Offshore-Windkraftanlage

Windkraftanlage im Offshore-Windpark alpha ventus. Mehr Fotos und ein Video zu alpha ventus habe ich schon im Mai gebloggt.

Homo

Leicht bekleideter Vertreter der Gattung Homo während einer Ausstellung zur Evolution des Menschen im Naturkundemuseum im Ottoneum Kassel.

"Power Lines" von lorenabuena

In der aktuellen Diskussion um das Atom-Moratorium und einen möglicherweise schnelleren Atomausstieg gibt es ja die unterschiedlichsten Aussagen bezüglich der aktuellen Situation der Stromversorgung. Wer sich selbst ein Bild machen möchte, wie es um die aktuelle Stromversorgung steht, hier ein paar Links zu aktuellen Daten:

• Auf der EEX-Transparenzplattform werden Daten zur Einspeisung von Windkraftanlagen, Solaranlagen und konventionellen Kraftwerken dargestellt. Verfügbar sind jeweils Prognosen für den aktuellen Tag und tatsächliche Stromerzeugungsdaten für den aktuellen Tag und die Vergangenheit über mehrere Jahre. Das ganze gibt es grafisch aufbereitet in stündlichen Werten oder tabellarisch in Viertelstundenwerten. Leider sind nicht alle konventionellen Kraftwerke an die Plattform angeschlossen, sodass die Daten für die konventionelle Stromerzeugung tendenziell zu niedrig angegeben sind. Außerdem haben die Flash-Grafiken auf der Seite leider sehr lange Ladezeiten.
• Auf der Transparenzplattform der ENTSO-E kann man sich stündlich auf einer Europakarte anschauen, welche Länder gerade Strom exportieren und welche importieren. In einer weiteren Detailstufe kann man sich dann anschauen, welches Land von welchem anderen Land welche elektrische Leistung importiert. Allerdings muss man sich für die Plattform registrieren, die Registrierung ist aber kostenlos.
• Thiemo Nagel hat in seinem Blog die Daten der ENTSO-E zu einer Zeitreihe grafisch aufbereitet. Dargestellt werden dort die Daten seit 2009 im Jahresverlauf. Dabei kann die Grafik auch noch gefiltert und geglättet werden. Das besondere Highlight finde ich die Darstellung des kummulierten Jahressumme von Stromimporten und -exporten.
• Und werd den ganz aktuellen Netzstatus wissen will, kann sich bei der ENTSO-E die aktuelle Netzfrequenz angucken. Darin stellen 50 Hertz (Hz) die Sollfrequenz des europäischen Verbundnetzes dar. Schwankungen zwischen 49,8 Hz und 50,2 Hz treten im Normalbetrieb auf. Steigt die Frequenz über 50,2 Hz, so wird mehr Strom erzeugt als verbraucht wird. Das kann z.B. geschehen, wenn es durch eine Sturmfront viel mehr Windstrom gibt als prognostiziert oder wenn eine Millionenstadt einen Blackout hat. Sinkt die Frequenz hingegen unter 49,8 Hz, so ist es der umgekehrte Fall: Es wird mehr Strom verbraucht als erzeugt wird. Ursachen sind hier vorallem Ausfälle von Großkraftwerken und wichtigen Stromleitungen.

Bild: Power Lines von lorenabuena bei flickr unter CC-BY-NC-ND-2.0-Lizenz.

Los ging es in Kassel um sechs Uhr morgens mit dem Bus nach Cuxhaven. Dort bestiegen wir den Halunder Jet, einen Katamaran, der uns mit 36 Knoten (knapp 70 km/h) zuerst nach Helgoland und dann weiter zu alpha ventus brachte.

