Überlagerung des Stromverbrauchs in Baden-Württemberg mit der Stromerzeugung aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland: Juni 2015 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). Zum Vergleich: In Deutschland werden etwa 600 Milliarden kwh im Jahr mit knapp 70000 MW mittlerer Einspeiseleistung verbraucht (1MW=1000kW). In Baden-Württemberg wurden bisher etwa 450 Windenergie-Anlagen mit einer Nennleistung von ca. 700 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. 4800 MW. In Bild 1 ist der Stromverbrauch in Baden-Württemberg im Juni 2015 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 Juni 2015 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 800 MW gestreckt. Im Bild 3 ist die Einspeiseleistung der baden-württembergischen Windenergie- Anlagen in Relation zur installierten Nennleistung im Jahr 2014 dokumentiert.
Bild 2: Einspeiseleistung (MW) der Windenergie-Anlagen in Baden-Württemberg im Juni 2015 Bild 3: Einspeiseleistung (MW) der Windenergie-Anlagen in Baden-Württemberg 2014 Die Diagramme lassen klar erkennen, dass die 450 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 an vielen Tagen weit unter 100 MW. Die dem Stromverbrauch in Baden-Württemberg äquivalente Einspeiseleistung des fast ausschließlich
konventionell betriebenen Kraftwerksparks von bis zu 9 000 MW (Bild 1) wird daher durch die Windenergie nur minimal ergänzt. Der hellblaue Hintergrund der Bilder 2 und 3 spiegelt den Verlauf der installierten Nennleistung der Windenergie-Anlagen wieder. In Baden-Württemberg waren 2012 (13) und 2013 (2) 15 Anlagen installiert worden. Fiktive Stromversorgung von Baden-Württemberg mit allen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland In Deutschland sind Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit über 80 000 MW Nennleistung installiert. Damit hat der Bestand dieser Anlagen bezüglich der Einspeiseleistung mehr als die Größenordnung erreicht, die zur Sicherstellung einer stabilen Stromversorgung in Deutschland zeitgleich zum Verbrauch im Stromnetz zur Verfügung stehen muss (68500 MW mittlere Einspeiseleistung). Um die Auswirkungen der auch in Baden-Württemberg von Teilen der Politik 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 ca. 90 Milliarden kwh in 2014 in etwa die Größenordnung des Stromverbrauchs von Baden-Württemberg (80 Milliarden kwh). Bild 4: Stromverbrauch in Baden-Württemberg im Juni 2015 und überlagerte Einspeiseleistungen aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland mit 80 000 MW Nennleistung
Im Bild 4 wird die Diskrepanz zwischen dem Stromverbrauch in Baden-Württemberg mit unter 10000 MW mittlerer Einspeiseleistung (braune Fläche) und der Stromerzeugung der gesamtdeutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen (grüne Fläche) mit 80 000 MW installierter Nennleistung im Mai 2015 sehr deutlich. Es ist leicht einsehbar, dass selbst bei extremem Ausbau der regenerativen Energien mit Sonne und Wind in Baden-Württemberg um den Faktor 15 von derzeit 5500 MW (700 MW Wind und 4800 MW Sonne ) auf 80000 MW Nennleistung das Bundesland nicht ohne einen vollständigen konventionellen Kraftwerkspark versorgt werden kann. Die massive Unterdeckung (braune Flächen) ist offensichtlich. Zudem wäre der gesamte Kraftwerkspark eines fiktiv versorgten Bundeslandes generell nicht in der Lage, die auftretenden Stromspitzen aus zu regeln. Im Bild 5 wird dieser Tatbestand für den Zeitbereich Dezember 2014 bis Februar 2015 dargestellt. Der Vergleich der Einspeisung aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit dem Stromverbrauch in Baden-Württemberg zeigt große rote Flächen auf, die die zeitweise tagelang andauernde Unterdeckung dokumentieren. Bild 5: Stromverbrauch in Baden-Württemberg im Winter 2014/15 und überlagerte Einspeiseleistungen aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland mit 80 000 MW Nennleistung Diese Aussagen gelten kongruent z.b. auch für Rheinland-Pfalz mit einem Stromverbrauch von nur 30 Milliarden kwh und einer mittleren Einspeiseleistung von ca. 3500 MW (30 TWh/8760 h). Mit Hilfe der schwarzen Linie bei 3500 MW in Bild 5 ist diese Überprüfung leicht nachvollziehbar. Ohne einen vollständigen konventionellen Kraftwerkspark kann kein Bundesland - selbst bei massivem Ausbau der Windenergie und Fotovoltaik um Größenordnungen - 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. Diese Aussage gilt auch bei Überlagerung mit unseren Nachbarländern (z. B. mit Frankreich, Dänemark und Schweden).
Bild 6: Stromverbrauch in Baden-Württemberg und überlagerte Einspeiseleistungen aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen (gestapelt) in Deutschland im Juni 2015 In Bild 6 wurde die fiktive Versorgung von Baden-Württemberg durch den gesamten deutschen Windenenergie- und Fotovoltaik-Kraftwerkspark unter dem Aspekt der Beiträge von Sonne und Wind für den Juni 2015 mit aktuell ca. 80000 MW installierter Nennleistung nachvollzogen. Zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Versorgungspotentiale wurden die Beiträge der Einspeiseleistungen der Windkraft- (blau) und Fotovoltaik-Anlagen (gelb) getrennt überlagert (gestapelt). Die hellbraune Fläche des Stromverbrauchs wurde zur besseren Erkennbarkeit mit einer roten Linie durchgehend gekennzeichnet. Zur einfacheren Bewertung der Stromversorgung von Baden-Württemberg mit überlagerter Leistungseinspeisung aller in Deutschland installierten Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen wurden im Bild 7 die Überschüsse (grün) und Unterdeckungen (rot) im Juni 2015 getrennt dokumentiert. Die Diskrepanz zwischen dem Stromverbrauch in Baden-Württemberg und der Stromerzeugung der gesamtdeutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit ca. 80 000 MW installierter Nennleistung wird auch im dargestellten aktuellen Zeitraum überdeutlich. Jeweils in den Mittagsstunden stellten sich vorwiegend über die Einspeisung der bundesdeutschen Fotovoltaik- Anlagen mit 39000 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 die Unterdeckung (rote Flächen) oftmals bis minus 7 000 MW Einspeiseleistung gelegen, trotz der installierten Nennleistung von ca. 80 000 MW Sonne und Wind. Fazit Aus der Bilanzierung im Bild 7 lässt sich eindeutig schließen, dass selbst bei massivem Ausbau der regenerativen Energien aus Sonne und Wind um den Faktor 15 von derzeit ca. 5500 MW (in BW aktuell installiert) auf 80000 MW Nennleistung das Bundesland Baden-Württemberg nicht durchgängig versorgt werden könnte. Die massive Unterdeckung (rot) und der temporäre Überschuss
(grün) sind das Dilemma der Energiewende über Sonne und Wind. Speicherung als Ausweg im notwendigen Umfang ist aus ökonomischen und ökologischen Gründen nicht realistisch. Bild 7: Überschuss bzw. Unterdeckung bei Stromeinspeisung aller Windenergie- und Fotovoltaik- Anlagen in Deutschland relativ zum Stromverbrauch in Baden-Württemberg im Juni 2015 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 in Baden- Württemberg bewirken sollen, wenn die in Deutschland bereits installierten 25000 Anlagen noch nicht mal dieses Bundesland versorgen können.