Eine Einführung in das Energienetz – Wieso uns Wind und Sonne aktuell nicht retten und es auch (noch) keine Speicher gibt

Solarmodul Foto: Thémis Solaire Innovation Lizenz: CC BY-SA 3.0


Deutschland steht vor einem schwierigen Herbst, die Strompreise schießen durch die Decke und das Scheitern der deutschen Energiewende ist für jeden greifbar. Zwei Fragen dominieren hierbei den Diskurs, die Frage nach der Schuld und die Frage nach der Lösung. Während die Frage nach der Schuld nicht so einfach zu beantworten ist, lässt sich eines mit Sicherheit sagen: Die Lösung wird vorgegeben von der Physik. Und die Physik hat kein Parteibuch.

Zunächst, es geht um das Netz für elektrische Energie. Nur für den Fall, dass Thermodynamiker oder Physiker diesen Beitrag lesen. Wenn in diesem Beitrag von Energie die Rede ist, dann ist elektrische Energie gemeint. Ich möchte möglichst allgemeinverständlich versuchen zu beschreiben, wie das Energienetz funktioniert, wieso uns Wind- und PV Anlagen nicht zeitnah aus der Abhängigkeit zu Russland befreien können und weshalb Deutschland nicht in großem Maße Energiespeicher baut. Um dies überhaupt verstehen zu können, sind ein paar Definitionen und Grundlagen notwendig.

Die Kirchhoffschen Regeln & die Netzstabilität

Energienetze können keine Energie speichern. Die Stabilität des Energienetzes und damit die unterbrechungsfreie Versorgung mit Energie ist daher nur gewährleistet, wenn die eingespeiste Energie zu jedem Zeitpunkt der im Netz verbrauchten Energie entspricht. Dies folgt aus den Kirchhoffschen Regeln. Auf jede Verbrauchs- oder Erzeugungsänderung muss entsprechend sofort reagiert werden.

Grundlast, Mittellast und Spitzenlast

Die Grundlast ist die Belastung eines Stromnetzes, die im Laufe von einem Tag nicht unterschritten wird. Bezogen auf die Abbildung  ist dies der niedrigste Punkt der Stromverbrauchslinie. In der Abbildung werden die drei Lastanteile im Tagesverlauf dargestellt. Die Mittellast ist jener Anteil, der über die Grundlast hinausgeht und hierbei bekannten Lastprofilen entspricht, also gut zu prognostizieren ist. Die Spitzenlast ist der Anteil, der zu schnellen Lastanstiegen führt und mitunter unvorhergesehen ist. Die Spitzenlast umfasst die Bedarfsspitzen. Grundlastfähigkeit bedeutet, dass ein Kraftwerkstyp in der Lage ist, dauerhaft und ohne große Unterbrechung Energie bereitzustellen

Residuallast

Als Residuallast wird der verbleibende Energiebedarf beschrieben, der nach Abzug der fluktuativen Erzeuger Wind und PV von der Nachfrage noch bestehen bleibt und somit über sonstige, aktuell konventionelle, Erzeuger gedeckt werden muss. Wird mehr Energie erzeugt als benötigt wird, so ist von einer negativen Residuallast die Rede.

Leistung und Energie

Bei der Diskussion von Erzeugungskapazitäten und Speichern werden häufig die Begriffe Leistung und Energie oder daraus abgeleitet Energiespeicher verwendet. Die Leistung eines Energieerzeugers, beispielsweise eines Windrads, wird gängig in Watt (W), die Energiemenge wird in Wattstunden (Wh) angegeben. Je nach Größenordnung werden gängige SI-Präfixe verwendet, also Kilo-, Mega-, Terra- et cetera.

Ein Energieerzeuger, der über eine Stunde eine Leistung von genau einem Watt in ein Energiesystem einspeist, speist eine Wattstunde ein. Ebenso benötigt ein Verbraucher mit einer Leistung eines Watts über den Verlauf von einer Stunde eine Wattstunde.

Dies lässt sich an den derzeitig installierten deutschen Pumpspeicherkraftwerken veranschaulichen. Die aktuell installierte Leistung beträgt 6,7 Gigawatt (GW), die installierte Energiespeicherkapazität 37,7 Gigawattstunden (GWh). Werden sonstige Verlusteffekte außer Acht gelassen, so können über eine Dauer von 5,62 Stunden 6,7 GW an Leistung zur Verfügung gestellt werden.

Die Netzfrequenz

Vermutlich jeder hat mal gehört, dass das deutsche Energienetz eine Frequenz von 50 Hz hat. Konkret bedeutet dies, dass die Wechselspannung 100x in der Sekunde die Polarität wechselt. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen: Wechselspannung ist der Grund, weshalb es egal ist, wie rum Sie den Stecker in Ihre Steckdose stecken.

Die Netzfrequenz ist die wichtigste Kenngröße des Energienetzes, da die meisten Verbraucher auf sie ausgerichtet sind. Bedeutet: Nur bei exakt 50 Hz arbeiten die Verbraucher konstruktionsgemäß. Sinkt oder steigt die Netzfrequenz außerhalb des vorgesehenen Bandes, können zahlreiche Geräte nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten. Dies betrifft insbesondere auch die netzeinspeisenden Synchronmaschinen selbst. Nehmen wir als Beispiel eine alte Glühbirne mit Glühdraht. Unterschreitet die Netzfrequenz die 50 Hz deutlich, dann fängt die Birne an zu flackern und wird dunkel*.

Die Netzfrequenz fällt ab, wenn die verbrauchte Energie höher ist, als die erzeugte Energie und steigt an, wenn die erzeugte Energie höher ist als die verbrauchte Energie. Bis ein solcher Effekt im Netz spürbar wird, vergehen nur wenige Millisekunden. Das zulässige Frequenzband ist 50,2 bis 49,5 Hz. Auf Schwankungen wird mit so genannter Regelleistung reagiert. Dies können entweder sehr kurzfristig verfügbare Einspeiser sein, die das Netz an zentralen Stellen entweder mit zusätzlicher Einspeisung stützen oder aber Einspeisung abschalten oder aber große Industrieverbraucher, die seitens des Netzbetreibers vom Netz getrennt werden können. Praktisch würde dies bedeuten, dass in einer Aluminiumhütte der Strom ausgeht. Unvorbereitet. Kann trotz Lastabwurf kein Absinken der Netzfrequenz verhindert werden, kommt es zum Blackout. Wie realistisch dieses Szenario ist, zeigt der beinahe Blackout vom 08. Januar 2021.

Was in der Theorie leicht umsetzbar klingt („Na, dann schalten wir die Aluhütte eben weg, besser als ein Blackout!“) ist in der Praxis aufgrund der Geschwindigkeit des Geschehens schnell unbeherrschbar. Die Ursache liegt im Kaskadeneffekt.

Sinkt die Netzfrequenz ab, können sich Industrieverbraucher und Anlagen automatisch zum Schutz vom Netz trennen, da sie nicht mehr die notwendige Energie beziehen können. In der Folge kommt es zu einem sofortigen Frequenzsprung, da jetzt überschüssige Energie im Netz zur Verfügung steht. Das Überschießen der Netzfrequenz führt zum sofortigen Abschalten weiterer Anlagen, die zum Schutz vor Überlastung vom Netz gehen. Was jetzt einsetzt, ist eine Pendelbewegung, die in Sekundenbruchteilen zum Netzzusammenbruch führen kann.

Unter www.netzfrequenzmessung.de wird die aktuelle Netzfrequenz sowie die Regelleistung sekundengenau dargestellt.

