Die Energiewende beim Strom – wie es klappen könnte

Wir haben derzeit 38,6 % erneuerbare Energien am Strom, immerhin fast die Hälfte. Die Frage ist ob es ohne Kays geliebte Luftverschmutzer-Landschaftszerstörer geht oder wir dann 1 bis 1,60 Euro pro kwH zahlen müssen wie Carsten prognostiziert.

Klar ist: Solarenergie ist bei uns nicht die alleinige Lösung. Sie ist relativ teuer in der Anschaffung. Ich habe gerade die zweite Stufe meines persönlichen Ziels, nämlich den Kohlendioxidausstross auf Null zu senken und den Auftrag für meine zweite Photovoltaikanlage unterschrieb. Mit 9,92 kWP kostet sie 16.600 Euro, sogar noch teurer als die erste pro kWP, die lag bei 11.305 € für 6,9 kWP. Ich müsste mit beiden Anlagen zusammen 15.000 bis 16.000 kWh im Jahr produzieren. Photovoltaik ist so attraktiv, weil man selbst etwas tun kann. Denn als ich mal suchte, ob ich direkt in einen Windpark investieren kann, fand ich nicht viel. Bürgerenergien investieren auch vor allem in Photovoltaik. Immerhin: würden das noch mehr Leute machen, man hätte zumindest am Tag von März bis Oktober eine zuverlässige Stromversorgung. Allerdings eben nicht nachts und im Winter liefert sie wenig. Von 1.000 kWh Jahresertrag entfallen auf Dezember und Januar nur 15 bis 20 kWh. Im Juni/Juli können es 130 bis 150 sein kWh, also eine jahreszeitliche Schwankung um den Faktor 8. Photovoltaik kann daher nur eine Säule der Energiewende sein. Sie wird aus einem Grund auch weiterhin attraktiv sein, wenn 2020 die Förderung durch das EEG ausläuft: Gekoppelt an einen Speicher, im Prinzip eine Batterie kann man vom selbst erzeugten Strom dann selbst nutzen, wenn auch nie 100 % autark sein, außer der Speicher ist wirklich sehr groß. Dann zählt als Preis pro kWh nicht die Einspeisevergütung von derzeit 11 ct/ kWh, sondern das, was man sonst bei Bezug des Stroms gezahlt hätte, das sind bei den meisten 28 ct/kWh.

Windenergie ist viel wirtschaftlicher. Vor allem weht der Wind auch nachts und im Winter mehr als im Sommer. An Land gibt es natürlich die Problematik, dass niemand ein Windkraftwerk in seiner Nähe haben will, und in wieweit die Anlagen eine Gefahr für Vögel sind, ist auch noch in der Diskussion. Aber ich sehe hier auch die Zukunft im Off-Shore-Windparks. Zwischen Meer und Land weht dauernd Wind, weil der Boden sich schneller erwärmt (Tag) aber auch schneller abkühlt (nachts) als das Meer, sodass der Wind zweimal am Tag wechselt. Die Parks liefern mehr und konstanter Energie als Anlagen an Land. Nicht umsonst macht Windkraft heute den größten Anteil an den erneuerbaren Energien aus. Vor allem hat man auf dem Meer noch mehr Fläche und weitaus weniger Probleme mit der Genehmigung der Anlagen.

Trotzdem werden beide Technologien auch bei gegenseitiger Ergänzung nicht eine 100 % Versorgung garantieren können, außer man installiert ein Vielfaches der benötigten Leistung des Durchschnitts, um gegen alle Fälle gewappnet zu sein.

Eine Möglichkeit sich gegen Schwankungen zu wappnen sind Speicher. Die sind nicht neu. Die gibt es als Pumpspeicherkraftwerke schon lange. Nur ist auch klar. Die Zahl der Standorte für diese Kraftwerke ist begrenzt. Sie werden eine Lösung für kurze Spitzen sein, aber nicht für mehrere Tage.

