Einige Tage, maximal ein bis zwei Wochen: So lange dauern gemäss vorherrschender Meinung Wetterphasen, während derer kaum Wind- und Solarstrom entsteht. Zwei Forscher zeigen nun, dass sich Deutschland aber auf Dunkelflauten von bis zu zwölf Wochen einstellen muss.
Von Peter Panther
Es gibt Begriffe, bei denen die Promotoren der Energiewende automatisch zusammenzucken. Einer ist «Flatterstrom» und bezeichnet den Umstand, dass Wind- und Sonnenstrom völlig zufällig und vom Wetter abhängig anfallen. Ein anderer Begriff ist «Dunkelflaute». Damit sind Phasen gemeint, in denen wegen Dunkelheit (oder schlechtem Wetter) kein Solarstrom produziert werden kann, und wegen gleichzeitiger Flaute auch kein Windrad dreht.
In der Tat ist es eine der ungeklärten Fragen bei der Umstellung des Energiesystems auf erneuerbare Quellen, wie man den Flatterstrom in den Griff bekommt und Dunkelflauten überbrücken kann. Denn Speicher für überschüssige Energie fehlen weitgehend: Batterien reichen dafür bei weitem nicht aus. Pumpspeicherwerke in den Bergen kommen mit Blick auf die landschaftlichen Konsequenzen höchstens begrenzt in Frage. Und synthetische Brennstoffe wie Wasserstoff oder Methanol sind viel zu teuer und zu ineffizient für eine Energieaufbewahrung im grossen Stil.
Wetterdaten der letzten 35 Jahren herangezogen
Das Problem mit den Dunkelflauten ist dabei viel grösser als bisher gedacht. Man nimmt gemeinhin an, dass eine Phase mit zu wenig erneuerbarem Strom einige Tage oder maximal ein bis zwei Wochen dauert. In Wahrheit aber kann eine solche Phase bis zu 84 Tage oder 12 Wochen lang sein. Das zeigt eine neue Studie des deutschen Forschers Oliver Ruhnau und des britischen Wissenschaftlers Staffan Qvist. Sie ist im Fachblatt «Environmental Research Letters» erschienen.
Die Forscher gingen von einer Situation aus, in der sich Deutschland vollständig mit erneuerbarem Strom versorgt. Sie haben sich die Frage gestellt, welche Dimensionen ein Speichersystem haben muss, um die Versorgung mit Elektrizität auch während Dunkelflauten zu gewährleisten. Dazu haben sie die Wetterdaten der letzten 35 Jahre herangezogen und Stunde für Stunde ermittelt, welche Stromproduktion möglich gewesen wäre.
Ruhnau und Qvist haben erkannt, dass Perioden mit knapper oder fehlender Stromproduktion oft dicht aufeinanderfolgen. Die kurzen Unterbrüche zwischen den einzelnen Dunkelflauten genügen oftmals nicht, um den Mangel an Energie zu beheben. Die Phase der Energiedefizite erstrecken sich vielmehr über maximal neun Wochen. Unter Berücksichtigung von Speicherverlusten und Ladebeschränkungen kann eine solche Phase sogar wie erwähnt zwölf Wochen dauern.
Speicher muss 55 Milliarden Kilowattstunden aufnehmen können
Das hat drastische Konsequenzen für den Speicherbedarf. Die beiden Forscher haben errechnet, dass ein solcher Speicher 36 Milliarden Kilowattstunden aufnehmen können muss, damit in Deutschland die Lichter nicht ausgehen. Das ist rund dreimal mehr, als wenn der Speicher nur für eine Dunkelflaute von zwei Wochen reichen müsste.
Erfolgt die Energieaufbewahrung mittels Wasserstoff in Salzkavernen, muss der Speicher wegen Umwandlungsverlusten sogar 55 Milliarden Kilowattstunden umfassen – was rund zehn Prozent des gesamten Stromverbrauchs von Deutschland im Jahr 2021 entspricht. Ein Speichersystem in diesen Dimensionen ist aus heutiger Sicht kaum vorstellbar.
Die Studienautoren betonen, wie wichtig es sei, bei der Erfassung extremer Dunkelflauten mehrere Jahrzehnte zurückzugehen. Denn zwischen den einzelnen Jahren gebe es grosse Unterschiede bei der Dauer der Dunkelflauten. Würde man fälschlicherweise von einem Durchschnittsjahr ausgehen, müsste der notwendige Speicher scheinbar nur halb so gross sein. «Wir kommen zum Schluss, dass die Konzentration auf kurzfristige Extremereignisse oder einzelne Jahre zu einer Unterschützung des Speicherbedarfs und der Kosten einer zu hundert Prozent erneuerbaren Systems führen kann», schreiben Oliver Ruhnau und Staffan Qvist.
