Das Markenzeichen der Erneuerbaren ist deren Intermittenz
Ein Hauptgrund der Unmöglichkeit, das Ziel von 100% Erneuerbaren zu erreichen, ist die extreme Intermittenz von Wind- und Solarenergie.
Industrielle Windmaschinen sind am stärksten von Politikern gefördert worden als eine Quelle „billiger“, erneuerbarer Energie, und deshalb ist es wichtig zu erkennen, dass sie allgemein wenig oder gar keine Energie über eine ganze Woche erzeugen können. Die fehlende Energie aus Batterien einzuspeisen ist unglaublich teuer, falls es überhaupt möglich ist.
Batterien, vor allem in der Größenordnung, um für fehlenden, durch Erneuerbare erzeugten Strom „einzuspringen“, tragen ein astronomisches Preisschild, was alles, was auch nur in die Nähe von 100% Erneuerbare kommt, ökonomisch völlig unmöglich macht. Bei den heutigen Preisen würden Batterien als Backup für einen industriellen Windpark etwa 250 mal so viel kosten wie der Windpark selbst. Sogar wenn der Preis also plötzlich substantiell sinken würde, wären die Kosten nach wie vor unerschwinglich.
Es geht nicht darum, dass der Wind nicht immer weht, sondern darum, dass der Wind kaum einmal stark genug weht, um in jedem Moment dem Bedarf entsprechend Strom zu erzeugen. Ein Standard-Windpark erzeugt Strom in vollem Umfang nur dann, wenn der Wind konstant mit über 50 km/h weht. In den USA ist das fast überall nur selten der Fall. Noch bedeutsamer ist, dass bei einer Windgeschwindigkeit unter 15 km/h gar kein Strom erzeugt wird, und das kommt viel häufiger vor.
Das ist auch der Grund, warum Windparks im Mittel nur etwa 35% ihrer Nennkapazität erzeugen. Fast niemals erzeugen sie ihre volle Nennkapazität, und oftmals erzeugen sie überhaupt keinen Strom.
Planung für den Worst Case
Um eine zuverlässige Energieversorgung sicherzustellen, müssen wir überlegen, was allgemein der Worst Case ist: häufige und lange stabile Hochdrucklagen. Dabei weht kaum Wind, weil die dafür erforderlichen Luftdruckgegensätze fehlen. Außerdem überdecken derartige Hochdruckgebiete riesige Gebiete, so dass sämtliche Windräder in vielen US-Staaten gleichzeitig stillstehen.
Rechnen wir mal nach. Die Errichtung eines 1000-MW-Windparks (ein Zehntel der im Bau befindlichen 1000-MW-Windparks), dürfte etwa 100 Millionen Dollar kosten. Eine Woche hat 168 Stunden. Um also ein Backup für diesen kleinen Windpark zu haben, benötigen wir 16.800 MWh Stromspeicher-Kapazität pro Woche. Der EIA zufolge betragen die Kosten für die Batteriespeicherung der entsprechenden Größenordnung im Mittel etwa 1,5 Millionen Dollar. Mit diesen Kosten würden die Batterien für diesen hypothetischen Windpark erstaunliche 25,2 Milliarden Dollar kosten.
Die Installation eines 25-Milliarden-Dollar-Batteriesystems, nur um einen 100-Millionen-Dollar-Windpark abzusichern, wäre im Extremfall närrisch, selbst wenn wir wüssten, wie man das macht, was aber derzeit nicht der Fall ist. Die heute installierten größten Batterien können lediglich ein paar hundert MWh speichern, nicht aber zehntausende MWh. Diese kleinen Batteriesysteme sind nicht als Backup-Speicher gedacht, sondern sollen für die kurzfristige Stabilisierung des Netzes sorgen – ebenfalls ein Erfordernis von Windenergie.
Probleme der Größenordnung
Ein 100-MW-Windpark ist winzig im Vergleich zu dem, was für 100 Prozent Erneuerbare in großem Maßstab erforderlich ist. Colorado z. B. braucht während des Spitzenverbrauchs im Sommer rund 10.000 MW Strom. Diese Jahreszeit ist dort gekennzeichnet durch derartige stabile und langlebige Hochdruckgebiete. Die Batterien für ein solches Projekt dürften lässig an die 2,5 Billionen Dollar heranreichen, was sich Colorado garantiert nicht leisten kann.
