Die Anregung für den heutigen Blog gab mir der Kommentar von Ralph mit Z. Ein Riesennachteil von Solarzellen ist ja das sie Verhältnis zur Stromerzeugung viel Fläche verbrauchen. Wenn man von 1500 kWh/Jahr pro Person ausgeht – im Durchschnitt: Singles mehr, Familien weniger, dann braucht man rund 8 m² pro Person und Jahr. Wenn dann noch ein Elektroauto hinzukommt (gerechnet: 20 kWh/100 km, 10.000 km/Jahr) dann sind es weitere 11 m² für die Familie.
Schon dies zeigt aber auch, die Fläche ist zwar groß aber nicht riesig, denn noch dominieren bei uns Häuser mit wenigen Geschossen und da haben die Leute ja auch mehr als 8 m² Wohnfläche pro Person.
Es gibt aber eine Studie wo sich die Autoren die Mühe gemacht haben nicht nur die Siedlungsfläche zu untersuchen, sondern insgesamt 3754 Gebäude in verschiedenen Regionen und Typen (Dorf, Kleinstadt, Vorstadt) zu vermessen und sie kamen auf ein Potenzial von 161 GWP für Deutschland.
Im Jahresmittel produzieren PV-Anlagen ungefähr das 1000-fache in KWh des Peaks bei optimaler Ausrichtung. Meine beiden Anlagen nicht ganz nach Süden ausgerichtet und mit stärkerer Dachneigung kommen auf das 850-fache, das nehme ich mal als Basis. Das sind dann 136 TWH pro Jahr. Im ersten Halbjahr wurden 245,1 TWh benötigt. Das würde also etwas mehr als ein Viertel des Bedarfs decken. Konkret lieferten PCVAnlagen schon 2019 im ersten Halbjahr 25,1 TWh, also ein Zehntel des benötigten Stroms und dabei sind PV-Anlagen noch nicht die Regel auf Dächern.
Klar ist aber auch, das dies nur ein Teil im Strommix sein kann, einfach, weil die Sonne nachts nicht scheint und im Winter erheblich schwächer. Die Verteilung ist sehr ungleich. Schon am Tag – meine Anlage liefert unter besten Bedingungen rund 7 kWh, mein mittlerer Tagesverbrauch liegt aber bei 6 kwh und der Tag hat 24 und nicht eine Stunde. Selbst mit Begrenzung (lt Gesetz) sind es über 40 Kwh an einem Sommertag. Doch das schwankt. Im Dezember erwartet man z.B. nur ein Fünftel der Produktion vom Juni. So lag im ersten Halbjahr 2019 der mittlere Anteil der Photovoltaik an der Stromerzeugung bei 10,2 %, der höchste Tagesanteil am 29.6.2019 bei 26,5 % und der höchste Stundenanteil an diesem Tag um 13:00 mit 52,1%.
Ergänzung lokaler Stromspeicher
Neben anderen Quellen für den Strom muss man eben speichern. Für den Privathaushalt würden sich (wenn die Preise sich, denen die KFZ-Hersteller für ihre Batterien zahlen annähern würden) kleine Speicher, im Prinzip Blei oder Lithiumbatterien anbieten. Man rechnet mit einer Solaranlage mit einem Autarkiegrad von 30 bis 40 %, je nach Familiengröße, Konsumverhalten und Größe der Solaranlage. Diesen auf 100 % zu bringen nur mit Speichern ist extrem teuer, man denke mal an Wetterlagen wie im Winter, wenn es tagelang nur bedeckt ist. Aber schon eine kleine Anlage die nur so viel Strom mehr liefert, wie man über eine Nacht benötigt hebt die Autarkie auf 70 % an. Dazu reicht ein Speicher, der 1/1000 des Jahresverbrauchs speichert, bei einem Single also eine 2 kWh und bei einer Familie ein 5 kWh Speicher. Der ist verglichen mit den Batterien, die in einem Elektroauto verbaut sind (50 bis 85 kWh) klein und würde das Problem der unsteten Solarstromerzeugung deutlich verringern. So ein Gerät ist dann auch nicht riesig und passt in jede Ecke. So ein Speicher würde nicht nur die Stromnetze entlasten, sondern auch die Schwankungen der Einspeisung verringern. Leider sind diese Speicher derzeit noch so teuer, das es sich nicht finanziell lohnt (kann man berechnen, indem man über die Lebensdauer des Speichers die Kilowattstunden mit der Differenz zwischen dem Geld das man für eingespeisten Strom bekommt und das man für bezogenen Strom bezahlt und die Summe mit den Kosten des Speichers vergleicht).
