Umland: Die Bundregierung plant mehrere Gesetzesänderungen zur Beschleunigung der Energiewende. Noch mehr Windanlagen, noch mehr Solarenergie. Der deutsche Strommix soll bis 2030 auf 65 Prozent Erneuerbare steigen. Höhere Förderquoten sollen den deutschen Weg in eine 100 Prozent erneuerbare Energieversorgung beschleunigen.
Das sei reines Wunschdenken, getragen nur von Ideologie und ohne Berücksichtigung der handfesten, wissenschaftlich belegten Tatsachen, die ein Scheitern der deutschen „Energiewende“ belegen, argumentieren Wissenschaftler und Juristen:
Die Fülle der Fakten, die das Scheitern der deutschen „Energiewende“ belegen, ist längst erdrückend, wirtschaftlich und technologisch ebenso wie ökologisch und klimapolitisch. Die Bilanz ist verheerend: Die CO2 Reduktionsziele wurden nicht erreicht, während zugleich die Belastungen für Umwelt, Unternehmen und Verbraucher explodieren und noch weiter steigen werden, und die Versorgungssicherheit in Kürze in Frage steht.“
Globaler Klimaschutz und nationales Erneuerbare-Energien- Gesetz (EEG) – ein unlösbarer Widerspruch? Vernunft vs. Ideologie:
Eine kritische Reflexion,haben sie ihr lesenswertes Papier genannt, das den deutschen Sonderweg zur Klimaneutralität kritisch hinterfragt. In fünf Teile gegliedert, werden alle Aspekte der deutschen Energiepolitik kritisch und faktenorientiert behandelt. Den Abschnitt „Die physikalischen Grenzen einer Stromversorgung durch Erneuerbare Energien (EE)“ veröffentlicht EIFELON in Anschluss. Das ganze Papier können Sie hier herunterladen.
Physikalische Grenzen einer Energiegewinnung durch Wind und Sonne
„Die naive Vorstellung, man könne die bestehende zuverlässige Energieversorgung einfach durch vorwiegend wetterabhängige volatile Energieerzeuger, den sogenannten Flatterstrom (Hans-Werner Sinn), ersetzen, erweist sich immer mehr als gefährliche Wunschvorstellung, die den Industriestandort Deutschland und hier besonders den industriellen Mittelstand, das Rückgrat der Wirtschaftskraft des Landes, sowie den Wohlstand ihrer Bürger ernsthaft bedroht.
Nahezu alle Darstellungen der erneuerbaren Energien in den Medien vernachlässigen, dass nicht nur eine umweltgerechte, sondern vor allem eine stabile Stromerzeugung und Netzqualität die Hauptkriterien für eine Versorgung sind.
Leistungsbilanz von Energie aus Wind und Sonne
Wind- und Sonnenergie erbringen nur an wenigen Stunden des Jahres ihre volle Leistung und können Strom nicht bei Bedarf produzieren. Zudem gibt es immer wieder Wetterlagen, bei denen man mit Windenergie und Fotovoltaik noch nicht einmal einen Kaffee kochen kann. Wenn der Wind nicht weht und gleichzeitig die Sonne nicht scheint, muss der gesamte Stromverbrauch durch ein parallel betriebenes kostenintensives Doppelsystem von konventionellen Kraftwerken bereitgestellt werden; eine gewaltige wirtschaftliche Belastung.
Die gesicherte, d.h. jederzeit entsprechend dem Bedarf verfügbare Leistung aller 30.000 Windenergie- und aller Fotovoltaik-Anlagen (zusammen über 400 Millionen Quadratmeter Kollektorfläche) liegt bei immer wieder auftretenden sog Dunkelflauten bei nahezu null. Dies kann auch durch weiteren Ausbau nicht verbessert werden.
