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Energiewende:

Die Erzeugung aus Wind und Photovoltaik schwankt stark – Wie können die Dunkelflauten überwunden werden?

In meinem letzten Beitrag in der April-Ausgabe der LinX habe ich herausgearbeitet, dass die Energieversorgung zukünftig im Wesentlichen auf elektrischer Energie basiert und dass der Strom größtenteils aus Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen (PV) kommen wird.

Bisher haben wenige Großkraftwerke den Strom in Deutschland produziert. Fallen z.B. zwei dieser Kraftwerke gleichzeitig aus, dann kann es schlimmstenfalls in ganz Europa zu einem Stromausfall kommen. Bei erneuerbaren Energien (EE) ist das anders. Hier kommt der Strom aus dezentralen Kleinanlagen. Wenn so eine Anlage ausfällt, dann merkt das Netz dieses kaum und bleibt stabil.
Allerdings wird es vorkommen, dass kein Wind weht und auch die Sonne nicht scheint (Die sogenannte Dunkelflaute). Dafür (benötigen wir) werden dann Speicher benötigt, die den Strom zwischenlagern.
Für kurzfristige Schwankungen wären z.B. Litium-Ionen-Speicher geeignet, die regional verteilt werden könnten. Zusätzlich brauchen wir aber auch Langzeitspeicher, die in der Lage sind, den Stromüberschuss des Sommers bis zum Winter zwischenzulagern. Dafür reichen Speicher auf Litium-Ionen-Basis aus wirtschaftlichen und Umweltgründen nicht aus.
Aber mit Strom kann aus Wasser mit Hilfe von Elekroliseuren in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespaltet werden und dieser dann z.B. in Salzkavernen eingelagert werden. Diese Kavernen (wie sie z.B. im Kieler Raum bereits als Gasspeicher vorhanden sind), sind bezogen auf die BRD ausreichend groß, um mehrere Wochen Dunkelflaute zu überbrücken.
Es wird hierbei elektrische Energie (Strom) in Wasserstoff gewandelt, eingelagert und bei Bedarf z.B. mit Hilfe von Gaskraftwerken wieder in Strom zurückgewandelt.
Klingt gut, hat aber auch einen Haken. Bei der Umwandlung des Stroms in Wasserstoff und bei der Rückwandlung entstehen Verluste. Diese können zusammen - je nach Technologie - mehr als 50% betragen. Das bedeutet, aus 1 kWh Strom erhält man 0,5 kWh Wasserstoff.
Der dafür benötigte Strom aus Erneuerbaren Energien (EE) muss zusätzlich produziert werden. Das heißt, ca. 20% der notwendigen Produktionskapazität des erneuerbaren Stroms muss noch zusätzlich bereitgestellt werden, um Dunkelflauten zu überbrücken.

Klimaschutz Stromverbrauch web

Grafik:
Da Wasserstoff (H²) aus Strom hergestellt werden muss und dieser Prozess nicht verlustfrei abläuft, ist der dafür benötigte Strom in der Grafik auch als Strom (Speicherverluste) dargestellt. Grafik: Prof. Volker Quaschning

Der Strom aus EE ist bei den Gestehungskosten (Herstellungskosten) mittlerweile billiger, als der Strom sämtlicher Kraftwerke, die mit fossiler Energie betrieben werden und noch einmal erheblich billiger, als Atomstrom (wenn man die Entsorgungskosten und CO2-Schädlichkeit berücksichtigt). Das gilt schon lange für Energie aus Wasserkraft und Biogas-Anlagen und trifft mittlerweile auch für Photovoltaik (PV) und Windkraft zu. So sind die Gestehungskosten für Onshore-Wind mittlerweile auf ca. 5 cts/kWh gesunken und sinken weiter. Ähnliches gilt auch für PV-Anlage, die jetzt bei ca. 2,5-8 cts/kWh liegen. Auch hier bei weiter sinkender Tendenz. Kohlestrom lässt sich mit ca. 4,6-8 cts/kWh herstellen, wobei dieser allein durch die CO²-Steuer und CO²-Zertifikate immer teurer wird. Dabei wird der Umweltschaden durch das CO² noch nicht einmal angemessen berücksichtigt. Von anderen Umweltbelastungen wie Quecksilber, Schwefel usw. ganz abgesehen.

