Eine bezahlbare und machbare Energiewende

Die letzten Monate haben uns klar gemacht wie abhängig wir von russischen begase sind, aber auch wie viele Regelmechanismen bei uns nicht richtig funktionieren wie z.b. das der Strompreis allgemein hochging, nur weil Gaskraftwerke nun teurer produzieren und der Preis für alle von dem teuersten Anbieter bestimmt wird. Ich will an diese Stelle mal einige Vorschläge machen wie die Bundesregierung durch Regelungen die Umstellung auf erneuerbare Energien bei Privatpersonen forcieren kann. Das ist natürlich nur ein Teilaspekt: viel Energie benötigt auch die Industrie und ein Riesenkomplex ist die Versorgungssicherheit, dazu am Schluss etwas mehr.

An erneuerbaren Energien haben wir nicht viel – nur Windkraft und Solarenergie. Biogas sowie andere organische Stoffe setzt man besser als Rohstoffe ein, die bestimmte Industrien wie die chemische Industrie noch benötigen, daneben ist es aus diesen leichter möglich Kraftstoffe zu produzieren, ohne die es auch nicht gehen wird. Also sollte man Biogas nicht energetisch verwenden.

Nun ein Großteil der Energie wird die Windkraft liefern. Einfach aufgrund der Tatsache, dass sie bei geeigneten Standorten viel günstiger Energie produziert als Sonnenenergie. Hier ist die wesentliche Aufgabe des Bundes mehr Standorte auszuweisen und die Abstände zu Bebauungen zu reduzieren. Vor allem aber – und das gilt ja eigentlich überall – die in den letzten Jahrzehnte ausgeuferte Bürokratie wieder einzudämmen und Genehmigungsverfahren schneller abzuschließen.

Aber auch Solarenergie hat eine Bedeutung, ihre Produktion ist teurer, aber während es am meisten Wind im Winter gibt, gibt es am meisten Strom aus Solarenergie im Sommer. Bei einem gleichmäßigen Verbrauch wäre ein 70 : 30 Mix (Wind/Sonne) ideal um den derzeitigen Bedarf zu decken, doch da wir mit Strom auch heizen müssen kann man darüber nachdenken mit Solarstrom im Sommer zu nutzen um Energie zu speichern. Ein weiterer Vorteil der Solarenergie ist, das die Anlagen kleiner und verteilter sind – der Strom wird von den Verbrauchern in der Nähe abgenommen, man benötigt keine Trassen über Hunderte von Kilometern.

Doch beide Energiearten können ausfallen. Es kann Flaute herrschen oder schlechtes Wetter, vor einigen Wintern war es mehrere Wochen lang bedeckt. Man benötigt also Speicher. Ich glaube das die Lösung ein europäischer Stromverbund ist. Zum einen gleichen sich so Schwankungen aus wenn in Nachbarländern die Bedingungen besser sind. Zum anderen haben gerade skandinavische Länder die Fähigkeit, große Strommengen zu speichern indem sie Pumpspeicherkraftwerke nutzen. Daneben können Atlantikanreinerstaaten auch Gezeitenkraftwerke als regenerative Energielieferanten nutzen die völlig unabhängig von der Witterung sind. Bisher lohnt sich diese Energieform aber wirtschaftlich noch nicht.

In kleinem Maßstab kann man Energie speichern, indem man Pufferbatterien nutzt. Mir fallen hier spontan E-Autos ein. Es gibt rund 48 Millionen zugelassene PKW in Deutschland. Nicht alle werden elektrisch angetrieben werden, aber die Hälfte legt in der Regel so kleine Strecken zurück, dass E-Autos eine Alternative sind. Bis 2030 sollen es 15 Millionen E-Autos nach den Plänen der Bundesregierung sein. In jedem steckt eine Batterie von typisch über 50 kWh Kapazität und das Auto steht typisch 23 Stunden am Tag nur rum. Könnte man zu einer Vereinbarung mit den Automobilherstellern kommen, das die Batterie etwas größer ist als angegeben eingebaut werden und dieser Zusatz als Puffer fürs Stromnetz genutzt wird so hat man einen enorm großen verteilten Kurzzeitspeicher. Nimmt man 20 % mehr Kapazität an, 15 Millionen Elektroautos und 50 Kwh Nennkapazität dann reden wir von einem Speicher für 150 GWh. Der mittlere Stromverbrauch eines 4-Personenhaushalts beträgt rund 4000 kWh/Jahr oder 12 kwh/Tag. Das würde also bei 12,5 Millionen Haushalten einen Tag ohne Strom abpuffern. Noch besser wäre eine generelle Nutzung als Zwischenspeicher. So könnte ein Automobilbesitzer der das Auto täglich nutzt aber nur geringe Strecken zurücklegt eine stärkeres Entladen bei Strombedarf tolerieren. Mit IT-Technologie ist so etwas sicher meisterbar. Als Anreiz könnte man den Preis für Bezug von Strom fürs E-Auto absenken, abhängig von der zur Verfügung gestellten Kapazität.