…und deshalb sind Wind- und PV-Anlagen ein riesiges Problem für alle Netzbetreiber

Wind- und PV-Anlagen erzeugen logischerweise dann Strom, wenn die Sonne scheint oder Wind weht. Es ist nachvollziehbar, dass die Erzeugung hierbei extremen Schwankungen unterworfen ist und innerhalb weniger Sekunden variiert. Deshalb werden diese Erzeugertypen auch als fluktuativ bezeichnet. Der zuvor erklärten Ausgleich muss entsprechend schnell über Regelleistung geschehen. Und es ist offensichtlich, dass je mehr Wind- und PV Anlagen im Netz betrieben werden, zeitgleich ein immer höherer Bedarf an Regelleistung resultiert. Um das in aller Deutlichkeit zu formulieren:

Eine einzige Unterschreitung der maximal zulässigen Netzfrequenz von 47,5 Hz führt zum Blackout. Es gibt keinen Freischuss oder zweiten Versuch.

Entsprechend wird Regelleistung immer von Kraftwerkstypen oder Verbrauchern zur Verfügung gestellt, die vollständig regelbar und nicht von fluktuativen Faktoren abhängig sind.

Welchen Energiebedarf hat Deutschland…

Nachfolgend zwei Grafiken. Die erste zeigt die saldierte Energieerzeugung jedes Tages für den Zeitraum vom 01.01.2022 bis zum 01.08.2022, die zweite zeigt die stundengenaue Erzeugung für den 01.08. und 02.08.2022. Die Grafiken entstammen dem Agorameter.

Ein häufiges Problem in der Debatte ist, dass kaum jemand versteht, über welche Mengen an Energie eigentlich gesprochen wird. Ein deutscher Vierpersonenhaushalt benötigt im Jahr etwa 3.500 kWh an Energie. Nehmen Sie das als Bezugsgröße. Die gleiche Energiemenge verbraucht ein einziger ICE der deutschen Bahn in etwas über 20 Minuten. In Deutschland werden pro Jahr etwa 500.000 Tonnen Aluminium hergestellt. Die Aluminiumindustrie verbraucht hierzu etwa 250 kWh in der Sekunde. Das gesamte Jahr über. Anders ausgedrückt: Alle 14 Sekunden wird in der Aluminiumindustrie in Deutschland die gleiche Menge an Energie verbraucht, die ein deutscher Vierpersonenhaushalt im Jahr benötigt. Das sind die Energiemengen, die zuverlässig jederzeit zur Verfügung gestellt werden müssen. Der verständliche Denkfehler in der Betrachtung ist zu erkennen, um welche Dekaden der industrielle Energiebedarf größer ist.

Falls Sie sich erinnern, gab es vor etwa 6 Wochen mehrere Presseartikel, dass über 50 % der erzeugten Energie aus regenerativer Erzeugung stammt. Eine Erfolgsmeldung von der Energiefront jagte die Nächste! Und irgendwie kommt seit 4 Wochen keine Erfolgsmeldung mehr. Die Stromoffensive kommt ins Stocken. Doch was ist geschehen?

Es wird Herbst. Betrachtet man den gelben Anteil der Grafik ist zu erkennen, dass die PV-Erzeugung seit einigen Wochen einen fallenden Trend hat. Das Jahreserzeugungsmaximum wird um den längsten Tag des Jahres für einige Wochen erreicht, wenn die Sonne im idealen Winkel über Deutschland steht. Auf diese Sonnenposition sind PV Anlagen ausgerichtet. Danach setzt der Herbsttrend ein, die Erzeugung geht durch ungünstigere Position zurück. Das passiert jedes Jahr. Man kann heute mit absoluter Gewissheit sagen, wann nächstes Jahr das Erzeugungsmaximum erreicht wird. Ebenfalls ist gut zu erkennen, dass Deutschland aktuell schlicht Pech mit dem Wind hat. Ein stabiles Energienetz muss jedoch mit Pech umgehen können. In der konkreten Umsetzung bedeutet dies, dass zu jedem Zeitpunkt so viel konventionelle, steuerbare Erzeugerleistung zur Verfügung stehen muss, dass eine Dunkelflaute, dies bezeichnet Zeiträume, in denen weder Wind- noch PV-Energie zur Verfügung steht (bspw. in einer windstillen Nacht), überbrückt werden kann. Die Lösung der bisherigen Bundesregierungen hierfür war zuletzt die Verstromung von Gas. Mit Ausnahme von Wasserkraft, die erhebliche ökologische Auswirkungen hat und nur in Staaten mit vielen wasserreichen Flüssen nutzbar ist, existieren bis dato weltweit keine leistungsstarken grundlastfähigen, regenerativen Erzeugungstechnologien. Betrachten Sie bitte einmal den Zeitraum 01.08. bis 02.08.22. Deutschland verfügt über die weltweit 3t größten installierten PV- und Windkrafterzeugungskapazitäten. Es waren windstille, sonnenreiche Tage. Ein massiver Ausbau der PV-Leistung hätte tagsüber zwar für eine regenerative Vollversorgung sorgen können, aber selbst eine um den Faktor 20 größere installierte Leistung hätte nachts nicht gereicht, um Deutschland zu versorgen. Es drängt sich eine Frage auf…

…und wieso baut Deutschland keine Energiespeicher?

Selbstverständlich folgt hieraus sofort die Überlegung, weshalb nicht beispielsweise tagsüber aus PV-Anlagen erzeugte Energie gespeichert wird, die dann nachts genutzt werden kann. Oder aber eine Speicherung von per Windkraft erzeugter Energie im Herbst und Winter, die dann im Jahresverlauf abgerufen wird. Um die Frage vorab zu beantworten: Ist es möglich, Deutschland vollständig regenerativ zu versorgen?

Ja. In der Theorie. Aber nicht in absehbarer Zeit. Die Antwort klingt für manche vielleicht unrealistisch plump, aber es gibt keine Speicher. Es fehlt wortwörtlich die skalierbare Technologie – weltweit. Gäbe es diese Wundertechnologie, dann hätte sie jemand gebaut.

Konkret werden zwei Speicherlösungen benötigt, eine, die langfristige Speichervorgänge, beispielsweise über Monate (Erzeugung im Winter, Nutzung im Sommer / vice versa) abbilden kann sowie eine Speicherlösung, die für kurzfristige Speicherbewegungen (Erzeugung am Tag, Nutzung in der gleichen Nacht / vice versa) genutzt wird. Die Lösung wird eine Kombination von Power2Gas sowie weiteren, kurzfristig nutzbaren Speicherlösungen sein. Vorab, die Zahlen haben deshalb extreme Schwankungen, da sie abhängig vom gewählten Nutzungsszenario und einer Vielzahl nicht zu prognostizierender Parameter sind. Ich werde mich daher auf die in der Literatur geläufigsten Durchschnittswerte beziehen.

In meiner ingenieurswissenschaftlichen Abschlussarbeit habe ich mich mit der Frage beschäftigt, welche Speichergrößen und Leistungen bei verschiedenen Szenarien notwendig wären, um Deutschland zu einem möglichst hohen Anteil mit regenerativer Energie zu versorgen. Hierzu habe ich eine Simulationssoftware geschrieben und die von mir errechneten Werte in Abgleich mit der internationalen Literatur gebracht.

Bis zum Jahr 2045 wird Deutschland die Wind- und PV-Erzeugungskapazitäten in etwa vervierfacht haben. Die Ausbaupfade, die häufig bereits in Gesetze gegossen wurden, werden in der Potentialanalyse „Klimaneutrales Deutschland“ beschrieben. Ich beziehe mich im letzten Abschnitt des Artikels daher auf Berechnungsergebnisse, die im Jahr 2045 an Speicherleistung mindestens vorzuhalten wären, um Deutschland vollregenerativ zu versorgen.

