LdN 427 Gaskraftwerke

Wie viel Kapazität an Gaskraftwerken brauchen wir?
So viel, um die Versorgungssicherheit in Deutschland sicherzustellen, deshalb gibt es da keine eindeutige Zahl, Der Bedarf liegt bei mindestens 50 GW Kraftwerksleistung, das Fhg ISE ermittelt einen Bedarf von um die 120 GW.

(Quellen: Gerhards, C., Weber, U., Klafka, P., Golla, S., Hagedorn, G., Baumann, F., Brendel, H., Breyer, C., Clausen, J., Creutzig, F., Daub, C.-H., Helgenberger, S., Hentschel, K.-M., Hirschhausen, C. von ., Jordan, U., Kemfert, C., Krause, H., Linow, S., Oei, P.-Y., … Weinsziehr, T. (2021). Klimaverträgliche Energieversorgung für Deutschland – 16 Orientierungspunkte / (1.0, Bd. 7, S. 1–55). Diskussionsbeiträge der Scientists for Future. Klimaverträgliche Energieversorgung für Deutschland – 16 Orientierungspunkte / Climate-friendly energy supply for Germany—16 points of orientation
Studie: Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem – Bundesländer im Transformationsprozess - Fraunhofer ISE Abb. 11)
Energy-Charts
Energy-Charts)

Bemessungsgrundlage der Strombedarf für eine lange Dunkelflaute und diese kann auch Europa betreffen und deutlich länger als eine Woche dauern, gegen eine so lange Dunkelflaute helfen also Batteriespeicher (auch mobile in Autos) gar nicht, da diese nach optimistischer Auslegung den Bedarf von 1-2 Tagen decken könnten. Es ist relevant, welche Flexibilitäten über mehrere Tage ausgereizt werden können wie abhängig wir von unseren Nachbarländern sein wollen.

In diesem Kontext ist es sehr wichtig zwischen der Leistung und Energiemenge zu unterscheiden. Die Leistung, die wir an Gaskraftwerken brauchen ist davon abhängig wie hoch der maximale Bedarf angenommen wird und die Energie, wie lange und häufig die Kraftwerke laufen. Für die Emissionen von Erdgaskraftwerken ist die Energiemenge relevant, für die Absicherung der Versorgungssicherheit die Leistung.

Das lässt sich sehr gut mit Autos vergleichen, der Leistung entsprechen die Anzahl der Autos, die wir haben und der Energie der Kraftstoffverbrauch. Autos stehen die meiste Zeit herum, aber viele Menschen wollen eins haben, weil sie es dann ja nutzen können, wenn der Bedarf da ist, viele können oder möchten sich nicht nur auf ÖPNV, Car Sharing, Fahrrad etc. verlassen. Wir haben bei Autos eine sehr hohe Anzahl an „gesicherter Leistung“. (Fun Fakt nebenbei: Ein Auto kostet je gesicherter Leistung ungefähr so viel wie ein Gaskraftwerk)

Also gemessen an unserem Sicherheitsbedürfnis könnten wir durchaus 60-120 GW an steuerbarer Kraftwerksleistung brauchen. Das wären in der Regel Gaskraftwerke sein, damit wäre die Stromversorgung sehr sicher und wir wären wenig abhängig von unseren Nachbarn.

Wichtig ist aber wie diese Kapazitäten finanziert werden sollen und das ist hier der springende Punkt:
Bis zu einem gewissen Grad können die Investitionen von der freien Energiewirtschaft finanziert werden und die Kosten durch die Erlöse des Stromverkaufs gedeckt werden. Das geht aber immer schlechter, je weniger die Kraftwerke laufen.
Um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, wird durch die Bundesnetzagentur die Stilllegung von Kraftwerden untersagt oder sogar ein Zubau angeordnet. Diese Kraftwerke sind dann in einer Reserve und werden nur hochgefahren, wenn alle anderen Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Sie nehmen nicht am „normalen“ Handel teil.

In einer DIW Studie wird vorgeschlagen, dass durchaus der Bau von nötigen Kraftwerken gefördert werden kann, aber diese nur eingeschränkt am Markt teilnehmen dürfen und zu einem Preis von z.B. 500 €/MWh bieten müssen, damit wäre sichergestellt, dass die Stromkosten nicht deutlich über 500€/MWh gehen, aber auch in Spitzenzeiten nicht darunter.

Das halte für einen guten Mittelweg, man adressiert das Thema politisch und kommt so einem Eingriff der Bundesnetzagentur zuvor, der Strompreis ist so hoch, dass sich auch andere Flexibilitäten wie insbesondere Batteriespeicher lohnen.

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Diese Debatte zeigt doch irgendwie wieder, dass „grünes Wachstum“ nicht wirklich funktioniert. Vielleicht sollten wir doch mal mehr über Degrowth nachdenken.

