Information zu den Themen Klimawandel, Energiewende und Netzausbau

Verteilte Stromerzeugung, wo sind die Grenzen?

Natürlich bin ich auch dafür einen möglichst hohen Anteil der elektrischen Energie lokal zu produzieren. Aber die gesamte Energiewende ist mit einem lokalen Ansatz alleine nicht zu schaffen.
Es geht nicht nur um die Kosten-Nutzen-Analyse, es geht wie so oft auch um das notwendige Geld. Der Investitionsbedarf ist sehr groß.
Den gesamten Strombedarf lokal zu produzieren und die Netzverfügbarkeit zu erhalten ist mit den fluktuativen regenerativen Energieerzeugern nicht sinnvoll, meist auch nicht machbar.

Die Skalierungsfaktoren sprechen noch immer für Großanlagen.
Die physikalischen Randbedingungen und die Kosten sprechen für andere Gebiete.

Kapital

Sicher lassen sich kleinere Wind und Solarparks vor Ort am besten über Bürgergenossenschaften finanzieren. Klappt ja auch ganz gut.
Aber das große Geld fließt nicht dahin.

Beispiel: Wenn die Münchener Rückversicherung eine "Grüne Anleihe" auflegt im Volumen von 1,5 Mrd.€, dann kann sie das Geld nicht auf hunderte von Bürgerwindparks verteilen von denen die Hälfte irgendwann oder vielleicht nie realisiert wird.
Sie braucht ein Großprojekt für ihre Investition. Siehe unten.

Infos zu PV und Wind

Infos zu PV und Wind findet man auch im https://www.energieatlas.bayern.de/
Die Windgeschwindigkeit in 200m Höhe ist wesentlich besser. Aber! Weder technisch noch vor der Akzeptanz der Bevölkerung halte ich solche Anlagen mit z.B.  WEA Gondel auf 230m für realisierbar. Anlage in Eismannsberg: Nabenhöhe 149 m
Weitere Info siehe UBA Studie: Aktualisierung und Bewertung
der Ökobilanzen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung aktueller Technologieentwicklungen (knapp 400 Seiten).
https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/aktualisierung-bewertung-der-oekobilanzen-von
Zusammenfassung:  Die Ökobilanz für Windstrom
Der Ausstoß an CO2-Äquivalent pro erzeugter Kilowattstunde Strom beträgt bei der Windenergie zwischen 7,9 g für Starkwindstandorte und 10,9 g für Schwachwindanlagen. Energetisch amortisiert haben sich die Anlagen durchschnittlich nach 2,5 bis 3,2 Monaten. Windenergieanlagen auf See erreichen sogar noch leicht niedrigere Werte von 7,3 g. Das erklärt sich aus den hohen Volllaststunden, die solche Anlagen erreichen.

Windenergie

Die Windgeschwindigkeit geht in der dritten Potenz in die Leistungserzeugung einer Windkraftanlage ein. D.h.

doppelte Windgeschwindigkeit = 8-fache Leistung!!

In weiten Teilen Bayern liegt die mittlere Windgeschwindigkeit bei 4m/s in 100m Höhe. Das ist viel zu wenig. An den Küsten ist sie fast doppelt so hoch. Die besten Bayrischen Standorte liegen dort wo man keine Windkraftanlagen errichten kann (will).
Im Naturpark Bayrischer Wald und auf den Gipfeln der Alpen.
Die Jurahöhen / Eismannsberg / Traunfeld ist ein „geht so gerade noch“ Standort!
Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in 100m Höhe liegt mit 4,5m/s unterhalb der nierigsten IEC-Klasse von 6m/s. Bei 150m Höhe mit 6,5m/s gerade so in Klasse IV.



Die Jurahöhen haben eine mittlere Windstärke von etwa 5m/s.

Bild 1: WINDATLAS Deutschland

Die Windstärke ist in der Nordsee und entlang der Küste wesentlich höher.
Vor allem ist die Flautenzeit sehr niedrig.
Die Offshore-Windkraftanlagen schützen die Küste vor Orkanböen und hohem Wellengang, wenn sie nicht zu weit vor der Küste (<50km) gebaut werden. Vieles spricht für den Ausbau in den windstarken Regionen.

Bild 2: Windstärke Nordsee
Bild 3: Wetterlage mit idealer Windenergie entlang der Küste

In beiden Fällen ist der Ertrag im Binnenland schwach. Trotzdem braucht man eine großflächige Verteilung der WEA.
Überschreitet die Windgeschwindigkeit die für die WEA zulässige obere Grenze (bei Sturm) schaltet die Anlage ab.

Bild 4: Wetterlage mit mäßiger Windenergie im Bereich der Nordsee


Diese Wetterlage führt im Winter oft zu längeren Dunkelflauten.

Die Energiewende ist ein Gesamteuropäisches Projekt.
Windkraftanlagen müssen über ganz Europa verteilt errichtet werden. Mit einem leistungsfähigen Europäischen Stromnetz wird diese Energie von den gerade im Starkwindbetrieb laufenden Anlagen verteilt hin zu den Schwachwindgebieten.

Photovoltaik


Das folgende Bild zeigt den möglichen Solarertrag in Europa.
Deutschland liegt mit durchschnittlich 1200kWh pro m² pro Jahr etwas über der Hälfte des möglichen Ertrags in den südlichen Ländern. Der große Nachteil ist der geringe Ertrag in den Wintermonaten. Die Tageslänge schwankt im Mittelmeerraum deutlich weniger.
Die Verluste des Übertragungsnetzes liegen bei etwa 15%, sind also zu verkraften.

Noch höher ist der Ertrag in Nordafrika. PV-Anlagen können dort für die Wasserstoff-Produktion errichtet werden. Eine Einbindung ins EU-Stromnetz scheint mit nicht gut.
Der noch wichtigere Teil sind die Kosten. Deutschland hat eine höhere Bevölkerungsdichte als die Staaten im Süden. Die Grundstückspreise sind im Verhältnis noch höher. Es macht keinen Sinn bestes Acker- und Grünland mit PV zu belegen.
Die zunehmende Versteppung in weiten Teilen Spaniens, Süd-Italiens und Griechenlands werden die für PV geeigneten Flächen dort noch preiswerter machen.
Dass der Ertrag auch noch wesentlich höher ist, vor allem im Winter, macht die Entscheidung leicht.

Eine große PV-Freiflächenanlage (>1GW) zu errichten ist also in Griechenland wesentlich günstiger und effizienter als in Deutschland. Aber man benötigt ein leistungsfähiges Netz für den Transport von der Quelle zum Verbraucher.

Beispiel: Eine 5GW PV-Freifeld- Anlage benötigt etwa eine Fläche von  80.000.000 m²
Kosten Deutschland €/m² Acker / Grünland-Fläche: 5€
Kosten Gesamtfläche in der BRD: 400.000.000 €
Kosten  Wüstengebiet in Spanien:        4.000.000€ etwa 1/100stel.
Mit 400 Mio.€ kann ich schon die halbe Leitung bauen und ich habe den doppelten Jahresertrag, also etwa 10GWH statt nur 5GWh. Davon braucht die EU in den kommenden Jahren eine Anlage, und dann jedes Jahr eine weitere.

Bild xx: Solarstrahlung für Europa




Diese 4,4kW Anlage ist ganz nett.


Aber was wir wirklich brauchen ist das!


WEA in Eismannsberg WEA in Eismannsberg