Die bisherige Präferenzlösung sind Pumpspeicherkraftwerke. Wasser wird in ein höhergelegenes Becken gepumpt und nachfolgend über Turbinen wieder genutzt. Stand heute verfügt Deutschland über die größten und effektivsten Pumpspeicher Europas mit einer Speicherkapazität von 40 GWh und einer Leistung von 7 GW. 40 GWh an Energie entsprechen dem nächtlichen deutschen Bedarf in etwa 45 Minuten. Um nach Erreichen der Ausbauziele die überschüssige Energie einzuspeichern und bedarfsgerecht wieder zur Verfügung zu stellen, wäre ein Ausbau der Speicherkapazität auf etwa 50 TWh notwendig. Eine Vertausendfachung der heute vorgehaltenen Kapazität. Die Leistung müsste zeitgleich auf etwa 200 GW verdreißigfacht werden. Weltweit werden in demokratischen Staaten aktuell kaum noch Pumpspeicher gebaut, da die Auswirkungen und Eingriffe in Flora und Fauna so extrem sind, dass sie das Mikroklima ändern und zum Aussterben von Tier- und Pflanzenarten in der Region führen können.

Batteriespeicher könnten insbesondere genutzt werden, um eine Vielzahl an Speichervorgängen im kurzfristigen Bereich, beispielsweise über wenige Stunden, abzubilden. Der deutsche Bedarf wird in der Literatur mit Speicherkapazitäten zwischen 100 und 300 GWh angegeben, wobei im Mittel von etwa 150 GWh die Rede ist. Sämtliche Batteriespeicher weltweit zusammen haben aktuell eine von etwa 30 GWh**.

Die aussichtsreichste Lösung zur langfristigen Energiespeicherung ist Power2Gas, über einen technischen Prozess wird Energie entweder zu Wasserstoff oder Methan umgewandelt. Dies ist deshalb attraktiv, da Deutschland mit 230 TWh über die viertgrößte Gasspeicherkapazität der gesamten Welt verfügt. Problematisch ist jedoch, dass nur ein geringer Teil dieser Gasspeicher für Wasserstoff genutzt werden kann und bei der Herstellung von Methan deutlich mehr Energie verloren geht. Weiterhin benötigt die Methanisierung große Mengen an CO2 und ist vergleichbar mit der Herstellung von eFuels. CO2 könnte jedoch beispielsweise direkt in Kohlekraftwerken und Industrieanlagen per Direct Air Capture / Carbon Capture and Storage gewonnen werden. Die Gasspeicherkapazitäten in Deutschland sind aber bereits heute auch für die Zukunft in jedem Fall ausreichend.

Die Engstelle ist die Gaserzeugung über Elektrolyse. Um mit Erreichen der prognostizierten Ausbauziele 2045 genügend Leistung zur Verfügung zu haben, als technische Anlagen, die während des Energieüberschusses genügend Energie in Gas umwandeln können, benötigte Deutschland 60-80 GW an Elektrolyseurleistung. Die aktuell weltweit nutzbare Elektrolyseurleistung beträgt 0,2 GW.

Und behalten Sie im Hinterkopf: Dies gilt nur, wenn sämtliche regenerative Erzeugungskapazitäten vervierfacht werden. Und dann ist nur Deutschland versorgt, noch kein anderer Staat auf der Welt. Wir sprechen hier über absolute Spitzentechnologie mit hohem Ressourcenbedarf. Ressourcen, die es am Weltmarkt nur in begrenztem Maße gibt. Hätte Deutschland vor 30 Jahren sämtliche verfügbaren Ressourcen eingekauft und die restliche Welt komplett von der Versorgung abgeschnitten, dann hätten wir heute im besten Fall 10-15 % des deutschen Speicherbedarfs/der deutschen Speicherleistung erreicht. Kurzum: Selbst dann stünde Deutschland vor einem erheblichen Problem in diesem Winter.

Power2Gas ist die in sämtlichen Studien am häufigsten zitierte und empfohlene Technologie, an der in erheblichem Maße geforscht wird. Zur Verfügung steht sie aber aktuell nur im Versuchsstadium und für Kleinanwendungen, die industriell notwendige Skalierung fehlt aktuell.

Fazit

Es ist vollkommen richtig, dass regenerative Erzeugerleistung an möglichst effizienten Standorten weiter ausgebaut wird. Um die Energieversorgung in unserem Land in den kommenden Monaten und Jahren zu sichern, wird dies aber alleine nicht helfen und praktisch hätte auch ein wesentlich stärkerer Ausbau in der Vergangenheit im kommenden Winter wenig Unterschiede gemacht, da Deutschland bereits heute in Spitzenerzeugungszeiten erhebliche Teile der regenerativ erzeugten Energie ins Ausland verkauft oder zum Netzschutz kurzschließt. Die Speicherfrage ist aktuell und kurzfristig, das ist anhand der Relationen zu den weltweit verfügbaren Kapazitäten hoffentlich ersichtlich, nicht im Ansatz lösbar. Auf absehbare Zeit benötigen sämtliche Industriestaaten der Welt verlässliche Grundlast- und Regellastkraftwerke, stand heute sind das Kohle-, Gas- und Atomkraftwerke. Power2Gas kann und wird bei der Speicherfrage einen erheblichen Beitrag leisten, aber die Reihenfolge muss gewahrt bleiben: Erst die neue Technologie, dann die Alte abschalten.

Andernfalls ist ein zuverlässiger Netzbetrieb, eine Versorgung der Industrie und somit der Erhalt des gesamten Systems nicht möglich.

Ich freue mich auf Ihre Fragen.

*Der Abschnitt war im ersten Entwurf missverständlich formuliert. Der Zusammenhang zwischen Frequenz und umgesetzter Energie ergibt sich aus der Funktionsweise bestimmter, insbesondere industrieller Großverbraucher. Unter folgendem Link hat Dr. Paschotta eine Vielzahl der Zusammenhänge anschaulich beschrieben.

 

**Im ersten Release war von 5 GWh an weltweiter Speicherkapazität die Rede. Der Wert umfasste nur einen Teil der installierten Kapazität. Zutreffend sind 29 GWh.

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38 Kommentare

  1. #1 | Berthold Grabe sagt am 23. August 2022 um 11:31 Uhr

    Das ist der erste Artikel überhaupt, der ausreichend detailliert und gleichzeitig weitgehend laienverständlich die Probleme und Risiken der Energiewende objektiv darstellt.
    Das macht die Energiewende zu einem hochriskanten Projekt mit ungewissen Ausgang, eben weil die fehlende Grundlastfähigkeit eine beispiellose Herausforderung darstellt für eine Gesellschaft, die einen Rückgang der Kapazität auch kurzfristig nicht verkraften kann.
    Gelingt die Zwischenspeicherung über Wasserstoff nicht (und ob sie gelingt ist nach diesen Ausführungen bislang ohne neue Erkenntnisse scheinbar unkalkulierbar) erscheint eine Vollversorgung durch alternative Energien wie „Russisch Roulette“ auf die Zukunft.
    Die fehlende Grundlastfähigkeit macht die Energiewende damit aktuell unkalkulierbar.
    Falls ich das aber falsch interpretiere, wäre ich für eine Korrektur dankbar.

  2. #2 | Berthold Grabe sagt am 23. August 2022 um 11:36 Uhr

    das scheint auch zu erklären warum Atomstrom zum Bestandteil der Energiewende erklärt wurde, scheitert die Lösung des Speicherproblems, ist Atomstrom bis auf Weiteres die einzige sichere klimaneutrale Energiequelle.