Ironischerweise ist in Colorado auch das National Renewable Energy Laboratory ansässig mit der weltweit größten Anzahl von Experten bzgl. erneuerbarer Energie. Sie müssen wissen, dass 100 Prozent nicht einmal ansatzweise möglich sind. Und doch verlangt der Gouverneur des US-Staates 100 Prozent Erneuerbare bis zum Jahr 2040, also in nur 20 Jahren. Das geht einfach nicht, nicht einmal in Ansätzen.
Nun ist Colorado im Vergleich zu den USA als Ganzes ziemlich klein, und die Spitzen-Nachfrage der USA macht viele hunderttausend MW aus. Und außerdem, falls Elektrofahrzeuge große Verbreitung finden, was Teil des breiter gefassten Planes bzgl. 100 Prozent erneuerbare Energie ist, dürfte die Nachfrage nach Strom um 30% oder mehr zunehmen.
Die Erfordernisse für Batterie-Backup wären schwindelerregend. Existieren überhaupt ausreichend Rohmaterialien? Und wie soll man mit den riesigen Mengen hoch giftiger Abfälle umgehen, die zwangsweise dabei anfallen?
Weit verbreitete Falschbehauptungen
Nun könnte man fragen „Was ist mit all den Städten und Unternehmen, die sich damit brüsten, zu 100% erneuerbaren Strom zu kaufen?“ Das ist eine legale Fiktion. Sie kaufen einfach grüne Zertifikate und behaupten, dass irgendwann und irgendwo irgendeine Menge erneuerbare Energie erzeugt wurde oder wird in der Menge, die sie verbrauchen. Nichts davon wird durch Windparks an Schwachwind-Tagen oder nachts durch Solaranlagen erzeugt.
Höchstwahrscheinlich stammt der Strom, den diese Menschen verbrauchen, überhaupt nicht von Erneuerbaren, sondern durchweg aus traditionellen Quellen wie fossile Treibstoffe, Wasser- oder Kernkraft.
Selbst wenn die Batteriekosten um ein Zehntel im Vergleich zu heute sinken, wäre es immer noch absolut unerschwinglich teuer, irgendetwas von 100% Erneuerbare in großem Maßstab zu erreichen. Es gibt einfach keinerlei Möglichkeit, so viel Saft zu speichern.
In der Folge zeigt sich, dass das 100-Prozent-Erneuerbare-Ziel unmöglich ist. Politiker, welche Maßnahmen in diese Richtung durchdrücken, sollten darob in die Wüste geschickt werden.
David Wojick, Ph.D. (dwojick@craigellachie.us) is an independent analyst working at the intersection of science, technology, and policy.
Übersetzt von Chris Frey EIKE
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Versteht das jemand?
Man muss auch mal was wagen, um neue Entwicklungen voranzubringen, nicht immer nur nörgeln und dann eh den anderen alles überlassen. Auf dieser Diskussionsbasis hier wird Europa vom Rest der Welt abgehängt werden… da laufen die Entwicklungen und Transformatuonen bereits jetzt in vielen Bereichen schneller…
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Dann wagen Sie das doch einfach mal selbst, indem Sie sich „stromautark“ machen. Aber auch wirklich, also Netzanschluss kappen.
Nicht immer nur fordern, sondern handeln.
Habe übrigens dazu gerade meine eigenen Erfahrungen gemacht. Nicht aus „Klimaschutz“ sondern wegen Schutz vor Blackouts habe ich mir eine PV-Anlage zugelegt. Dabei aber sehr schnell im Planungsstadium feststellen müssen, daß die Idee, mit einem Batteriespeicher gegebenenfalls zwei/drei Tage überbrücken zu können nicht realisierbar ist. Die dazu benötigten Batterien sind kosten- und platzmäßig nicht zu stemmen. Also habe ich nun eine Notstrom-Umschaltung integrieren lassen, um im Fall der Fälle mit einem Notstromdiesel die Überbrückung hinzubekommen.
Fazit: Was im Kleinen nicht funktioniert, kann auch im Großen nicht hinhauen. Erst recht, weil es die „Batterien“ für eine ganze Volkswirtschaft bisher lediglich in den Hirnen von Studienabbrechern gibt.
Ich habe mir eine Mini-PV wg. Blackout zugelegt, um wenigstens ein paar 12V-Funzeln im Fall der Fälle nutzen zu können. 250 Wp, mit denen ich „in Friedenszeiten“ einspeise: „Ernte“ 2019: 214 kWh.
Bezüglich Akku bin ich auf das gleiche Ergebnis wie Sie gekommen, weshalb auch bei uns seit einem Jahr ein Notstrom-Diesel steht mit entsprechendem Vorrat an Diesel, damit man wenigstens zeitweise die Heizung anwerfen kann.
