regierung bestätigen das. Auf die Kosten und technischen Probleme mit Wasserstoff kann hier nicht näher eingegangen werden (siehe [2]).

In einem Zukunftsszenario, Abb. 3 (vereinfachte Darstellung), werden notwendige Quantitäten einer deutschen All-Electric-Energiezukunft abgeschätzt.

 Abb. 3

Wie Abb. 3 zeigt, werden die in 2019 bestehenden Nutzenergiemengen der vier Anwendungsfelder durch etwa die gleichen Nutzenergiemengen in der Zukunft ersetzt, diese aber meist auf andere Weise bereitgestellt (Details siehe [3]). Beispielsweise wird in diesem Szenario die Solarthermie von heute 10 TWh/a ausgebaut auf 50 TWh/a und die Technik der Wärmepumpe geht von 17,5 auf angenommene 300 TWh/a. Beides macht viel Wärme aus wenig Strom. Ziel ist, dass die Summe aller Wärmeerzeugungsarten wieder die gleiche Nutzenergie ergibt. Das Prinzip des Erhalts der Nutzenergie sichert den gesellschaftlichen Wohlstand und damit auch einen funktionierenden Sozialstaat.

Unüberwindliche Probleme

In diesem Szenario wird davon ausgegangen, dass lediglich ein Drittel des Wasserstoffbedarfs in Deutschland erzeugt wird bzw. erzeugt werden kann. Der Rest muss importiert werden, sodass dafür keine heimische Überschussenergie benötigt wird.

Die entscheidende Frage lautet nun: Wie viel VE ist für dieses Szenario in durchschnittlichen Ertragsjahren bereitzustellen? Die Tabelle weist hierzu einen Wert von rund 2.200 TWh/a aus. Das verlangt den Ausbau der Windenergie- als auch der PV-Anlagen auf mindestens das 10-Fache von heute. Das ist weit mehr als das 2- bis 3-Fache, das angeblich reichen soll.

Aufgrund der geringen Energiedichte der VE sind sehr hohe spezifische Aufwendungen für die Anlagen zur Gewinnung, Speicherung und Verteilung nötig und das bei VE-Spitzenleistungen von bis zu 800 GW, dem 9-fachen der bisherigen Netzkapazität. Dabei benötigen die Verbraucher 2050 im Netz nur etwa die doppelte Leistung (als Spitzenwert) im Vergleich zu heute (85 GW). Auch der spezifische Flächenverbrauch des neuen Gesamtsystems ist um ein Vielfaches höher als der von konventionellen Kraftwerken. Der Ressourcenverbrauch an neuen, wie auch an alten Werkstoffen wird ebenfalls um ein Vielfaches steigen, und deren Recycling ist noch zu großen Teilen ungeklärt.

Welchen Flächenverbrauch das bedeuten würde, kann man [4] entnehmen. So kommen die Problembereiche des Recyclings, des Vogelschutzes – 10-fach mehr Windräder bedeuten 10-fach mehr getötete Vögel –, der Speicherkosten, der Netzausbaukosten etc. hinzu (zu den Kosten siehe [5]). Hier bauen sich praktisch unüberwindliche Problemfelder auf. Dabei stehen wir erst am Anfang! Die All-Electric-Society ist für Deutschland kein realisierbares Modell und kein Vorbild für den energiehungrigen Rest der Welt! Die aufstrebenden Länder brauchen vor allem preisgünstige Energie, und die ist nur aus fossilen Energieträgern zu bekommen. Nur so werden sie Wohlstand erreichen, den man ihnen schwerlich verwehren kann. Wir aber werden durch Verlust an Konkurrenz unsern Wohlstand verlieren.

Wer gebietet Halt?

Auf der einen Seite wird uns noch versprochen, dass mit der Energiewende unser Lebensstandard erhalten bleibt (Wahlplakat 2021: Erlebe dein grünes Wirtschaftswunder), auf der anderen Seite spricht man schon offen von „Degrowth“, also einem gewollten Rückgang der Wirtschaftsleistungen und Einschränkungen der Bürger (Stichwort: Suffizienz). So sehr man verschiedene Effekte der Wachstumsverfechter des „mehr, höher, weiter, schneller“ kritisch hinterfragen kann, so muss man doch anerkennen, dass das Prinzip, das Robert Bosch schon kannte: „das Bessere ist des Guten Feind“, die Grundlage für die erfolgreiche und damit unverzichtbare Weiterentwicklung in allen Gesellschaftsbereichen bleibt. Daher kann man zwar über neue Lösungen zur Energiebereitstellung und effizienteren Energiewandlungen nachdenken, aber eine willkürliche oder gar mutwillige Reduktion der Nutzenergie widerspräche dem fundamental.

Mit dem Begriff Degrowth soll uns nahegelegt werden, den Verzicht als Tugend zu üben. Wie: „You will own nothing and you will be happy!“ (Sie werden nichts besitzen und Sie werden glücklich sein! – von Ida Auken, 2016 Essay für das World Economic Forum).

Angesichts der bestehenden Widerstände durch die bereits jetzt aktiven 1000 Bürgerinitiativen, ist es schwerlich vorstellbar, wie man die Abschaltung der sicheren Kernkraftwerke, den 10-fachen Ausbau der Wind- und PV-Anlagen, bei gleichzeitigem Verlust des Wohlstandes, auf den es hinausläuft, den Menschen vermitteln will. Wenn man dann noch hinzunimmt, dass die Selbstkasteiung Deutschlands – selbst wenn man den „Green Deal“ der EU hinzunimmt – keine nennenswerte Reduktion des weltweiten CO2-Anstiegs bewirken wird, treibt das die Energiewende-Agenda ins Absurde.

Letztlich kann nur die Macht des Faktischen Einhalt gebieten, aber fragt nicht, was bis dahin alles auf lange Zeit „nachhaltig“ zerstört wurde.

Quellen, Verweise:

[1] Klaus Maier, Dr. Andreas Geisenheiner, Wie komplex ist unsere Energieversorgung?, https://magentacloud.de/s/5M6q8QkecQtskTE

[2] Klaus Maier, Gutachterliche Stellungnahme zum Hessischen Wasserstoffzukunftsgesetz, https://magentacloud.de/s/mz8ogDtxLPzX7Gb

[3] Klaus Maier, Substitutionen der energetischen Nutzung für eine CO2-freie Zukunft, https://magentacloud.de/s/CAC36SxEWE3LyeP

[4] Klaus Maier, Flächenverbrauch von Wind- und PV-Anlagen in Deutschland, https://magentacloud.de/s/5dYL9HESRpbQndx

[5] Klaus Maier, Die Abrechnung mit der Energiewende, ISBN 978-3-347-06790-5
(Werbeflyer: https://magentacloud.de/s/CxWrqgoMCM2gQzK)