  3. #3 | Daniel Bleich sagt am 23. August 2022 um 12:11 Uhr

    @Herrn Grabe

    Vielen Dank für das Lob.

    Es bedarf irgendeiner Form von Zwischenspeicherung, Wasserstoff ist aktuell die wahrscheinlichste Variante. Das gelingt ganz sicher, der technische Prozess funktioniert. Es benötigt nur entsprechend viel Zeit, Material und Ressourcen. Was in der Diskussion stört ist, dass gerne so getan wird, als ließe sich das alles, quasi „von heute auf morgen“ mal eben realisieren und aufbauen. Das ist schlicht nicht wahr. Was hier fehlt ist das Verständnis für die Dimensionen, über die wir reden.

    Die fehlende Grundlastfähigkeit, die übrigens über diverse VDE Normen vorgeschrieben ist, ist ein riesiges Problem. Deshalb bleiben die Kohlekraftwerke jetzt am Netz, es geht halt nicht anders. Genauso wichtig ist aber Regelleistung. Auch hier greift der Konjunktiv, klar lässt sich das theoretisch irgendwie lösen, die Lösung fehlt aber noch und akademische Konzepte sind keine Basis für eine stabile Versorgung.

    Dazu kommen diverse andere Effekte, die netzstabilisierend wirken, aber erhebliches technisches Hintergrundwissen benötigen. Die Aussage zur Kernkraft ist korrekt, damit kann ein Teil der Grundlast abgefangen werden. Weiterhin wirken rotierende Massen netzstabilisierend (Phasenschieberbetrieb, Überlastfähigkeit, Kurzschlussströme).

  4. #4 | Peter Gilles sagt am 23. August 2022 um 12:34 Uhr

    Vorab, ein super Text der auch dem letzten die Problematiken und Knackpunkte der „Energiewende“ aufzeigt.
    Und dass der letzte Graben, hinter denen die Apologeten der Energiewende, „die Energiewende funktioniert, wir haben es nur nicht konsequent genug durchgezogen“ (woran erinnert mich das?), nicht zu halten ist. Blöde Physik!
    Nun aber eine Detailfrage:
    In dem Absatz über Netzfrequenz und Leistung wird von einem Zusammenhang von Frequenz und Leistung gesprochen.
    Ich habe mal gelernt, ist schon länger her, daß, jetzt stark verkürzt von mir, die Leistung von Strom und Spannung abhängig ist. Die Frequenz und die Wellenform gehen über die Effektivwerte in die Leistung mit ein. Wenn ich mich richtig erinnere mit Wurzel 2 zum Scheitelwert der Sinuskurve.
    Lassen wir jetzt mal komplexe Widerstände bzw Verbraucher außen vor, ergibt sich aus einer Frequenzänderung keine direkte Leistungsänderung.
    Wie kommst du auf den Zusammenhang zwischen Frequenz und Leistung?
    Das er bei komplexen Lasten besteht ist klar. Aber in welcher Richtung ist halt von der Art, kapazitiv oder induktiv, abhängig.

  5. #5 | Daniel Bleich sagt am 23. August 2022 um 13:24 Uhr

    Hallo Herr Gilles,

    danke für die Anmerkungen. Der Artikel ist in dem Bereich missverständlich formuliert und etwas zu stark vereinfacht, das arbeite ich nach, danke. Der Zusammenhang zwischen Frequenz und Leistung besteht für netzfrequenzgeführte Verbraucher wie bspw. Synchronmotoren, oszillierenden Verbrauchern, bestimmte Transformatoren und Glättungskondensatoren. Dabei können Bauteile in magnetische Sättigung geraten, bei sinkender Netzfrequenz gelingt es Glättungskondensatoren nicht mehr, die Gleichrichtung umzusetzen, wodurch das Gerät mit zu wenig Wirkleistung versorgt wird. Industrierüttelplatten nutzen bspw. Elektromagneten zur Erzeugung der Vibration, bei abweichender Frequenz würde die mechanische Resonanz nicht mehr getroffen, womit faktisch keine Energieversorgung möglich ist. Zu Ihrer akademischen Frage, die Frequenz geht bei Wechselspannung über frequenzabhängige Widerstände/den Scheinwiderstand in die Betrachtung ein.

    Wie gesagt, zu stark verkürzt.

  6. #6 | EinLipper sagt am 23. August 2022 um 13:31 Uhr

    Wissen das die Grünen?

  7. #7 | Gerhard Svtraten sagt am 23. August 2022 um 15:04 Uhr

    „Wind- und PV-Anlagen erzeugen logischerweise dann Strom, wenn die Sonne scheint oder Wind weht. Es ist nachvollziehbar, dass die Erzeugung hierbei extremen Schwankungen unterworfen ist und innerhalb weniger Sekunden variiert. “ Soetwas schließe ich an kein Netz an, in dem Einspeisung und Verbrauch sekundengenau übereinstmmen müssen. Füe einen Ingenieur mag das eine Herausforderung sein. Für mich als Geisteswissenschaftler ist das einfach Blödsinn.

  8. #8 | paule t. sagt am 23. August 2022 um 20:05 Uhr

    Auch von mir danke für den informativen Artikel.

    Meine Frage: Sie schreiben i.W. über die Seite der Energiebereitstellung. Kann man aber nicht auch an der Seite des Energieverbrauchs etwas machen, um die Energiewende zu erleichtern?

    Ich könnte mir eine Reihe von Energieverbrauchern vorstellen, bei denen ohne große Komfort- oder Wirtschaftlichkeitsverluste der Verbrauch zumindest teilweise nach dem Angebot gesteuert werden könnte.
    – Überall, wo mit Strom gekühlt wird (z.B. private Kühlschränke, Kühltruhen in Supermärkten, Kühlhäuser) und eine gewisse Schwankung akzeptabel ist, könnte ja bei hohem Angebot „auf Vorrat“ gekühlt werden und bei geringem Angebot bis zur akzepablen Temperatur-Obergrenze die Kühlung ausgeschaltet bleiben. Noch verstärken ließe sich das, wenn die entsprechenden Geräte/ Anlagen mit einem „Kältespeicher“ ausgestattet würden.
    – Enstprechend mit Wärmeerzeugung.
    – Wo es Maschinen gibt, die nicht 24 Stunden durchlaufen müssen und die auch nicht zwingend zu einem bestimmten Zeitpunkt gebraucht werden, könnte man diese automatisch anschalten, wenn die Stromerzeugung hoch ist. (Beispiel in Privathaushalten: Waschmaschinen, die vorbereitet werden und sich dann zum passenden Zeitpunkt automatisch anschalten.)
    – Auch Großverbraucher abzuschalten muss ja nicht nur etwas für Notfälle sein. UU könnte es wirtschaftlicher sein, Großverbrauchern eine Entschädigung für zeitweises Abschalten zu zahlen, als entsprechend Spitzenlastkraftwerke vorzuhalten.

    Das würde natürlich voraussetzen, dass über das Stromnetz entsprechende Signale gesendet werden können, die von den jeweiligen Geräten (oder Schaltern) verstanden werden können.

    Wäre derlei nicht technisch machbar, und würde es die von Ihnen aufgezeigte Problematik nicht deutlich verringern?

