Solarstrom aus Spanien für Vaterstetten? Vision oder Illusion? Auszug aus einem Vortrag von Dr. Martin Riffeser am 10.10.2012 in Vaterstetten
Dezentrale regenerative Versorgung von Vaterstetten möglich? Haushalte: ca. 10.713 Einwohner (2011): ca. 22.292 Fläche (34,2 km²): 3.420 ha Verbrauch (Prognose ) ca. 70.000 MWh / a Erzeugungsszenario (Energiewende Vaterstetten): Windanlagen (4 x 2,5 MW / 1.800 h/a) 18.000 MWh/a Photovoltaik (52 MWp / ca. 150 ha) 52.000 MWh/a Sonstige BHKW / Biomasse / etc. 2.500 MWh/a Dezentrale Versorgung theoretisch möglich. Aber auch praktisch? Der Stromverbrauch von Vaterstetten beträgt derzeit ca. 70.000 MWh/a. In einem Szenario der Energiewende Vaterstetten könnte dieser mit Windkraftanlagen, Photovoltaikparks, oder Biomassekraftwerken gedeckt werden. Dies wäre deswegen möglich, da Vaterstetten (im Gegensatz zu Städten) eine ländliche Struktur hat. Man könnte daraus den Schluss ziehen, dass sich Vaterstetten mit diesen Anlagen in Zukunft dezentral regenerativ, also unabhängig von zentralen Kohle- oder Gaskraftwerken versorgen könnte. Ob dies tatsächlich so ist, zeigen die nächsten Folien. 2
GW Exemplarisches Deutschland Szenario: installierte netto Kraftwerksleistung 300 250 200 150 100 50 3 0 83 GW Gesicherte Leistung 24h/365t 2011 2025 2050 2050??? Photovoltaik Wind Biomasse/Wasser Gas Kohle/Heizöl Kernkraft Smart / Sparen Stromimport Stromspeicher Neubau Gaskraftwerke EE-KW mit In einem exemplarischen Szenario ist die netto Erzeugungskapazität aller Kraftwerke in Deutschland dargestellt ( nominale Leistung ). 2011 waren ca. 150 GW Nettoleistung installiert. Ab 2025 wären keine Kernkraftwerke mehr am Netz. Bis 2050 wird ein erheblicher Ausbau an erneuerbaren Energien erwartet. Warum aber brauchen wir 2050 dann überhaupt noch konventionelle Kraftwerke (Gas und Kohle)? Wenn es zu keinem Stromausfall kommen soll, müssen rund um die Uhr mindestens 83 GW Leistung zur Verfügung stehen (rote Linie). Das ist die bisher in Deutschland gemessene sog. Höchstlast. Man kann abschätzen, wie viel von der nominalen Kraftwerksleistung durchschnittlich in Deutschland jederzeit zur Verfügung steht ( gesicherte Leistung ). Bei konventionellen Kraftwerken sind die Werte hoch, bei regenerativen niedrig, bei Photovoltaik sogar null. Wie kann man dann aber erreichen, dass 2050 noch genügend gesicherte Leistung zur Deckung der Höchstlast zur Verfügung steht? Man könnte z.b. den Spitzenverbrauch beschränken, Strom importieren, Stromspeicher nutzen, oder auch Gaskraftwerke zubauen..
Gesicherte Leistung nach Erzeugungsart 100 90 80 70 60 50 % 40 30 20 10 0 Die konventionellen Kraftwerke haben eine besonders hohe gesicherte Leistung. Pumpspeicher- und Wasserkraftwerke haben noch gute Werte. Photovoltaik hat überhaupt keine gesicherte Leistung. Die von Wind ist relativ gering. Bei solarthermischen Kraftwerken ist die gesicherte Leistung wesentlich höher und durch die Größe der Wärmespeicher bestimmt. Vor diesem Hintergrund relativiert sich auch der Inhalt der Pressemitteilung, denn die Leistung von 31.500 MW wurde nur für eine kurze Zeit erreicht. Aber was ist am Abend, wenn die Sonne untergegangen ist, und gerade der Wind nicht weht? 4
Parabolrinnenkraftwerke (Andasol) Copyright Dr. Martin Riffeser freigegeben für Energiewende Vaterstetten Die Andasol Kraftwerke in Südspanien. 5
Strom auch Nachts - dank Wärmespeicher Copyright Dr. Martin Riffeser freigegeben für Energiewende Vaterstetten Wesentliches Element von solarthermischen Kraftwerken sind die Wärmespeicher. Dadurch ist es möglich Strom nach Bedarf zu produzieren (Regelenergie), und nicht nur dann, wie bei Photovoltaik, wenn die Sonne scheint. 6 6
Netze Neue Netze wichtig für Verteilung von regenerativ erzeugtem Strom Hochspannung / Mittelspannung / Niederspannung Netze dürfen keine Grenzen kennen Gemeinde / Land / Europa Produktion dort wo Bedingungen am besten Wasser und Wind aus dem Norden Solar aus dem Süden Dezentral vor Ort 7
Eigenschaften idealer Speicher Große Kapazität (MWh) Zeithorizont Tage bis Wochen bei ertragsarmen Wetter Hohe Leistung (MW) Hohe Regelenergiebereitstellung Hoher Wirkungsgrad Billig Pumpspeicher In Deutschland ca. 7 GW installiert (2011) 8
Speichermöglichkeiten für zentral erzeugten EE-Strom Speichertechnologie η Kommentar Pumpspeicher Ca. 70% Kaum Ausbaupotential / Naturschutz Hohe MW+MWh Aktuell niedrige Kosten: 2-5 Ct/kWh Druckluftspeicher Ca. 60% Hohe MW+MWh Bislang nur 2 große Projekte realisiert. Wasserstoff 34%-44% Schwierig zu handhaben. Kompression kostet Wirkungsgrad In 10 Jahren: 10-25 Ct/kWh Windgas/Solargas (Methan = CO 2 + H 2 ) 30%-38% Wie Erdgas nutzbar. Geringste Verluste. Keine Größenbeschränkung. Ca. 30 Ct/kWh. In 10 Jahren:? Batterien 60%-90% Noch sehr teuer Begrenzte MW und MWh Andasol: Wärmespeicher = Vorstufe von Strom >90%-95% Wärmeverlust ca. 1 /Tag. Geringe Verluste bei Wärmetauschern 9
Speichertechnologien für regenerativen Strom derzeit selten wirtschaftlich Keine Anreize für Speicherausbau Garantierte Stromabnahme + Vergütung nach EEG Schadenersatz bei Abschaltung oder bei Netzengpässen Speichern kostet meist mehr als abschalten Hohe Investitionen / wenig Nutzstunden Netz wird anders geregelt Gas/Kohle/Kernenergie oder Strom Import Derzeit keine Förderung für Stromspeicher Zu hohe Kosten Wirtschaftlich wenn: Erlös von Speicherstrom > Speichermehrkosten. 10