…Nun ja, wenn dieses Ziel erreicht ist, dann könnte, ja dann müsste die EEG-Förderung ja sofort eingestellt werden, aber das wollen die Solarfreunde dann auch wieder nicht. Ist da etwa ein Pferdefuß?

Ja.

Er betrifft sowohl das große Ziel der Energiewende als auch das kleine Ziel der Selbstversorgung. Es sind die fehlenden Stromspeicher und dieses Dilemma lässt sich exemplarisch sehr gut am einfachen Beispiel einer kleinen, privaten Energiewende betrachten.

Der Selbstversorger

Da hat also jemand ein Häuschen und möchte seinen Strom selber machen. Unabhängigkeit von den bösen, raffgierigen Versorgern hat er sich aufs Panier geschrieben, ökologisch und dezentral will er sein Schicksal selbst in die Hand nehmen und als Vorreiter den Nachbarn zeigen, wie so was geht, so eine Energiewende ohne Atom und Dreck und Klimaschock. Also müssen Photovoltaik-Paneele aufs Dach!
Doch er lebt in einer Welt ohne EEG-Subventionen, seine Nachbarn denken gar nicht daran, seinen maßlos überteuerten PV-Strom freiwillig zu kaufen und bleiben lieber beim schmutzigen, aber billigen Strom aus dem großen Kraftwerk unten am Fluss, der ihnen wie eh und je vom Elektrizitätsversorger geliefert wird.
Unser Selbstversorger muss und kann also nur seinen Eigenbedarf planen. Nun hat er eine große Familie und braucht 10.000 kWh pro Jahr. Eine schöne glatte Zahl, mit der sich gut rechnen lässt.

Bisher zahlte er an den Energieversorger für seinen Strom 15 Cent/kWh, also 1500 € pro Jahr, denn das Land in dem er lebte, wollte keine Steuern und Sonderabgaben für den Strom, weil der ein Grundbedarfsmittel ist, das so billig wie möglich sein soll, damit es sozial gerecht zugeht.

Er macht sich nun auf, zu erkunden, was er einkaufen muss. Dass nachts die Sonne nicht scheint, weiss er. Aber er ist doch einigermassen überrascht, als er erfährt, dass die Module, die er im Sinn hat, nur 10% der Nennleistung erbringen*

 Er sieht, dass er Module kaufen muss, die eine Nennproduktion von 100.000 kWh/Jahr erbringen müssen. Da das Jahr 8760 Stunden hat, beträgt die Nennleistung 11,4 kW.

Solche Module, mit einer Lebensdauer von 20 Jahren, bekommt er für 1000 € pro kW Nennleistung angeboten. Flugs rechnet er:

In 20 Jahren erzeugen die bei Kosten von 11.400 € Strom im Wert von 30.000 €! Ein Gewinn von sage und schreibe 18.600 €!  

Nun rannte er zur Bank, um sich das Geld zu holen. Der Bankangestellte dämpfte allerdings seine Euphorie etwas, denn er fragte ihn, ob er denn wirklich auf die schönen Zinsen verzichten will, die ihm sein Geld auf der Bank doch so regelmässig bringt: Immerhin 5% pro Jahr. Das seien doch, einschliesslich Zinseszinsen…rasch ist das Ergebnis da:

 ”Würden Sie die 11.400 € auf ihrem Konto liegen lassen, hätten Sie in 20 Jahren 28.800 € Bargeld. So viel kosten Sie die PV-Module wirklich. Ihr Gewinn beträgt also nur 1.200 €!”

Das ist keine gute Nachricht. Doch bald gewann unser Selbstversorger die Fassung wieder. Immerhin: 1.200 € sind ja auch noch ein Gewinn und überdies muss man ja auch die ideellen Werte sehen, die Umwelt und das Klima und die bösen Atome. Sein Lächeln kehrte zurück.
Schon am nächsten Tag schraubten die Handwerker die PV-Paneele aufs Dach und da gerade die Sonne schien, schraubte er die Sicherung zum Versorger heraus und schaltete stolz das erste Mal SEIN Licht, erzeugt mit SEINEM Strom, an. Es leuchtete prächtig! “In der Nacht wird es bestimmt noch viel schöner leuchten!”, dachte er sich – Aber halt! Nachts scheint ja keine Sonne!