  9. #9 | paule t. sagt am 23. August 2022 um 20:15 Uhr

    @ #7 | Gerhard Svtraten, Zitat:
    „Soetwas [PV- und Windenergieanlagen] schließe ich an kein Netz an, in dem Einspeisung und Verbrauch sekundengenau übereinstmmen müssen. Füe einen Ingenieur mag das eine Herausforderung sein. Für mich als Geisteswissenschaftler ist das einfach Blödsinn.“

    So etwas schließe _ich_ auch an kein Netz an, eben weil ich Geisteswissenschaftler bin und nicht Ingenieur. Allerdings beurteile ich DInge, die in den Details über meinen Horizont gehen, auch nicht aus meiner begrenzten Perspektive als „Blödsinn“, sondern überlasse die Umsetzung den Ingenieuren, die dafür ausgebildet sind und das offenbar auch können – denn es _sind_ ja schon ganz erhebliche Mengen an PV- und Winkraft-Leistung ans Netz angeschlossen.
    Dass Ingenieure wie der Autor uns Laien dann auch erklären, worin die Schwierigkeiten bestehen, finde ich dann sehr erfreulich.

  10. #10 | Jens K sagt am 24. August 2022 um 09:43 Uhr

    Der Fortschritt der menschlichen Zivilisation bestand bzw. sollte weiterhin darin bestehen,das wir uns unabhängig von natürlichen Einflüssen machen. Aus diesem Grund würden Maschinen erfunden die dies ermöglichen. Dazu gehört natürlich auch die Herstellung von elektr. Energie. In ihrem Artikel haben sie diesbezüglich sehr gut daraufhin gewiesen, wie der Zusammenhang der „erneuerbaren“ Energien und der entsprechenden Grundlastsicherheit zusammen hängen. Dafür vielen Dank. Es wäre sehr wünschenswert. Wenn diese Information flächendeckend in den Köpfen der verantwortlichen Politiker ankommen würde. Mit diesem Wissen wäre dann auch die Information wichtig das regenerative grüne Energie vorerst nur als Zubrot zu bewerten ist und nicht das „alte System“ ersetzen kann. Daher sollte ein starker Fokus auf die von Ihnen angesprochene Speicherthematik gesetzt werden. Was nützen 1000 neue Windräder wenn sie Netzbedingt angeschaltet werden müssen. Von daher obliegt es der Informationsverbreitung genau zu diesem Thema und meine persönliche Meinung ist. Das die Herstellung von Wasserstoff als Bindeglied der Energiespeicherung unumgänglich ist. Vielen Dank für ihren Artikel und weiterhin den Mut diese Thematik zu Hinterleuchten.

  11. #11 | Alles wird gut. – Ein Beitrag zur Energiewende – Herr Kules sagt am 24. August 2022 um 21:41 Uhr

    […] Eine Einführung in das Energienetz – Wieso uns Wind und Sonne aktuell nicht retten und es auch (n… […]

  12. #12 | Lutz Hille sagt am 25. August 2022 um 08:17 Uhr

    Danke für den Artikel. Auch wenn ich das alles selbst weiß, ist gerade die Speicherproblematik immer wieder Inhalt langer Diskussionen.

    Darum wäre es wünschenswert, wenn dazu klare Aussage für die Allgemeinheit einmal öffentlich formuliert werden können.

    Wie viele Politiker sind da offensichtlich falsch informiert.

  13. #13 | Berthold Grabe sagt am 25. August 2022 um 10:21 Uhr

    Ich denke, es wird weniger Probleme geben als befürchtet, denn die übrige Welt wird massiv die Atomkraft ausbauen und dort Überschuss produzieren, mit dem man dann für Deutschland und andere wie Deutschland das Wasserstoffgeschäft dranhängen kann.
    Vorteilhaft daran könnte sein, dass Wasserstoff dadurch in vielen Staaten angeboten werden könnte, weil wir mit dieser Nachfrage Deckungsbeiträge zur Atomkraft liefern .
    Das deutsche Stromnetz und deutscher Strom wird daher das teuerste der Welt bleiben.
    Da wir selbst den Wasserstoff nicht in ausreichender Menge produzieren können, könnte grüner Wasserstoff dauerhaft ein Minderanteil bleiben.
    Und wenn die Fortschritte in der Atomtechnik halten was sie versprechen und in die gleiche Richtung weitergehen, was zwar nicht gesichert ist, aber zur Zeit wahrscheinlicher als die Unwägbarkeiten der Alternativen Technik, wird Atomkraft der bestimmende Faktor in der Weltenergieversorgung.

  14. #14 | Norbert Ott sagt am 25. August 2022 um 10:52 Uhr

    Zu diesem Artikel habe ich zu folgender Aussage Fragen: „Es ist nachvollziehbar, dass die Erzeugung hierbei extremen Schwankungen unterworfen ist und innerhalb weniger Sekunden variiert.“

    – Bei PV ist es wohl eher unwahrscheinlich, dass die Erzeugung von hohen auf sehr niedrige Werte innerhalb von Sekunden fällt, solange eine hinreichend große Anzahl an Anlagen betrachtet wird. Es sei denn es gibt eine Sonnenfinsternis.
    – Wann weht mal kein Wind in Deutschlang bzw. Europe, sodass es die postulierten Schwankungen gibt.
    – Wann ist das in der Vergangenheit einmal passiert?

  15. #15 | SvG sagt am 25. August 2022 um 12:44 Uhr

    @ Norbert Ott: Dunkelflaute Januar 2017.

  16. #16 | paule t. sagt am 25. August 2022 um 16:30 Uhr

    @ #15: Das Stichwort, das Sie übersehen haben, war „innerhalb weniger Sekunden“. Natürlich kann die Gesamtproduktion schwanken, aber eben nicht innerhalb weniger Sekunden, weil eben nie bei allen PV-Anlagen gleichzeitig und unvorhergesehen die Sonne wegbleibt, und dito bei WIndanlagen der Wind. Die plötzlichen Schwankungen einzelner Anlagen gleichen sich mehr oder weniger aus, und die großen Schwankungen sind dank Wettervorhersage vorhersehbar und damit einplanbar.
    Da überzeugen mich die Ausführungen des Autors auch nicht wirklich.

    @ #13 | Berthold Grabe, Zitat: „Ich denke, es wird weniger Probleme geben als befürchtet, denn die übrige Welt wird massiv die Atomkraft ausbauen und dort Überschuss produzieren, mit dem man dann für Deutschland und andere wie Deutschland das Wasserstoffgeschäft dranhängen kann.“

    Sie haben die Argumentation des Autors nicht genau genug verfolgt. Sein Punkt bzgl. Wasserstoff war, dass es dafür noch nicht genug Speicher- und Herstellungskapazitäten gibt und die Weiterverarbeitung zu P2G noch einmal spezielle Anlagen mit Energieverlust benötigt.
    Wenn diese Probleme aber gelöst sind (was für ihre Idee nötig wäre), dann braucht man dafür aber auch nicht mehr Atomkraft, sondern kann den Wasserstoff auch aus Ländern mit großem PV- oder Windkraft-Potenzial importieren.

  17. #17 | Armin sagt am 25. August 2022 um 21:40 Uhr

    Vielen Dank für den umfangreichen Artikel. Es sind hier viele Fakten aufgelistet worden, die seit Jahren bekannt sind. Leider wurde die wichtigste Frage, die in diesem Kontext zu stellen ist, nicht beantwortet: Wie bekommen wir eine CO2-freie Energieversorgung? Das ist die Herausforderung, vor der die Menschheit steht. Und uns läuft die Zeit davon – dieser heiße Sommer hat es erneut gezeigt. Ich sehe in dem Artikel keine visionäre Kraft. Es werden keine Lösungsansätze aufgezeigt.