Auch ich empfehle den PV-Schmarotzern: Sofort vom Netz abklemmen!!!
Mir ging es hauptsächlich um die Umwälzpumpen.
Da ich eine relativ neue Ölheizung mit einem doppelwandigen Haase-Tank von 6000 L habe, können meine Heizung und das Notstromaggregat schon eine geraume Weile durchhalten.
Wenn es bei Ihnen eng werden sollte, gebe ich gern ein paar Liter ab. ☺️
Ölheizung ist bei uns seit 10 Jahren nicht mehr. Nach zwei Jahren von Fraunhofer „betreuter“ Odyssee mit Wärmepumpe von 2007 – 9 haben wir ca. 1 Jahr das Öl alle gemacht und dann als „Wiedergutmachung“ für die verkorkste WP einen Pellet-Kessel in Betrieb genommen, was immer noch die preiswerteste Lösung bezüglich Brennstoffkosten ist. Der braucht zum Zünden ein wenig mehr Strom als ein Ölbrenner, auch deshalb der Diesel als Notstromer.
Tja, Fritz Todt hat dem Führer schon im Spätherbst 1941 dargelegt dass der Krieg im Osten wegen der zu geringen Deutschen Industrieproduktion nicht zu gewinnen sei. Er starb unter zweifelhaften Umständen, das Abenteuer Ostfeldzug endete wie von ihm voraus gesagt.
Auch Erich H. konnte wissen dass seine DDR wirtschaftlich über die Klippe geht, hat es auch nicht geglaubt bis er in Chile angekommen war.
Und wieder gilt in Deutschland “ Energiewende, wir schaffen das“ bei objektiv aussichtsloser Lage. Der Michel lernt eben nichts dazu….
==> Die Errichtung eines 1000-MW-Windparks (ein Zehntel der im Bau befindlichen 1000-MW-Windparks), dürfte etwa 100 Millionen Dollar kosten. Eine Woche hat 168 Stunden. Um also ein Backup für diesen kleinen Windpark zu haben, benötigen wir 16.800 MWh Stromspeicher-Kapazität pro Woche…die Batterien für diesen hypothetischen Windpark würden erstaunliche 25,2 Milliarden Dollar kosten.
Da hat der Verfasser leider mehrere Zahlen durcheinander gebracht. Da 1 MW Windpower für 1 Mio $ schon sehr günstig ist, dürfte es sich allenfalls um einen Windpark von 100 MW handeln. Und da 1 kWh Li-Batteriespeicher etwa 400 $ kosten dürfte, wäre der Preis für 16.800.000 kWh (für Nennleistung und eine Woche Ausfall gerechnet) 6,72 Mrd $.
Liebe EIKE-Autoren, zunächst einmal: es GIBT KEINE erneuerbaren Energien. Energie ist, zumindestens in unserem Universum, weder herstellbar noch zerstörbar. Sie kann lediglich umgewandelt werden, wobei Wärmeenergie die niedrigste Stufe darstellt. Bitte bleiben Sie daher mit der Nomenklatur physikalisch sauber. Danke.
Die Windenergie wird in der Atmosphäre, die durch die Erdrotation und durch Druckunterschiede in Bewegung gesetzt wird, erzeugt. Deshalb hat auch deren Umwandlung in Strom Konsequenzen, stört das bis dato vorhandene Gleichgewicht. Unmittelbare Folge ist die Veränderung des regionalen Mikroklimas. Als eine eventuelle Ursache für die Austrocknung der Böden wurde die Windenergieerzeugung bereits benannt. Aber es gibt noch mehr. Die Luftzirkulation verlangsamt sich, mit dem Effekt, dass in diesen Bereichen die Luft, weil sie quasi „steht“, stärker aufgeheizt wird, möglicherweise der Grund für die Bodentrockenheit rings um Windkraftanlagen. Wenn der atmosphärische Austausch nicht oder nicht in ausreichendem Maße stattfindet, konzentrieren sich natürlich auch Luftbestandteile (CO²) oder Luftschadstoffe (NOx) in diesen Bereichen auf.
Besonders augenfällig ist dies natürlich in den Städten, wo zwar keine Windkraftanlagen aber die immer höher werdende Bebauung die Luftzirkulation behindern, wo die Abwärmeerzeugung durch hoch-konzentrierten Energieverbrauch von Milliarden von Leuchtkörpern, von Klimaanlagen und anderen Geräten zu Temperaturanstieg und Erhöhung der Schadstoffkonzentration führt.