“Na macht nichts, da schraube ich eben die Sicherung wieder hinein, der Versorger wird ja froh sein, wenn er mir wenigstens einen Teil des bisherigen Stroms weiter liefern darf!”

Doch als es dunkel wurde, wartete eine böse Überraschung auf ihn! Handwerker des Versorgers kamen und klemmten seine Leitung ab. Gleichzeitig gaben Sie ihm einen Brief. Als er ihn öffnete, stand da:

 Lieber Herr Selbstversorger!
Offenbar ist Ihnen nicht bewusst, wie wir unseren Strompreis kalkulieren. Sie zahlen keineswegs für ‘den Strom’ allein, sondern vor allem für die Baukosten unseres Kraftwerks und die Kosten der Leitungen, die wir unterhalten müssen. Von den 15 Cent, die Sie uns pro kWh bezahlen, verbrauchen wir nur 2 Cent für die tatsächliche Herstellung des Stroms, also für den Einkauf der Kohle, die wir im Kraftwerk verbrennen. Der Rest von 13 Cent geht in die Instandhaltung, die Abschreibung und die Verzinsung und ein bisschen Gewinn wollen wir auch haben, sonst können wir ja gleich aufhören.
Sie zahlten uns bisher 1500 € im Jahr. Dafür bekamen Sie 10.000 kWh. Nun sieht es so aus, als würden Sie nur noch die Hälfte beziehen wollen, aber trotzdem jederzeit die volle Leitung wie früher verlangen. Wir müssen also unser Kraftwerk und die Leitungen genau so bereit halten wie bisher. Deshalb haben wir auch weiterhin fixe Kosten von 1300 €, die von Ihnen verursacht werden..
Wir sparen zwar Brennstoff, wenn Sie nur die Hälfte abnehmen, aber das sind nur 100 €. Wenn Sie also nur noch 5000 kWh beziehen wollen, sehen wir uns gezwungen, den Preis pro kWh auf 28 Cent zu erhöhen – sonst müssten wir unseren Preis für alle Kunden erhöhen, um unsere Kosten zu decken und das können wir Ihren Nachbarn nicht zumuten.
Mit freundlichen Grüßen
Ihr Versorger.

Herr Selbstversorger wurde zornrot. Diese raffgierigen Ausbeuter! Kapitalistenschweine! Er klagte so laut, das seine Nachbarn aufmerksam wurden und herbei kamen. Empört zeigte er ihnen den Brief und wartete auf tröstende Worte und Solidarität. Wie erstaunt war er aber, als die Nachbarn den Brief lasen und ihn dann kaltherzig verspotteten!

“Das hätte dir so gepasst, was? Wir sollen für dich die Infrastrukur bezahlen, damit du Geld sparen kannst! Ein schöner Nachbar bist du, willst auf unsere Kosten schmarotzen! Recht geschieht dir!”

Er war wie betäubt und wollte ihnen den Irrtum zeigen, die Tricks der Kapitalisten entlarven. Doch als er selbst rechnete, musst er kleinlaut zugeben, dass die Zahlen zu stimmen schienen. So ging er in dieser Nacht bei Kerzenlicht ins Bett und lange fand er keinen Schlaf. Am nächsten Morgen, mit steigender Sonne, hatte er jedoch seinen Mut wieder gefunden. Er würde es ihnen zeigen! Allen! Ein ECHTER Selbstversorger würde er werden!
Denn wozu gibt es denn Batterien? Zum Stromspeichern! Und hatte er nicht seine Anlage so dimensioniert, dass sie ihn voll versorgen könnte? Im Keller war noch Platz, also ans Werk! Zuerst nahm er ein Blatt Papier und rechnete:

Etwa 1/3 des Tags habe ich Überfluss, 2/3 der Zeit aber Mangel. Am Tag brauche ich 27 Komma… Na, allerhöchstens 30 kWh. 20 kWh muss ich auf Vorrat speichern.