Die Stromspeicherproblematik
Die deutsche Energiewende ist ohne große Langzeitspeicher nicht realisierbar. Bezahlbare Strom-Speicher werden aber aus physikalischen Gründen auch in denkbarer Zukunft zur Überbrückung einer z.B. zehntägigen Dunkelflaute in den benötigten Dimensionen nicht zur Verfügung stehen und sie würden, falls sie gebaut würden, den Strompreis drastisch – möglicherweise bis zum Zehnfachen – in die Höhe treiben. Heutige Batterien sind viel zu klein und zu teuer, ausreichend Rohstoffe stehen nicht zur Verfügung. Derzeit könnte der gesamte Batteriespeicher in Deutschland den Stromverbrauch gerade einmal 89 Sekunden lang decken.
Um die Größenordnung, um die es geht, zu verdeutlichen: Ein Pumpspeicherkraftwerk, das die Versorgungslücke aus Solar- und Windenergie abpuffern könnte, müsste zwei Speicherbecken in der Größe und Tiefe des Bodensees mit einem Höhenunterschied von über 1.000 Metern haben, aus denen dann über Turbinen der fehlenden Strom produziert werden müsste.
Ebenso kommt der Ausbau der Netze nicht voran. Dies würde das Problem aber auch nicht deutlich verringern: Über ganz Europa hinweg herrschen oft ähnliche Wetterlagen, was die Probleme einer Versorgung aus wetterabhängigen Umgebungsenergien potenzieren würde. Die Hilflosigkeit der Politik zeigt sich bei der geplanten Verdoppelung der flächenraubenden und von artenarmen Monokulturen abhängigen Biogasproduktion, in der Hoffnung, damit eine gewisse Grundlastfähigkeit zu erreichen.
Grenzbedingungen der Stromversorgung von Deutschland
Unser Stromversorgungssystem wird durch die schwankende Wind- und Solarstromproduktion ganz offensichtlich schon heute an seine physikalischen Grenzen getrieben.
Je weniger konventionelle Kraftwerke vorhanden sind, desto brisanter wird die Situation. Die wachsenden Im- und Exportsalden sind ein starkes Anzeichen dafür, dass die nicht bedarfsgerechte Stromproduktion erhebliche und ungelöste Probleme schafft, die sich mit jedem zusätzlichen weiteren Ausbau potenzieren. Zeiten mit Unter- oder Überdeckung werden stark zunehmen. Die installierte Leistung der Erneuerbaren Energien (EE) liegt mit mehr als 100 Gigawatt bereits heute deutlich über unserem Bedarf von bis zu 80 Gigawatt.
Stromimporte werden dennoch unverzichtbar und Überschüsse müssen immer häufiger teilweise gegen Kostenerstattung entsorgt werden. Schätzungen beziffern für 2030 eine Unterdeckung von mindestens 100 Terrawattstunden (TWh).
Zurzeit hat Deutschland einen Primärenergieverbrauch von ca. 3.600 TWh. Elektrische Energie macht davon mit ca. 654 TWh, die aus etwa 1.000 TWh an Primärenergie gewonnen werden, lediglich ein Drittel aus. Wind und Sonne decken zwar knapp die Hälfte des Stromverbrauchs ab, jedoch lediglich 7,2 Prozent des gesamten Endenergieverbrauches, während 85 Prozent der Primärenergie aus fossilen und nuklearen Energieträgern stammten. Die Bundesnetzagentur stellt fest, dass die Import- und Exportmengen für Primärenergieträger für 2030 nicht genau vorausgesagt werden können.