  18. #18 | Reiner Pracht sagt am 25. August 2022 um 23:18 Uhr

    Vor kurzem habe ich mir ein Histogramm erstellt, das die Residuallast für das Jahr 2021 analysiert
    ( https://www.energy-charts.info/charts/power/chart.htm?l=de&c=DE&stacking=stacked_absolute_area&year=2021&interval=year&legendItems=000000000000000000100&source=total )
    Diese Auswertung zeigt, dass für ca. 53 Stunden die magische Nulllinie unterschritten (das ist das Ziel der Energiewende) wurde.
    Nach einer Hochrechnung für das Jahr 2030 wären wir knapp 4000 Stunden im „Grünen“, aber nur wenn man KEINE neuen Verbraucher einkalkuliert. Nach der Denkweise der „Ampel“ soll aber das Ziel 750 TWh (Bruttostromverbrauch) sein, um Industrieprozesse, Verkehr und Wärmeerzeugung zu „elektrifizieren“. Die Folgen wären dramatisch. Nicht nur, dass man „nur noch“ 2100 Stunden im „Soll“ ist, sondern das die Last Werte von fast 100 GW erreicht (ist ja eigentlich auch logisch, das dieser Wert bei mehr Verbrauchern größer wird).
    Folge: Wir können kein einziges fossiles Kraftwerk schliessen. Im Gegenteil, wir brauchen MEHR Kraftwerke, die vom Wetter unabhängig sind!

  19. #19 | Roland Mösl sagt am 26. August 2022 um 00:14 Uhr

    Funktionsfähige Energiewende vs. Deutsche Energiewende
    Wir müssen die groteske deutsche Energiewende in aller Härte anprangern, um all die Feinde dieser Groteske zu Fans einer funktionsfähigen Energiewende zu machen.

  20. #20 | User sagt am 26. August 2022 um 01:23 Uhr

    „In Deutschland werden pro Jahr etwa 500.000 Tonnen Aluminium hergestellt.“ Und warum? Weil wir es können, solange fossile Energiequellen billig verfügbar waren und die Klimaschäden nicht im Preis einberechnet sind.

    Sicherlich ist Aluminium ein vielseitiger und wichtiger Grundstoff. Man baut daraus Getränkeverpackungen, Fahrräder, Brücken und Kreuzfahrtschiffe. Allerdings stellt sich die Frage: Würden 400.000 Tonnen pro Jahr nicht ausreichen? Oder 200.000 Tonnen? Schon wäre der immense Energiebedarf deutlich entschärft.

    Im 18. Jahrhundert hat man Perücken, Pferdekutschen und dreieckige Hüte fabriziert. Dank der Sklaverei konnte man auch sehr viel Baumwolle billig produzieren. War damals auch sehr wichtig und die wenigsten konnten sich vorstellen, dass sich das ändern würde. Aber die Welt hat sich doch weitergedreht und ist nicht untergegangen.

  21. #21 | Stefan Laurin sagt am 26. August 2022 um 09:06 Uhr

    @User: Wir können das Land natürlich Deindustrialisieren. Aber dann wird es viel ärmer werden. Ich sehe dafür keine Mehrheit. Menschen sind nicht gerne arm.

  22. #22 | Berthold Grabe sagt am 26. August 2022 um 14:07 Uhr

    @user
    Sie vergessen die heftigen sozialen und ökonomischen Verwerfungen die das erzeugte.
    damals hat das niemanden interessiert, ob ehemalige Sklaven Arbeit haben oder am Baumwollgeschäft Beteiligte bankrott gingen. Wobei das soziale elend in USA erheblich gewesen ist. Und auch heute gäbe es kein abfedern, allerdings mit viel heftigerer Wirkung.

  23. #23 | Theodor Heinrich sagt am 27. August 2022 um 14:20 Uhr

    “…das die Erzeugung hierbei extremen Schwankungen unterworfen ist und innerhalb weniger Sekunden variiert…“
    Mit diesem Satz habe ich, genau wie #14, Norbert Ott und #16, paule t. ein Problem.
    Natürlich ist die Erzeugung von Strom aus PV oder Wind erheblichen Schwankungen unterworfen. An manchen Sommertagen variiert die PV-Einspeisung zwischen 0 Watt in der Dunkelheit bis zu etwa 40 GW zur Mittagszeit, was dann häufig mehr als die Hälfte der Netzlast darstellt. Allerdings ist im Artikel die Rede von extremen Schwankungen im Sekundenbereich. Diese Aussage ist eindeutig falsch. Natürlich wird jede Wolke und jede Windböe zu einer Schwankung führen. Diese sind im Sekundenbereich aber minimal und werden sich, über’s ganze Land betrachtet teilweise sogar ausgleichen.
    Rein technisch betrachtet ist das ganze Stromnetz ein Regelkreis, sogar ein ziemlich einfacher. Die Regelgröße ist die Netzfrequenz. Die Führungsgröße, also quasi der Sollwert der Regelgröße, ist konstant und immer 50 Hz.
    Die Netzfrequenz ist ein direktes Maß für das Verhältnis von Netzlast (Summe aller Verbraucher im Netz) zur momentanen Kraftwerksleistung. Wenn die Netzlast und Kraftwerksleistung gleich sind ist die Netzfrequenz exakt 50 Hz. Ist die Netzlast höher als die Kraftwerksleistung sinkt die Frequenz unter 50 Hz und wenn die Netzlast kleiner als die Kraftwerksleistung ist steigt die Netzfrequenz über 50 Hz. Da sowohl die Netzlast wie auch die Kraftwerksleistung variabel sind gehen beide als Störgrößen in den Regelkreis ein. Wesentlich problematischer ist hier die Variabilität der Netzlast, da deren Größe im Vorhinein nicht genau bekannt ist. Man kennt zwar den typischen Tagesgang an Werktagen, Wochenenden oder Feiertagen, man kennt die Mittagsspitze und im Herbst und Winter auch die Abendspitze sowie die jahreszeitlichen Unterschiede. Aber die genaue Last kennt man nie. Deshalb wird auf der Erzeugerseite immer Regelenergie vorgehalten, die man in Sekunden oder Minuten zu- oder abschalten kann. Die Erzeugung folgt so immer der Last, oder einfach gesagt, sie hechelt der Last hinterher. Gefährlich wird es, wenn die Regelenergie bei einer hohen Last nicht mehr ausreicht die Frequenz zu stabilisieren. Dann kommt es zum beschriebenen Kaskadeneffekt mit der digitalen Abschaltung großer Verbraucher. Das in Sekundenbruchteilen zum Aufschwingen des Regekreises Stromnetz führen und ist möglicherweise nicht mehr beherrschbar. Dann kommt es zum Blackout.
    Solange wir genug Erzeugungskapazitäten ausserhalb von PV und Windstrom haben ist ein solches Szenario sehr unwahrscheinlich. Da aber immer mehr konventionelle Kraftwerke ohne sicheren Ersatz abgeschaltet werden steigt in Zukunft die Gefahr eine Blackouts dramatisch an. Aktuell können die konventionellen Kraftwerke Deutschland auch in einer Dunkelflaute mit Strom versorgen, vorausgesetzt es ist genug Gas da. Im nächsten Jahr, wenn die Abschaltpläne von Atom- und Kohlekraftwerken wie angekündigt realisiert werden funktioniert das nicht mehr. Dann retten uns in einer Dunkelflaute nur noch massive Lastabwürfe vor dem Blackout.
    Das große Problem ist, wie auch im Artikel mehrfach angesprochen, dass hier öfter der zweite Schritt vor dem ersten gemacht wird: nämlich das Abschalten sicherer Kraftwerkskapazitäten bevor die Alternativen lauffähig sind.