Elektroautos als Speicher
Falls es übrigens wirklich mal viele Elektroautos geben würde, sodass sie die Anzahl der heutigen Benziner und Dieseln entsprechen, wären diese die idealen Speicher, man müsste nur eben sie dafür auslegen. Es gibt 47 Millionen PKW in Deutschland. Wenn jeder nur jedes zweite elektrisch fährt, davon die Hälfte an einer Steckdose hängen (insgesamt 12 Millionen Elektroautos verfügbar) und jeder eine 50 kWh Batterie hat, die zur Hälfte voll ist, dann können die knapp die Hälfte des Stroms speichern, der täglich benötigt wird. (44 % um genau zu sein). Damit können sie locker die Nacht abfedern und es bleibt nur noch der Rest von Dauer-Trübwetter im Winter. Allerdings sehe ich Elektroautos nicht als die Problemlösung für die Mobilität an, sondern eher das Umgehen des Problems. Man macht eben weiter so wie bisher, nur mit einer anderen Energieversorgung.
Ansonsten gäbe es wirklich genug Fläche. Mir fallen da zuerst mal die Parkplätze ein. Gefühlt stehen nämlich 90 % der Autos auf der Straße herum und blockieren in den Stellen, wo ich durchkomme ganze Fahrbahnen. Bei 3 x 6 m Parkplatz pro Auto sind das bei 40 Millionen geparkten Autos 720 km² Fläche, die wenn man sie mit Solarzellen belegt, und eine mittlere Leistung von nur 800 Kuh/ 1 kwP Peak annimmt, weitere 122 Twh pro Jahr liefern – schon hätte man genügend Fläche, um den ganzen Strom den wir heute brauchen, nur aus Solarzellen zu gewinnen. Nebenbei kann man so auch die Autos die darunter parken zumindest teilweise aufladen. (18 m² Fläche liefern eine Spitzenleistung von 3 kWh und je nach Jahreszeit zwischen 4 und 18 kWh am Tag).
Umweltschutz und Solaranlagen
Wenn ich ins Allgäu fahre, komme ich immer an mehreren Solarfarmen vorbei, wo größere Weideflächen nur mit Solarzellen belegt sind. Eine Satellitensicht eines Parks lege ich mal bei. Man vergleiche die Dimension mit dem Dorf oben links oder der dreispurigen Autobahn unten. Wir reden ja immer von naturnaher Landwirtschaft. Wenn man 50 % der Fläche unter den Paneelen frei lässt, gibt es noch genügend Licht für den Bewuchs (die Farm ist dichter belegt, und trotzdem wächst darunter Grass, das dann übrigens von Schafen ökologisch verträglich abgeweidet wird) dann würden rund 2.600 km², das sind 1,3 % der landwirtschaftlichen Fläche, ausreichen um den ganzen Strombedarf Deutschlands zu decken. (Aber es gibt wie schon gesagt ja noch die Dachflächen und Parkplätze zusätzlich) Nebenbei würde man was für den Naturschutz tun, denn die Flächen wären ja aus der intensiven Nutzung raus, würden nicht mit schweren Maschinen bewirtschaftet und damit auch was für den Gewässerschutz (Wasserrückhalt, Nitratbelastung).
Klar wird es in Wirklichkeit nicht dazu kommen das nur Solaranlagen Strom liefern und natürlich gibt es Verluste beim Speichern von Strom, egal ob in Batterien oder in Pumpspeicherwerken. Ich sehe die Lösung für den Strom auch nicht so sehr in einer nationalen Lösung als vielmehr einer internationalen. Ebenso gibt es ja noch Windkraft als weitere Quelle. Aber anders als geunkt haben wir die Fläche um den Strom nur aus Photovoltaik zu decken.
Fazit
Was mich an der Klimadiskussion stört, ist aber das sie sich nur um Strom dreht. Die Politik konzentriert sich auf den Sektor, weil sie hier am besten lenkend eingreifen kann wie über die Ökostromumlage oder den Kohleausstieg. Der Strom macht aber bei den meisten nur wenig bei der Kohlendioxidbilanz aus. Im deutschen Durchschnitt macht der Strom 0,76 t von 11,61 t Kohlendioxid pro Einwohner und Jahr aus, also nicht mal 7 %. Der Hauptverursacher ist der Konsum (4,56 t), dann kommt das Heizen. Bei beiden ist klar, dass ein Umstieg erheblich folgenreicher für jeden ist. Den Konsum einschränken wollen wohl wenige und so viel regenerierbare Ressourcen, die man verbrennen könnte, also Biomasse oder Holz, damit sie für die ganze BRD reichen gibt es nicht.