Eine Lösung sind Stromspeicher. Die gibt es schon im Verbund für Photovoltaikanlagen. Sie sind jedoch noch schweineteuer. Ein Angebot, das ich erhielt, mit einem 5 kWh Speicher, hätte mich 6000 Euro mehr als die PI-Anlage gekostet. Aber die Preise sind fallend. Je mehr Leute sie installieren, desto mehr wird auch das Stromnetz entlastet. Aber sie sind kleine Speicher mit denen man einen oder mehrere Tage den Eigenvierbauch decken kann, aber nicht den des Nachbarn.

Aber es gibt viel größere Speicher und die stecken in Elektromobilen. Die Batterie eines Tesla Model 3 also eines „Mittelklasse“ Wagens hat 84 kWh Kapazität, zehnmal so viel wie ein Speicher für eine PV-Anlage. Nutzt man die Elektroautos, um Strom zu speichern, solange sie nicht genutzt werden so ergeben sie einen gigantischen Speicher, wenn man wirklich mal viele Benziner und Diesel durch sie ersetzt: Es gibt 47,1 Millionen PKW in Deutschland. Sind nur die Hälfte Elektroautos und hat jeder eine Batterie von 85 kWh Kapazität, die man zu 50 % nutzen kann, so hat man eine Kapazität von 1 TWattstunden, das ist 1/650 stel der Gesamtstromerzeugung in Deutschland. Damit könnte man also 14 Stunden ohne irgend eine Energieeinspeisung kompensieren. Wenn ich realitätsnah von maximal 20 % Defizit ausgehe, dann sind es 3 Tage, die sie überbrücken können. Natürlich muss dann eine Abmachung getroffen werden. Ähnlich wie man heute mit seiner PV-Anlage einen Überschuss einspeist sollte es eine Regelung geben, dass man einen bestimmten Prozentsatz der Batteriekapazität als Puffer nutzen kann. Wer regelmäßig sein Auto nutzt und dann ja meist auf denselben Strecken zur Arbeit oder zum Einkaufen / Kinder chauffieren (ich kam noch ohne Auto zur Schule, das scheint man heute aber Kindern nicht mehr zumuten zu können). Der weiß ja wie viel Prozent der Kapazität der pro Tag nutzt und könnte mit einem Puffer den Rest der Allgemeinheit zur Verfügung stellen. Das geht in eine Richtung (Nutzung um Überschuss zu Speichern) wie auch in die andere Richtung.

Doch wir werden in jedem Falle einen Energiespeicher brauchen, der weniger Gewicht und Volumen benötigt. Das kann meiner Meinung nach Biomasse sein. Biomasse ist im Prinzip alles, was so wächst. Und nein, ich will keine Äcker die nur bewirtschaftet werden, um den Ertrag als Biomasse zu nutzen. Ich habe das bei uns schon gesehen. Maispflanzen, die kaum Kolben trugen, aber schnell wuchsen und erst abgeerntet wurden als sie schon eingetrocknet waren. Es reicht alles zu verwenden was sonst als „Abfall“ anfällt: Stroh, Rinde, Sägemehl, kleine Äste, aber auch die berüchtigte Gülle. Das alles kann man unter Luftabschluss vergären, wobei die Gülle sogar zu was gut ist, denn durch den Stickstoff und Phosphorgehalt wachsen die Bakterien besser. Allerdings kann man so nur einen Teil der Gülle entsorgen, davon gibt es einfach zu viel. Dabei entsteht Methan und Methan kann man leicht verflüssigen und lagern. Mit dem Methan kann man dann wieder Gaskraftwerke antreiben, die die Lücke dauerhaft schließen können – 1 kg Methan liefern ohne Wärmekopplung rund 4 kWh. Biogas liefert heute schon 67 TWh, mehr als 10 % der Strommenge. Das heißt, man kann damit ohne Probleme Schwankungen der anderen regenerativen Energien ausgleichen. Im Extremfall: es reicht für 40 Tage ohne Wind und ohne Sonne. Damit ist Kays neues Kunstwort der Dunkelflaute nichts mehr als ein Gespenst an der Wand.

