Energiewende: "Dunkle Flaute" / emissionsfreie Speicherung und Wiederverstromung

Dagegen spricht gar nichts, außer dem Faktor Mensch.

Aber das Problem ist, dass sich nicht unbedingt innerhalb der nächsten 8 Stunden ein passender Zeitpunkt für deinen Waschmaschinenladung einstellen wird. Es können auch 80 Stunden werden. Und dann kommt wiederum soviel Erzeugung, dass du bitteschön die Wäsche für die nächsten zwei Wochen schonmal vorwaschen solltest.

Letzten November hätte es z. B. vom 11.11. bis zum 17.11. eher keinen Waschtag gegeben.

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Du meinst sicherlich, das ist nicht „die Lösung“.
Aber die vielen Wissenschaftler und Industrie Vertreter die an dem Thema arbeiten sind durchaus der Meinung dass es hilft.

Schönes Beispiel. Ich vermute du bist auch hin und wieder mal im Urlaub. Da muss man auch keine Wäsche waschen

Würde die Flexibilisierung nicht bedeuten:

  • Züge fahren bei gutem Wind schneller und öfter,
  • Das Auto lädt nur in windigen Nächten auf,
  • Urlaub muss man nehmen, wenn die Firma wegen des Energiemangels den Betreib stoppen muss?
  • Verträge, die es dem Stromversorger erlauben bis zu 10 mal im Jahr den Strom für normale Kunden für bis zu 6 Stunden abzuschalten?
  • usw …

Würde dies nicht im nächsten Schritt bedeuten, dass sich viele Haushalte und Firmen mit Notstromaggregaten ausrüsten würden?

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Das ist doch eigentlich vollkommen egal. Dazu werden wir Speicher ausbauen. Schon heute gibt es Batterien bei denen wir den Strom für deutlich unter 10ct/kwh durchschleusen können. Batterien können die Energie nicht lange speichern, aber Tag-Nacht und selbst 1-2 Wochen sind kein Problem. Vieviel Speicher wir letzendlich brauchen hängt natürlich davon ab, wieviel Strom wir Produzieren. Das muss natürlich durchgerechnet werden, aber es ist gut möglich dass 200% oder 300% unseres Grundbedarfs am billigsten ist. Die Überschüsse werden dann exportiert, gespeichert oder umgewandelt (z.B. in Wasserstoff). Unsere Industrie braucht sowieso Wasserstoff, dazu können wird mit gelagertem Wasserstoff auch im Notfall, wenn wirklich mal wenig Strom da sein sollte, den Wasserstoff verheizen. Da braucht es keine Anpassung am Zeitpunkt des Wäschewaschens.

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Ich hab mir sehr schwer damit getan, Prognosen zum demand side management (DSM) zu finden. Es gibt einige Studien von 2015, die zwischen <1 bis 15 GW Einsparpotential bei der vorzuhaltenden Leistung sehen. Das ist halt schon 7 Jahre her. Eine neuere Arbeit gibt es von Agora Energiewende [1], die sich auch den Pfad für ein Klimaneutrales Deutschland bis 2050 angeguckt haben. Hier sieht man eine Grafik mit den prognostizierten Zahlen für die Flexibilitätsabsicherung (Abb. 23 auf S. 55 aus [1]):


Mit 7GW liegt das DSM Potential im Mittelfeld dessen, was ich in anderen Quellen bis 2015 so gefunden habe. Der geplante Ausbau von Gaskraftwerken sieht hier gegenüber der Fraunhofer Studie mit „nur“ einer verdreifachung bis 2050 verhältnismäßig gering aus – aber etwa vergleichbar mit den Prognosen des DIW. Das dürfte u.a. daran liegen, dass der prognostizierte Stromverbrauch hier 2050 mit 962 TWh deutlich geringer geschätzt wird als in der Fraunhofer Studie mit 1200 – 1400 TWh. Bzgl. regelbarer Leistung sind die Gaskraftwerke bei ~70GW. Die Grundlast der erneuerbaren Energien wird mit 5GW angegeben.

