Vor einiger Zeit war ich bei einem Vortrag von Dr. Martin Greiner, einem Physiker, der zur Zeit in der “Aarhus School of Engineering and Institute of Mathematical Sciences” in Dänemark über den Einsatz und die Verteilung von erneuerbaren Energiequellen forscht. Der Vortrag von Dr. Greiner hat sehr nüchtern anhand der gesammelten Daten aufgezeigt, wie es möglich wäre den Energiehunger Europas ausschließlich mit erneuerbaren Energiequellen zu stillen.
Hier versuche ich seinen Vortrag kurz und verständlich zusammenzufassen. Hauptsächlich wird das auf die Veröffentlichung “Seasonal optimal mix of wind and solar power in a future, highly renewable Europe” von Heide et al. basieren.
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Manchmal sieht man vor lauter Zahlen das Problem nicht mehr. Ein modernes Konzept für erneuerbare Energien besteht natürlich aus weit mehr als nur Wind- und Sonnenkraft, und auch zur Zwischenspeicherung gibt es durchaus auch andere Ansätze als Pumpkraftspeicherwerke und Wasserstoff. Energiedaten sind leider mit rein mathematischem Blick nicht vollständig bewertbar. Mensch stelle sich einen Offshore-Windpark in der Nordsee, einen Großverbraucher in Nürnberg und ein kompensierendes Pumpkraftspeicherwerk in den Alpen vor, um sich die ökonomische und ökologische Perversität des Konzeptes zu veranschaulichen, aber auch mathematisch darf nicht unterschlagen werden, dass bei derartigem Energieferntransit auch der Wirkungsgrad der derzeit üblichen 380kV-Wechselspannungs-Überlandleitungen noch einmal kräftig zu Buche schlägt. Gut, dass die Entwicklung der Gleichspannungstransformation enorme Fortschritte macht und somit den effizienteren Gleichspannungs-Überlandleitungen die Wege geebnet werden, was sich aber auf die Akzeptanz von Überlandleitungen bei der Bevölkerung nicht unbedingt linear auswirken dürfte.
Pumpkraftspeicherwerken wird ein Wirkungsgrad von unter 80% nachgesagt. Das ist zwar gar nicht so schlecht, muss aber auch aus Sicht des technischen und ökologischen Aufwandes bewertet werden. Mag ein kombiniertes Sellrain-Silz-Kühtai-Kraftwerk ökonomisch hervorragend dazu geeignet sein, um Tagesspitzen zu glätten, mag der Pumpbetrieb der der Turbinen noch so genial und faszinierend sein, sind die zur Verfügung stehenden Speicherbecken in ihrer Größe aber doch begrenzt und der Temperaturunterschied des gepumpten Wassers ökologisch nicht unproblematisch. Reine Pumpkraftspeicherwerke, wie sie hierzulande gelegentlich unterirdisch angedacht werden, können mit den immerhin ~63.000.000 m³ Nutzinhalt der Finstertal- und Längentalspeicher kaum mithalten. Damit spreche ich ihnen aber keineswegs die Notwendigkeit oder die ökonomische Sinnhaftigkeit ab. Ich sehe nur die Wirksamkeit nicht, wenn es gilt, mehrtägige Wind- und Sonnenflauten zu überbrücken. Trotzdem könnten sie als Tagesspitzenglätter den besten Beitrag darstellen, den die Alpenländer dem europaweiten Energiemix zur Verfügung stellen könnten.
Wasserstoffspeicher scheinen diesbezüglich Potenzial für Vorteile zu bergen. Die beschriebenen 2.5km³ Speicher, um die zitierten 400TWh vorzuhalten, entsprechen gerade einmal dem Speichervolumen von 24 Reschenstauseen. Das sollte europaweit doch zu bewerkstelligen sein. Ein Vorteil liegt darin, dass die Zwischenspeicher genau dort gebaut werden könnten, wo das Stromnetz den größten Schwankungen ausgesetzt ist. Ein weiterer ist, dass Wasserstoff so wie Methan oder Öl sich auch ohne weiteres zur Langzeitspeicherung eignet. Unnötige Leitungen und Transformationen entfallen und auch der Wirkungsgrad liegt tendenziell etwas höher als bei Pumpkraftspeicherwerken.