DAS ist wohl der wahre Grund für die Grünen,uns alle mit ihren wissenschaftsfernen Thesen vom Klimawandel verrückt machen zu wollen, da sie für sich eine urbane Lebensweise mit der Luft- und Lebensqualität des Landlebens fordern. Dass es die nicht gibt, hat schon Kurt Tucholsky in seinem Gedicht Das Ideal vor fast hundert Jahren erkannt:
„Ja, das möchste:
Eine Villa im Grünen mit großer Terrasse,
vorn die Ostsee, hinten die Friedrichstraße;
mit schöner Aussicht, ländlich-mondän,
vom Badezimmer ist die Zugspitze zu sehn –
aber abends zum Kino hast dus nicht weit.
Im Stall: Zwei Ponys, vier Vollbluthengste,
acht E-Autos, Fahrräder – alles lenkste
natürlich selber – das wär ja gelacht!
Und zwischendurch gehst du auf Hochwildjagd.“
https://www.mumag.de/gedichte/tuc_k02.html
Lassen wir uns von denen nicht ins Bockshorn jagen. Das sind Hedonisten, die meinen, man könne nur so leben wie sie, und es bräuchte all unsere technischen Errungenschaften nicht. Das glauben die solange, bis sie mal einen vereiterten Zahn oder Blinddarm haben..
Lieber Herr Angermann, das „predige“ ich schon seit mehr als zwanzig Jahren. Sie glauben gar nicht, wie „zäh-leibig“ sich gefühlte 97 % meiner Zuhörer dagegen positioniert haben.
Dabei braucht es nichts weiter als die Einsicht, daß es nichts ohne Folgen gibt. Und wer an den Erduntergang wegen eines Spurengases glaubt, der ist einfach nur schizophren, wenn er die Entnahme großer Mengen von Energie aus anderen Systemen für folgenlos erklärt.
„Ein Hauptgrund der Unmöglichkeit, das Ziel von 100% Erneuerbaren zu erreichen, ist die extreme Intermittenz von Wind- und Solarenergie.“
Das ist kompletter Quatsch.
Zunächst einmal: Es gibt keine „Erneuerbare Energie“. Hier beginnt bereits die Lüge.
Die Strahlungsenergie der Sonne steht nur zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang in Anbhängigkeit von der Jahreszeit, der Tageszeit und der Bewölkung zur Verfügung. Es kann nur ca. maximal 20% der einfallenden Energie in „Strom“ umgewandelt werden.
Und die kinetische Energie des Windes steht nirgendwo auf der Erde in Konstanz zur Verfügung, sondern nur in Abhängigkeit von der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit und linear von der Luftdichte.
Dort wo mit relativer Konstanz die nutzbare Windgeschwindigkeit herrscht, in den Passatgebieten, kann aber Windmühlen nicht errichten. Es geht da richtig tief im Meer runter und der Seegang ist recht hoch.
Passatwinde herrschen nicht an Land.
Und in den Westwindzonen herrscht an den Küsten starke Variabilität der Windstärken (und Windrichtungen).
Und dementsprechend sind Windmühlen kompletter Quatsch und der Glaube der Bürger an diesen Quatsch zeigt die komplette naturwissenschaftliche Ungebildetheit dieser Typen fürs Abitur. Ist ja auch kein Wunder: Physik (oder anderes naturwissenschaftliches Fach) ist ja kein zwingendes schriftliches Prüfungsfach fürs Abitur mehr.
Und dementsprechend kennt die Bevölkerung die Bedingungen nicht, die notwendig wären, um komplette Strombereitstellung durch Windmühlen und Solarzellen zu ermöglichen.
Nur für die jetzige Strombereitstellung bräuchte man mindestens sechsmal den Bodensee mit 400m Höhenunterschied.
Nur wo könnte man die nebeneinander ausbaggern und aufschütten?
Geht nicht, aber die Menschen sind halt so komplett ungebildet, daß die das noch nicht einmal selbst errechnen können.
Konte das jetzt bei der Wahl in HH nachprüfen. Keiner der Parteikandidaten konnte das berechnen bzw. sagen wie das ginge, oder genauer, daß es nicht geht.