Zu den Speicherkapazitäten: die Batteriespeicher werden mit 1h Kapazität angegeben, die Pumpspeicher mit 8h. Bei DSM wird nur von „kurzfristig“ gesprochen – das wären gemäß dem was ich darüber in anderen Quellen gelesen habe ein paar Stunden, aber ich finde beim Überfliegen keine genauen Angaben dazu. Für Batteriespeicher wären das ~50 GWh Speicherkapazität, für Pumpspeicher auch etwa, für DSM vielleicht etwas weniger. Im Vergleich dazu werden die Speicher von Photovoltaikanlagen der Privathaushalte mit 134 GWh und die Batterien der Elektroautos mit 2400 GWh angegeben. Das erklärt vielleicht, warum letzteres in vielen Diskussionen so viel Beachtung erfährt. Bei der Fraunhofer Studie ist man davon ausgegangen, dass 10% dieser E-Auto Speicher für Lastausgleich zur Verfügung stehen. Das wären dann immerhin 240 GWh – der mit Abstand größte Posten. Ein durchschnittlicher Stromverbrauch an einem Tag im Agora Szenario liegt allerdings schon bei ~2600 GWh.

Meine persönliche Schlussfolgerung wäre, dass sowohl DSM als auch private und fest installierte Batteriespeicher gut für den kurzfristigen Lastausgleich funktionieren, aber nicht für den saisonalen Ausgleich. Selbst wenn Industrien oder Privatverbraucher sich entscheiden sollten, saisonal ihren Verbrauch signifikant anzupassen, sehe ich das Potential in einer Größenordnung, die die langfristige Strategie (Speicher, Kapazitätsausbau) nicht infrage stellen dürfte. Am Ende entscheidet der Verbraucher dann eben, ob er lieber viel Geld für Strom zahlt oder seinen Verbrauch flexibel verschiebt. Je nachdem wie sich das entwickelt, wird der Ausbau von Speichern und Kraftwerken gedrosselt oder eben nicht.

[1]

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Vorher würde wohl eine Priorisierung geschehen und kritische(re) Infrastruktur bekäme dann natürlich eher Vorzug.

Die Deutsche Bahn verbraucht im Jahr ca 10 TWh, was derzeit etwa 2% des Stromverbrauchs Deutschlands entspricht. Vorher würden erst einmal z.B. Stahlwerke (4%), aluminiumverarbeitende Industrie (2%) und Chlorkali-Elektrolyse (2% des deutschen Stromverbrauchs) gedrosselt werden.

Das Autoladen stelle ich mir auch in gewissen Rahmen so vor. Nichts anderes macht heute schon der Opa Sparfuchs, der auch genau weiß, wann das Benzin an seiner Lieblingstankstelle am günstigsten ist. Und genau wie das Tanken kann man auch das Laden eines für 8-30km lange Pendlerstrecken genutzten E-Autos um ein paar Tage nach vorne oder hinten verlagern (zeitliche Verlagerung des Verbrauchs ist im Übrigen der beste „Stromspeicher“, den wir haben).

Bei den Firmen habe ich mich oben schon geäußert: Die ManagerInnen wird das nicht freuen, aber ein innovativer Betrieb kann sich damit arrangieren und in der alle 3 Jahre auftretenden schlimmen Dunkelflaute dann eben schnell die jährliche nötige Schulungen und Wartungen ansetzen. Die Statistik der Witterung ist besser verstanden, als etwa die Statistik von Halbleitermangel-Ereignissen und BetriebswirtInnen können damit gut rechnen.

Bei den Stromverträgen habe ich so meine Zweifel, ob Stromanbieter mit solchen Klauseln KundInnen finden werden. Man darf auch nicht vergessen, dass in Privathaushalten lediglich ein Viertel des deutschen Stromverbrauchs stattfindet und dieser Teil zunehmend durch PV-Anlagen (in Zukunft vielleicht auch Inselsysteme mit Speicher) substituiert wird. Von daher wird in diesem Sektor auch kein allzugroßes Einsparpotential liegen.

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Ohne jetzt zu tief in die Thematik einsteigen zu wollen und auch ohne jeden Post bis ins Kleinste gelesen zu haben. Es wird doch mit ziemlicher Sicherheit schlichtweg auf Batterien für den kurzfristigen Ausfall hinauslaufen und auf Gaskraftwerke für den saisonalen bzw als Reserve für die Dunkelflaute. Deutschlands Gasspeicher sind ohnehin recht groß und werden jetzt durch die neue Taxonomie sicherlich weiter ausgebaut. Ärgerlich ist es natürlich, dass viele dieser Kraftwerke die meiste Zeit völlig nutzlos herumstehen werden und trotzdem Kosten verursachen. Aber als machbar sehe ich das allemal an.