  24. #24 | Torsten Gürges sagt am 27. August 2022 um 17:33 Uhr

    Ein auch für Laien gut verständlicher Artikel, der wenigstens einmal die gröbsten Falschaussagen der Energiewendeprotagonisten (Kempfert, Graichen, …) größenordnungsmäßig richtigstellt.
    Dafür ein Dank an den Autor!
    Was mir ein wenig fehlt, sind zwei Dinge: 1.) Das Ansprechen des Kostenfaktors bei Power2gas. Ich spare den Methanisierungsschritt aus, denn mit diesem wird der Gesamtwirkungsgrad dann wirklich „unterirdisch“. Also wird es – wenn es nach dem Willen der derzeitig im Westen(!) tonangebenden Elite geht – auf Wasserstoff hinauslaufen. Sicherlich ist eine Wasserstoffelektrolyse technisch machbar, auch die Speicherung ist mit Aufwand (energetisch und finanziell) in den Griff zu bekommen. Die „Rückverstromung“ entweder über Brennstoffzellen oder die Verbrennung des Wasserstoffs ebenfalls.
    Aber: Wo liegt der Wirkungsgrad dieser „Gesamtkette“?
    Und wo liegen – darauf aufbauend – die Kosten dafür?

    2.)Reicht – aufgrund der in 1.) genannten Wirkungsgradverluste – eine im Artikel angesprochene Vervierfachung der Kapazitäten an PV und Wind unter diesem Aspekt aus? M.E. tut es das nicht. Die Überschüsse, die im Sommer (und teils bei hohen Ausbauzielen auch im Winter) anfallen, können bei einem realistischen Wirkungsgrad der „Wasserstoffwirtschaft“ die „Lücken“, die hauptsächlich im Winter entstehen, nicht decken.
    Selbst wenn man von extremen Ausbauzielen ausgeht, wie das „Agora“ tut (man geht dort im Extremszenario von ca. einer Versiebenfachung(!) der PV – Peakleistung, einer ca. Verdreifachung(!) der installierten Onshore – Nennwindleistung und einer ca. Verfünfachung(!) der Offshore – Nennwindleistung aus. Selbst das reicht nicht zu jedem Zeitpunkt!
    Da die ganzen Elektolyseanlagen , Rückverstromungsanlagen, veränderte, an Wasserstofflagerung über viele Monate angepasste , Speicher und ein viel leistungsfähigeres Stromübertragsnetz, das bis hin zu 200GW (um 120 GW Spitzenleistung, da Vieles „elektrifiziert“ werden soll, was es heute nicht ist + 80GW Elektrolyseleistung) schnell übertragen kann auch noch hinzukommen, stellt sich die Frage: Wie sieht das Land dann aus?

    Das grundlegende Problem der „Erneuerbaren“ ist ihre Energiedichte! Die ist auch nicht durch „Wunderspeicher“ (deren Kosten einmal außen vor, s. 1.)) zu verändern.
    Hat jemand wirklich Angst vor CO2 (ich möchte das nicht werten und auch nicht wissenschaftlich diskutieren, ob die Untergangsszenarien realistisch sind), so bleiben aus heutiger Sicht nur: kurzfristig CCUS und mittelfristig Kernenergie der Generation IV (+ langfristig evtl. nachfolgender Generationen und möglicherweise der Kernfusion).
    Wasserkraft und in gewissem Umfang(!) auch Wind – und PV – Anlagen machen Sinn. Einen vollständigen(!) Ersatz für die genannten Technologien können sie aus heutiger Sicht nicht liefern.

  25. #25 | paule t. sagt am 28. August 2022 um 00:43 Uhr

    #21 | Stefan Laurin, Zitat: „Wir können das Land natürlich Deindustrialisieren.“

    Yeah, sure. Weil jemand überlegt, ob man bei einem ganz bestimmten, in der Herstellung besonders energieintensiven Materials überlegt, ob man dabei nicht die Herstellungsmenge reduzieren könnte, müssen wir gleich über die „Deindustrialisierung des Landes“ reden. So als ob es völlig unmöglich wäre, für bestimmte Zwecke über ein anderes Material nachzudenken oder auch dieses Material in etwas größerem Umfang aus energiereicheren Ländern zu importieren, um es dann in der Industrie zu verwenden.

    Irgendwie dacht ich mal, es wäre ein Kennzeichen liberaler Wirtschaftsvorstellungen, Freihandel deswegen gut zu finden, weil so für die verschiedenen Industrien die günstigsten und von der Voraussetzzungen her besten Standorte sich durchsetzen.Nun, für eine primäre Rohstoffverarbeitung mit besonders hohem Energiebedarf ist Deutschland ein schlechter Standort. Es gibt andere Industrien mit geringerem Energeibedarf und größerem Bedarf an qualifiziertem Personal, für die Deutschland ein geeigneterer Standort ist.

  26. #26 | Christoph L. sagt am 28. August 2022 um 07:59 Uhr

    Danke für diesen sachlichen und unaufgeregten Artikel. Leider sind die gezeigten Zusammenhänge sehr vielen Menschen vollkommen unbekannt – wie sich auch in meinem Bekanntenkreis zeigt. Dort herrscht die Meinung, man bräuchte nur mehr Windräder aufstellen, dann sei die Sache gegessen. Argumente wie die hier gezeigten werden ungerne gehört. Nun aber eine Detailfrage: wie beurteilt der Autor den Wirkungsgrad von Wasserstoff? Ich lese immer wieder, dass solch enorme Energiemengen für die Elektrolyse erforderlich sind, dass der Wirkungsgrad gegen Null tendiert. Stimmt das und wenn ja, warum setzen dann alle auf Wasserstoff als Speichertechnologie?

  27. #27 | Helmut Junge sagt am 28. August 2022 um 09:56 Uhr

    #26 | Christoph L. „Ich lese immer wieder, dass solch enorme Energiemengen für die Elektrolyse erforderlich sind, dass der Wirkungsgrad gegen Null tendiert. Stimmt das und wenn ja, warum setzen dann alle auf Wasserstoff als Speichertechnologie?“

    Klar, wenn Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff umgwandelt wird, benötigt man elektrischee Energie. Wenn die beiden Elemente dann wieder durch Verbrennung oder in einer Brennstoffzelle Energie freisetzen um Strom zu erzeugen, kriegt man weniger Strom heraus, als man vorher in den Elektrolyseprozeß hineingesteckt hat, weil nebenbei auch Wärme entsteht.
    So funktioniert das also nicht.
    Aber wenn es mehr Windräder gibt, und damit mehr Strom produziert wird, als alle Endverbraucher benötigen, kann man mit dem überschüssigen Strom „kostenlos“ Wasserstoff erzeugen, den man sehr viel später, wenn es weder Wind noch Sonne gibt, in Strom umwandeln kann.
    Man kann Wasserstoff lagern. Besser wäre natürlich, man hätte Stromspeicher in der Größenordnung, in denen man elektrische Energie ebenso auf längere Sicht speichern könnte. Aber die gibt es nicht. Darum sind seit menschengedenken andere Speicher im Gespräch. Wäre der Wind nicht kostenlos, käme niemand auf die Idee Wasserstoff zu erzeugen um ihn dann zu verbrennen, oder ihn in einer Brennstoffzelle direkt in Strom umzuwandeln. (Letzteres wäre energetisch günstiger als Verbrennung) Aber ein perpetuum mobile ist das nie.Damit das System funktioiert, werden zehn bis hundert mal mehr Windräder mehr benötigt als wir bisher haben. Deshalb ist das keine Lösung für die nähere Zukunft. Wir müssen einfach einmal von Träumereien in die Realität umsteigen.

  28. #28 | Andreas sagt am 30. August 2022 um 11:55 Uhr

    “ maximal zulässigen Netzfrequenz von 47,5 Hz “ ??