Herausforderungen für die Zukunft
Die Zahlen veranschaulichen die ungeheuren Dimensionen, die zum Erreichen des Zieles, d.h. 80-100% Umgebungsenergien für alle Sektoren, noch geleistet werden müssten. Die politische und mediale Diskussion verschleiert das Problem, indem sie vorwiegend auf den Stromsektor ausgerichtet ist. Der Anteil der erneuerbaren Energien im deutschen Strommix soll bis 2030 auf 65 Prozent steigen. Ein belastbarer Masterplan existiert jedoch nicht. Einfach nur die Vervielfachung aller EE- Technologien zu fordern, ist für sich genommen noch kein Plan. Es werden lediglich immer neue Ziele gesetzt, ohne konkrete Umsetzungsschritte zu nennen. Dabei geht man davon aus, dass der Verbrauch so bleibe, wie er ist. Doch davon kann keine Rede sein:
Wollte man den gegenwärtigen Gesamtverbrauch bei Kopplung aller Sektoren (Strom, Wärme, Verkehr) durch EE decken, wären schon mehrere Zehntausend Quadratkilometer für die Aufstellung von Solar- und Windparks notwendig. Für den Bedarf bei völliger Dekarbonisierung und Rückverstromung wären mehr als Zweidrittel der Fläche der Bundesrepublik bereit zu stellen (mehr als 200.00 km2). Die Zahl der Onshore-Windkraftanlagen müsste von heute 30.000 auf 200.000 oder sogar mehr erhöht werden. Deutschland wäre danach nicht wiederzuerkennen. Alle 1-2 km im gesamten Land stünde ein Windrad. Weil der Wind hinter einem Windkraftwerk bis zu 30 km weit verwirbelt wird, würde aber der Wind so stark abgebremst werden, dass erhebliche Anteile der projektierten Windenergie dauerhaft ausblieben.
Windparks – insbesondere in den oben skizzierten Größenordnungen – führen zu einer erheblichen Erwärmung in ihrem Einwirkungsgebiet von etwa 0,5° Celsius oder mehr, da die rotierenden Flügel der Windkraftanlagen das starke Temperaturgefälle in der Nacht ausgleichen und wärmere Luft zurück zum Erdboden schaufeln. Zahlreiche Studien belegen eine erhebliche Austrocknung der Böden in den Windfeldern. Deutliche Temperaturerhöhungen sind auch im Umfeld von Solaranlagen/Solarparks zu erwarten, da große Anteile der absorbierten Sonnenenergie in Wärme umgewandelt und an die umgebende Luft abgegeben werden. Die Solaranlagen fungieren primär als „Solare Heizkörper“.
Um z.B. 300 TWh pro Jahr aus Sonnenenergie zu generieren, benötigte man theoretisch 50 Millionen Dächer. Diese sind ebenso wenig vorhanden wie geeignete Freiflächen. Dazu käme ein immenser Flächenbedarf für Speicher, Stromautobahnen, Netzausbau, Umspannwerke. Die weitgehende Vernichtung der Wälder der Mittelgebirge mit allen Folgen für Arten- und Naturschutz wäre die unausweichliche Folge.
Bei den Offshore Windanlagen ist die Bilanz besser, da sie wegen der größeren Windhöffigkeit durchschnittlich höher ausgelastet sind. Um jedoch den Strom aus den Offshore-Anlagen bzw. dem Norden in das windschwache Süddeutschland zu bringen, fehlen leistungsfähige Übertragungsnetze. Um den Ausbau dennoch voranzubringen, werden höhere Vergütungen für Anlagen auf windschwachen Standorten gezahlt – weniger Strom = mehr Geld. Die Zerstörungen an Landschaft und Natur werden in Kauf genommen.
Entwicklung des Stromverbrauches
Alle Prognosen kommen zu dem Ergebnis, dass der Stromverbrauch im Hinblick auf eine „all-electricity-society“ – auch politisch gewollt – nach vorübergehendem Rückgang durch die Coronakrise – weiter stark wachsen wird. Allein der Strom – Mehrbedarf bei einem nur zu 50% elektrifizierten Verkehrssektor beträgt um die 100 TWh pro Jahr. Die Potentiale der Effizienzsteigerungen dürften in allen Sektoren weitestgehend ausgereizt sein.
Dabei noch unberücksichtigt bleiben die immensen Steigerungen des Stromverbrauchs durch fortschreitende Digitalisierung, Generierung von Kryptowährungen, Power-to-Gas und/oder Wasserstoffwirtschaft mit Rückverstromung und Umstellung industrieller und gewerblicher Prozesse auf die Wasserstofftechnologie, die mit den derzeit verfolgten Konzepten einen extrem schlechten Wirkungsgrad hat und besonders hohe Mengen an Strom erfordert. Die angestrebte Klimaneutralität wird eine Nachfrage nach grünem Strom entfachen, die sich aus Umgebungsenergien niemals wird befriedigen lassen.