Und noch eine andere Anmerkung zur Folge, es wurde gesagt, dass der CO2 Preis schon von alleine Sachen regeln wird. Ich bin mir sehr sicher, dass wenn es so weit kommt, CDU und FDP eine Einschränkung des CO2 Preis fordern werden.

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Also wie die Debatte um die Notwendigkeit von Gaskraftwerken jetzt mit der Diskussion, ob grünes Wachstum möglich oder nicht möglich ist, zusammenhängt, ist mir ehrlich gesagt unklar.

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Es scheint die äußeren Bedingungen lassen es nicht zu, dass unser aktueller Energieverbrauch/Konsum mit einer CO2 freien Gesellschaft vereinbar ist. Der Bau von Gaskraftwerken wird von Befürwortern des grünen Wachstums propagiert.

Nur ist Wohlstandsverlust nicht vermittelbar und würde zu einer Systemkrise führen. Das ist gut zu beobachten daran, wie was Wahlverhalten weltweit allein durch Abstiegsängste und Inflation beeinflusst wird.

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Nur sind Abstiegsängste und Inflation nicht das, was man mit Degrowth meint. Das ist ungefähr so, als würde man sagen, Diäten bringen nichts, man muss sich doch nur mal anschauen, wie Menschen in ärmeren Ländern unter Hunger leiden.

Erstmal danke für diese sehr informativen Beiträge.

Diese Strategie erschließt sich mir dennoch nicht.
Das ist definitiv günstiger auf kurze Sicht, als jetzt die Wasserstoffspeicherung entscheidend anzuschieben, aber was soll das auf lange Sicht technisch bringen?

Wir sollten das unterschiedliche Lastprofil, aber vor allem die drastisch unterschiedliche Leistung von EE zwischen den Jahreszeiten durch saisonale Speicher ausgleichen. Alles andere ist technisch gesehen eine völlige Überdimensionierung, auch wenn es kurzfristig finanziell vielleicht „sinnvoll“ erscheint.

Wir haben im Sommer an jeder Ecke zu viel Wärme und im Winter ist es so kalt, dass wir heizen müssen. Also wenigstens thermische Energie für den Winter zu speichern, kann ja wohl wirklich nicht das Problem sein. Wärme zu speichern ist jetzt nicht gerade eine technische Königsdisziplin, wird aber dennoch nicht im nationalen Stil gemacht.
Ne, lieber immer „frisch“ herstellen und im Sommer die Abwärme in die Luft blasen :roll_eyes:

Sehe da ehrlich gesagt keinen Zusammenhang zu unserer Diskussion. Bei der Debatte um die Notwendigkeit von Gaskraftwerken geht es ja weniger um die Menge des benötigten Stroms als mehr um den Zeitpunkt von Konsum / Erzeugung.
Im Allgemeinen stünde m.E. also eine Post-Wachstums-Gesellschaft also vor einem ähnlichen Problem. Es gibt sicher einige Ansätze, wie Suffizienz, die, die gesellschaftliche Flexibilität im Hinblick auf die Dynamisierung des Stromverbrauchs verbessern würden. Ein Hinweis ist z.B. das Suffizienz Szenario in der Fraunhofer ISE Studie, wo weniger Gaskraftwerke benötigt werden. Das Grundproblem bleibt aber bestehen.

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Ich habe dazu mal eine Frage: Heute liegt der politische CO₂-Preis für Gebäudeenergie bei 55 €. Ab 2027 gilt auch für Gebäudeenergie nicht mehr politische Preis, sondern das EU ETS 2. Die Preise im bestehenden europäischen Emissionshandelssystem (ETS 1, v.a. für Industrie und Energie) lagen in den letzten Monaten meist zwischen 60 und 80 €/t CO₂. Soo viel mehr ist das nicht.

Ab 1.1.2027 müssen Energielieferanten von Gebäudeenergie (Erdgas, Öl, Fernwärme, …) Emissionzertifikate am Emissionszertifikatehandelssystem EU ETS 2 (für Gebäude- und Verkehrssektor) beziehen. Die Frage ist, wie sich dort der Preis entwickelt: Wird das Angebot ausreichen? Wenn das Angebot „zu niedrig“ ist, werden die CO₂-Preise aus Sicht der Händler und Verbraucher steigen, wenn das Angebot „zu hoch ist“, werden sie sogar sinken.

