Aktuelle Lastganglinien der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen Windenergie: November 2015 In Deutschland sind aktuell ca. 25000 Windenergie-Anlagen mit 43 997 MW Nennleistung installiert (laut Bundesverband Windenergie Ende 2014: 24867 Anlagen mit 38115 MW Nennleistung). Als Nennleistung einer Anlage wird die höchste Leistung definiert, die bei optimalen Betriebsbedingungen (starke bis stürmische Windverhältnisse) dauerhaft zur Verfügung gestellt werden kann. In Bild 1 zeigen die Konturen der dunkelblauen Flächen den zeitlichen Verlauf der gesamten Einspeiseleistung aller deutschen Windkraftanlagen im November 2015 auf Basis von Viertelstundenwerten, die von den vier Übertragungsnetzbetreibern zur Verfügung gestellt werden. Der November war extrem windreich mit ausgeprägten Sturmwetterlagen mit gegenüber dem Oktober mehr als doppelter Stromerzeugung. Bild 1: Lastganglinie der Windenergie-Anlagen in Deutschland Die dunkelblaue Fläche (Flächenintegral) stellt die in das Netz eingespeiste elektrische Arbeit aller Windkraftanlagen dar, die im betrachteten Zeitraum 10 555 GWh (1GWh = 1 Million kwh) betragen hat (Oktober 2015: 3 982 GWh). Im Gegensatz dazu waren zu Beginn des Monats über Tage sehr niedrige Einspeiseraten zu konstatieren. Die rot eingezeichnete obere Begrenzungslinie der hellblauen Fläche bezeichnet die installierte Nennleistung aller Windkraftanlagen in Deutschland. Sie steigt im Allgemeinen im Laufe eines Monats aufgrund von Zubau etwas an und lag Ende November 2015 entsprechend der nachstehenden Tabelle bei 43 997 MW. In der Tabelle sind die im Betrachtungszeitraum tatsächlich erreichte maximale, die mittlere und die minimale Einspeiseleistung aufgeführt. Diese
Einspeiseleistungen sind sowohl in der absoluten Einheit Megawatt (MW) als auch relativ in Prozent der installierten Nennleistung dargestellt. Nov 2015 Kennzahlen Wind Nennleist. Summe der erzeugten Energie 10.556GWh Verteilung der Einspeisung nach Klassen inst. Nennleistung 43.997 MW 100,0% 0% bis 10% NL 119,00 h 16,5% max. Einspeiseleistung 32.666 MW 74,2% 11% bis 30% NL 208,25 h 28,9% Mittelwert 14.661 MW 33,3% 31% bis 50% NL 223,00 h 31,0% min. Einspeiseleistung 93 MW 0,21% 51% bis 70% NL 153,50 h 21,3% Summe 10.555 GWh größer 70% 16,25 h 2,3% Summe Stunden 720,00 h 100,0% In der rechten Tabelle werden die einzelnen Viertelstundenwerte der relativen Einspeiseleistung im Betrachtungszeitraum nach ihrer Größe sortiert und die jeweilige Anzahl in den fünf angegebenen Leistungsklassen (NL=Nennleistung) aufsummiert. Dies vermittelt eine Vorstellung, in welchen Leistungsklassen Windenergie wie lange zur Verfügung stand (absolut in Stunden sowie relativ in Prozent des Betrachtungszeitraums). Im November 2015 wurden sowohl das Jahresminimum mit 93 MW entsprechend 0,21 % der Nennleistung als auch das Jahresmaximum mit 32666 MW entsprechend 74 % der Nennleistung dokumentiert. Der Schwachwindzeit zu Monatsbeginn mit teilweise weit unter 5000 MW standen Extremwerte von über 30000 MW gegenüber, die vom konventionellen Kraftwerkspark auszugleichen waren. Bild 2: Jahres-Extrema der Windenergie-Anlagen in Deutschland Fotovoltaik: November 2015 In Deutschland sind aktuell Fotovoltaik-Anlagen mit 39 586 MW Nennleistung installiert, was einer Kollektorfläche von weit über 400 Millionen m² entspricht. In den Wintermonaten laufen die Fotovoltaik-Anlagen aufgrund des niedrigen Sonnenstands und der wenigen Tagesstunden durch ein Erzeugungsminimum. Im November 2015 wurden entsprechend nachstehender Tabelle 1136,5 GWh erzeugt (Januar: 561 GWh). In 57,6 % des Betrachtungszeitraums (415 h von 720 h) lieferten die Anlagen keinen Strom. Zu keiner Zeit im Monat lag die Leistungseinspeisung oberhalb von 40 % der installierten Nennleistung und nur 5,6 % der Zeit oberhalb 21 % der Nennleistung.