Um die Größenordnungen zu verdeutlichen, die eine Wiederverstromung von Wasserstoff bedeuten würde: Für eine CO2-freie Versorgung von Deutschland im Jahre 2050 müssten mindestens 2.500 Terawattstunden jährlich durch Strom oder dadurch erzeugten Wasserstoff erbracht werden. Das entspricht dem 50-fachen der derzeit in Deutschland betriebenen Fotovoltaikanlagen oder dem 22-fachen der bisher durch Windkraft produzierten Energie. Der Aufwand für die notwendige Netzertüchtigung und die für die Rückverstromung notwendigen mit Wasserstoff betriebenen Gasturbinen kann nicht einmal annähernd beziffert werden.
Allein die deutsche Chemieindustrie benötigt, um ca. 65% ihrer CO2-Emissionen einzusparen, mehr als 650 TWh jährlich (heute 54 TWh) und dies zu 4 Cent/kWh, um annähernd „klimaneutral“ zu werden und dabei konkurrenzfähig zu bleiben.
Eine rein nationale Produktion von „Grünem“ Wasserstoff durch EE ist nicht möglich, Internationale Lösungen mit hoher Effizienz sind notwendig.
Große Hoffnungen richten sich nun auf den Bau von Elektrolyseuren, die „überschüssigen“ Strom, also solcher, der nicht unmittelbar verbraucht werden kann, in Wasserstoff umwandeln könnten. Laut dem Jülicher Institut für Energiesystemtechnik IEK-3 werden bis 2050 über 62 GW an Elektrolyseuren im Inland benötigt. Solche großtechnischen Elektrolyseure gibt es bislang nicht, dass derzeit größte Projekt hierzu hat eine Aufnahmeleistung von 0,03 GW. Die immer wieder in den Raum gestellte heimische Produktion von „Grünem“ Wasserstoff durch EE entspricht der Quadratur des Kreises. Aufgrund der immensen Umwandlungsverluste – je nach Einsatz bis zu 75% – macht es ökologisch wie ökonomisch kaum Sinn, in Deutschland ,,Grünen“ Strom in Wasserstoff umzuwandeln. Soweit Umgebungsenergie-Anlagen in Deutschland Strom erzeugen, ist dieser unmittelbar zu nutzen. Angesichts des wachsenden Strombedarfs wird der größte Anteil ,,Grünen“ Wasserstoffs importiert werden müssen. Dieser dürfte im Zielkorridor etwa 70% des landesweit benötigten Wasserstoffs umfassen. Die zeitnahe Sicherung zuverlässiger (internationaler) Bezugsquellen für diesen ,,Grünen“ Wasserstoff ist entscheidend. Der Weltenergierat schätzt das Nachfragepotenzial für 2050 global auf 9.000 Terawattstunden. Ein Beispiel: Wollte man Kerosin aus Strom mit Hilfe von Wasserstoff synthetisieren (angenommener Wirkungsgrad 50%), werden allein für den Bedarf des Frankfurter Flughafens ca. 100 TWh Strom benötigt, also fast so viel, wie die deutsche Windenergie heute erzeugt (126 TWh).
Über die durch die Wasserstofftechnologie entstehenden Kosten stehen noch keine belastbaren Kalkulationen zur Verfügung. Der zentrale Kostenaspekt bei der Nutzung von Wasserstoff sind die Herstellungskosten. Zu den Herstellungskosten zählen die Kosten der eingesetzten Energie, die Kosten für die Umwandlung in Wasserstoff und die Verdichtung bzw. Verflüssigung in ein speicherbares Produkt. Für die Produktion von einem Kilo Wasserstoff würde allein die Umwandlung Kosten von bis zu 16 Euro verursachen, also rund das Zehnfache des heutigen Marktpreises. Hierzu kommen noch die nicht unbeträchtlichen Kosten für die Verdichtung bzw. Verflüssigung von Wasserstoff und für Transport und Lagerung.