Lieber Herr Heinzow,
schon zu den guten alten Zeiten vor den ganzen Oberstufenreformen war die schriftliche Physikprüfung nicht zwingend. Selbst den besten Schülern kann man die ganzen komplexen Zusammenhänge der Energiewirtschaft eines Industrielandes nicht beibringen. Sogar hier in diesem Blog hapert‘s ja noch teilweise, was ich niemandem vorwerfe. Ich bin mir meiner Defizite auch bewusst. Es geht nur mit vereinten Kräften und ehrlich zusammenarbeitenden Teams richtig vorwärts. An DENEN fehlt es aber.
In der Schule müsste man anders ansetzen, nämlich den Einfluss der übermächtigen linken Geistes-„Wissenschaften“ zurückdrängen, die bei Schülern überaus beliebt sind, weil sie populistisch die niederen Instinkte bedienen. Da wird der Grundstein für die Technikfeindlichkeit gelegt und für die für immer eingebrannte Überzeugung, dass alles andere „nazi“ ist. Es sind nicht die Physik- oder Chemielehrer, die die Schüler auf die FFF-Veranstaltungen schleppen.
Die USA sind mit denselben depperten Politikern gesegnet wie wir! Ideologie siegt unverdrossen über das Kleine Einmaleins! Als die Kirchen sich gegen das heliozentrische System wandten, konnte damals außer Galilei kaum einer das Gegenteil beweisen. Wie unendlich dümmer sind da im Vergleich dazu unsere heutigen Klimakatastrophen-Politiker(innen)! Vielleicht ist es auch so, dass dank permanenter Hysterisierung durch Klimaforschung und die Medien der ganze Unsinn überwiegend nur wahltaktisch motiviert ist.
Zu Galileos Zeiten gab es einen hohen Vertreter, der sich weigerte, durch dessen Fernrohr zu schauen, weil das dort Gesehene eventuell sein Weltbild zum Einsturz bringen könnte.
Genauso agieren unsere Politiker heute: bloß nicht die Relität zur Kenntnis nehmen, sonst müsste man ja noch seine Überzeugungen über Bord werfen!
„Die USA sind mit denselben depperten Politikern gesegnet wie wir!“
So ist es!
„Rechnen wir mal nach. Die Errichtung eines 1000-MW-Windparks (ein Zehntel der im Bau befindlichen 1000-MW-Windparks), dürfte etwa 100 Millionen Dollar kosten.“ Hier dürfte wohl ein 100 MW Windpark gemeint sein, kein 1000 MW Park. Windturbinen samt Generator kostent ca 1 Mio $ pro MW.Nennleistung.
Die Stromspeicherung in Batterein zum Ausgleich der Leistungsschwankungen und -aussetzer von Windturbinen erledigt sich schon dadurch, daß das Material für die Batterien gar nicht in der benötigten Menge beschafft werden kann. Ich habe mal eine Abschätzung für nur für Deutschland gemacht. Wollte man in Deutschland Bleiakkus als die billigsten zum Ausgleich der Leistungsschwankungen der Erneuerbaren einsetzen, so bräuchte es dafür die Weltproduktion an Blei für die nächsten 50 Jahre, nur für Deutschland, und mit Litium-Akkus ergibt sich eine ähnliche Größenordnung. Das kann man also vergessen.
Selbst diese schöne, historische Windmühle auf dem Titel-Foto dieses Fachbeitrages hat etwas eingebaut, was die heutigen Windmühlen zur Stromerzeugung nicht haben, nämlich den Energiespeicher! Nach einem windreichen Tag konnte der Müller das gespeicherte Ergebnis der Windmühle abholen, nämlich das Mehl!
D.h. die Baumeister der historische Windmühlen waren unserer Zeit weit voraus: Sie hatten bereits einen riesigen Mehlspeicher!
Und unsere „Leuchten“ von den Altparteien wollen uns eine technisch minderwertige Technik teuer verkaufen. Das wird niemals funktionieren! Ob Lithium-Akkus, Power-to-gas, mir kommt das kalte Grausen vor der geballten Energie-Kompetenz des sozialistischen Einheitsblocks SED-2.0 (rot/rot/grün/schwarz).
Diese holländischen Windmühlen waren zur Entwässerung der Polder gebaut worden. Die Lage- oder Fließ-Energie des abgepumpten Wassers ließe sich wohl nicht sinnvoll nutzen.
Dass Energieversorgung zu 100% aus den „Erneuerbaren“ nicht funktioniert, scheint einigen in der CDU wohl auch zu dämmern:
POSITIONSPAPIER: Die CDU Zeigt sich offen für Rückkehr zur Atomkraft
https://www.youtube.com/watch?v=GD489M3Npuo