Gut in Zukunft werden die Haushalte viel mehr Strom benötigen weil Strom Gas und Erdöl ersetzt, aber auf der anderen Seite brechen die erneuerbaren Energien ja auch nicht total ein.

Doch was kann der Bund tun um vor allem bei Privaztpersonen die Wende voranzubringen? Eine Möglichkeit sind Gesetzesinitiativen, so gibt es in Baden-Württemberg seit Mai eine Solaranlagenpflicht für Neubauten, doch da ein Haus im Mittel mehrere Jahrzehnte steht, dauert so eine Umstellung viel zu lange. Es läuft viel besser, wenn es finanzielle Anreize gibt. Das EEG Gesetz hat zu einem Boom bei der Installation von Solaranlagen geführt. Dieser Trend hat in den letzten Jahren sogar noch zugenommen, obwohl die Vergütung laufend sinkt, anders als die Preise für Komplettanlagen, die haben in den letzten zwei Jahren um 10 Prozent zugelegt. Daran ist eine weltweite Knappheit der Module und steigende Handwerkpreise – die machen inzwischen den größten Kostenfaktor der Anlage aus – schuld. Daneben gibt es ein ganzer Gebäudekomplex bei dem es sich heute meist nicht lohnt Solaranlagen zu installieren, das sind Häuser die vermietet werden oder die mehreren Parteien gehören. Denn um den Stromverbrauch jeder Partei zu bestimmen und abzurechnen muss man nochmals erheblich mehr investieren in eigene Zuleitungen zu jeder Wohnung und daran angeschlossenen Zählern. Normal wird der eingespeiste Strom an einem Basispunkt vor dem Hauptzähler eingespeist und was nicht im Haus genutzt wird geht ins Netz. Vermieter haben so wenig Anreize eine Solaranlage zu installieren. Mein Vorschlag, der aber auch für alle Eigenheimbesitzer interessant wäre und der auch den schnellen Umstieg bei den Heizungen forcieren kann, wäre die das man für jede Kwh die man ins Netz einspeist eine Kwh beziehen können bei der keine Steuern anfallen. Im Prinzip nutzt man ja nur den eigenen Strom – Netzentgelte fallen wegen des Transports natürlich auch an. Bei mir machen die Steuern 46 Prozent des Strompreises aus. Das heißt die Kilowattstunde würde sich dadurch auf fast die Hälfte verbilligen. Noch weiter gehen die Niederlande, bei denen läuft der Zähler einfach rückwärts, dann bezieht man den Strom für den Preis den man auch bei Einspeisung bekommt, also derzeit so etwa 8 ct/kwh bei Kleinanlagen.

Vor allem aber würde dies drei Technologien bedeutend voranbringen:

Photovoltaik – die Anlage wird deutlich profitabler. Es lohnt sich nun eine Anlage zu bauen die den ganzen Strombedarf deckt nicht nur ein „Balkonkraftwerk“, bei dem man für den Überschuss nichts bekommt und das man so auf die Abdeckung des Grundbedarfs der Geräte die immer laufen auslegt. Dafür reichen meist 300 bis 600 Watt, viel mehr passen auch nicht auf einen Balkon, denn die Paneele belegen dann schon 1,7 bzw. 3,4 m² Fläche.

Wärmepumpen. Wärmepumpen entziehen der Umwelt Wärme und verbrauchen dafür Strom. Bis zum Ukrainekrieg war Strom aber so viel teurer als das Heizen mit Gas oder Erdöl, das sich das nur lohnt wenn die Wärmepumpe eine hohe Effizienz hat. Ist der Strom billiger so wird sie attraktiver, auch bei weniger guten Bedingungen.

Speicheröfen: Die zweite Art mit Strom zu heizen ist es direkt den Strom in Wärme umzuwandeln. Neben Heizlüftern sind Speicheröfen sehr interessant. Sie speichern in Schamottsteinen Wärme und geben sie dann langsam ab. Sie können so als zusätzlicher Speicher genutzt werden.