Karte: Alpha Ventus (rot), Helgoland (gelb) und Cuxhaven (grün)

Der Windpark liegt in der Nordsee, über 40 km nördich der Insel Borkum und damit bereits außerhalb der deutschen Hoheitsgewässer (12-Meilen-Zone), aber noch innerhalb der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ, 200-Meilen-Zone). Errichtet wurden dort zwölf Windkraftanlagen mit jeweils 5 Megawatt von zwei unterschiedlichen Herstellern (Areva und REpower). Da der alpha ventus der erste deutsche Offshore-Windpark ist, gibt es an den Windkraftanlagen im Programm RAVE intensive Forschungsarbeiten, die die unterschiedlichsten Gebiete, angefangen von Fundamentkonstruktionen über Anlagentechnik und Meteorologie bis hin zu Geologie und Ökologie untersuchen.

Fotos

kleines Video

Da es im Internet sehr viele Informationen zu alpha ventus gibt, schreibe ich hier keine weiteren Details, sondern gebe lieber eine Linkliste zum weiterlesen:

• Offizielle Webseite von alpha ventus
• alpha ventus bei Wikipedia
• Hersteller Areva
• Hersteller REpower
• Forschungsprogramm RAVE
• Forschungsplattform FINO 1

Das Video “Offshore-Windpark alpha ventus” von Grüner Nomade steht unter einer Creative Commons Namensnennung-NichtKommerziell-KeineBearbeitung 3.0 Unported Lizenz.

Im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sollen künftig erstmals konkrete Ziele für den Anteil von Ökostrom gesetzlich verankert werden. Für 2020 sind 35 Prozent vorgesehen, für 2030 schon 50 Prozent, wie aus einem Eckpunktepapier zum EEG hervorgeht.

Hätte die/der Autor*in aber mal richtig recherchiert, so hätte sie/er festgestellt, dass das im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) schon immer konkrete Ziele formuliert waren:

Im EEG aus dem Jahr 2000 heißt es in § 1:

Vorrang für erneuerbare Energien zur Stromversorgung im Hinblick auf Klimaschutz, Umweltschutz, nachhaltige Entwicklung; Erhöhung des Beitrags erneuerbarer Energien an der Stromversorgung, um ihren Anteil bis 2010 mindestens zu verdoppeln.

Im Jahr 1999 wurde laut der Statistik des Bundesumweltministeriums ((Tablle 2 im verlinkten Dokument)) 5,4 % des Stromverbrauchs regenerativ erzeugt, d.h. das Ziel im Gesetz ist also als 10,8 % zu interpretieren.

In der EEG-Novelle aus dem Jahr 2004 wurden dann konkrete Prozentwerte in das Gesetz aufgenommen. So heißt es in § 1 Abs 2:

Zweck dieses Gesetzes ist ferner, dazu beizutragen, den Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2010 auf mindestens 12,5 Prozent und bis zum Jahr 2020 auf mindestens 20 Prozent zu erhöhen.

Das Ziel von 12,5 % erneuerbare Energien am Stromverbrauch wurde dann bereits 2007 mit einem Anteil von 14,7 % überschritten. Folglich steht in der EEG-Novelle von 2009 in § 1 Abs 2 kein Ziel mehr für 2010 sondern nur noch ein Ziel für das Jahr 2020, das aber gegenüber dem EEG von 2004 deutlich erhöht wurde:

Um den Zweck des Absatzes 1 zu erreichen, verfolgt dieses Gesetz das Ziel, den Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2020 auf mindestens 30 Prozent und danach kontinuierlich weiter zu erhöhen.

Insofern scheint mir die eingangs zitierte Aussage in dem SPON-Artikel absolut nicht gerechtfertigt. Achso, letztes Jahr hatten die Erneuerbaren übrigens schon einen Anteil von 16,8 % am Stromverbrauch.

Warum blogge ich das? Weil mich schlecht recherchierte Artikel auf Spiegel Online (und sonst wo auch) nerven.