Bild 3: Lastganglinie der Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland Der Mittelwert der Leistungseinspeisung lag im Berichtsmonat bei 1578 MW und entsprach damit 4% der installierten Nennleistung. Nov 2015 Kennzahlen Solar Proz. der Nennleist. Summe der erzeugten Energie 1.137GWh Verteilung der Einspeisung nach Klassen inst. Nennleistung 39.586MW 100,0% Einsp. = 0 MW 415,00 h 57,6% max. Einspeiseleistung 14.941MW 37,7% 1% bis 20% NL 264,75 h 36,8% Mittelwert 1.578MW 4,0% 21% bis 40% NL 40,25 h 5,6% min. Einspeiseleistung 0MW 0,0% größer 40% 0,00 h 0,0% Summe 1.136,5GWh Summe 720,00 h 100,0% Addition von Wind- und Solarenergie: November 2015 Im Bild 4a wird die Leistungskurve der Solarenergie auf die Leistungskurve der Windenergie für November 2015 aufaddiert (gestapelt). Der so gebildeten Summenleistungskurve Wind + Solar ist die installierte Nennleistung aller Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in hellblauer Farbe mit roter Begrenzungslinie hinterlegt und beträgt aktuell 83 583 MW. Zur Orientierung: Bei einem Jahresverbrauch von ca. 600 Milliarden kwh in Deutschland wird eine mittlere Einspeiseleistung (600 TWh/8760 h) des gesamten Kraftwerkparks von 68 500 MW benötigt. Damit übersteigt die installierte Nennleistung dieser Anlagen die dem Stromverbrauch äquivalente mittlere Einspeiseleistung bereits um ca. 20 %. Trotzdem kann kein konventionelles Kraftwerk ersetzt werden, da keine gesicherte Einspeiseleistung zur Verfügung gestellt werden kann.
Bild 4a: Lastganglinie der Windenergie-und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland im November 2015 Der Vergleich des November 2015 mit extrem hohen Leistungseinspeisungen der Windenergie-Anlagen bis über 30000 MW (aber auch dem Jahresminima von 93 MW am 03. November) mit dem sehr windarmen Oktober 2015 im Bild 4b verdeutlicht eindrucksvoll, welchen extremen Anforderungen die Stromerzeugung in Deutschland durch die gesetzlich festgelegte Vorrangeinspeisung dieser volatilen Erzeuger ausgesetzt ist. Bild 4b: Lastganglinie der Windenergie-und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland im Oktober 2015 Das Dilemma der Stromerzeugung mit Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland wird auch eindrucksvoll durch den Vergleich der minimalen und maximalen Einspeiseleitung der Tabelle für November 2015 belegt. Die minimale Einspeiseleistung dieser Anlagen im Betrachtungszeitraum
betrug lediglich 93 MW, was 0,11 % der Nennleistung entspricht. Die max. Einspeiseleistung wurde kurzzeitig um die Mittagszeit mit 38094 MW (45,6 %) am 19.November erreicht. Nov 2015 Wind Solar Wind + Solar Proz. der Nennleist. inst. Nennleistung 43.997MW 39.586MW 83.583MW 100,0% max. Einspeiseleistung 32.666MW 14.941MW 38.094MW 45,6% Mittelwert 14.661MW 1.578MW 16.239MW 19,4% min. Einspeiseleistung 93MW 0MW 93MW 0,45% Summe 10.556GWh 1.137GWh 11.692GWh Summe der erzeugten Energie 11.692GWh Verteilung der Einspeisung nach Klassen 0% bis 10% NL 173,25 h 24,1% 11% bis 20% NL 212,75 h 29,5% 21% bis 30% NL 181,00 h 25,1% 31% bis 40% NL 140,25 h 