Doch es geht noch weiter. Klar Strom muss immer dann erzeugt werden, wenn wir ihn brauchen. Doch das bedeutet nicht, das man mit dem Überschuss den PV-Anlagen im Sommer und Windanlagen bei kräftigem Wind produzieren nicht nutzt. Man kann ihn nutzen, um ihn dauerhaft chemisch zu speichern. Ich halte zwar nicht viel davon, weil die Verluste hoch sind, aber man kann mit dem Strom Wasserstoff aus Wasser gewinnen, speichern und dann im Winter nutzen. Idealerweise in einem Gaskraftwerk mit Wärmekopplung. Derzeit verläuft es ja wie allgemein bei den staatlichen Regelungen falsch: Wer eine PV-Anlage baut, der darf nur 70 % der Maximalleistung einspeisen. Bei meiner wurde das schon Niveau schon Mitte April um 9:30 erreicht und sie blieb bis 13:30 auf dem Niveau, ich nehme an, im Sommer wird der Zeitraum noch größer sein. Der Sinn ist es das Netz zu stabilisieren, doch würde man anstatt den Strom gar nicht erst einzuspeisen nutzen, um Wasserstoff zu gewinnen oder andere Prozesse zu betreiben, die Energie speichern (in einer Übergangszeit kann man z.B. aus dem Kohlendioxid die Kohlekraftwerke produzieren durch den Sabatierprozess Methan erzeugen (Power to Gas). Wir haben also eine Situation, das wir die Schwankungen der natürlichen Ressourcen dadurch ausgleichen, das wir bei Überschuss einen Verbrennungsträger erzeugen den wir nutzen können, wenn regenerative Energien wenig Leistung liefern.

Zum Strompreis: Alle beschweren sich darüber das er so hoch ist und obwohl der Stromerzeugungspreis international in den letzten Jahren gesunken ist, bleibt er bei uns konstant hoch. Und schnell haben einige, wie Kay die regenerativen Energiequellen als Schuldigen ausgemacht. Doch dem ist nicht so. Offizielle Zählen von Vattenfal:

  • 54 % staatliche Abgaben
  • 25 % Netzabgaben
  • 21 % Stromerzeugung

Von den staatlichen Abgaben entfallen 6,4 ct auf die EEG-Umlage und 5,7 ct für die sonstigen Abgaben. Und auf den Gesamtpreis kommt noch die Mehrwertsteuer drauf, das heißt, der Staat verdient noch an seinen eigenen Abgaben, besteuert also die Steuer!

Die erste Maßnahme wäre daher die staatlichen Abgaben von der Mehrwertsteuer auszunehmen. Das macht bei 12,1 ct pro kWh so viel aus, das man, wenn man die EEG-Umlage anteilig erhöht, man den Anteil von erneuerbaren Energien von 38,6 auf 52,5 % erhöhen kann. Geht man davon aus, das zu der EEG-Umlage auch noch der Stromgestehungspreis hinzukommt der wird dem Anlagenbetreiber ja bezahlt, dann wird es noch günstiger. Wenn ich 8,5 ct/kWh als Mittel aus den Vergütungen für neue Windkraft- und OV-Anlagen nehme, dann wird schon heute für erneuerbare Energien vom Stromlieferanten mehr berechnet als die Anlagenbetreiber als Vergütung bekommen, nämlich 13,85 ct/kWh. Der teuerste regenerative Strom ist Solarstrom aus kleinen PV-Anlagen (unter 10 kWh) der mit 11 ct/kWh vergütet wird. Windenergie sogar nur mit 7,4 ct/kWh. Meiner Ansicht nach wird daher die Energiewende nicht teurer als bisher. Es muss nur aufhören, dass die Stromkonzerne an dem von Dritten eingespeisten Strom noch verdienen (die Netzabgabe für die Einspeisung kommt ja sowieso oben drauf).