“Das sind Peanuts. Ich verstehe gar nicht, wieso ich dem Versorger überhaupt noch was gönnen wollte!”

Im Baumarkt fand er, was er suchte. Große Batterien, die 1 kWh aufnehmen und speichern konnten. 100 € stand auf dem Preisschild. Schwitzend, aber glücklich wuchtete er die 20 Bleiakkus in den Kofferraum und bald in den Keller. Im Nu waren sie auch angeschlossen. Den störenden Gedanken, dass er nun leider kein Geld sparen würde, weil die Akkus ihm bei zehnjähriger Lebensdauer insgesamt 4000 € kosten würden, wischte er beiseite. Soll der Strom eben etwas mehr kosten, dafür ist er sauber und öko- und atomfrei und klimaneutral! Obwohl…Blei soll ja nicht gerade gesund sein…? Ach was! Man muss das Ganze und Grosse im Blick haben und keine Erbsen zählen; wird ja recycled!
Schon an diesem Abend genoss er es, im eigenen Licht den Fernseher mit eigenem Strom zu betreiben, gespeist aus den Akkus im Keller. Doch die Freude währte kurz, denn ein Satz ließ in erbleichen: In einer Sendung wurde auf die Dunkelheit hingewiesen, die der nahende Winter bald bringen würde und vor seinem Auge zogen bald Bilder von finsteren Tagen, Nebelschwaden und verschneiten PV-Paneelen vorbei, ohne Sonne am Himmel.

Speicher müssen Tages- und Jahreszeiten ausgleichen

Darauf hatte er ja gar nicht geachtet! Nicht nur die Nacht, auch der Winter musste bedacht werden bei der Speicherung! Voll böser Vorahnungen suchte er am nächsten Morgen Rat. Ein Ingenieur aus der Nachbarschaft klärte ihn nach kurzer Recherche auf und zeigte ihm eine Tabelle.

“Siehst du, so sieht dein Jahresgang aus, der dir im Durchschnitt eine effektive Leistung von 10% und einen summierten Ertrag von 10.000 kWh beschert (Tabelle links).

“Von März bis September hast du mehr Strom als du brauchst, den musst du speichern, damit du von Oktober bis Februar auch genug hast.”** Rasch rechnete er weiter:

“Weil du pro Monat 833 kWh brauchst, musst du von März bis September 2279 kWh speichern – Ohne dass du Reserven hättest! “

“Ich empfehle dir dringend, auch noch ein Notstromaggregat anzuschaffen! Und du musst noch die Speicherverluste kompensieren, deine Anlage ist eigentlich zu klein und der Speicherbedarf ist eigentlich noch ein ganzes Stück größer!” Herr Selbstversorger fühlte, wie er er erst erbleichte und dann schwanden ihm die Sinne – noch war ihm der Preis für die Batterien frisch im Gedächtnis! Als er wieder zu sich kam, murmelte er abwesend “227.900 €! 227.900 €!” Wieder bei Kräften, rechnete er noch einmal alles zusammen:

Bei 20 Jahren Abschreibungszeit habe ich einen Verbrauch von 20 x 10.000 kWh = 200.000 kWh = 30.000 € Stromkosten wenn ich einen Netzanschluss an konventionelle Kraftwerke wähle.

“Wenn ich mich selbst mit Erneuerbarem Solarstrom versorgen will, habe ich folgende Investitionskosten … Oh verflixt, die Akkukosten muss ich ja zwei mal bezahlen, weil die nur 10 Jahre halten…”

Das gibt’s ja nicht! da kostet mich die kWh ja 3,81 €!