Förderung von Batteriespeichern: Man kann eine PV-Anlage um einen Akku erweitern. Der speichert Strom wenn sie Sonne scheint und man nutzt ihn nachts oder wenn es bedeckt ist. Heute sind diese Speicher enorm teuer: Sie kosten pro Kilowattstunde installierter Kapazität rund 1.000 Euro. Nur mal zum Vergleich: Viele Elektroautos kosten pro Kwh Batteriekapazität weniger – und dafür bekommt man ein komplettes Auto, nicht nur eine Batterie. Würde der Staat die Installation fördern, so entlastet das das Netz – Strom wird nicht abgegeben wenn viel produziert wiurd und nachts wird keiner bezogen. Auch damit kann man „Dunkelflauten“ abpuffern.

Alles hängt zusammen. Wärmepumpen sind an und für sich tolle Heizungen sie produzieren aus 1 kwh Strom 3 bis maximal 5 kwH Wärmeenergie. Doch es gibt Haken. Das eine ist das die effizientesten Erdwärmepumpen und Grundwasserwärmepumpen sind. Die benötigen aber viel Platz, Erdwärmepumpen etwa die doppelte beheizte Fläche und auf der dürfen auch keine Bäume wachsen oder sie darf versiegelt sein. Das schließt die meisten Häuser aus. Grundwasserpumpen sind noch teurer und brauchen eine Genehmigung. Luftwärmepumpen sind daher die am meisten installierten Systeme aber auch die mit der geringsten Effizienz und die sinkt bei sinkender Lufttemperatur noch ab, gerade dann wenn man besonders viel Wärmeenergie braucht, es also draußen kalt ist.

Die Krux ist das alle Wärmepumpen Niedrigtemperatursysteme sind, das heißt, sie heizen das Wasser auf niedrige Temperaturen hoch, je höher die Wassertemperatur desto ineffizienter werden sie. Die Effizient wird meistens für eine Wassertemperatur von 35 Grad angegeben. Daher sind sie die ideale Wahl, wenn ein Neubau entsteht, er gut gedämmt ist und man den Platz für neue großvolumige Heizkörper oder eine Fussbodenheizung hat – man muss bei geinerer Wassertemperatur mehr Fläche zum Abgeben der Wärme haben. Bei Bestandsbauten kommen jede Menge assoziierte Kosten für Wärmedämmung, neue Heizkörper etc. hinzu, sodass es heute relativ unwirtschaftlich ist eine Wärmepumpe einzubauen wenn das Gebäude bestimmte Standards unterscheidet. Noch gravierender: in solchen Fällen kann bei sehr tiefer Außentemperatur die Pumpe dann auch nicht mehr die Wärme bringen, die benötigt wird, man benötigt also eine zweite Heizung wie eben Speicheröfen als Absicherung. Für die meisten Bestandsbauten scheidet sie so heute als Alternative zur Gas- oder Ölheizung aus. Sinkt der Strompreis aber stark bzw. nutze ich den Strom den ich über eine PV-Anlage im Sommer einspeise und bezahle für den nur das Netzentgelt, dann verbilligt sich der Strompreis enorm. Dann kann auch eine Wärmepumpe attraktiv werden, deren Gewinn gering ist weil sie eine Vorlauftemperatur von 50 oder noch mehr Grad erzeugen muss. Daneben bezahle ich für den von Speicheröfen genutzten Strom dann auch nur einen geringen Strompreis.

Trotzdem wird man Energie speichern müssen. Am besten geht das mit der Generierung von Wasserstoff. Wasserstoff kann vom Strombetreiber über Brennstoffzellen wieder in Strom umgewandelt werden wenn er gebraucht wird – für Privatpersonen ist diese Technologie unwirtschaftlich teuer. Das sieht man auch an der geringen Verbreitung von Brennstoffzellenautos. Doch zumindest bei kommerziell genutzten Fahrzeugen (Bussen, LKW) die viel Strecke zurücklegen ist er eine Alternative zu Benzin und Diesel. Wasserstoff kann auch als direkte Energiequelle für hohe Temperaturen genutzt werden, so wenn Glas verformt wird, das geschieht meist über einen direkten Flammenkontakt und er dient als Reduktionsmittel. Dafür wird Gas in der chemischen Industrie und Stahlindustrie benötigt. Das Manko: Die Effizienz der Kette Strom – Wasserstoff – Strom ist gering. Es hängt sowohl bei der Elektrolyse wie auch Brennstoffzelle von der Technologie und Größe der Anlage ab. Bei der Elektrolyse erreicht man 40 bis 70 % Wirkungsgrad, bei Brennstoffzellen 32 bis 60 Prozent. Nimmt man bei beiden Angaben jeweils das Mittel so sind nur 26 Prozent der Energie des Ursprungstroms nach dem Zwischenschritt wieder nutzbar. Selbst wenn man davon ausgeht das nur die besten Anlagen mit den höchsten Wirkungsgraden zum Einsatz kommen, sind es nur 42 Prozent. Der so generierte Strom ist also zweieinhalb Mal teurer als der der direkt genutzte. Eine weitere Möglichkeit wäre das direkte Heizen mit Wasserstoff.