19,5% größer 40% 12,75 h 1,8% Summe 720,00 h 100,0% Als zusätzliche Information ist im Bild 5 die Stromverbrauchskurve (mit Load bezeichnete braune Fläche) den Lastganglinien der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen im November 2015 zum Vergleich überlagert. Bild 5: Stromverbrauch und Lastganglinien der Windenergie-und Fotovoltaik-Anlagen Die dem maximalen Stromverbrauch äquivalente maximale Einspeiseleistung aller Kraftwerke lag im November 2015 bei 76 636 MW, der Mittelwert bei 58 794 MW. Im Hintergrund des Diagramms ist
die installierte Nennleistung aller Windkraft- und Fotovoltaik-Anlagen in Deutschland als hellblaue Fläche mit rot eingezeichneter oberer Begrenzungslinie (installierte Nennleistung: 83 583 MW) als Vergleich zur Einspeiseleistung dieser Anlagen hinterlegt. Der Minimalwert der Leistungseinspeisung aller Fotovoltaik- und Windenergie-Anlagen lag im Betrachtungszeitraum bei 93MW. Regelbare konventionelle Kraftwerke mussten die Netzstabilität zu jedem Zeitpunkt teilweise über längere Zeiträume in vollem Umfang absichern. Der Stromverbrauch im November 2015 lag entsprechend nachstehender Tabelle (Datenquelle: Entso-e und Netzbetreiber) bei 42,3 Milliarden kwh (42 332 GWh). Von Windenergie-Anlagen wurden 10,5 Milliarden kwh (10556 GWh) und von Fotovoltaik-Anlagen 1,1 Milliarden kwh (1137 GWh) bereitgestellt. Nov 2015 Load D Wind Solar Wind + Solar Proz. der Nennleist. inst. Nennleistung 43.997MW 39.586MW 83.583MW Max 76.636MW 32.666MW 14.941MW 38.094MW 45,58% Mittelwert 58.794MW 14.661MW 1.578MW 16.239MW 19,43% Min 37.569MW 93MW 0MW 376MW 0,45% Summe Monat 42.332GWh 10.556GWh 1.137GWh 11.692GWh 27,62% Energiewirtschaftliche Bewertung der EEG-Einspeisungen für den Zeitraum November 2015 Im Bild 6 sind die Börsenpreise für den in Paris und Leipzig gehandelten Strom dokumentiert. In den stark volatilen Preisen ist selbstverständlich auch der durch die EEG-Anlagen eingespeiste Strom eingebunden. Im November 2015 wurden mehrfach negative Strompreise erwirtschaftet. Bild 6: Börsenpreise für in Leipzig und Paris gehandelten Strom
Über die gesetzlich geregelte EEG-Umlage muss die Differenz zwischen dem Börsenpreis und der an die Betreiber der EEG-Anlagen zu zahlenden EEG-Vergütung ausgeglichen werden. Die vom nicht privilegierten Stromkunden zu zahlende EEG-Umlage beträgt aktuell 6,17 Cent/kWh. Bild 7: Wertigkeit der EEG-Einspeisungen im Zeitraum November 2015 Die mit blauer Linie umrandeten grünen Flächen im Bild 7 kennzeichnen die ausgezahlten EEG- Vergütungen, die dunkelblauen Flächen den Wert für diesen an der Strombörse gehandelten Strom. Die roten Flächen kennzeichnen den resultierenden Betrag aus dem Vergütungssystem zu Lasten aller Stromverbraucher, die vor allem durch die hohen Windeinspeisungen und die täglichen Fotovoltaik-Stromspitzen um die Mittagszeit charakterisiert sind. Hier schlagen die vergleichsweise hohen EEG-Vergütungen für die Fotovoltaik-Einspeisungen vor allem in den Sommermonaten besonders zu Buche. Der nachstehenden Tabelle können die entsprechenden Eurobeträge für die EEG-Vergütung ( EEG- Wert ), den Börsenwert ( Börsenwert EEX ) und die über die EEG-Umlage vom Stromkunden zu tragende Differenz ( Differenz EEX-Wert minus EEG-Wert ) entnommen werden. Nov.2015 Wind + Solar EEG-Wert Wind + Solar Börsenwert EEX Differenz EEX-Wert - EEG-Wert EEX Preis Max / h 5.090.113,0 1.178.737,7 99,77 /MWh Mittel / h 1.712.961,8 454.914,2 32,39 /MWh Min /h 36.420,0-629.701,8-19,95 /MWh Summe Mon. 1.233.332.465,5 327.538.238,0-905.794.227,5