Wasserstoffwirtschaft könnte aber sowohl wirtschaftlich als auch technisch auf globaler Ebene funktionieren, wenn die Naturgesetze beachtet werden und auf Lösungen mit hoher Effizienz gesetzt wird. Gerade die Abkehr von wetterabhängigen insbesondere Onshore-Umgebungsenergien könnte dafür sorgen, dass Wasserstoff als Energieträger global eine so gewichtige Rolle zukommt, dass die Umstellung der Energieversorgung auf emissionsfreie Energieträger gelingt.
Gefährdung der Versorgungssicherheit
Die Ausbaupläne gefährden die Stabilität der Stromnetze. Das Abschalten der Kernkraftwerke und das Zurückfahren der Kohleverstromung wird insgesamt trotz des Ausbaus der EE mit häufigen Phasen von Überproduktion zu einer Unterversorgung mit elektrischer Energie führen.
Weder die Versorgungs- noch die Netzstabilität sind daher in Zukunft gewährleistet.
Die Möglichkeiten des Leistungsimports sollen auf ca. 38 Gigawatt erhöht werden, um Wetterlagen mit schwacher EE-Einspeisung (Dunkelflauten) kompensieren zu können. Das sind mehr als 50% der derzeit benötigten Gesamtleistung.
Die Energie aus konventioneller Erzeugung wird bei einer Dunkelflaute zukünftig nur noch für eine 50%-ige Versorgung ausreichend sein, und das bereits in den kommenden Jahren nach Abschalten der letzten Kernkraftwerke im Jahr 2022 bis zum Jahr 2030, also acht Jahre vor dem Abschalten der letzten Kohlekraftwerke. Sichergestellt werden soll nur noch eine „weitgehende Versorgung ohne größere Ausfälle“. Wen die „kleineren Ausfälle“ dann treffen werden und wer über die Verteilung entscheiden soll, ist nicht Gegenstand der Diskussion. Die Netzbetreiber haben bereits heute konkrete Pläne erstellt, welche Netzteile bei welcher Unterdeckung mit Strom kontrolliert vom Netz getrennt werden sollen. Diese Verfahren werden als „rollierender Lastabwurf“ bezeichnet, bedeutet aber nichts anders als die Aufgabe der Versorgungssicherheit, ohne dass es hierüber eine ehrliche Debatte gäbe.
Der Strom der Zukunft kann nicht von Wind und Sonne bereitgestellt werden.
Auf die Frage, wie der stark wachsende Strombedarf in Zukunft befriedigt werden soll, kann „Wind und Sonne“ allein nicht die Antwort sein, wenn man von einer sicheren Versorgung ausgehen möchte. Importe aus dem Ausland werden die künftigen Lücken nicht ausgleichen können, wenn die europäischen Nachbarn dieselbe politische Strategie verfolgen wie Deutschland. Wenn bei uns Strom knapp ist, wird er auch bei allen Nachbarn fehlen.
Bei der Diskussion über den weiteren Ausbau der Umgebungsenergien wird leider ihre schwankende Verfügbarkeit nicht hinreichend berücksichtigt. Verbraucher erwarten zu jeder Zeit die Verfügbarkeit von elektrischer Energie im benötigten Umfang. Es interessiert sie nicht, ob an einem windreichen, sonnigen Tag ihr gesamter Energiebedarf durch EE gedeckt wird, wohl aber, ob am nächsten Tag mit Dunkelflaute keine elektrische Energie aus Wind und Sonne verfügbar ist. Die Bereitstellung der erforderlichen Größenordnung an jederzeit verfügbarem Strom zeigt sich als reines Wunschdenken ohne jegliche Realisierungschance. Die für den zukünftigen Stromverbrauch benötigten Mengen sind durch Produktion mit volatilen Energieträgern in Deutschland nicht einmal annähernd zu realisieren. Zudem fehlt es an einer belastbaren Technikfolgenabschätzung.