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Das Problem ist da weniger, wie lange Batterien die Ladung halten können, sondern eher, wieviel Kapazität man bräuchte. Deutschland verbraucht im Schnitt gut 50 GW elektrische Leistung. Für knapp 2 Wochen müssten man also 15 TWh speichern können. Teslas Gigafactory 1 hatte 2018 eine Produktionsrate von (hochgerechnet) 20 GWh/a. ( Tesla Gigafactory 1 – Wikipedia ) Wenn wir 10 solche Produktionsstätten für Batterien hätten, bräuchten die 75 Jahre, um den nötigen Energiespeicher herzustellen. Allerdings halten Batterien auch nicht unbegrenzt lange.
Batteriespeicher reichen also vermutlich nicht aus. Mit chemische Speichern, z. B. Wasserstoff oder eFuels, sieht das anders aus. Bisher haben wir z. B. eine strategische Ölreserve, die auf (mindesten) 90 Tage ausgelegt ist. ( Strategische Ölreserve – Wikipedia )

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Plus die Gasreserve mit 23,5 Mrd. Kubikmeter Arbeitsgas Volumen

Deutschland hat 30GW Gaskraftwerke und 5GW Ölkraftwerke.
Bei täglichem Peakbedarf von 75GW reicht das also gerade mal für die Hälfte.
Aus Öl und Gas kann sich Deutschland nicht selbst mit Strom versorgen.

Jetzt gerade ist es zum Beispiel in ganz Europa bewölkt und nahezu windstill.

Selbst Spaniens Solarkraftwerke melden weniger als 1% Leistung.
Der heutige Tag wäre ohne Kohle nicht zu machen. Und ich sehe auch noch nicht, dass bis 2030 40GW an neuen Gaskraftwerken in Deutschland gebaut werden.

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Was man aber anhand der Stromproduktion nicht sehen kann:
https://www.energy-charts.info/charts/power/chart.htm?c=DE&stacking=stacked_absolute_area&legendItems=00111111111111111111111111110011
Auch in der Prognose für den Rest des Tages wird davon ausgegangen das heute genügend Wind zur Verfügung steht.

Ob der Wind wirklich bis zu 18GW beisteuert können wir ja morgen sehen.
Aber für die letzten Tage gilt es analog: Ohne Kohle wäre das nicht gegangen.
Hier mal nur Wind und Solar aufgetragen - und bitte einen Bedarf von 75GW Peak mitdenken.

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Bitte die 8GW Biomassekraftwerke (sind im Wesentlichen auch kleine Gasanlagen, laufen nur aus ökonomisch-fördertechnischen Gründen derzeit 24/7) und 3GW Laufwasser miteinrechnen. Mit moderatem Ausbau von Gasturbinen, Importen (z.B. NordLink aus Norwegen) und als letzte Option sinnvolles Demand Side management brauchen wir 2030 - wahrscheinlich schon früher - definitiv keine Kohlekraftwerke mehr. Und an allen diesen Optionen wird doch gerade intensiv gearbeitet.

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Das stimmt so nicht. Wie müssen den Strom mitunter 2 Wochen lang speichern, aber dass heißt nicht, dass wir 2 Wochen an Strom speichern müssen. In den Vergangen 3 Jahren, lag unsere Prozentuale Produktion bei mind. 25%/Woche an erneuerbaren Energien. Und das bei rund 50% Gesamt. Wenn wir also 200% Ausbauen würden, dann hätten wir in jeder Woche genug Strom produziert, um über die Woche zu kommen.
Schauen wir uns das bei Tagen an, so liegen wir immer noch bei 15%/Tag was dann 60%/Tag bedeuten würde. Damit brauchen wir auch am schlechtesten Tag nur 40% unseres Stromes aus Speichern. Natürlich enthält dies auch Stromerzeugung die wir nicht so einfach Hochskalieren können, aber dafür haben wir dann ja immer noch Gaskraftwerke und Import.

Rechnen wir das doch mal alles zusammen auf Basis von gestern oder vorgestern:
8GW Biomasse,
3GW Wasser,
6GW Sonne,
4GW Wind.
Macht höchstens 21GW.
Wenn wir jetzt den Rest nur aus Erdgas hätten abdecken müssen hätten die installierten 30GW nicht gereicht - dann wären wir nur auf 50GW gekommen bei 100% Auslastung - brauchen aber 75GW.
Und die Idee aus Norwegen viel Strom zu importieren ist mal direkt keine relevante Größenordnung. Die Transitkabel geben höchstens 1,4GW her - für Deutschlandgrößenordnungen können wir also nichtmal 2% des Bedarfs von dort aus decken.
Deutschland muss sich eigentlich selbst versorgen können - und das geht nur wenn mindestens 30GW zusätzliche Erdgaserzeuger gebaut werden - oder Kohle bestehen bleibt. Insbesondere wenn man demnächst die restlichen 4GW Kernkraft in Deutschland killt.