Schließlich sollte noch erwähnt werden, dass auch das Stromnetz selbst eine Pufferwirkung hat. Sowohl Wind- als auch Sonnenkraft sind lokalen Wettersystemen ausgesetzt. Je großräumiger die Energiequellen verteilt sind, umso weniger Bedarf an tatsächlicher Speicherung gibt es. Zum Beispiel kann eine ~1600km lange Ost/West-Leitung (24.000km / 24h) die Mittagsspitze um eine Stunde kompensieren.
Zahlen, Wald und Bäume
Manchmal sieht man vor lauter Zahlen das Problem nicht mehr. Ein modernes Konzept für erneuerbare Energien besteht natürlich aus weit mehr als nur Wind- und Sonnenkraft, und auch zur Zwischenspeicherung gibt es durchaus auch andere Ansätze als Pumpkraftspeicherwerke und Wasserstoff. Energiedaten sind leider mit rein mathematischem Blick nicht vollständig bewertbar. Mensch stelle sich einen Offshore-Windpark in der Nordsee, einen Großverbraucher in Nürnberg und ein kompensierendes Pumpkraftspeicherwerk in den Alpen vor, um sich die ökonomische und ökologische Perversität des Konzeptes zu veranschaulichen, aber auch mathematisch darf nicht unterschlagen werden, dass bei derartigem Energieferntransit auch der Wirkungsgrad der derzeit üblichen 380kV-Wechselspannungs-Überlandleitungen noch einmal kräftig zu Buche schlägt. Gut, dass die Entwicklung der Gleichspannungstransformation enorme Fortschritte macht und somit den effizienteren Gleichspannungs-Überlandleitungen die Wege geebnet werden, was sich aber auf die Akzeptanz von Überlandleitungen bei der Bevölkerung nicht unbedingt linear auswirken dürfte.
Pumpkraftspeicherwerken wird ein Wirkungsgrad von unter 80% nachgesagt. Das ist zwar gar nicht so schlecht, muss aber auch aus Sicht des technischen und ökologischen Aufwandes bewertet werden. Mag ein kombiniertes Sellrain-Silz-Kühtai-Kraftwerk ökonomisch hervorragend dazu geeignet sein, um Tagesspitzen zu glätten, mag der Pumpbetrieb der der Turbinen noch so genial und faszinierend sein, sind die zur Verfügung stehenden Speicherbecken in ihrer Größe aber doch begrenzt und der Temperaturunterschied des gepumpten Wassers ökologisch nicht unproblematisch. Reine Pumpkraftspeicherwerke, wie sie hierzulande gelegentlich unterirdisch angedacht werden, können mit den immerhin ~63.000.000 m³ Nutzinhalt der Finstertal- und Längentalspeicher kaum mithalten. Damit spreche ich ihnen aber keineswegs die Notwendigkeit oder die ökonomische Sinnhaftigkeit ab. Ich sehe nur die Wirksamkeit nicht, wenn es gilt, mehrtägige Wind- und Sonnenflauten zu überbrücken. Trotzdem könnten sie als Tagesspitzenglätter den besten Beitrag darstellen, den die Alpenländer dem europaweiten Energiemix zur Verfügung stellen könnten.
Wasserstoffspeicher scheinen diesbezüglich Potenzial für Vorteile zu bergen. Die beschriebenen 2.5km³ Speicher, um die zitierten 400TWh vorzuhalten, entsprechen gerade einmal dem Speichervolumen von 24 Reschenstauseen. Das sollte europaweit doch zu bewerkstelligen sein. Ein Vorteil liegt darin, dass die Zwischenspeicher genau dort gebaut werden könnten, wo das Stromnetz den größten Schwankungen ausgesetzt ist. Ein weiterer ist, dass Wasserstoff so wie Methan oder Öl sich auch ohne weiteres zur Langzeitspeicherung eignet. Unnötige Leitungen und Transformationen entfallen und auch der Wirkungsgrad liegt tendenziell etwas höher als bei Pumpkraftspeicherwerken.
Schließlich sollte noch erwähnt werden, dass auch das Stromnetz selbst eine Pufferwirkung hat. Sowohl Wind- als auch Sonnenkraft sind lokalen Wettersystemen ausgesetzt. Je großräumiger die Energiequellen verteilt sind, umso weniger Bedarf an tatsächlicher Speicherung gibt es. Zum Beispiel kann eine ~1600km lange Ost/West-Leitung (24.000km / 24h) die Mittagsspitze um eine Stunde kompensieren.