Würde man diese Speicheröfen gerade dann auffüllen, wenn es viel Strom aus Windenergie gibt, so kann man zumindest Schwankungen über einen Tag, mit Einbußen auch über mehre Tage mindern. Auch für sie würde der Strompreis enorm sinken wenn sie eine PV-Anlage auf dem Dach haben. Vielleicht wird sich auch gesellschaftlich etwas ändern. Industrien die viel Energie nutzen könnten dann arbeiten wenn der Verbrauch durch Privatpersonen klein ist, z.B. nachts oder am Wochenende. Allerdings glaube ich kaum das das durchsetzbar ist. Eher sinnvoll ist es den Ausbau soweit zu forcieren, dass einfach durch die Anzahl der Anlagen und ihre Weiterentwicklung der generierte Strom immer billiger wird, sodass auch die zweieinhalbfache Steigerung des Preises für aus Wasserstoff gewonnenem Strom günstig ist.

Aber machen wir uns nichts vor: wir sind erst am Anfang der Wende. Derzeit machen erneuerbare Energien nur bei der Stromproduktion viel aus. Beim verkehr, beim Heizen oder bei der Nutzung von Erdöl/Gas in der Industrie für verschiedene Zwecke spielt sie keine Rolle. Der Energieverbrauch all dieser Gebiete muss aber auch abgedeckt werden. Gemessen am Primärenergieverbrauch sind es nach Bundesumweltamt erst 16 %. Selbst wenn ich davon ausgehe das Strom eine effizientere Energiequelle ist – Elektromotoren in Autos brauchen viel weniger Energie pro gefahrenem Kilometer als Ottomotoren und Strom wird auch aus Gas/Kohle mit niedrigen Wirkungsgraden erzeugt, so ist doch klar, das wir von einer Vervielfachung der erneuerbaren Energien reden wenn wir wirklich eine Energiewende anstreben.

Übrigens: Wir haben ja derzeit eine Diskussion über eine „Übergewinnsteuer“ für Gewinne aus Stromlieferung, aber auch fossile Energien. Ich habe mich mal gefragt ,wie das mit meinem erzeugten Strom aussieht – diesen Sommer haben meine PV-Anlagen rund 15.000 kWh ins Netz eingespeist. Im Mittel lag der Strompreis an der Börse bei rund 50 ct/kwh, die Spitze waren 70 ct, heute sind es noch 34,9 ct/khw. Das lag daran, dass nun Strom aus Erdgas so teuer ist und bei dem System alle den gleichen Preis bekommen den das teuerste System vorgibt. Nun kann ich mich aber nicht auf 7.500 Euro Vergütung freuen. Denn ich gebe den Strom ja zu einem festen Preis (10 ct/kWh) wegen des EEG-Gesetzes ab. Aber wo landet die Differenz von rund 40 ct/kwh? Sie landet beim Staat. Ich glaube aber nicht, das dieser selbst Übergewinnsteuer zahlt, aber ich weiß nun woher die vielen Milliarden für die Entlastungspakete kommen. Wenn ich aber Strom beziehe wird er in jedem falle teurer, auch eine Ungerechtigkeit.

Überhaupt sollte der Staat mal über die Steuern für Strom nachdenken. Wenn ich will als alle möglichst Strom als wichtigste regenerative Quelle nutzen und auf Wärmepumpen umsteigen oder PV-Anlagen installieren, dann gerät Strom zu der Basisenergie. Und Energie brauchen wir alle, genauso wie wir Lebensmittel brauchen. Doch auf die gibt es eine Mehrwertsteuer von 7 Prozent und nicht 19 Prozent und noch etliche Umlagen und Abgaben die beim Strompreis (vor dem Sprung) rund die Hälfte des Preises ausmachen. Eine Reduktion der staatlichen Abgaben auf die MWSt von 7 Prozent wäre wohl das beste allgemeine Mittel, da es Strom für alle billiger machen würden, und auch bei Industrien die bisher Gas und Öl nutzen würde er dann attraktiver werden. Im Gegenzug könnte man das EEG-Gesetz nun auslaufen lassen, denn es dürfte zu erwarten sein, das auch nach dem Ende des Ukrainekriegs fossile Energie so teuer sein wird, das es keinen Unterschied zu regenerativ erzeugten Strom gibt. Kernkraftstrom ist ja heute schon teurer als Solar- oder Windstrom und zu Kohlestrom betrug die Differenz zum Schluss nur noch 1 bis 2 ct/kwh.