  29. #29 | Andreas sagt am 30. August 2022 um 12:18 Uhr

    “ Die Leistung müsste zeitgleich auf etwa 200 GW verdreißigfacht werden. “
    Nein, gleichzeitig!
    „Weltweit werden in demokratischen Staaten aktuell kaum noch Pumpspeicher gebaut, da die Auswirkungen und Eingriffe in Flora und Fauna so extrem sind, dass sie das Mikroklima ändern und zum Aussterben von Tier- und Pflanzenarten in der Region führen können.“

    Bei uns jedenfalls ist es die Geomorphologie, so etwas nicht zuläßt, „Demokratie“ hin oder her, weltweit wird es nicht wesentlich anders sein. Wo sollten in Deutschland weitere solcher Giganten wie Markersbach, Schluchsee oder Goldisthal (je lediglich 1 GW!) hingesetzt werden? Unsere anderen PSW haben enorm geringere Leistungen, sind kaum mehr als Spaß-KW, wie überhaupt die Gesamtsparte der Wasser-KW. Der Wirkungsgrad der PSW von kaum 80% macht auch nicht so richtig Spaß.

  30. #30 | Andreas sagt am 30. August 2022 um 12:57 Uhr

    #26 | Christoph L.
    „Ich lese immer wieder, dass solch enorme Energiemengen für die Elektrolyse erforderlich sind, dass der Wirkungsgrad gegen Null tendiert. “

    Bei Energieumwandlungen, verläßt gemeinhin 1/3 der Energie das System in Form von Wärme. (Ausnahme sind Pumpspeicher-KW, da ist es lediglich 1/4)., der Wirkungsgrad beträgt also bestenfalls 2/3=66%. Bei zwei Umwandlungen (Strom –> Wasserstoff –> Strom) sind es bereits nur nur noch ca. 45% (2/3 x 2/3 =4/9). Zur Speicherung nur unseres Nachtstrombedarfes von etwa 55 GW über 12 Stunden braucht man also eine zusätzliche Windleistung zur bereits am Tage benötigten (80 GW) von ca. 120 GW, die dann aber auch 12 h mit 120 GW laufen müssen. In Summe sind das dann ca. 200 GW. Diese müssen mit dieser Leistung laufen, es reicht nicht, sie nur zu installieren, so wie es sich die Studienabbrecher in der sog. Regierung so vorstellen. Gegenwärtig erzeugen unsere 64 GW installierter Windleistung etwa 5 GW. Und das seit Monaten. Wäre jetzt Winter, müßten wir jeden Tag von 8 bis 16 Uhr das Land zuschließen, egal, was die Gaskraftwerke tun.
    WEnn man diese Rechnung mit dem Primärenergiebedarf von 400 GW anstellt, wird einem vollends schwindlig. Unser demokratisch in den Posten eines Wirtschaftsministers gehievter Kinderschriftsteller beginnt diesen Physikstoff der 8.Klasse wohl häppchenweise zu begreifen. Man sieht es an seinem ungepflegten Äußeren und dem aufgedunsenen Gesicht.

  31. #31 | Andreas sagt am 30. August 2022 um 13:26 Uhr

    #27 | Helmut Junge
    „Damit das System funktioiert, werden zehn bis hundert mal mehr Windräder mehr benötigt als wir bisher haben. Deshalb ist das keine Lösung für die nähere Zukunft.“
    Falsch. Es ist keine Lösung.
    Die einzig denkbare Lösung ist desertech verbunden mit enormer Drosselung des Bedarfes.
    Wie gesagt: denkbar. Realisierbar wohl auch nicht.

  32. #32 | Andreas sagt am 30. August 2022 um 14:00 Uhr

    #23 | Theodor Heinrich
    „Aktuell können die konventionellen Kraftwerke Deutschland auch in einer Dunkelflaute mit Strom versorgen, vorausgesetzt es ist genug Gas da. Im nächsten Jahr, wenn die Abschaltpläne von Atom- und Kohlekraftwerken wie angekündigt realisiert werden funktioniert das nicht mehr.“

    Das ist nicht ganz richtig.
    Hätten wir jetzt Winter, könnten wir bereits heute (und an allen Werktagen seit Monaten) auch OHNE die vorgesehenen Abschaltungen von 8 GW das Land zuschließen.
    Bedarf gegenwärtig 75 GW, Deckung durch Sonne 30 GW, Deckung durch Wind 4 GW, durch Gas 10 GW, durch Steinkohle 11 GW. Ab etwa November ist die PV-Leistung vernachlässigbar, Gas und Steinkohle müßten also 30 GW übernehmen. Installierte Leistung Gas/Steinkohle beträgt ja 22 GW, Braunkohle fährt gegenwärtig mit 4 GW Reserve, da Planreparaturen, Atom fährt voll, es fehlen an die 10 GW, mit Abschaltungen 18 GW.. Gruselig.
    Im Winter beträgt der Bedarf tagsüber nicht 75 GW, sondern >80 GW.
    Dieser schlimme Zustand zeigt sich auch darin, daß wir Nacht für Nacht, von 17 Uhr bis 9 Uhr, Strom importieren und zwar im Bereich der am 31.12. abgeschalteten 8 GW.
    Ich erinnere mich voller Grausen an die Freudenschreie über die Abschaltungen.

  33. #33 | Andreas sagt am 30. August 2022 um 16:03 Uhr

    @Daniel Bleich
    „Falls Sie sich erinnern, gab es vor etwa 6 Wochen mehrere Presseartikel, dass über 50 % der erzeugten Energie aus regenerativer Erzeugung stammt. “
    Das war sowieso eine Lüge, den in den 50% war Bio- und Wasserstrom enthalten.
    Real waren es zu Zeiten dieser Tatarenmeldungen 39%.
    Im Juli und August um die 18%.
    Die Unwissenheiten und Lügen, die mit der Energiefrage verbunden sind, sprechen jeder Vernunft Hohn.
    Und dann kommt noch hinzu, daß alle und jeder vergißt/nicht weiß/in übler Absicht verschweigt, daß der Strombedarf lediglich 1/6 des Primärenergiebedarfes entspricht (65 GW zu 400 GW)
    Alle Pseudo-Erfolgszahlen müssen also durch sechs geteilt werden! Und alle Ausbauzahlen mit sechs multipliziert.
    Und noch ein Hinweis:
    Niemand hat bis jetzt irgendwelche Zahlen geäußert, was die Energiewende kosten soll. Wenn es jemand tut, könnt Ihr sie getrost verdoppeln (wegen Falschermittlungen) und dann versechsfachen-s.o.
    Dann bedenkt, daß Kosten eines Produktes bzw. die Kreditaufnahme lediglich eine andere Maßeinheit für die Arbeitszeit ist, die darinsteckt. Nehmt 300 Euro pro Stunde und ermittelt somit die Zahl der Mannstunden. Daraus die Bauzeit für all die Anlagen, die gebaut werden müssen/sollen. Ihr kommt mit Leichtigkeit auf dreistellige Jahre, für unser Land. Dann bedenkt, daß dies Arbeitskräfte sind, die zusätzlich zu den bereits beschäftigten erforderlich sind, daß für sie weder Ausbilder noch überhaupt Mütter vorhanden sind, die diese Unmengen an Leuten (alles Männer!) in die Welt setzen könnten.

  34. #34 | Andreas sagt am 30. August 2022 um 16:50 Uhr

    @ Daniel Bleich
    „Der deutsche Bedarf wird in der Literatur mit Speicherkapazitäten zwischen 100 und 300 GWh angegeben“

    DAs hieße beispielsweise 24 Stunden mit 13 GW.
    Damit würden wir wohl am ausgestreckten Arm verhungern.
    Ich kenne Aussagen in der Art 30 Tage 50 GW.
    Das erscheint mir weitaus realistischer.
    Und das allein für Strom, der Primärenergiebedarf ist sechs mal größer.

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