• Der erste Artikel Deutschland sucht den Superspeicher bietet einen recht guten Überblick, warum wir gerade im Stromsektor bei einer verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien einen Bedarf an Stromspeichern haben werden.
• Im zweiten Artikel Gib Gas: Wie man Licht und Wind zu Erdgas macht wird die Erneuerbare-Methan-Technologie beschrieben, die hier im Blog auch schon mehrfach Thema war.
• Der dritte Artikel Wasser marsch: Seen sind die größten Batterien beschreibt Pumpspeicherkraftwerke. Das Video im Artikel befasst sich insbesondere mit dem Pumpspeicher Atorf, das im Südschwarzwald gebaut werden soll.
• Im vierten und letzten Artikel Mach Druck: Windkraft im Boden wird beschrieben, wie man mit Hilfe von Druckluft Energie speichern kann.

Im Prinzip stellen diese vier Artikel eine recht gute Zusammenfassung der Themen meiner Master Thesis dar. Lediglich die Wasserstoff-Technologie wird in der Artikelserie nicht berücksichtigt.

Strommix 8. April, 14:15 bis 14:30 Uhr

Falls jemand noch wissen möchte, woher ich die Zahlen hab:

• Die Zahlen für Wind- und Photovoltaik-Einspeisung habe ich von der Transparenz-Plattform der EEX (European Energy Exchange).
• Da es meines Wissens nach keine Einspeisedaten für die anderen erneuerbaren Energien gibt, hab ich folgendes abgeschätzt: Laut Bundesumweltministerium gab es Ende letzten Jahres 4,8 GW Wasserkraftanlagen und 6,4 GW Bioenergie- und Klärgas/Deponieanlage. Da heute wahrscheinlich nicht alle Anlagen mit ihrer Nennleistung in Betrieb waren, hab ich einfach 2/3 der Nennleistung angesetzt.
• Geothermie hab ich vernachlässigt, weil es da bisher so gut wie keine Anlagen gibt ;-)
• Den Stromverbrauch von 70 GW hab ich so aus dem Bauch heraus geschätzt, dürfte aber meiner Erfahrung nach gut passen.

Grafik und Illustration Carsten Raffel/Greenpeace Energy

Vor zwei Wochen hat dann der Ökostrom-Anbieter Greenpeace Energy verkündet, dass sie zukünftig aus Windstrom per Elektrolyse Wasserstoff machen wollen und diesen Wasserstoff dann in das Erdgasnetz einspeisen wollen, denn im Erdgas darf bis zu einem bestimmten Anteil auch Wasserstoff enthalten sein. Wie das ganze funktionieren soll, zeigt zum einen die Grafik oben und noch besser das Video unten.

Weiteres zum Windgas gibt es hier zu lesen: http://www.greenpeace-energy.de/windgas/.
Auf einer Unterseite erklärt Greenpeace Energy auch, warum sie lieber Windgas als Biogas ins Erdgasnetz einspeisen:

Greenpeace Energy sieht die Gefahr, dass sich zumindest unter den heutigen Marktgegebenheiten eine Ausweitung der Biogasproduktion mit einer Umstellung auf eine ökologische Landwirtschaft und einer hohen Qualität im Naturschutz nur schwer vereinbaren lässt. Zwar gibt es durchaus Biogas, das auf ökologisch verantwortbare Weise produziert wird. Doch reicht dessen Menge momentan nicht aus, größere Kundenzahlen zu versorgen.

(ausführlicher hier zum weiterlesen)

Um die ganze Technologie auch auf wissenschaftlich zu untermauern, hat Greenpeace Energy zwei wissenschaftlichen Studien in Auftrag gegeben, die auch auf ihrer Webseite online verfügbar sind:

• M. Sterner, M. Jentsch, U. Holzhammer (Fraunhofer-IWES): Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung eines Windgas-Angebotes
• D. Schüwer, K. Arnold, C. Dienst, S. Lechtenböhmer, F. Merten, M. Fischedick, N. Supersberger, C. Zeiss (Wuppertal-Institut): Erdgas: Die Brücke ins regenerative Zeitalter. Bewertung des Energieträgers Erdgas und seiner Importabhängigkeit

Ganz interessant finde ich das Finanzierungsmodell für den Aufbau der Windgas-Technologie:

Greenpeace Energy bietet ab Herbst allen Gaskunden in Deutschland “proWindgas” an. In dem Tarif ist ein Aufschlag enthalten, der den Aufbau der Windgas-Technologie finanzieren hilft. Ab 1. Oktober 2011 beginnt die Belieferung der Gaskunden – zunächst mit 100 Prozent Erdgas, dem dann ab 2012 sukzessive mehr und mehr Windgas beigemischt wird.

