Fragen zur Energiewende

Kohle, Erdgas und flüssige Brennstoffe haben eine hohe Energiedichte. Mit Ihnen lassen sich große Mengen Energie nahezu unbegrenzt und dezentral speichern und bei Bedarf mittels Lkw, Schiff und Bahn transportieren. Strom ist sehr viel schwieriger zu speichern und benötigt eine aufwendigere Infrastruktur, vom Kraftwerk über das Netz bis zum Verbraucher. Nimmt die Fragilität bzw. Verwundbarkeit eines Landes zu, wenn auf eine von zwei Energiequellen (Strom und chemische Energie in Form fossiler Brennstoffe) verzichtet wird?

• Lässt sich das Land gegen Blackouts, Sabotage, Terror- und Kriegsangriffe auf etwa Energieknotenpunkten schützen? Der nächste Putin kommt bestimmt.
• Würde ein Blackout ausgelöst werden, wenn eine oder mehrere wichtige Stromadern gesprengt werden, insbesondere das Südlink-Kabel?
• Um den Energieverbrauch an die volatile Stromproduktion anzupassen und das Netz vor Überlastungen zu schützen, sehen die Netzbetreiber sogenannte Lastabwürfe (Abschaltungen) vor. Diese sollen zukünftig auch auf Haushaltsebene möglich sein, mit Smartmetern. Die Bundesregierung plant bis 2032 alle Haushalte mit Smartmetern auszustatten. Bei einer Strommangellage kann unter anderem der Strom für E-Pkw, Wärmepumpen oder ganze Haushalte bei Bedarf abgestellt werden. Wie gut sind diese Smartmeter und die übrige Regelinfrastruktur gegen Hacker geschützt? Die jüngsten Hackerangriffe gegen Windparks in Deutschland geben Anlass zur Sorge.
• Wie viele Stunden kann unter der Annahme, dass
  • Mobilität,
  • Kommunikation,
  • Heizung,
  • Prozesswärme für die Industrie,

mittels Strom mit Energie versorgt werden, die innere Ordnung aufrechterhalten werden, wenn etwa der Strom im Winter ausfällt?

• Nimmt die Verteidigungsfähigkeit ab, wenn ganz Deutschland auf Strom als einzigen Energieträger umgestellt wird?

Eine Studie aus 2022 untersucht die Frage, ob es in Deutschland möglich ist, 2 % der Fläche für Windkraftwerke auszuweisen. Das wurde bejaht. Auf diesen 2 % ließen sich weitere 30.000 bis 35.000 Windkraftanlagen aufstellen. Ende 2022 waren 28.400 Windkraftanlagen errichtet, die 123,4 TWh produziert haben. Um Deutschland mit 100 % erneuerbarer zu versorgen ist aber keine Erhöhung um ca. 130 % erforderlich, sondern von ca. 3.900 %, wie sich hier berechnen lässt.

• Windkraftanlagen können Wind nur einmal ernten und verschatten die dahinter liegenden WKAs, der Wind verlangsamt sich. Die „hinten liegenden“ WKAs ernten dann entsprechend weniger Windstrom.
• Ein verlangsamter Windstrom merklichen Einfluss auf das Klima. Das bodennahe Mikroklima wird etwas wärmer und trockener. Derzeit scheinen diese Einflüsse noch vernachlässigbar. Bei einer Vervielfachung der WKA-Anzahl sollte der Einfluss aber weiter beobachtet werden.
• Langsamerer strömender Wind hat deutsch weniger Energie. Diese verändert sich mit der dritten Potenz. Wind mit einer Geschwindigkeit von 20 Km/h hat also nur 1⁄8 der Energie von Wind mit der Geschwindigkeit von 40 Km/h. Das schränkt die wirtschaftlichen Standorte für WKAs signifikant ein. Daher sind WKAs in Küsten nähe wirtschaftlicher und südlich von Niedersachsen deutlich unwirtschaftlicher, siehe Windkarte.

Eine abschließende Untersuchung, ob in Deutschland hinreichend Strom für eine 100 % Versorgung aus Wind möglich ist, hat die Bundesregierung meiner Kenntnis nach bisher nicht durchgeführt.

Gemessen am Gesamtendenergieverbrauch (Stand 2022 ca. 2,4 Petawattstunden pWh) erzeugen wir erst rund 5 % unserer Gesamtenergie aus Windkraft, nämlich 0,123 pw/h. Dazu haben wir bis heute rund 29.000 Windkraftwerke in Deutschland errichtet. Wir brauchen also ein Vielfaches an Windkrafträdern, um bis 2045 zu 100 % Energie aus Wind und Sonne zu produzieren. Voraussichtlich weit über eine Million Windkrafträder. Mit diesem Rechner lässt sich benötigte Anzahl unter Berücksichtigung verschiedener Parameter berechnen. Wird die Gesellschaft solch eine hohe Anzahl und die damit verbundenen Negativfolgen akzeptieren? Unter anderem:

• 1. Beeinträchtigung des Landschaftsbildes
  2. Lärm durch Infraschall
  3. Gefährdung von Insekten, Vögeln und Fledermäusen. Die Biomasse an Insekten ist in den letzten 27 Jahren bereits um 75 % geschrumpft.
  4. Wertverlust von Immobilien

Die installierte Nennleistung aller am 31.12.2022 installierten WKAs betrug 58.106 MW. Quelle

Wenn diese das ganze Jahr über, also 8.760 Stunden zu 100 % Strom geliefert hätten, wären das 58.106 x 8.760 = 509.008.560 MWh. Tatsächlich weht der Wind natürlich nicht ununterbrochen und gelegentlich müssen WKAs auch einmal gewartet werden, daher waren es „nur“ 123.400.000 MWh, also ca. 24 % der möglichen Nennleistung.

Das ist wichtig beim Vergleich von Nennleistungen Quelle:

• Geothermie: ca. 94 %
• Kernenergie: ca. 88 %
• Wasserkraft: ca. 52 %
• Steinkohle: ca. 40 %
• Windkraft offshore: ca. 41 %
• Windkraft onshore: ca. 19 %
• Photovoltaik München: ca. 11,5 %
• Photovoltaik Hamburg: ca. 9,6 %

Die Kostenkalkulation für Kraftwerke sieht zwei große Kostenblöcke vor, die variablen Kosten wie zum Beispiel fossile Brennstoffe oder Uran sowie die fixen Kosten. Fixe Kosten sind auch dann zu tragen, wenn die Leistung gedrosselt wird, weil weniger Energie benötigt wird. Dazu zählen u.a. die Abschreibung, Personalkosten, Zinsen.

Wenn durch den Ausbau erneuerbarer Energien der Bedarf an Energie aus konventionellen Kraftwerken sinkt, beispielsweise weil viele Menschen ein Balkonkraftwerk errichten oder viele Windkraftanlagen aufgestellt werden, verkaufen die Kraftwerksbetreiber salopp gesagt weniger Strom. Die gleich hoch bleibenden fixen Kosten müssen dann auf einen geringeren Umsatz umgelegt werden, was den Strompreis entsprechend verteuert.

Wärmepumpen beziehen einen Teil ihrer Heizleistung aus der Umwelt. Der andere Teil erfolgt über Strom, der einen Kompressor antreibt. Die in den Werbeversprechen genannt Faustformel lautet: Aus einem Kilowatt Strom werden durch die Wärmepumpe ca. 2,5 bis 3,5 KW Heizleistung. Damit seien Wärmepumpen auch 2,5 bis dreimal so effektiv wie Öl- oder Gasheizungen. Tatsächlich ist die Effektivität von Wärmepumpen in der Praxis geringer, wie Prüfungen in Dutzenden von Häusern ergeben haben. Sie kann realistisch etwa mit 2,2 angenommen werden.

Immerhin.

Diese höhere Effektivität gilt aber nur, wenn der Strom zu 100 % aus erneuerbaren Energien stammt. Tatsächlich verstromen wir aber auch Erdgas und insbesondere Kohle zu Strom. Im Kraftwerk wird Wärme zu Strom und dann in der Wärmepumpe wieder zu Wärme gewandelt. Der Wirkungsgrad im Kraftwerk liegt bei maximal 40 %, die restlichen 60 % gehen durch Abwärme verloren.

Das bedeutet, aus einem kWh Heizleistung aus Gas und Kohle gewinnen wir maximal 0,4 kWh Strom. Aus diesen 0,4 kWh Strom macht die Wärmepumpe dann (mal 2,2) wieder ca. 0,88 kWh Heizleistung im Gebäude.

Fazit: Dann hätte man das Erdgas auch gleich direkt im Haus verbrennen können, das wäre effektiver gewesen. Bei einem Anteil von 50 % Strom aus EE liegt der effektive Wirkungsgrad dann etwas über dem Wert von "eins". Aber unter Berücksichtigung der Gesamtkosten zu einem absurd hohem Preis.

Der MDR hat dazu eine eigene Seite eingerichtet, welche alle Daten TÄGLICH aktualisiert. Chapeau!

Live-Daten zum Windkraft-Ausbau in Deutschland

Viele Journalisten stehen den Plänen der Ampelregierung zur grünen Transformation erstaunlich unkritisch gegenüber. Auch scheint das Engagement, bestimmte Behauptungen zur Energiewende auf Plausibilität zu überprüfen, eher spärlich ausgeprägt zu sein. Hier kommen daher einige Fragen, die Journalisten den verantwortlichen Politikern und Wissenschaftlern vielleicht häufiger stellen sollten:

1. Energie aus Wind und Sonnenkraft wird nur unstetig geliefert. Daher plant die Ampelregierung, neben den Wind- und PV-Kraftwerken eine zweite Energieversorgungslinie aufzubauen, die aus Elektrolyseuren, H2-Ready-Gaskraftwerken und Batteriespeichern besteht. Was gibt Grund zu der Annahme, dass die Energieversorgung günstig sein wird, wenn man die Kosten einer doppelten Infrastruktur aufbauen und finanzieren muss?
2. Wie viel Fläche an PV-Anlagen und wie viele Windkraftwerke sind laut den Plänen die Bundesregierung erforderlich, um ab dem Jahr 2045 die gesamte Energieversorgung der Bundesrepublik mit erneuerbaren Energien zu gewährleisten, wenn gleichzeitig die Energieverluste durch die Zwischenspeicherung der Energie in Form von Wasserstoff, wie von der Bundesregierung geplant, berücksichtigt werden?
3. Würden Sie der Behauptung zustimmen, dass sich die USA, Europa sowie die BRICS-Staaten in einem globalen Wettbewerb um die Gestaltung einer neuen Weltordnung für das 21. Jahrhundert befinden? (Das ist natürlich eine rhetorische Frage, die sich nur mit „JA“ beantworten lässt. Daher folgt jetzt die eigentliche Frage) Wenn man unterstellt, dass preiswerte Energie die Voraussetzung für eine starke Wirtschaft und damit auch für ein starkes Militär und für einen Macht- und Führungsanspruchsanspruch eines Staates darstellt, welches Land kennen Sie, dass - außer Deutschland - freiwillig auf den Vorteil preiswerter Energie in diesem Wettbewerb verzichten würde?
4. Haben Sie Grund zu der Annahme, dass Russland sein Öl und Erdgas, die OPEC Staaten ihr Erdöl oder die USA Ihr Fracking-Gas im Boden lassen, weil Deutschland diese fossilen Brennstoffe nur noch in verringertem Maß nachfragt? Oder ist vielmehr anzunehmen, dass diese Brennstoffe von anderen Ländern zu einem etwas günstigerem Preis erworben werden und das CO₂ letztlich dennoch in der Atmosphäre landet?

5. 

   Welche Schulnote geben Sie der deutschen Energiepolitik? Sind die Belastungen der Bürger in der Größenordnung von mehreren Billionen Euro (Siehe SPIEGEL Magazin Heft 41/2023) vor diesem Hintergrund ihrer Ansicht nach zu rechtfertigen? Allein das Heizungsgesetz hat nach Recherchen des SPIEGEL Magazins zwischen zwei bis fünf Billionen Euro gekostet. Diese Summe mussten Immobilienbesitzer bereits an Wertverlust durch die Anpassung der Beleihungswerte durch Banken hinnehmen. Dazu kommen die Subventionen des EEG sowie diverse Direktsubventionen. Laut Öko-Institut würde für diese Summe gerade einmal so viel CO₂ eingespart, wie China in 29 Stunden emittiert. Aber letztlich nicht einmal das, da das theoretisch gesparte Erdgas und Öl tatsächlich lediglich in andere Länder geliefert und dort verbrannt wird.

Diese Frage oder auch Behauptung taucht immer mal wieder auf. Dabei wird leider oft übersehen, dass

• der Einspeicherbedarf tagsüber entsteht, wenn die Sonne scheint und der Wind weht;
• die E-Pkw aber überwiegend tagsüber auf der Straße und nicht an der Wallbox hängen;
• selbst wenn sie tagsüber an der Wallbox hängen und theoretisch zum Einspeichern bereitstünden, der Strom nachts vermutlich wieder abgerufen würde. Das bedeutet dann aber, dass das Auto am nächsten Morgen nur wenig oder keinen Strom mehr im Akku gespeichert hat. Bevor die nächste Fahrt möglich wird, müsste der Pkw also morgens erst wieder mit EE geladen werden.
• jeder, der an diesem Smart-Grid teilnimmt, zum Kleinunternehmer wird und eine Umsatzsteuer- und Einkommensteuererklärung abgeben muss. Schließlich sind wir in Deutschland und hier friert eher die Hölle zu, als dass das Finanzamt „ein Auge zudrückt“. Oder?

Daneben muss man die Verhältnisse berücksichtigen:

Deutschland hat 2022 rund 500 Terawatt Strom verbraucht. (Dieser Anteil soll sich allerdings bis 2045 mindestens vervierfachen.)  Ende 2023 waren ca. 1,3 Mio. E-Pkw zugelassen. Nehmen wir die durchschnittliche Akku-Kapazität eines E-Pkw mit 60 kWh an und die für ein Smart-Grid zur Verfügung stehenden Pkw mit 30 % an. Das wären dann 23,4 Gigawatt Gesamtspeicher. Nehmen wir weiter an, der Wirkungsgrad beträgt 100 %. Diese 23,4 Gigawatt entsprechen dann 1,71 % des Tagesverbrauchs an Strom. Mehr als für wenige Minuten reicht das also nicht.

Zwar soll der Bestand an E-Pkw weiter wachsen. Der Anteil von Strom am gesamten Energieumsatz allerdings auch.