Ich glaube daher nicht das der Strompreis daher ansteigt, wenn regenerative Energien noch mehr zunehmen, wenn das was an Abgaben und Stromgestehungskosten auch wirklich den Anlagenbetreibern zugutekommt und nicht dem Staat und dem Stromkonzern. Ich habe auch kein Problem mit der 70 % Vergütung. Man kann das aber anders lösen, z.b. das der Einspeisezähler den gesamten Strom entgegennimmt, aber maximal 70 % der Peakleistung zählt. Der Rest steht dann der Allgemeinheit zur Verfügung und kann genutzt werden, um ihn dauerhaft chemisch zu binden für den Winter.

Wie geht es bei mir weiter? Wenn die zweite Anlage ans Netz geht, habe ich 74 % meines Ziels erreicht. 7,45 t Kohlendioxid pro Jahr eingespart. Weitere 10 % wird die Umstellung meines Reststrombedarfs auf Ökostrom bringen. Den Rest, rund 15 % oder 1,5 t Kohlendioxid werde ich durch Beteiligung an zwei Bürgerenergieprojekten „einsparen“ die auch PV-Anlagen auf öffentlichen Gebäuden installieren bzw. einen Wind/Solarpark bei Schopfloch mit betreiben. Ich denek das ich in 6 Monaten, das geschafft haben werde, was die Bundesregierung als Langzeitziel bis 2050 ausgibt, und dabei schon die Zwischenziele bisher alle nicht erreicht hat. Klar billig war es nicht. Zusammen 40.000 Euro wird es kosten. Aber wenn die Bundesregierung ihre 40 Milliarden, die sie der Braunkohle (Luftverschmutzer-Landschaftszerstörer) noch nachschmeißt, analog investieren würde, 1,3 % des bundesdeutschen Ziels wären erreicht. Wenn man davon ausgeht, dass die Investition in Großanlagen erheblich effizienter ist sogar 2+ %. So hat man aber wieder nur marode Länderhaushalte saniert und Stromkonzernen Gewinne beschert.

6 thoughts on “Die Energiewende beim Strom – wie es klappen könnte

  1. Bernd, ich glaube du weißt es bereits, aber man kann seine CO2-Emissionen genau genommen nicht auf Null bekommen.

    Der treffendere Begriff wäre dazu wohl klimaneutral. Dafür müsste man aber aktiv die eigenen Emissionen ausgleichen indem man z.B. Bäume pflanzt. Je geringer der eigene Ausstoß umso weniger Bäume würden benötigt um klimaneutral zu werden.

    Biomasse welche für die Stromproduktion verwendet wird hat laut IPCC übrigens einen CO2-Ausstoß von etwa 230 Gramm pro kWh.
    PV kommt auf 45 Gramm. Natürlich sind das nur Durchschnittswerte.

    1. Ja natürlich. Das Kohlendioxid müsste man dazu auffangen. Im CO2 Rechner des Umweltministerium, den ich als Referenz benutze, gibt es auch zwei Reiter – „normal“ und „mit Vermeidung“ und so ist das zu sehen: Ich produziere Strom den andere Nutzen und dafür weniger Kohlendioxid ausstoßen. Man könnte also sagen: das Kohlendioxid das diese nicht ausstoßen wird auf meine Bilanz angerechnet. Sozusagen ein CO2-Handel ganz ohne Zertifikate.

      In der Realität haben meine beiden PV-Anlagen den CO2 Ausstoß sogar hochgetrieben: von 9,93 auf 10,07 t, denn ihre Herstellung kostet ja auch Energie.

      Aber es ist das beste was man heute machen kann. Wer bitte kann in großem Maßstab Bäume pflanzen und selbst wenn, wo bekommen wir die ganzen Flächen dafür her?

      Ich greife das Thema noch mal im zweiten Teil in dem es dann um die Gesamtbilanz, also mit Verkehr und Wärmeerzuegung geht noch mal auf.