Und die Moral von der Geschichte (Wie immer am Schluß)? Als Staat im internationalen Leben haben wir keine Möglichkeit, Kosten zu verschieben oder abzuwälzen. Da geht es uns wie Herrn Selbstversorger.
Da zählt nur die nackte Bilanz.
Da zahlen keine Nachbarn mit für die Erhaltung der Infrastruktur.
Da zahlt auch keiner freiwillig irgendwelche Umlagen für unseren Traum.
Da nimmt der Notversorger knallhart was er kriegen kann.
Da gilt nur das Geschäft und der Markt.

Und da stehen wir dann auch da wie Herr Selbstversorger – wie begossene Pudel.

Das hier war nur ein einfaches Beispiel für den Solarstrom. Die wichtigste Lektion daraus ist, dass die Speicherkosten die Produktionskosten um ein vielfaches übertreffen und dass die Nennung reiner Produktionskosten für Wind- und Solarstrom, möglichst noch verbunden mit der Behauptung, bald würde sich die Selbstversorgung lohnen und die NIE hätten doch schon ‘Grid-Parity’, blanker Schwindel sind.
Natürlich sind Akkus eine sehr teure Speicherart, es geht billiger. Aber niemals so billig, dass die NIE eine brauchbare oder auch nur akzeptable Alternative für konventionellen Strom werden könnten.
Wie war das noch mal genau? Mancher wird wohl etwas genauer hinter die Zahlen leuchten wollen, deshalb noch einige Daten und Musterrechnungen.

Die Zusammensetzung des Strompreises

Zitat: http://www.energie-fakten.de/pdf/strompreise-2006.pdf

Insgesamt … liegen die Kosten für die Erzeugung aus planmäßig eingesetzten Energien in bestehenden Anlagen zwischen etwa 1,5 Cent je kWh (ältere größere Wasserkraftwerke, Kernkraftwerke)und bis zu 10 Cent je kWh für Spitzenlast-Kraftwerke.
Als Durchschnittswert ergeben sich etwa 3,5 bis 4 Cent je kWh, solange, wie zurzeit, noch etwa 90 Prozent des Strombedarfs durch kostengünstige Kraftwerke bereitgestellt werden kann.
…
Netznutzungskosten
Für die Kosten, die in diesen Verteilungsstufen entstehen, sind die nachstehenden Entgelte für die Netznutzung ein guter Indikator (Mittelwerte innerhalb größerer Bandbreiten, Stand 2005):
…für Bezug aus dem Niederspannungs-Netz einschließlich Nutzung vorgelagerter Netze und der Transformatoren etwa 5,5 Cent je kWh.

Die Erzeugungskosten teilen sich weiter auf in :

(http://www.energie-fakten.de/html/kosten-struktur.html)

Strom ist eigentlich ein typisches Flatrate-Produkt

Zu beachten ist nun, dass alle Kosten ausser den Brennstoffkosten Fixkosten sind. Wenn ein Abnehmer nichts abnimmt, aber sich das Recht vorbehält, jederzeit Strom bis zur vertraglichen Grenze seines Anschlusses zu beziehen, muss der Versorger die volle Kraftwerks- und Netzkapazität jederzeit vorhalten und natürlich die entstehenden Kosten tragen.

Nimmt man das Kohlekraftwerk als typischen Mittelwert, ‘spart’ der Versorger bei der Nichtabnahme einer kWh nur 41% der Erzeugungskosten von 3,75 Cent, das sind etwa 1,5 Cent oder 17% der Gesamtkosten.  Damit ist Strom eigentlich ein typisches Flatrate-Produkt. Der Kunde zahlt einen Fixpreis und kann dann bis zum Anschlussgrenzwert so viel verbrauchen wie er will.
Warum? Weil wie beim Telefon die eigentliche Leistung gegenüber den Fixkosten kaum ins Gewicht fällt. Zumindest wäre es aber aufgrund der Kostenstruktur richtig, eine sehr hohe Grundgebühr und einen sehr niedrigen kWh-Preis zu verlangen. Das würde für den typischen Haushalt mit 3500 kWh Verbrauch/Jahr ohne Steuern und Abgaben so aussehen wie in folgender Tabelle dargestellt.

