In letzter Zeit habe ich mich ein wenig mit dem Einfluss der erneuerbaren Energien auf die Importabhängigkeit beschäftigt und die Ergebnisse in diesem Papier zusammengefasst. Eine Zusammenfassung möchte ich euch aber an dieser Stelle nicht vorenthalten.

Einleitung und Ziel

Die Stromerzeugung in Deutschland basierte in der Vergangenheit und basiert noch heute zu einem großen Anteil auf den Energieträgern Braunkohle, Steinkohle, Erdgas und Uran. Nicht alle dieser fossilen Brennstoffe werden in Deutschland in ausreichendem Maße gefördert und werden zu einem immer größeren Anteil importiert. Uran wird sogar komplett importiert. Dadurch ist die Stromerzeugung insgesamt zu einem gewissen Maß von Importen abhängig.

Bedingt durch die Diskussion um den Klimawandel und die Gefahren der Kernenergie hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten in Deutschland ein politisches Umfeld entwickelt, das zu einem starken Ausbau der regenerativen Stromerzeugung geführt hat. Da die meisten Formen von erneuerbare Energie als heimische Energiequellen angesehen werden können, untersuchte diese Arbeit den Einfluss der erneuerbaren Energien auf die Importabhängigkeit des Stromerzeugungssystems als Ganzem.

Veränderung des Strommixes in Deutschland in den Jahren 1990 bis 2011

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. ((Ich weiß, das Bild ist ziemlich verwackelt. Mir gefällt das Bild aber trotzdem. Vielleicht ja gerade deswegen?))

"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 ((European Energy Exchange, europäische Strombörse)) 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 ((European Network of Transmission System Operators for Electricity, Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber)) 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.

Am Donnerstag letzter Woche hat unser Institut ((Für alle, die es noch nicht wissen: Ich bin momentam am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und schreibe dort meine Master Thesis.)) den Offshore-Windpark alpha ventus besucht. Dazu gekommen ist es, weil unser Institut das Forschungsprogramm Research at alpha ventus (RAVE) koordiniert.

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.

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Auf Spiegel Online ist heute ein Artikel erschienen, der sich mit Atomausstieg und Energiewende beschäftigt. Darin heißt es unter anderem:

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 ((dem Jahr für das bei der Verabschiedung des EEG im Jahr 2000 Daten vorlagen)) wurde laut der Statistik des Bundesumweltministeriums ((Tabelle 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.

Angesichts der Katastrophe im japanischen Kernkraftwerk Fukushima Daiichi wird bei uns jetzt sehr viel über eine schnelle Energiewende diskutiert, dabei unter anderem auch die Themen Ausbau der Stromnetze und Speicherung elektrischer Energie. Spiegel Online hat letzte Woche eine vierteilige Artikel-Serie zu Speichertechnologien, teils mit Video und Bilderstrecke. Da dies sehr eng mit meiner Master Thesis zu tun hat, möchte ich die vier Artikel kurz vorstellen.

• 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.

Heute Nachmittag hat ordentlich die Sonne geschienen, gleichzeitig war es aber in manchen Gegenden auch ziemlich windig. Beste Bedingungen also für eine große Produktion an regenerativem Strom. Ziemlich viel waren es heute. Zwischen 14:15 und 14:30 Uhr erzeugten alle Windkraftanlagen in Deutschland zusammen etwa 16,4 GW, die Photovoltaik-Anlagen 11,4 GW. Zum Vergleich: Der Stromverbrauch an einem Freitag Mittag im April liegt bei etwa 70 GW. Das bedeutet, dass Wind und Sonne zusammen fast 40 % des Stromverbrauchs gedeckt haben. Nimmt man noch die Wasserkraft und die Bioenergie hinzu, so wurden etwa 50 % des Stromverbrauchs heute Nachmittag von regenerativen Energien erzeugt, wie das Diagramm schön zeigt.

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

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In meinem letzten Blog-Beitrag habe ich ja über meine Master-Arbeit berichtet, in der ich mich unter anderem damit beschäftige, wie elektrischer Strom in Form von Gas gespeichert werden kann.

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.

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Letzte Woche habe ich endlich mal (nach einem mehre Monate dauernden formalistischen Hin und Her mit vielen Formularen, Beratungsgesprächen, Unterschriften etc.) geschafft, meine Master Thesis anzumelden. Ich schreibe die Arbeit am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und die Arbeit trägt den nicht ganz so kurzen Titel: Techno-ökonomischer Vergleich von Erneuerbarem Methan mit anderen Stromspeichertechnologien.

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.

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Was in den letzten Tagen in Japan passiert ist, das Erdbeben, der Tsunami und dann auch noch gleich mehrere außer Kontrolle geratene Kernkraftwerke, das ist so viel, dass ich gar nicht so richtig weißt, was ich darüber schreiben soll. Deswegen habe ich bisher auch noch nichts geschrieben. Und da in der Netzwelt mittlerweile so viel über die Katastrophe gebloggt und getwittert worden ist, erscheint es mit falsch, darüber noch mehr zu schreiben, als mein Mitgefühl mit den vielen Menschen auszudrücken, die Angehörige verloren haben, verletzt wurden oder ihr zu Hause verloren haben.

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.
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