Zwischenfazit
Selbst dem Laien muss klar werden, dass die gesteckten politischen Ziele allein mit Erneuerbaren Energien wegen der volatilen Produktion physikalisch nicht zu erreichen sind und in Deutschland nicht annähernd genügend Flächen für deren Ausbau zur Verfügung stehen, selbst wenn Arten-, Landschafts-, Denkmal- und Gesundheitsschutz völlig aufgehoben werden und auch der letzte geschützte Winkel zugebaut würde. Aber auch eine zehnfache Menge an Solarflächen liefert nachts keinen Strom und eine zehnfache Menge an Windrädern hat bei Windstille keinerlei Nutzen.
Eine 100%ige Versorgung Deutschlands durch EE-Anlagen ist ausgeschlossen.
Dass ein Blackout mit unübersehbaren wirtschaftlichen und sozialen Folgen bislang verhindert werden konnte, ist eher dem Zufall zu verdanken als planvollem staatlichen Handeln. Welche dramatischen Folgen ein langandauernder und großflächiger Stromausfall auf die Gesellschaft und ihre kritischen Infrastrukturen haben könnte, zeigt eindrucksvoll eine Studie des Büros für Technikfolgenabschätzung des Deutschen Bundestags (TAB) aus dem Jahre 2011. Er käme einer nationalen Katastrophe nahe. Deutschland ist darauf in keiner Weise vorbereitet.
Über 1.100 Bürgerinitiativen kämpfen allein in Deutschland für den Erhalt ihrer Lebensgrundlagen und ihrer Gesundheit, insbesondere gegen den rücksichtslosen Ausbau der Windenergie an Land. Die mittelständische Wirtschaft führt einen zunehmenden und mittlerweile existenziellen Kampf gegen überhöhte Energiekosten und Überbürokratisierung. All diese Bemühungen konnten sich gegen die auch mediale Übermacht der mächtigen EE-Branchen, die nicht zuletzt durch den Einsatz der aus den hohen Subventionen zufließenden Mittel ermöglicht wird, nicht wirksam durchsetzen.
Zahlen zur Primärenergie, Größenordnungen und Effizienz, Flächenausbeute, Wirkungsgrade oder Entsorgungsproblemen spielen in der Berichterstattung schon lange keine Rolle mehr bzw. werden gezielt ausgeblendet. Erst recht nicht die Kollateralschäden für Mensch und Natur – Landschaftszerstörung, Massenvernichtung von Vögeln, Fledermäusen und Insekten sowie die gesundheitlichen Folgen für die Menschen in der Nachbarschaft von Windkraftwerken.[…]
Nicht ohne Grund verfolgt die Energiewende, um die Akzeptanz zu erhöhen, den Weg einer moralisch begründeten Erzählung der Rettung des Klimas und damit der Welt. Nur so lässt sich erklären, wie ein insuffizientes, aus naturwissenschaftlicher Sicht nicht umsetzbares Projekt für Medien und Politik und auch den Bürger attraktiv gemacht wurde und als alternativlos dargestellt werden konnte.“
Globaler Klimaschutz und das nationale Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) – ein unlösbarer Widerspruch? Vernunft vs. Ideologie, im November 2020
Inhalt: · Die Entstehung des Erneuerbaren Energiegesetzes (EEG) · Die physikalischen Grenzen einer Stromversorgung durch Erneuerbare Energien (EE) · Wirtschaftliche Grenzen der Belastung · Wirkung für den Klimaschutz – EEG versus EU-CO2-Zertifikatesystem · Spannungsfeld von Politik und Recht
Von: Prof. Dr.rer.nat. Werner Mathys, Dr.jur. Jürgen F. Kammer, Dipl. Phys. Dr.rer.nat. Björn Peters, Ass.jur. Ferdinand Graf Spiegel
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