Seltene Extremwetterlagen nicht vergessen
Möglicherweise ist aber auch der Einbezug der letzten 35 Jahre zu optimistisch. Das Portal «Tech for Future» hat darauf aufmerksam gemacht, dass es in den letzten Jahrhunderten immer wieder Phasen extremer Kälte gegeben hat, etwa den Winter 1708/09 oder den Sommer 1816, als wegen eines Vulkanausbruchs winterliche Verhältnisse herrschten. Träfe eine solche «Jahrhundertkälte» heute ein, wäre die Stromnachfrage zum Heizen besonders hoch – und der Speicherbedarf zur Überbrückung von Dunkelflauten entsprechend nochmals grösser.
Jedenfalls führt die Studie von Ruhnau und Qvist drastisch vor Augen, wie schönfärberisch die Verheissungen sind, man könne das Flatterstrom-Problem relativ einfach mit Speichern lösen. In Wahrheit sind sogenannte Backup-Kraftwerke in Deutschland fast die einzige Möglichkeit, Blackouts zu verhindern, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht geht. Bei Dunkelflauten sorgen also Gas-, Kohle- oder Atomkraftwerke, die im Hintergrund laufen oder extra in Betrieb genommen werden, dafür, dass der Strom fliesst.
Eine andere Möglichkeit sind Importe. Doch weil Dunkelflauten meist länderübergreifend auftreten, ist auf Stromlieferungen aus dem Ausland kein Verlass. Kurzfristig gesehen sind Importe auch darum fraglich, weil Putin den Gasfluss nach Westeuropa möglicherweise ganz einstellt und darum viele Länder gleichzeitig ein Problem mit der Energieversorgung bekommen. Deutschland wird das Problem der Dunkelflauten jedenfalls so schnell nicht loswerden.
Studie: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ac4dc8/meta
Koennen sie zeigen, das es ihnen moeglich ist, entsprechende Informationen zum Thema zu finden und hier einzustellen?
Die Jungen gut Gebildeten wandern aus. Die Alten die vorgesagt haben, Schichten um in Weltaktien und erleben mit Glück in Wohlstand das Ende des wohlhabenden Europas. Die dazwischen kämpfen sich durch, der Rest kehrt die Scherben zusammen und macht das Licht aus. Zyklisch war es doch immer, eine sehr interessante Zeit zurzeit, oder?
Es sei den es gibt einen Revolution, eine friedliche wie 1989, oder diesmal nicht (Annalena hat schon Vorahnungen, oder)?
„Frage an Radio Erowan: Ist eine Stromversorgung mit 100% „erneuerbarer“ Energie möglich?
Radio Eriwan antwortet: Im Prinzip ja – wenn man bereit ist, auch mal ein paar Wochen ohne Strom zu leben!“
MfG
Doppelt genäht hält besser!
Windmühlen und PV gedoppelt durch …..
Das ist etwas irritierend, da die Autoren explizit schreiben: „First, our results based on 35 years of data support the finding from previous time series analyses that the Dunkelflaute—a period with constantly high load and low renewables—does not exceed 2 weeks (table A1). “
Der Artikel nennt dann im folgenden die (soweit ich das beim Überfliegen der Veröffentlichung mitbekommen habe) korrekten Gründe für den 12 Wochen langen Zeitraum.
Bezogen auf die Vor-Coronazeit sind das in Deutschland ca. 3.800 THW / a. Laut idiologischer Zielsetzung soll ja das alles ohne fossile Brennstoffe und ohne Kernkraft erfolgen.
Schon bei einer 2 wöchigen Dunkelflaute sind Speicherlösungen für ca. 150 THW zu finden. Das ist mit Pumpspeicherwerk, Batterien, Wasserstoff oder dergleichen nie und nimmer machbar, weil:
Es wäre daher sehr begrüssenswert, wenn sich auch die Klimaaktivisten an die hoffentlich gelernten 4 Grundrechenarten erinnern und die Machbarkeit prüfen. Dann bliebe uns vieles erspart.
55 TWh sind übrigens überschaubar. In unseren bestehenden Gaskavernen könnten wir rund vier mal so viel mittels E-Gas speichern. Ist zwar bisschen teurer als Putin-Gas, dafür ohne Blut, ohne Klimaschäden und ohne Tyrannen-Lieferabhangigkeit.
Sie können sich glücklich schätzen, dass die Sonne dies jeden Tag tut. Was Sie aber unterdrücken ist der Fakt, dass die Sonne ebenso zuverlässig untergeht und im Winter tut sie dies jeden Tag für eine lange Zeitdauer von ca. 16 Std. Was liefert dann die PV über diese lange Zeitdauer? Ich bin mir sicher, dass es Leute gibt die der Meinung sind und behaupten, dass PV selbst in der Dunkelheit Strom liefert. Was ebenfalls Fackt ist und ergo zutreffen kann ist, dass bei Sonnenaufgang und dies für Wochen, die Panele mit einer dicken Schneeschicht bedeckt sind, oder dass eben Nebel oder bedeckter Himmel vorherrscht. Von dem schlechten Lichteinfallswinkel der Sonne im Winter schon gar nicht zur reden!
