Überlagerung des Stromverbrauchs in Baden-Württemberg mit der Stromerzeugung aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland

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1 Überlagerung des Stromverbrauchs in Baden-Württemberg mit der Stromerzeugung aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland Der Stromverbrauch in Baden-Württemberg (10,5 Millionen Einwohner) liegt bei etwa 80 Milliarden kwh pro Jahr. Daraus errechnet sich eine mittlere Kraftwerks-Einspeiseleistung von 9132 MW (80 TWh/8760 h). In Deutschland werden etwa 600 Milliarden kwh im Jahr mit knapp MW mittlerer Einspeiseleistung verbraucht (1MW=1000kW). In Baden-Württemberg wurden bisher etwa 400 Windenergie-Anlagen mit einer Nennleistung von ca. 600 MW installiert. Als Nennleistung von Windenergie-Anlagen wird die höchste Leistung definiert, die bei optimalen Betriebsbedingungen (starke bis stürmische Windverhältnisse) dauerhaft zur Verfügung gestellt werden kann. Die installierte Nennleistung der Fotovoltaik-Anlagen in Baden- Württemberg beträgt ca MW. In Bild 1 ist der Stromverbrauch in Baden-Württemberg im Oktober 2014 auf Datenbasis der zur Veröffentlichung gesetzlich verpflichteten Übertragungsnetzbetreiber (Transnet BW in Baden- Württemberg) dokumentiert. Der Stromverbrauch (elektrische Arbeit) im Betrachtungszeitraum entspricht dem Flächenintegral (braun). Bild 1: Stromverbrauch und Einspeiseleistungen der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Baden-Württemberg im Oktober 2014 Die Stromverbrauchskurve ist durch Einsenkungen in den Nachtstunden und an den Wochenenden mit reduziertem Verbrauch charakterisiert. Dem Verbrauch (braun) sind die Leistungseinspeisungen (Lastganglinien) aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Baden-Württemberg gegenüber gestellt. Auffällig sind die täglichen Stromspitzen der Fotovoltaik-Anlagen (gelb) mit hoher Amplitude um die Mittagszeit und die relativ zum Stromverbrauch minimalen Einspeiseleistungen der Windenergie-Anlagen (blau). Um den Beitrag der Windenergie-Anlagen in Baden-Württemberg visuell erkennbar werden zu lassen, wurde im Bild 2 der Maßstab für die Einspeiseleistung auf den Wert der aktuell installierten Nennleistung von 600 MW gestreckt. Im Bild 3 ist die Einspeiseleistung der baden-württembergischen Windenergie-Anlagen in Relation zur installierten Nennleistung in den Jahren 2012 und 2013 in gleichem Maßstab dokumentiert.

2 Bild 2: Einspeiseleistung (MW) der Windenergie-Anlagen in Baden-Württemberg im Oktober 2014 Bild 3: Einspeiseleistung (MW) der Windenergie-Anlagen in Baden-Württemberg 2012 und 2013 Die Lupen lassen klar erkennen, dass die 400 Windenergie-Anlagen in Baden-Württemberg nur unwesentlich zu der Strombereitstellung im Land beitragen. Durch die stark volatile Leistungseinspeisung der Windenergie mit scharf ausgeprägten Spitzen und tiefen Tälern mit tagelangen Flauten liegt der Versorgungsanteil über den weitaus größten Teil der betrachteten Zeiträume (auch aktuell im Oktober 2014) weit unter 100 MW. Die dem Stromverbrauch in Baden- Württemberg äquivalente Einspeiseleistung des fast ausschließlich konventionell betriebenen

3 Kraftwerksparks von bis zu MW (Bild 1) wird daher durch die Windenergie nur minimal beeinflusst. Der hellblaue Hintergrund im Bild 3 spiegelt den Verlauf der installierten Nennleistung aller Windenergie-Anlagen mit dem Zubau von 15 Anlagen in Baden-Württemberg 2012 (13) und 2013 (2) wieder. Fiktive Stromversorgung von Baden-Württemberg mit allen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland In Deutschland sind Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit MW Nennleistung installiert. Damit hat der Bestand dieser Anlagen mehr als die Größenordnung der Einspeiseleistung des Kraftwerksparks erreicht, die zur Sicherstellung einer stabilen Stromversorgung in Deutschland zeitgleich zum Verbrauch im Stromnetz zur Verfügung stehen muss. Um die Auswirkungen der auch in Baden-Württemberg angestrebten Vervielfachung der Installation von Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen auf die Stabilität der Stromversorgung überprüfen zu können, bietet sich ein Gedankenexperiment an. Es wird angenommen, dass ein Bundesland durch den gesamten in Deutschland zurzeit installierten Kraftwerkspark aus Windenergie- und Fotovoltaik- Anlagen fiktiv versorgt wird. Für diese Überprüfung ist Baden-Württemberg gut geeignet, da für dieses Versorgungsgebiet die Lastganglinien des Stromverbrauchs und der Einspeiseleistungen über EEX (European Energy Exchange) und Entsoe (Verband europäischer Übertragungsnetzbetreiber mit Transnet BW) direkt verfügbar sind. Zudem erreichte die bundesdeutsche Stromproduktion aus Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit 76 Milliarden kwh in 2013 in etwa die Größenordnung des Stromverbrauchs von Baden-Württemberg (80 Milliarden kwh). Bild 4: Lastverlauf in Baden-Württemberg und überlagerte Einspeiseleistungen aller Windenergieund Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland

4 Im Bild 4 wird die Diskrepanz zwischen dem Stromverbrauch in Baden-Württemberg mit bis zu MW mittlerer Einspeiseleistung (rote Fläche) und der Stromerzeugung der gesamtdeutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen (grüne Fläche) mit MW (Stand Ende 2012) installierter Nennleistung in den Wintermonaten Dezember 2012 bis Februar 2013 sehr deutlich. Es ist leicht einsehbar, dass selbst bei extremem Ausbau der regenerativen Energien mit Sonne und Wind in Baden-Württemberg um den Faktor 12 von derzeit 5100 MW (600 MW Wind und 4500 MW Sonne ) auf über MW Nennleistung das Bundesland nicht ohne einen vollständigen konventionellen Kraftwerkspark versorgt werden kann. Die massive Unterdeckung (rote Flächen) über lange Zeiträume ist offensichtlich. Zudem wäre der gesamte Kraftwerkspark eines fiktiv versorgten Bundeslandes generell nicht in der Lage, die auftretenden Stromspitzen auszugleichen. Diese Aussagen gelten kongruent auch für Rheinland-Pfalz mit einem Stromverbrauch von nur 30 Milliarden kwh und einer mittleren Einspeiseleistung von ca MW (30 TWh/8760 h). Mit Hilfe der schwarz gestrichelten Linie bei 3500 MW ist diese Überprüfung leicht nachvollziehbar. Ohne einen vollständigen konventionellen Kraftwerkspark kann kein Bundesland selbst bei massivem Ausbau der Windenergie und Fotovoltaik um Größenordnungen nicht versorgt werden, da keine Sockelbildung zu erkennen ist. Verschwindend geringe Stromeinspeisungen selbst über mehrere Tage sind im Jahresverlauf relativ häufig, zumal in den Wintermonaten die Leistungsamplituden der Fotovoltaik-Anlagen nur bei etwa 10 % der Sommermonate liegen. Der Spruch: Irgendwo weht immer der Wind entbehrt jeder Grundlage, da Windkraft-Anlagen im gesamten Bundesgebiet und in der Nord- und Ostsee installiert sind. Bild 5: Stromverbrauch in Baden-Württemberg und überlagerte Einspeiseleistungen aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland im Oktober 2014 In Bild 5 wurde die fiktive Versorgung von Baden-Württemberg durch den gesamten deutschen Windenenergie- und Fotovoltaik-Kraftwerkspark für den Oktober 2014 mit aktuell MW installierter Nennleistung nachvollzogen. Die hellbraune Fläche des Stromverbrauchs wurde wie in Bild 6 zur besseren Erkennbarkeit mit einer roten Linie durchgehend gekennzeichnet. Zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Versorgungspotentiale wurden die Beiträge der Einspeiseleistungen der Windkraft- (blau) und Fotovoltaik-Anlagen (gelb) getrennt überlagert.

5 Zur einfacheren Bewertung der Stromversorgung von Baden-Württemberg mit überlagerter Leistungseinspeisung aller in Deutschland installierten Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen wurden im Bild 6 die Überschüsse und Unterdeckungen im Oktober 2014 getrennt dokumentiert. Die Diskrepanz zwischen dem Stromverbrauch in Baden-Württemberg und der Stromerzeugung der gesamtdeutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit MW installierter Nennleistung wird auch im dargestellten aktuellen Zeitraum Oktober 2014 überdeutlich. Jeweils in den Mittagsstunden stellten sich vorwiegend über die Einspeisung der bundesdeutschen Fotovoltaik- Anlagen mit MW installierter Nennleistung hohe Überschüsse (grün) ein, während in den Nachtstunden der Stromverbrauch in Baden-Württemberg oftmals bis zur Größenordnung des Stromverbrauchs nicht hätte gedeckt werden können. Relativ zum Stromverbrauch wäre beispielsweise die Unterdeckung (rote Flächen) zwischen dem 10. bis 17. Oktober regelmäßig in den Nächten zwischen minus 5000 MW und minus 7000 MW Einspeiseleistung gelegen, trotz der installierten Nennleistung von MW Sonne und Wind. Bild 6: Überschuss bzw. Unterdeckung bei Stromeinspeisung aller Windenergie- und Fotovoltaik- Anlagen in Deutschland relativ zum Stromverbrauch in Baden-Württemberg Aus der Bilanzierung im Bild 6 lässt sich eindeutig schließen, dass selbst bei massivem Ausbau der regenerativen Energien aus Sonne und Wind um den Faktor 15 von derzeit 5000 MW (in BW aktuell installiert) auf MW Nennleistung das Bundesland Baden-Württemberg nicht durchgängig versorgt werden könnte. Aus der Erhöhung der Nennleistung seit Februar 2013 (Bild 4) um weitere MW resultierte keine grundsätzliche Verbesserung der Versorgungssituation. Die massive Unterdeckung (rot) und der temporäre Überschuss (grün) ist das Dilemma der Energiewende über Sonne und Wind. Speicherung als Ausweg im notwendigen Umfang ist aus ökonomischen und ökologischen Gründen nicht realistisch. Auch in diesem Gedankenexperiment spielt der meist nicht beachtete Unterschied zwischen elektr. Leistung (kw) und elektr. Arbeit (kwh) die entscheidende Rolle. In der Energiewende-Diskussion wird meist auf hohe Zuwächse der installierten Nennleistung von Windenergie- und Fotovotaik-Anlagen in den letzten Jahren abgehoben, aber nicht auf bedarfsgerechte Einspeisung hingearbeitet. Die Frage stellt sich schon, was einige Hundert weiterer Windenergie-Anlagen bewirken sollen, wenn die bereits installierten Anlagen noch nicht mal ein Bundesland versorgen können.