Ich habe mich auf jeden Fall mal für das Windgas-Angebot vorgemerkt und bin mal gespannt, wieviel das Windgas teurer wird als normales Erdgas.

Angesichts der aktuellen Debatte um einen Ausstieg aus dem Ausstieg aus dem Atomausstieg und einem möglicherweise schnelleren Ausbau der erneuerbaren Energien ist das – wie ich denke – ein hochaktuelles Thema. Denn bei einem hohen Anteil an fluktuierenden, also zeitlich schwankenden, erneuerbaren Energien in unserem Stromsystem werden wir nicht umhin kommen, große Strommengen von Zeiten mit Stromüberschuss in Zeiten mit Strommangel zu verlagern. Es gibt schon einige Speichertechnologien, die sich prinzipiell dafür eignen. Pumpspeicherkraftwerke sind dabei die etabliertesten. Daneben werde ich in meiner Arbeit auch noch Druckluftspeicherkraftwerke und elektrolytisch erzeugten Wasserstoff untersuchen. Elektrische Batterien (Akkus) werde ich nur am Rande behandeln. Die genannten Technologien werden in meiner Arbeit mit der noch sehr jungen Technologie Erneuerbares Methan verglichen.

Erneuerbares Methan ist eine Speichertechnologie, bei der mit überschüssigem Strom per Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet. Der Wasserstoff (H2) lässt man dann mit Kohlendioxid (CO2) zu Methan (CH4) weiterreagieren. Das CO2 kann dabei aus den unterschiedlichsten Quellen kommen: Es fällt als Abfallprodukt z.B. in Biogasanlagen an oder auch unvermeidlich bei vielen industriellen Prozessen. Sogar direkt aus der Luft kann es genutzt werden. Da Erdgas zum größten Teil (je nach Erdgas-Sorte zu 80 bis 98 %) aus Methan besteht, kann das Erneuerbare Methan wie Erdgas genutzt werden, also z.B. in unterirdischen Speicherkavernen über lange Zeiträume gespeichert werden und in Erdgaskraftwerken oder Blockheizkraftwerken verstromt werden. Aber auch zum Heizen und als Fahrzeugkraftstoff lässt es sich wie normales Erdgas verwenden. Im Unterschied zu Erdgas ist Erneuerbares Methan aber CO2-neutral – sofern das CO2 zur Methanherstellung nicht aus der Verbrennung fossiler Quellen stammt.

In der Fernsehsendung ZDF-Umwelt wurde die Technologie letztes Jahr vorgestellt:

Entwickelt wurde und weiterentwickelt wird die Technologie in einem Team bestehend aus WissenschaftlerInnen und IngenieurInnen vom Fraunhofer-IWES in Kassel, dem Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg in Stuttgart und der Firma SolarFuel, ebenfalls in Stuttgart. Da bisher nur relativ grobe Vergleiche zu anderen Speichertechnologien existierten, ist es meine Aufgabe, die Technologie Erneuerbares Methan mit den oben genannten anderen Speichertechnologien zu vergleichen. Da die Speicherung von Strom immer auch mit Kosten verbunden ist, reicht es nicht aus, die Speicher technisch miteinander zu vergleichen, sondern auch wirtschaftlich. Das erklärt dann auch das schöne Fremdwort “techno-ökonomisch” im Titel der Master Thesis ;-)

Das ist übrigens nicht das erste Mal, dass ich über Erneuerbares Methan blogge, denn ich war ja letztes Jahr auf der Biomethan-Konferenz in Bad Hersfeld, wo unter anderem Erneuerbares Methan vorgestellt wurde. Und es wird auch bestimmt nicht das letzte Mal sein, dass ich über diese Technologie schreibe. Aber auch über die anderen Speichertechnologien werde ich – sofern ich die Zeit und die Muße finde – hier im Blog noch etwas detailierter eingehen.