  2. Am Donnerstag hat man im Bayerischen Rundfunk in der Sendung Quer einige Energiespeichermöglichkeiten angezeigt.

    Die erste war eine Solar-Wasserstoff-Brennstoffzelle-Stromanlage, die eine Spezialfirma für das Haus ihres Besitzers (Einfamilienhaus) gebaut hat.
    Ergebnis laut der Sendung: Unabhängigkeit von einer externen Stromquelle.
    Kosten: 60.000 Euro (weiß allerdings nicht ob mit oder ohne Solaranlage)
    Dazu meine Fragen:
    1. Welcher Eigenheimbauer/-besitzer hat 60.000 Euro für den Bau einer solchen Anlage?
    Meine Antwort: vermutlich nur sehr wenige….

    Wie lange funktioniert eine Brennstoffzelle und die Wasserstoffspeicheranlage, bzw. wie lange kann so etwas zugelassen sein?
    Meine Antwort: Bei 10 Jahre Lebensdauer/Zulassung ist die Sache zu teuer, auch bei 20 Jahre, bei 30 Jahre wirds interessant….

    Die Zweite Anlage hat das selbe gemacht, bloß im größeren Maßstab, Fragen und Antwort sind gleich.
    Die Dritte Anlage hat Gas aus Elektroenergie erzeugt (siehe Dein Text). Die Aussage der Erbauerin/Forscherin war: Das Erdgas-Pipelinenetz in Deutschland wäre groß genug, um dieses Gas in großen Mengen zu speichern. Meine Frage: Gibt es auch genügend Pipelines in Nord-Süd Richtung um das Gas von den Windkraftwerken zu den Verbrauchern im Süden zu bringen?
    Meine Antwort: Vielleicht, wenn nicht dann wird die Bevölkerung gegen den Neubau sein, genauso wie mit den Stromtrassen.

    Noch was zu den Windkraftwerken, die sollen ja angeblich nicht nur Vögel und Insekten gefährden, sondern als Offshoresystem auch für die Lärmbelastung in den Meeren einen Beitrag leisten.
    Und auf dem Land… siehe Dein Text.

    Es bleibt schwierig….
    Meint Ralf mit Z

    1. Die Energiespeicherung ist wirklich das Hauptproblem. Wasserstoff kann man zwar aus Wasser gewinnen, doch er der Wirkungsgrad ist gering: Bei der Elektrolyse 70 %, bei einer Brennstoffzelle dann 40 bis 50 %, also wenn dann eher den Wasserstoff direkt verbrennen. Als Privatperson kann man ihn praktisch nicht flüssig speichern. Als Gas benötigt man dann aber riesige Drucktanks, da ein Kubikmeter unter Normalbedingungen gerade mal 89 g wiegen, die dann einen Brennwert von etwa 1,3 MJ haben (1 m3 Methan unter gleichen Bedingungen 33 MJ)

      Bist Du sicher, dass nur die Stromunabhängigkeit gemeint ist? Das kann man viel billiger haben. Eine 12 kwp Solaranlage kostet rund 20.000 Euro. Sie liefert selbst im Dezember noch im Mittel den durchschnittlichen Strombedarf. Bei 4000 kwh/Jahr für eine vierköpfige Familie sind das rund 11 kwh pro Tag. Wenn man sich nun ein Elektroauto mit 50 kwh Batterie kauft (rund 40.000 Euro) hat man einen Speicher für 4 Tage und kann damit noch fahren. (Ja ein Elektroauto ist komischerweise billiger als ein Batteriespeicher, da eine Batterie im Auto 200 E/kwh kostet beim Energiespeicher aber 1200 €/kwh). (Preis und Daten vom Basismodell Tesla 3)

      Gut das sind auch 60.000 Euro, aber mit Auto und zumindest die Solaranlage refinanziert sich wieder durch den Überschussstrom, der bei optimaler Lage bei > 8.000 Kwh und damit Einnahmen von rund 880 €/Jahr liegt, dazu spart man die Stromrechnung von 1120 € (bei 4000 kwh und 28 ct/kwh).

      1. Bernd, Deine Angaben sind schlüssig,
        ich habe die Aussage des ersten Beispiels eben so verstanden:
        Die Anlage hat 60.000 Euro gekostet.
        Leider keine genauere Angaben was alles dazu gehört…

        Ralf mit Z

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