4 thoughts on “Eine bezahlbare und machbare Energiewende

  1. Der geringe Wirkungsgrad bei Wasserstoff wäre ja an sich kein Problem wenn man günstigen Strom im Überfluss hätte.
    Wenn man jetzt die Nordsee mit Offshoreanlagen „zubauen“ würde könnte man diese Menge an Strom erzeugen.
    Da währen Dan wenn man wirklich einmal viel zu viel Strom hätte der Wasserstoff und synthetische Kohlenwasserstoffe (besser zu lagern als Wasserstoff und kompatibel mit bestehender Infrastruktur) eine Möglichkeit diese Energie zu speichern und zu nutzen.

    1. Wenn das Wörtchen „Wenn“ nicht wär …

      Wie geschrieben machen derzeit erneuerbare Energien 16 % des Primärenergieverbauchs aus. Nun ist sicher eine Wärmepumpe oder ein Elektromotor effizienter als die heutigen Technologien, auf der anderen Seite gibt es die Verluste bei der Wandlung von Strom in Wasserstoff (bei Kohlenwasserstoffen sieht es noch um eine Größenordnung schlechter aus – Faktor 6 ist derzeit der Rekord (6 kwh Strom ergeben 1 kwh als synthetische Kraftstoffe) sodass ich nicht damit rechne das wir in absehbarer Zeit strom im Überfluss haben werden.

  2. Zu den Balkonanlagen. Ich und meine Frau wohnen in einem Einfamilienhaus . Ich habe an zwei Balkonen eine Solaranlage als Inselanlage installiert (Solar 2x 400 Wp , Solarladeregler mit 50 A Ladestrom für LiFePo Akkus 10 kWh, Wechselrichter 24/230V, 2,5 kW). Damit sind wir im Sommer autark, d.h. Kühl-/Gefrier Kombination, Licht, elektron. Kleinverbraucher, Waschmaschine, sind abgedeckt. Das bedeutet, das Verhältnis selbst erzeugter Strom zum Eigenbedarf ist im Sommer ausgeglichen. Rechnen tut sich das Ganze sicher nicht, die Amortisation der Anlage werde ich nicht mehr erleben, aber es ging uns um ein wenig Unabhängigkeit für den Fall, dass es zu geplanten regelmäßigen regionalen Lastabwürfen (Stromabschaltungen) kommt. Allgemein gilt, ein Industrieland mit 84 Mill Einwohnen kann man auf absehbare Zeit nicht mit Wind- und Sonnenstrom (erneuerbare Energie gibt es nicht) am Laufen halten.
    Schon im 19. Jahrhundert konnte man das sehen. In dem Moment als bezahlbare elektrische Energie zur Verfügung stand, haben die Windmüller ihre Mühlen sofort auf elektrischen Antrieb umgestellt. Schon Lenin hat propagiert, Kommunismus = Sowjetmacht + Elektrifizierung. Aber da will man ja wieder hin …. zum Kommunismus.

    1. Ich habe da nun ja Blackouts heraufbeschworen werden auch eine Ausrüstung zur Autarkie in Betracht gezogen. Doch da meine beiden Anlagen außer wenn es dauernd regnet oder schneit immer bei Tag mindestens meinen Eigenbedarf decken (zusammen 17 kwh peak) wollte ich nur eine Powerstation. Doch die scheinen alle nur für Camping gedacht zu sein. Es scheitert schon daran das sie keinen Stecker haben um sie in eine Steckdose einzustecken, nicht ein Gerät in ohne Steckdose. Da die Wechselrichter fest im Stromnetz hängen, also nicht an einer Steckdose war das die Grundbedingung.

      So habe ich zur Minimallösung gegriffen, einem Campingkocher,(https://amzn.to/3TEE3WQ) damit ich wenigstens was kochen kann. Bei stromausfall muss ich eben mal die vielen Bücher lesen, für die ich sonst nie Zeit finde…

      Damit ich was zu kochen habe, habe ich inzwischen auch einen zwei Wochenvorrat an Lebensmitteln, Corona kann also auch kommen.

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