 Diese Kostenstruktur hat dann aber auch enorme Auswirkungen auf den kWh Preis, den der Versorger verlangen muss, um bei einer verringerten Abnahme des Kunden bei einer reinen kWh-Abrechnung auf seine (Fix-) Kosten zu kommen:

Jahresgang von PV-Erzeugung und Verbrauch
Die Tabelle zum Jahresgang im Artikel vereinfacht sehr. Tatsächlich müssen noch einige andere Faktoren berücksichtigt werden

Man sieht, dass ausgerechnet im Winter, wenn am wenigsten produziert wird, auch der Bedarf am höchsten ist. Tatsächlich ergibt sich ein Speicherbedarf von 21,5%. Dazu muss aber unbedingt noch eine Sicherheitsreserve, die mit 20% sicher nur sehr knapp bemessen wäre. Das erhöht den Speicherbedarf auf 25,8%. Zusätzlich gibt es auch Verluste beim Laden und Entladen der Batterien. Beim Bleiakku liegen die tpischerweise bei 30% Das erhöht den Speicherbedarf auf 33,6%.

Außerdem dürfen Akkus nicht tiefentladen werden, da sie dadurch stark beschädigt werden. Dadurch können nur 80% des gespeicherten Stroms tatsächlich genutzt werden. Das erhöht den Speicherbedarf auf 40%. Die Lebensdauer ist mit 10 Jahren zwar sehr optimistisch geschätzt, aber durchaus möglich.
Für den Durchschnittshaushalt bedeutet dies, dass Akkus für 1400 kWh angeschafft werden müssen, die 140.000 € kosten. Mit Zinskosten von nur 3% bei zehnjähriger Lebensdauer sind das 188.000 € was zu Speicherkosten von 5,37 € / kWh führt.

…und wenn man Strom einfach wegwirft?

Es ist natürlich angesichts der horrenden Speicherkosten verführerisch, Strom NICHT zu speichern, sondern einfach die Produktionskapazitäten zu steigern, um auch in buchstäblich dunklen Zeiten noch genug zu ernten. In guten Zeiten hat man dann Überschüsse, aber die wirft man einfach weg. Letztendlich konkurrieren da zwei Produkte, Frischstrom und Speicherstrom und das billigere gewinnt.
Auf der Grafik des Lastgangs kann man leicht sehen, dass etwa vier mal mehr Kapazität auch im lichtschwachen Winter noch genügend Strom erzeugt würde.
Der Durchschnittshaushalt würde bei 3500 kWh Jahresverbrauch im Januar, dem Monat, in dem 9,32% des Jahresverbrauchs anfallen, 326 kWh benötigen. Die PV-Anlage würde aber nur eine effektive Leistung von 2,5% erbringen. Welche Nennleistung benötigt dann eine PV-Anlage, um diesen Strom in den 730 Stunden des Monats zu erzeugen?
Eine Anlage mit 1 kW Nennleistung würde 730 x 0,025 = 18,25 kWh erzeugen, also muss die Nennleistung 326 / 18,25 = 17,9 kW betragen. Diese 17,9 kW kosten 17.900 €. Mit einer 3%igen Verzinsung in 20 Jahren wären das Kosten von rund 32.000 €.  Da diese Anlage 20 Jahre hält, würde sie in dieser Zeit 70.000 kWh produzieren die auch tatsächlich verbraucht werden.

Die kWh würde also 0.46 € kosten.

