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Erneuerbare Energien

Erfolgsmeldungen zur Windkraft

Inhalt

 

Der geeignete Erfolgsmaßstab

 

Nur die Einspeisung (die elektrische Arbeit) zählt

 

Korrelation von Zubau und Einspeisung wenig verläßlich

 

Schlußfolgerungen

 

 

 

Der geeignete Erfolgsmaßstab

 

Nicht mehr nur Lobbyverbände, sondern auch Organisationen, in denen durchaus auch Unternehmen der traditionellen Energiewirtschaft vertreten sind und nun ihr Heil in der Teilnahme am Windwahn suchen, beteiligen sich heute an der Begeisterung über fragwürdige Fortschrittte beim Ausbau der Stromgewinnung aus erneuerbarer Energien.

Ihren Erfolg messen sie in Zahlen über die Höhe des Zubaus an Anlagen der erneuerbaren Energien in installierter Leistung (Nennleistung) oder in dem daraufhin gestiegenen Einspeisevolumen ihres Stroms ins Netz. Angesichts der gesetzlichen Vorgaben zu Ausbauzielen, Einspeisungsvorrang vor anderweitig produziertem Strom und öffentlich-rechtlich garantierter Bezahlung zu Lasten Dritter ist es zwar fragwürdig, hier von "Erfolg" oder gar von "unternehmerischem Erfolg" zu sprechen, wo doch eher das Umsetzen von Verwaltungsanweisungen gefordert ist, aber semantische Debatten sollen hier nicht geführt werden.

Erfolg als positives Ergebnis von Handlungen ist im Hinblick darauf zu definieren, was mit den Handlungen erreicht werden soll. Da gibt es zwar immernoch die Vorstellung, mit dem Ausbau der Stromgewinnung aus erneuerbaren Energien solle der CO2-Ausstoß in Deutschland deutlich verringert werden, und die Verfolgung dieses Ziel überstrahlt zumeist vernünftige Überlegungen. Dabei sollte bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt mindestens jedoch diese Möglichkeit als nicht realisierbar gelten.

 

 

Nur die Einspeisung (die elektrische Arbeit) zählt

 

Vorrangiges Ziel einer deutschen Energiepolitik sollte die sichere und bezahlbare Versorgung der Haushalte und der Wirtschaft mit elektrischem Strom sein. Die Mengen und die Bedarfszeiten für elektrischen Strom sind für die Vergangenheit statistisch sehr genau belegt und sind für die Zukunft  recht gut vorauszusehen. Für die graphische Darstellung dieser Bedarfslinien eignen sich Lastganglinien. Diese beschreiben das Ziel der Energiepolitik: Je mehr die ergriffenen Maßnahmen zur Deckung dieser Bedarfslinie beitragen, desto erfolgreicher sind sie. Diese Kontrolle ermöglicht eine Gegenüberstellung der entsprechenden Lastganglinien der Stromproduzenten mit Ihren spiegelbildlichen Einspeisungen ins Netz. Da gegenwärtig die Produktionn elektrischen Stroms noch vollständig abgenommen werden muß, wäre eine Kongruenz der Lastganglinie des Verbrauchs mit der der Summe aller Stromproduktion das Ideal (s. auch Lastganglinien als Erfolgskontrolle der Energiewende).

In der folgenden Abbildung zeigt die rote Linie im Bereich des Verlaufs der Spitzen der Gesamtproduktion den Strombedarf in Deutschland in der Zeit vom 23.06.2017 bis zum 22.06.2018 an. Überschreitungen der Produktion werden exportiert, Unterschreitungen durch Importe ausgeglichen.

Diese und die folgende Abbildung entstammen einer Veröffentlichung von Agora-Energiewende mit weiteren interessanten Statistiken (die Seite lädt Sie übrigens ein, ihre Veröffentlichungen abzurufen und zu nutzen).

 

2017 2018

Abb. 2: Lastgangkurve (gestapelt) der Einspeisung der gesamten Stromproduktion und des Stromverbrauchs in Deutschland vom 23.06.2017 bis zum 22.06.2018

 

Die Abbildung zeigt das Dilemma der erneuerbaren Energien: Es sind die hohen Spitzen und tiefen Täler im Produktionsverlauf bei Wind- und Sonnenenergie und die zwar relativ konstante Produktion von Strom aus Biomasse und Wasserkraft mit allerdings sehr geringer Ergiebigkeit. Zwar: Auch der an der roten Linie erkennbare Strombedarf hat ausgeprägte Spitzen und Täler, diesem wird allerdings durch einen flexiblen Bestand konventioneller Kraftwerke mit kurzfristigem Hoch- oder Herunterfahren entsprochen, während auf Wind und Sonne zur Deckung der Verbrauchsspitzen erst gewartet werden müßte. Zeigt aber Abb. 1 wenigstens eine Verbesserung gegenüber früheren Verhältnissen? Zur Beantwortung betrachten wir Abb. 2.