Für den Zeitraum November 2015 fielen 1,2 Milliarden Euro (Juli 2 Milliarden ) an EEG-Vergütung zugunsten u.a. der Betreiber der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen an. An der Börse wurden für diesen Strom 327,5 Millionen Euro erwirtschaftet, so dass für November 2015 rund 906 Millionen Euro (Juli 1,6 Milliarden ) vom Stromkunden zur Speisung des EEG-Kontos durch die EEG-Umlage aufzubringen sind. Wichtig für die Einschätzung der wirtschaftlichen Situation aller deutschen Stromversorger ist der an der Strombörse erzielte mittlere Verkaufspreis für eine MWh z.b. von 32 /MWh entsprechend 3,2 Cent/kWh im November 2015 (im Mai 2,5 Cent/kWh). An diesem Strompreis orientieren sich die Verkaufsverträge der Erzeuger, die auf Basis dieses niedrigen Ergebnisses einen Großteil ihrer nicht privilegierten konventionellen Anlagen nicht mehr wirtschaftlich betreiben können und diese Anlagen daher verstärkt bei der Bundesnetzagentur zur Stilllegung anmelden. In den letzten Monaten wurde berichtet, dass der Betreiber des Gaskraftwerks Irsching zwei Blöcke nur wenige Jahre nach Inbetriebnahme stilllegen lassen will. Hintergrund ist die mangelnde Perspektive für einen wirtschaftlichen Betrieb. Die Betreiber stellen fest, dass die zunehmenden Mengen subventionierten Stroms aus erneuerbaren Energien und die niedrigen Großhandelspreise für Strom keinen Einsatz am Markt mehr zulassen. Im Jahr 2014 hat das Kraftwerk zu keiner Stunde Strom für den Markt produziert. Die Blöcke 4 und 5 von Irsching wurden in 2014 lediglich zur Stabilisierung des Stromnetzes vorgehalten. Die vertraglich vereinbarte Vergütung kann nur entstehende Kosten decken. Nach Auslaufen dieser mit der Bundesnetzagentur geschlossenen Verträge besteht keine wirtschaftliche Perspektive mehr. Daher die Aussage zur Stilllegung. Zubau und installierte Nennleistung Windenergie: Der Zubau der Windenergie bewegt sich weiterhin auf einem hohen Niveau. Den Bildern 7 und 8 ist zu entnehmen, dass sich der Zubau von Windenergie-Anlagen in Deutschland auf einem leicht absinkenden Niveau befindet. Immerhin ist mit einer Zunahme der Nennleistung in 2015 von 4000 MW zu rechnen. Der Zubau von Fotovoltaik-Anlagen stagniert in diesem Jahr bei ca. 1000 MW. Am Ende des Jahres 2015 werden in Deutschland auf Basis der vorliegenden Werte von November 2015 Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen mit einer hochgeschätzten Nennleistung von knapp 84 000 MW installiert sein. Zur Erzeugung des Jahresverbrauchs von 600 Milliarden kwh wird eine mittlere Einspeiseleistung des gesamten Kraftwerkparks von 68500 MW gebraucht. Damit