Das ist zwar viel zu teuer, aber doch sehr viel billiger als die 5,37 €, die der selbe Strom in der Speichervariante kostet. Aber halt! Die angenommene effektive Leistung von 2,5% im Januar ist ja ein Durchschnittswert! Der kann aber von Jahr zu Jahr stark schwanken. Wie sehr, kann man hier sehen: http://www.wetterkontor.de/de/deutschland_monatswerte.asp?y=2012&m=2&p=2
Schon der Blick auf den aktuellen Monat Januar 2013 zeigt, dass es Orte in Deutschland gibt, die in der ersten Monatshälfte Null(!) Sonnenschein bekamen. Im Jahr 2010 war der Januar auch schwach, er hatte nur rund 50% des durchschnittlichen Sonnenscheins und der folgende Februar war nicht besser.
Das bedeutet, dass es wohl notwendig ist, die Anlage mindestens doppelt so leistungsfähig auszulegen um auch in solchen Monaten noch genügend zu ernten UND zusätzlich einen Batteriespeicher zu haben, der zumindest mehrere völlig sonnenlose Tage überbrücken kann, mit denen man in solchen Wetterlagen ja auch rechnen muss.
Eine Verdoppelung der PV-Leistung würde die Kosten pro kWh natürlich auch verdoppeln, auf 0,92 € kWh. Hat man dann noch eine Speichernotreserve von 14 Tagen eingeplant, ist das sicher nicht zu vorsichtig. Aus der bereits durchgeführten Berechnung der Speicherkosten ergibt sich, dass so ein Speicher 33.500 € kosten würde, was zu einer weiteren Verteuerung der kWh um 0,96 € führen würde. In dieser Mischvariante (eine reine Überproduktionsvariante ist aufgrund der zufälligen Wetterschwankungen nicht möglich) würde also Kosten von

1,88 €/kWh

entstehen. Das ist zwar nun der günstigste denkbare Preis, aber er ist von der ‘Grid Parity’ so weit entfernt wie der Mond.

Weitere Kosten

Dabei ist aber auch noch zu berücksichtigen, dass nicht nur die reinen Batteriekosten anfallen. Batterien sind gefährlich. Die kann man nicht einfach in den Keller stellen, schon deshalb nicht, weil sich hochexplosives Knallgas bilden kann. Zudem ist der Inhalt ätzend und hochgiftig.
Um hunderte von Bleibatterien zu lagern, empfiehlt sich ein eigenes ‘Batteriehaus’ von der Größe einer Garage ausserhalb des Wohnhauses und mit einer Zufahrt für die Feuerwehr, einer säuredichten Bodenwanne, Zwangsbelüftung, Explosionsschutzmelder und natürlich einer eigenen Heizung, denn Akkus mögen keine Kälte. Zusätzlich ist der Wartungsaufwand in die Kalkulation aufzunehmen und eine Versicherung.
Außerdem ist zu bedenken, dass momentan die Selbstherstellung von Strom noch steuerfrei ist. Sobald das aber Mode würde, wäre eines so sicher wie das Amen in der Kirche: Der Staat würde die Hand aufhalten und die Steuereinnahmen kompensieren, die ihm entgehen, weil weniger Strom verkauft wird, an dem das Finanzamt ja kräftig mitverdient.
Selbstgebrannter Schnaps mag als Beispiel dienen: Auch wenn der nur für den Eigenbedarf destilliert wird, ist trotzdem die volle Alkoholsteuer zu entrichten.
*Die Zahlen-und Prozentangaben dienen lediglich als vereinfachtes Beispiel, sie können von tatsächlichen Werten abweichen, was jedoch an den grundsätzlichen Überlegungen nichts ändert.
** Diese Zahlen sind real! So groß ist die Schwankung des Jahresgangs an einem typischen deutschen Standort!
Titelbild: Die belgische Antarktis-Forschungsstation Prinzessin Elisabeth ist komplett energieautark. Dafür sorgen Windräder und Photovoltaikanlagen und ein Speicher aus Bleibatterien, sowie ein ausgefeiltes System zur Stromrationierung (“Smart Grid”) und, für die Sicherheit der Versorgung unerlässlich, zwei Diesel-Generatoren.
Autor: Tritium; mit Dank an Science Sceptical wo der Beitrag zuerst erschien.