Die kWh (Kilowattstunde) ist eine physikalische Einheit, mit der die Menge eines Energieträgers gemessen wird, aber auch verschiedene Energieträger wie z.B. Strom und Erdgas verglichen werden können. Abgesehen von Umwandlungsverlusten kann also 1 kWh Strom genau so viel Wasser um die gleiche Temperaturdifferenz erwärmen, wie 1 kWh Gas. Der Unterschied besteht nur darin, dass Strom effizienter und vielseitiger einsetzbar ist und daher als „höherwertige“ Energie eingestuft werden kann. Die Verlegung eines Stromnetzes ist deutlich kostensparender, als die Verlegung eines Gasnetzes. Unter Berücksichtigung zukünftiger CO²-Freiheit der Energieerzeugung wird Wasserstoff als Energieträger das Erdgas ablösen. Um Dunkelflauten vorzubeugen, für die chemische Industrie, um z.B. Kunststoffe herzustellen und auch als Ersatz für Kohle bei der Stahlgewinnung wird Wasserstoff zukünftig gebraucht.

Was das für die Energieversorgung in Kiel bedeuten könnte, werde ich in einem weiteren Artikel anreißen. Hinweise und Material zur Energieversorgung in Kiel (Zahlen, Daten, Fakten) würden mir die Arbeit erleichtern - also her mit dem Material, wo immer es sich befindet!

Über ganz Europa betrachtet ist der Haushaltsstrom in Deutschland mit ca. 32 cts am teuersten. Der Durchschnittspreis liegt in der EU bei ca. 21 cts. Dabei wird in der BRD heute schon 50% des Stroms CO²-frei und sehr günstig hergestellt.
Das liegt vor allem an den hohen Steuern, Abgaben und der EEG-Umlage. So wird beispielsweise Gas oder Holz als Energieträger nicht mit einer EEG-Umlage belastet.
Die Gesamtbelastung führt zu einer Verzerrung in der Wärmeversorgung im Wohnungsbestand. Hausbesitzer werden regelrecht ermutigt, Gas (Erdgas) für die Beheizung ihrer Häuser einzusetzen. Selbst Häuslebauer erhalten Zuschüsse von der Bafa oder verbilligte KFW-Kredite, wenn sie eine Erdgasheizung in Verbindung mit Solarthermie in ihr Haus einbauen. Das gilt zwar auch für die Wärmepumpe, ist hier aber nachvollziehbar, weil die Wärmepumpe zusätzliche Umweltenergie zur Wärmegewinnung nutzt. Meine Forderung wäre, den Einbau von neuen Gas-Wärmeerzeugern zur Beheizung in Häusern zu verbieten. Dänemark ist in dieser Hinsicht ein zu lobendes Beispiel.

Hier ein paar Vorschläge:

Es ist zu fordern, dass die Stromkosten – abhängig vom Anteil der Erneuerbaren Energien (EE) so weit gesenkt werden, dass sie nicht mit mehr Aufschlägen, als denen von Erdgas, belegt werden. Auf diese Weise könnte der Energiemarkt deutlich entzerrt werden.
Für Gas gilt eine entsprechende CO²-Steuer, die aber insgesamt derzeit viel zu niedrig ausfällt, als dass sie eine angemessene Wirkung entfalten könnte. Diese sollte angehoben werden.
Die Mieter können in der Regel nicht frei entscheiden, welche Energieform sie für die Beheizung ihrer Wohnung wählen. Ich halte es daher für sinnvoll, den Hausbesitzern gesetzlich zu verbieten, die CO²-Steuer aus Wärmeenergie zur zentralen Beheizung der Häuser auf die Mieter umzulegen. Das wäre in Verbindung mit Zuschüssen zur ohnehin anstehenden Gebäudesanierung ein zusätzlicher Anreiz für die Eigentümer, hier nachzurüsten.
Energie zur Bereitstellung von Wärme in Wohngebäuden dient der Daseinsvorsorge und gehört daher nicht in private Hände. Es gibt seit der Liberalisierung des Energiemarktes bisher leider nur wenige Beispiele in Deutschland, wo eine Privatisierung verhindert oder rekommunalisiert werden konnte.
Sowohl die Strom-, als auch die Gasnetze müssen vergesellschaftet werden. So waren z.B. die Stadtwerke Kiel ursprünglich in 100 prozentigem städtischem Besitz, aber die Mehrheitsanteile wurden an den Energiekonzern (MVV) vergeben. Diese müssen wieder zurückgeführt werden. Nur dadurch ist auch ein Einfluss der Kieler Bürgerinnen und Bürger und der Stadt Kiel auf die Energieversorgung und die Daseinsvorsorge wieder möglich.
Eines sollte klar sein – ohne gesellschaftlichen Druck, der zu recht durch Fridays for Future und anderen Organisationen aufgebaut wird, werden wir die Energiewende nicht schaffen.

Rainer Jansen

Anmerkung:
Für alle Inhalte dieser Artikelserie ist allein der Autor verantwortlich. Sie wurden mit Hilfe von Gutachten, Artikeln und Videos in dieser Form zusammengetragen. Seine wesentliche Motivation begründet er mit seiner Verantwortung gegenüber kommenden Generationen.