übersteigt die installierte Nennleistung der EEG-Anlagen die tatsächlich benötigte mittlere Einspeiseleistung am Ende des Jahres um mehr als 22 % mit allen negativen Konsequenzen. Entsprechend der Ziele der Energiepolitik in Deutschland ist dies noch lange nicht das Ende der Fahnenstange. Bis zum Jahr 2030 will z.b. Rheinland-Pfalz seinen Strombedarf vollständig mit erneuerbaren Energien mit hohem Anteil von Windstrom decken. Ähnlich ehrgeizige Pläne bestehen auch in weiteren Bundesländern. Solche Pläne können die politisch Verantwortlichen nur aufrechterhalten, wenn sie die Fakten weiterhin ignorieren und die Medien auch zukünftig die Verbreitung der Datenlage boykottieren.
Bild 7: Jahreszeitlicher Verlauf der installierten Nennleistung und des Zubaus von Windenergie- Anlagen Bild 8: Jahreszeitlicher Verlauf der installierten Nennleistung und des Zubaus von Fotovoltaik- Anlagen Fazit: Im Bild 9 ist die Leistungseinspeisung aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen im Zeitraum ab 2011 dokumentiert. Dem Lastganglinien-Diagramm ist eindeutig zu entnehmen, dass trotz massivem Zubau dieser Anlagen von 45000 MW installierter Nennleistung in 2011 auf 80000 MW im März 2015 keine Änderung der Einspeisecharakteristik und keine Sockelbildung aufgetreten ist, was aufgrund der Abhängigkeit dieser Anlagen von Wind und Sonne auch nicht zu erwarten war. Bei Flaute stehen alle Windenergie-Anlagen still, was übrigens auch im gesamteuropäischen Raum zu beobachten ist. Gleiches gilt für Fotovoltaik-Anlagen in den Nachtstunden bzw. bei
Schlechtwetterperioden. Wie für die Fotovoltaik oben ausgeführt, lieferten die Anlagen im November 2015 in 57,6 % der Zeit keinen Strom, im Dezember 2014 in 62 % der Monatszeit. Bild 9: Leistungseinspeisung aller deutschen Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen 2011 bis 2015 Die Differenz zwischen den hochsubventionierten und vorrangig eingespeisten Strommengen aus Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen und dem Stromverbrauch muss wegen ihres hoch volatilen Charakters der EEG-Anlagen durch den konventionellen Kraftwerkspark ausgeglichen werden. Da zeitweise über längere Zeiträume so gut wie keine Stromeinspeisung aus diesen EEG-Anlagen erfolgt, muss jederzeit der komplette konventionelle Kraftwerkspark zur Verfügung stehen. Durch die EEG- Gesetzgebung wird das Rückgrat der deutschen Stromversorgung - der konventionelle Kraftwerkspark systematisch in die Unwirtschaftlichkeit getrieben. Ein weiterer Knackpunkt wurde bisher in der Energiewende-Diskussion kaum berücksichtigt. Durch den Anstieg der hochvolatilen Stromeinspeisung der Windenergie- und Fotovoltaik-Anlagen erhöht sich zwangsläufig der Regelbedarf des konventionellen Kraftwerksparks. In jüngster Vergangenheit treten verstärkt systematische Schäden an Wärmekraftwerken (hier vor allem Steinkohlekraftwerke mit hoher Regelbeanspruchung) auf. An mehreren relativ neuen Anlagen liegen bereits temperaturinduzierte Materialschäden an großen Anlageteilen mit hohen Wartungskosten und langen Reparaturzeiten vor.