Aber auch wenn ich hier nicht weiter auf die Ereignisse der letzten Tage zurückblicken möchte, so möchte ich nach vorne blicken: Nämlich, wie soll es energiepolitisch bei uns in Deutschland weitergehen könnte. Angesichts von Fukushima sind in der Energiepolitik Korrekturen notwendig. Nein, die Kernenergie muss ganz neu überdacht werden. In der jetzt ausgebrochenen politischen Debatte geht es gerade wild durcheinander. Mehr oder weniger diffuse Forderungen kommen aus allen politischen Richtungen und man weiß nicht mehr, wer gerade wen mit der Forderung nach Stilllegungen von Kernkraftwerken oder dem endgültigen Ausstieg überholt. Aber wie gesagt, sehr viele Forderungen erscheinen mir ziemlich diffus und wenig durchdacht.

Noch vergleichsweise konkret erscheint mir der Antrag Die Lehren ziehen: Der Atomausstieg ist zwingend, notwendig und machbar!, den die Grünen morgen auf ihrem Länderrat (kleiner Bundesparteitag) voraussichtlich beschließen werden. Die aus meiner Sicht entscheidende Passage steht fast am Ende des Antrags:

Wir Grüne streben an, das Atomzeitalter in Deutschland in der kommenden Legislaturperiode endgültig zu beenden. Das kann gelingen, wenn jetzt schnell die rechtlichen und finanziellen Voraussetzungen geschaffen werden, vor allem aber durch einen beschleunigten Ausbau der Erneuerbaren Energien, Investitionen in Energieeffizienz und Energieeinsparung sowie die Schaffung einer modernen Infrastruktur. Jeder Tag des Zögerns und Zauderns ist ein verlorener Tag für die notwendige beschleunigte Energiewende.

Das bedeutet also einen vollständigen Atomausstieg bis spätestens 2017. Das ist doch Wahnsinn, dachte ich zuerst. Aber dann habe ich mal gerechnet. Zunächst nur ganz grob für einen Kommentar im Blog von Till Westermayer, der ebenfalls über den grünen Antrag zum Atomausstieg beim Länderrat gebloggt hat. Dann wollte ich es aber noch ein bisschen genauer wissen und dabei ist folgendes Diagramm rausgekommen.

Bruttostromerzeugung in Deutschland

Es zeigt, wie sich Stromerzeugung und Strommix im letzten Jahrzehnt entwickelt hat und wie er sich bis zum Jahr 2017 weiter entwickeln könnte. Dabei habe ich unterstellt, dass der Atomausstieg linear bis 2017 erfolgt und diese fehlende Strommenge durch einen Ausbau der erneuerbaren Energien kompensiert wird. Außerdem habe ich deutliche Verbesserung der Energieeffizienz und dadurch eine Senkung des Stromverbrauchs von 1 % pro Jahr unterstellt. Um das Ziel einen Atomausstiegs bis 2017 zu erreichen, müssten jeden Jahr die regenerative Stromerzeugung um etwa 14 TWh steigen. Zum Vergleich: 2010 wurden insgesamt 102,3 TWh regenerativ erzeugt und im Mittel betrug in den Jahren 2004 bis 2009 das Wachstum knapp 10 TWh pro Jahr. Im Jahr 2007 wurden mit einem Zubau von 16 TWh sogar die nötigen 14 TWh übertroffen. Was also die nötigen Energiemengen angeht, so erscheint ein Atomausstieg bis 2017 also wirklich machbar.

Wo ist denn die Mama?

Keine Versuchsanlage

Umgebindehaus mit Blumen

(Umgebindehaus auf Wikipedia)

Braunkohletagebau Nochten

(Braunkohletagebau Nochten auf Wikipedia)

Dinosaurier am Horizont

(Braunkohlekraftwerk Boxberg auf Wikipedia)