 

2012 2013

Abb. 2: Lastgangkurve (gestapelt) der Einspeisung der gesamten Stromproduktion und des Stromverbrauchs in Deutschland vom 23.06.2012 bis zum 22.06.2013

Zwischen den beiden Abbildungen liegt ein Fünfjahreszeitraum mit einem Zubau an Windkraftanlagen und Solaranlagen an installierter Leistung von 44,95 MW. Was hat er zur Lösung des Grundproblems beigetragen?

Die Lastgangkurve der Windstromeinspeisung zeigt in beiden Graphikenüber das ganze Jahr hinweg im wesentlichen gleich ausgeprägte Verläufe in den Tälern, während in den Herbst- und Wintermonaten höhere Spitzen der Einspeisung mit teilweise breiterer Basis auftreten. In den Sommermonaten vermag die Solarenergie die Produktionstäler der Windenergie teilweise zu füllen, aber keinesfalls den Abbruch der Spitzeneinspeisung des Windstroms im Vergleich zu den Wintermonaten auszugleichen.

Legte man die Abbildungen übereinander, würde man erkennen, daß der Zubau von knapp 45 MW Nennleistung das Problem der Produktionstäler nicht beseitigt hat. Daß Versorgungssicherheit mit diesen volatilen Energiequellen nicht zu erreichen ist, liegt auf der Hand und offenbart die inhärente Schwäche des Konzepts, durch Nutzung dieser Energiequellen CO2-Emissionen vermindern zu wollen. Ohnehin lassen sich aus den Veränderungen der Lastgangnlinien des Windstroms einzelne Einflußfaktoren mit ihren Auswirkungen auf die Einspeisung (wie etwa Zubau von Nennleistung oder Änderung der Windverhältnisse) nicht isolieren, wie wir gleich sehen werden.

 

 

Korrelation von Zubau und Einspeisung wenig verläßlich

 

Versuchen wir den Zusammenhang von Zubau und Einspeisung bei den erneuerbaren Energien isoliert zu betrachten. Dabei ist aber in Rechnung zu stellen, daß die Entwicklung der Einspeisung nicht alleine vom Zubau abhängt, sondern auch davon, wie der Wind weht oder die Sonne scheint: Eine erhöhte Verfügbarkeit dieser Primärenergien würde ja auch ohne Zubau die Einspeisung ins Netz erhöhen und umgekehrt, denn ihre Nutzung  wirkt auf den Bestand ganauso wie auf den Zubau. Aber der Blick lohnt schon, weil er die Unplanbarkeit einer Energiepolitik auf diesen Grundlagen offenbart.

 

Stand Stand Stand Stand Stand Stand Stand Stand
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Zubau in MW
Photovoltaik 18,01
25,43
33,03
36,71
37,90
39,22
40,72
42,98
 Windenergie offshore  0,01 0,19  0,27  0,51  0,99  3,28  4,13  5,26
 Windenergie onshore 26,82 28,58 30,56  32,97  37,62  41,30  45,46  50,91
Windenergie gesamt 26,83 28,77
30,83
33,48
38,61
44,58
49,59
56,17
               
Erneuerbare Energien  44,84 54,20
63,86  70,19 76,51
 83,80 90,31
99,15
Einspeisung in GW/a
Photovoltaik 11,73
19,60
26,38
31,00
36,10
38,70
38,30
39,80
 Windenergie offshore 0,18 0,58  0,73  0,92 1,47  8,28 12,27  17,95
 Windenergie onshore 38,37 49,28  50,95  51,82 57,03 72,34  67,65  88,67
Windenergie gesamt
38,55
49,86
51,68
52,74
58,50
80,62
79,92
106,62
               
Erneuerbare Energien 50,28 69,46
78,06
83,74
94,60
 119,32 118,22
146,42

Tab. 1: Zubau und Netzeinspeisung der Wind- bzw. Solaranlagen von 2010 bis 2017 (Quellen: AGEE, BMWi, Bundesnetzagentur, Statista, Zusammenstellung: Das SansSouci Projekt)

 

Ein Vergleich der  Entwicklung von Zubau und Einspeisung der gesamten hier erfaßten enrneuerbaren Energien erfordert zunächst, die Größen gleichnamig zu machen, denn die Einspeisungsdaten werden über einen ganzen Jahreszeitraum gewonnen, während die Angaben zur Nennleistung sich auf einen Augenblick des Einsatzes der Anlage beziehen. Vor einem Vergleich ist daher die installierte Leistung auf die Anzahl der möglichen Volllaststunden hochzurechnen (wir vernachlässigen behördlich angeordnete oder wartungs- und reparaturbedingte Stillstände oder Abregelungen). Für dieses Potential bezahlt der Anlagenbetreiber ja schließlich auch den Kaufreis an den Anlagenhersteller. Die Zahlenreihe für den Zubau, "Erneuerbare Energien gesamt", wird mit 8.760 multipliziert und für die graphische Darstellung, wie die entsprechende für die Einspeisung, ebenfalls in GW (Division durch 1.000) ausgedrückt. Die Entwicklung beider Zahlenreihen zeigt Abbildung 3.

