Die Speicherproblematik der Energiewende: ein kurzer Einblick

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1 Prof. Dr. Frank Endres Die Speicherproblematik der Energiewende: ein kurzer Einblick 1 / 8

2 Kann ein europaweites Windkraftnetzwerk Grundlast liefern? Wenn es in Europa erst einmal genügend Windkraftanlagen Nein! Ohne Speicher gibt, ist ist eine das stabile Netz stabil, Grundlast weil immer alleine irgendwo mit Windkraftanlagen der weht, UNMÖGLICH außerdem ist! der Strom dann kostenlos! 2 / 8

3 Grundlast mit Windkraftanlagen Strombedarf 2013: 600 TWh (600 Milliarden kwh) Senkung des Strombedarfs nur mit De-Industrialisierung denkbar, denn die Industrie verbraucht rund 75% des Stroms. Elektromobilität erhöht den Strombedarf. Notwendige Leistung: 70 GW (gemittelt) Auslastung von WKA: 12% mind. 600 GW WKA (100 % Wirkungsgrad bei Speicherung/Rückverstromung) mind GW WKA (50% Wirkungsgrad bei Speicherung/Rückverstromung) Zwischenfazit: Eine Vollversorgung Deutschlands mit Windstrom erfordert unter Berücksichtigung der Speicherung x mehr WKA als heute (40 GW) aufgestellt sind. Und woher kommt die Energie für die Gebäudebeheizung? 3 / 8

4 Welche Energiemengen muss man zwischenspeichern können? Rechenbeispiel 1 (Flaute): Strombedarf 2013: Strombedarf 2050: 600 TWh (600 Milliarden kwh) 360 TWh Im Winter gibt es kaum Ertrag mit Photovoltaik, und eine Flaute über Europa kann einen Monat anhalten. Mindestbedarf zum Speichern: 52 TWh (70 GW * 31 * 24h) Alle Pumpspeicherkraftwerke zusammen: 0,04 0,15 TWh 4 / 8

5 Welche Energiemengen muss man zwischenspeichern können? Rechenbeispiel 2 (Sturmfront): Strombedarf 2013: Strombedarf 2050: 600 TWh (600 Milliarden kwh) 360 TWh Die beiden diesjährigen Stürme zeigten, dass die Auslastung von WKA für ein paar Tage durchaus 75% betragen kann. Annahme 1: 600 GW WKA würden ansonsten eine Grundlast von 70 GW liefern. Bei einer Sturmfront würden in diesem Szenario 450 GW Leistung anfallen. Annahme 2: Strom lässt sich mit 100% Effizienz speichern Eingespeiste Leistung: 450 GW Last: 70 GW Zu speichernde Leistung: 380 GW Annahme 3: 5-tägige Sturmfront 380 GW * 24 h * 5 (Tage) = ca. 50 TWh 5 / 8

6 Wie kann man denn eigentlich Strom speichern? Pumpspeicherkraftwerke: Für 1 kwh (W = m*g*h): 1000 Liter Wasser 360 Meter hoch pumpen. Für 50 x 10 9 kwh: 50 x Liter Wasser 360 Meter hoch pumpen Volumen des Bodensees: 48 x Liter Power to Gas: Annahme 1: Windstrom kann mit 100 % Effizienz in Wasserstoff umgewandelt werden. Annahme 2: Brennstoffzellen oder GuD-Kraftwerke rückverstromen mit 70% Wirkungsgrad Speicherbedarf: 70 TWh H 2 -Energieinhalt: 3 kwh/m 3 Speicherbedarf: ca. 23 x 10 9 m 3 Erdgasnetz: ca. 20 x 10 9 m 3 Bei der Umwandlung von H 2 mit CO 2 in Methan resultieren weitere Verluste! Strom wird dann ca. 2 EUR/kWh kosten. 6 / 8

7 Wie kann man denn eigentlich Strom speichern? Batterien: Annahme 1: Windstrom kann mit 100 % Effizienz in Batterien gespeichert werden. Annahme 2: Rückverstromung erfolgt mit 100% Wirkungsgrad Speicherbedarf: 50 TWh (50 x 10 9 kwh) Typische Bleibatterie (Auto): 1 kwh Zahl der notwendigen Batterien: 50 x 10 9 Deren Ladeleistung: 50 GW (380 GW wären nötig) Zahl der Deutschen: 80 x 10 6 Zahl der Batterien pro Bürger: 625 Wie teuer wird die Speicherung von 50 TWh elektrischer Energie mit Batterien? Annahme: Batterien kosten 100 EUR/kWh und haben eine Lebensdauer von 10 Jahren => Jeder Bürger muss alle 10 Jahre EUR für die Speicherung Erneuerbarer Energien zahlen, i.e EUR pro Jahr. => Eine 4-köpfige Familie mit einem Stromverbrauch von 5000 kwh zahlt in diesem Szenario einen Speicherpreis von 5 /kwh 7 / 8

8 Wie endlich sind die Ressourcen eigentlich? Erdgas: Erdöl: Kohle: Uran aus Bergbau: Uran aus Meerwasser: Thorium: Kernfusion: Fazit: unklar, ca. 200 Jahre (chemisch synthetisierbar) unklar, ca. 100 Jahre (chemisch synthetisierbar) unklar, ca Jahre (kann mit Wasserstoff leicht verlängert werden, coal to liquid) unklar, ca Jahre z.zt. nicht wirtschaftlich, >1.000 Jahre > Jahre bei Vollversorgung der Menschheit nicht absehbar, theoretisch unbegrenzte Energiequelle Die Energiewende ist technisch oder wirtschaftlich nicht möglich. 8 / 8

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