Energieverbrauch ist ja kein Selbstzweck – nur weil sie massiv verfügbar ist, wird nicht jeder so viel wie möglich davon konsumieren. Folglich senkt jedes einzelne installierte PV-Modul den Bedarf an fossilen Rohstoffen. Die Steinzeit ist ja auch nicht wegen eines Mangels an Steinen zu Ende gegangen, sondern weil es offensichtlich bessere Lösungen gab!? Und wenn ich mir den globalen Zubau der diversen Energietechnologien so anschaue, wird dieses Entscheidung jeden Tag eher zu Gunsten der Erneuerbaren getroffen, nicht wahr?
Natürlich gibt es im Winter weniger Sonne… Genau deshalb ja auch der Ansatz mit E-Gas!? Es reichen übrigens 20.000 Container dieser 5 MW Siemens-Elektrolyseure, dann ist das Thema für immer durch. Klingt ziemlich machbar. Ist es auch.
Die Steinzeit ist ja auch nicht wegen eines Mangels an Steinen zu Ende gegangen, sondern weil es offensichtlich bessere Lösungen gab!?
Genau, Herr Kwass, Sie schreiben es ja selbst: NICHT WAHR!
Nun, es kann ja sein, dass Sie inzwischen stein(-zeit) alt sind und damals bereits dabei waren und sich das anschauen und eigene Erfahrungen sammeln konnten.
Also jemand, der mit anderer Leute Geld überall Potemkinsche Dörfer hochziehen will und überall erzählt, da würden demnächst viele neue Mieter einziehen. Noch Fragen?
Sie haben sich schon lange nicht mehr mit neuem Kleidchen gezeigt.
Ist es nicht Zeit?
Sie haben nicht begriffen, dass gegenwärtige Sparbemühungen um den Verbrauch von Kohlenwasserstoffen in Deutschland zu senken, diese Einsparungen aufgrund der Angebotsverbilligung für andere Abnehmer der Welt gerade lukrativ werden. Nur die Kohle in Deutschland kann durch politische Entscheidungen im Boden bleiben, oder glauben Sie vielleicht, das die Saudis und Co sich von den solarwütigen Deutschen Herrn Kwaas beeindrucken lassen und aus Furcht das Ghawarfeld versiegeln und die Scheichs nur noch E-Golf fahren ? Jeder verdammte Tropfen wird gefördert, verarbeitet und verbrannt. Realität !
Und wenn die Dinger aus dem jeweiligen Subventionszeitraum rausfallen, werden sie schlagartig zum Minusgeschäft und folgerichtig außer Betrieb gesetzt.
Ist Ihnen das nicht zu blöde, so einen durchschaubaren Unfug zu verzapfen? Das ist ja schlimmer als bei einem Vortrag von Franz Alt.
Na, da fehlt ja kaum noch was. Und genug geeignete Dachflächen sind ja reichlich vorhanden, deswegen werden ja auch keine großen Solarfelder auf die grüne Wiese gebaut. Und für eine weitere Verdoppelung ist natürlich auch genug Platz da, wer braucht schon Wald und Wiese. Und den Siemens-Container stellen wir gleich daneben. Und den Wasserstoffverdichter und -speicher auch. Und die Brennstoffzellen und Wechselrichter für die Rückverstromung. Oder schicken wir die 100 GW über das Netz und betreiben Elektrolyse und Wiederverstromung zentral? Dann braucht es halt nur einen kräftigen Netzausbau, um die 100 GW zu transportieren. Oder sammeln wir den Wasserstoff der dezentralen Container per LKW ein? Oder bauen wir ein entsprechendes Pipelinenetz?
Wie geschrieben: ich halte E-Gas für sinnvoll, da wir damit unsere bestehende Gas-Infrastruktur nutzen können (inkl. 230 TWh Speicherkavernen, Netze und Verbraucher), und bei der Methanisierung Wasser zurück gewinnen.
Ende diesen Jahres werden es wahrscheinlich schon knapp 70 GWp an Photovoltaik sein. Geht die Installationswelle so weiter, kommen wir folglich spätestens in zwei Jahren (ab 80 GWp) in die Zeit starker Energieüberflüsse zu Mittagszeiten im Sommer mit sehr niedrigen oder negativen Strompreisen, wodurch sich dann die E-Gas-Produktion rechnet. Bei den aktuellen Gaspreisen sowieso.
Bei knapp 20 Mio Wohngebäuden in Deutschland gibts doch noch einiges an bisher ungenutzter Dachfläche. Wie viel man auf diesen installieren könnte, wenn man nur die Hälfte dieser Gebäude mit einer kleinen 10 kWp-Anlage (ca. 60 qm) ausstattet, können Sie ja selbst ausrechnen. Und Nichtwohngebäude gibts ja auch noch en masse.
Wenn 2,2 Millionen alte PV-Anlagen 60 GWp bereitstellen, wie viel GWp werden dann die nächsten 20 Millionen neuen PV-Anlagen bereitstellen? Der Flächenbedarf pro MWp hat sich ja in dem letzten 10 Jahren halbiert. 2% unsrer Landesfläche ist ein vertretbarer Einsatz für volle Energieunabhängigkeit, denke ich.