Dass an einer Ausweitung des Energieangebots gearbeitet wird sehe ich also nicht.

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Das denke ich auch. Zumal wir mit den heutigen Lithium-basierenden Batterien nicht mal allzu lange werden E-Autos bauen können. Hatte ich hier mal überschlagen:

Bis dann mal der Nachfolger der Lithium-Technik in den Startlöchern ist, kann es noch durchaus 10 Jahre dauern. Außerdem ist die derzeit als in der E-Auto-Branche als Nachfolger gehandelte Natrium-Batterie von den Ladezyklen her eher schlechter als Lithium.

Ich denke mal um Zwischenspeicherung mit großen Gas-Anlagen wird man nicht herumkommen.

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Ich glaube ich verstehe nicht was du mir da zeigst, kannst du das elaborieren?

https://energy-charts.info/charts/power/chart.htm?l=de&c=DE&stacking=stacked_absolute_area&week=03&legendItems=00110000011111100

Das ist mal was ich mit angeschaut habe:

Aber des es jetzt noch vorne und hinten nicht rein sollte ja klar sein oder irre da und verstehe dich einfach falsch?

ist im grunde genau dasselbe wie auf deinem Chart - nur weiter rechts :smiley: also die folgenden zwei Tage. Und ja - es reicht hinten und vorne nicht nur auf Solar und Wind zu setzen - da es keine Speicher geben kann und nicht genug Gaskraftwerke bestehen.

Da aber aktuell in Deutschland auch nicht viele Gaskraftwerke zugebaut werden wird sich daran auch in den nächsten Jahren nichts ändern. Und Kohlekraftwerke gehen erst dann vom Netz, wenn es Alternativen gibt - und die werden eben nicht gebaut.
Traurigerweise hat der BUND ja mal Studien zusammengestellt zur radioaktiven Strahlung von Kohlekraftwerken vs Atomkraftwerken mit dem Ergebnis

Insgesamt sei die durch Kohlekraftwerke freigesetzte Strahlung mehr als drei Mal höher als von Atomkraftwerken gleicher Leistung

Also werden die weniger strahlenden Atomkraftwerke die mitten im nirgendwo stehen abgeschaltet - und die strahlenden Kohlekraftwerke die teilweise mitten in Städten stehen werden die nächsten Jahre mehr zu tuen haben und die Umwelt und vor allem Bevölkerung mehr verstrahlen.
Das soll einer verstehen…
Die übelste Form findet sich hier in Berlin - wo das Steinkohlekraftwerk Reuter West nicht nur 2,6 Millionen Tonnen Co2 jedes Jahr über Berlin (zumindest bei Westwind, da es in Siemensstadt steht) verteilt. Der daniederriselnde Feinstaub trägt dann auch noch Radioaktivität mit sich die weit über Atomkraftwerksniveau liegt - bei AKWs aber nur in direkter Nähe und Windrichtungsunabhängig.

Ich würde mir ja echt wünschen dass die Menschen sich mehr mit den realen physischen Belastungen beschäftigen würden als ihr vermutetes Wissen einzusetzen. Dann würden sie nämlich lieber nicht in der Nähe eines Kohlekraftwerks wohnen wollen. Aber ich hab noch von keinem Berliner gehört der wegen der dort herrschenden Radioaktivität dort wegziehen wollte - wenngleich das faktisch eine legitime Argumentation wäre.

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Heisst das, die letzte größere Dunkelflaute ist mindestens 3 Jahre her? Daten dazu würden mich interessieren.

Mir ging es vor allem darum, darauf hinzuweisen, dass Batteriespeicher das Problem aus heutiger Sicht nicht lösen werden. Es wurde ja gesagt, 1-2 Wochen seien kein Problem. Wenn das allerdings unter der Voraussetzung gemeint war, dass man so viel Erzeugungskapazität ausbaut, dass man so lange gar nicht speichern muss, dann ist das eine andere Aussage, als ich verstanden hatte.