 

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Abb. 3: Zubau und Einspeisung getrennt auf der Zeitachse 2010 bis 2017. Zahlen zum Zubau wie oben angegeben modifiziert, Zahlen zur Einspeisung gem. Tab.1 (Grafik: Das SansSouci Projekt)

Es ist ein deutliches Vorauseilen der Kurve des installierten Leistungspotentials gegenüber der dadurch möglichen Einspeisung zu erkennen. Der Phantasiebegabte mag sich ausmalen, wie eine Landschaft aussehen muß, damit ein zufriedenstellendes Niveau an Strom (zumindest in seiner graphischen Darstellung) aus Windrädern gewonnen werden kann. Nur: Wie gesehen, dieses Niveau ist nur vorgegaukelt.

Die direkte Beziehung zwischen dem Zubau von Leistungspotential und Einspeisung aller dargestellter erneuerbarer Energien ist Abbildung 4 zu entnehmen.

 

einspeisung gleich f von zubau

Abb. 4: Einspeisung (Ordinate) als Funktion von Zubau (Abszisse) (Grafik: Das SansSouci Projekt)

 

Abbildung 4 ist aus Abbildung 3 abgleitet: Ein Punkt in der Kurve entspricht dem Abszissenwert eines Jahres für das Leistungspotential (horizontale Entfernung vom Nullpunkt) und dem Ordinatenwert für die Einspeisung desselben Jahres (vertikale Entfernung vom Nullpunkt) für die dargestellten erneuerbaren Energien insgesamt.

Wegen der unterschiedlichen Skaleneinteilung auf der Abszisse und der Ordinate fällt die Steigung der Kurve in der Abbildung sehr stark aus. Würde auch auf der Ordinate die Skaleneinteilung der Abszisse gewählt, würde die Kurve praktisch am Boden kriechen. In der gezeigten Form jedenfalls sind die einzelnen Entwicklungsschritte deutlicher zu erkennen.

In Tabelle 2 haben wir die Differenzen des Zubaus und die Differenzen der Einspeisung der aufeinanderfolgenden Jahre zusammengestellt, um weitere Schlüsse zu ermöglichen (ablesbar ebenfalls aus Abbildung 3).

 

Alle dargestellten erneuerbaren Energien 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Zubau Leistungspotential in GW/a 81,99 84,62 55,45 55,36 63,86 57,03 77,44
Veränderung Einspeisung in GW/a 19,18 8,60 5,68 10,86 24,72 -1,10 28,20
Differenzenquotient in % (Steigung der Kurve) 70,8
9,6
4,1
12,8
47,5
-12,9
44,0

 Tab. 2: Differenzenquotient als Erfolgsmaßstab des Leistungszubaus - alle dargestellten erneuerbaren Energien (Zusammenstellung: Das SansSouci Projekt)

 

Der Differenzenquotient gibt an, wie hoch der Anteil der Einspeisungsveränderung eines Jahres an einer Einheit des Zubaus von Leistungspotential ist - sozusagen der von den jeweils betrachteten Anlagen geleistete Volllaststundenanteil.

 

 Windenergieanlagen an Land 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Zubau Leistungspotential in GW/a 15,42 17,34 21,11 40,73 32,24 36,44 47,74
Veränderung Einspeisung in GW/a 10,91 1,67 0,87 5,21 15,31 -4,69 21,02
Differenzenquotient in % (Steigung der Kurve) 23,4 10,2 10,2 19,6 38,7 -1,9 36,4

 Tab. 3: Differenzenquotient als Erfolgsmaßstab des Leistungszubaus - Windenergieanlagen an Land (zusammenstellung: Das SansSouci Projekt)

 

Der Verlauf in den ersten drei Jahren könnte einen an das Gesetz des abnehmenden Grenzertrages des Bodens denken lassen, also auch ein Gesetz der abnehmenden Grenzeinspeisung des Anlagenzubaus zu vermuten. Die betrachteten Zeiträume sind allerdings zu kurz, um das verläßlich festzustellen, zudem würde eine solche Schlußfolgerung nur bei konstant gleich verfügbaren erneuerbaren Energien erlaubt sein. Insgesamt lassen sich wenig Gesetzmäßigkeiten erblicken, denn im Betrachtungszeitraum war der Verlauf der Differenzenquotienten doch zu schwankend. Insbesondere zeigt das Jahr 2016, daß trotz eines nicht unerheblichen Zubaus die Veränderung der Einspeisung negativ ist.

 

Schlußfolgerungen

 

  • Zubaustrategien bezüglich der Anlagen erneuerbarer Energien lösen nicht das Problem der Volatilität und der tiefen Täler der Finsternis und Windstille - Grundlastfähigkeit ade.
  • Eine eindeutige Beziehung zwischen dem Zubau an Leistung bei den erneuerbaren Energien und der Einspeisung ins Netz existiert nicht, denn

         - der Wind weht auch über Bestandsanlagen, nicht nur über den Zubau und

         - der Wind kann allen Zubau-"Erfolg" einfach durch Zurückhaltung zunichte machen.

  • Planbarkeit und Prognosefähigkeit einer Energiepolitik, die sich der erneuerbaren Energien als Basis bedienen will, sind nicht gegeben.