[Die KI Perplexity.ai sagt mir dazu, redigiert - weiß es jemand besser?]: Für 2027 beträgt die Startmenge an Emissionszertifikaten für Gebäude- und Verkehrssektor etwa eine Milliarde Tonnen CO₂. Sie wird ergänzt um rund 300 Millionen zusätzliche Zertifikate, damit der Markt zum Start liquide bleibt, die in den Folgejahren wieder abgezogen werden. Zusätzlich gibt es eine Marktstabilitätsreserve mit bis zu 600 Millionen Zertifikaten, die bei Preissprüngen eingesetzt werden kann, aber spätestens 2031 verfällt. Wie diese Mengen im Vergleich zu der zu erwartenden Nachfrage ist, kann ich nicht beurteilen.

Woher wissen wir eigentlich so sicher [so jedenfalls die Hosts der LdN], dass die CO₂ so massiv ansteigen werden?

Quellen

[1] EU-ETS 2: Ausblick auf 2027 - DEHSt DEHSt - EU-ETS 2 Ausblick auf 2027
[2] Übergang vom nationalen Brennstoffemissionshandel zum ETS II Übergang vom nationalen Brennstoffemissionshandel zum ETS II
[3] [PDF] Auswirkungen und Preispfade des EU ETS2 https://www.ewi.uni-koeln.de/cms/wp-content/uploads/2025/04/EU-ETS2_Endbericht.pdf
[4] Mehr Klimaschutz bei Gebäuden und Verkehr - Bundesregierung.de Mehr Klimaschutz bei Gebäuden und Verkehr | Bundesregierung
[5] EU-ETS 2 Wohnen ab 2027 deutlich teurer? - Bauen Aktuell EU-ETS 2: Wird Wohnen bald deutlich teurer?
[6] Wie sich der CO2-Emissionshandel entwickeln wird, ist unklar Wie sich der CO2-Emissionshandel entwickeln wird, ist unklar
[7] Zertifikatemenge für den neuen EU-Emissionshandel (ETS2 … Zertifikatemenge für den neuen EU-Emissionshandel (ETS2) festgelegt
[8] Ein sozialverträglicher Übergang zum EU-Emissionshandel CO₂-Preis für Verkehr und Gebäude: Ein sozialverträglicher Übergang zum EU-Emissionshandel
[9] Wieso 2027 die Heizkosten durch die Decke schießen könnten Wieso 2027 die Heizkosten durch die Decke schießen könnten - Capital.de
[10] CO2-Bepreisung im Gebäudebereich - Gebäudeforum klimaneutral CO₂-Bepreisung im Gebäudebereich

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Zum einen meine ich mit „Gaskraftwerke“ durchaus solche, die auf Wasserstoff umgerüstet werden können, insofern eine langfristig nutzbare Investition.

Die Leistungen von EE im Winter / Sommer hängen ja erheblich von Ausbau der jeweiligen Anlagen ab. Wind gibt es mehr im Winter Solar, mehr im Sommer, es geht also weniger um eine Jahreszeitliche Speicherung als vielmehr darum, dass mit Strom, der gerade nicht direkt gebraucht wird Wasserstoff hergestellt wird, dieser dann gespeichert wird für Zeiten, in denen Wind/Solar nicht den Bedarf decken können. Das gleiche gilt auch für Biomasse / Biogas, das sollte nur dann eingesetzt werden, wenn Wind/PV nicht ausreichen. Wasserstoff / Biomasse sind also durchaus Speicherbare Energieträger, die man als saisonale Speicher nutzen kann.

Damit das ganze in Gang kommt müssen Bereiche identifiziert werden, in denen man auf jeden Fall Wasserstoff braucht, wie z.B: die Stahlindustrie. Dafür muss die Infrastruktur und die Erzeugungskapazitäten gebaut werden und gefördert werden. Aber auch nur dafür, in Bereich, in denen es ohne Wasserstoff gut geht, wie z.B. Busse, Autos, LKW, Regionalzüge, sollte kein Wasserstoff eingesetzt werden, da Batterieelektrisch günstiger ist. Sobald insbesondere Wasserstoffspeicher in Kavernen zur Verfügung stehen und weitere Elektrolysekapazität aufgebaut wird, können die ersten Gaskraftwerke auf den Wasserstoffbetrieb umgerüstet werden. 2038 werden nach heutiger Planung im europäischen Emissionshandel ETS1 die letzten Zertifikate ausgegeben, dann muss das Stromsystem 100% erneuerbar sein. Wird der Umbau nicht entsprechend vorangetrieben, gibt es ein großes Problem: Glaubt tatsächlich wer, dass man einen ganz harten Schnitt macht und ab 2038 kein Erdgas im Stromsystem mehr zulässt, wenn das zu Stromausfällen in Europa führt? Da ist Politik mit dem ökoniwenig glaubwürdig, deshalb würde ich mich da auf den „Markt“ nicht verlassen.

Wärme vom Sommer in den Winter zu speichern geht technisch mit sehr großen Wasserbecken, dies wird z.B. in Dänemark in Kombination mit Wärmenetzen häufig gemacht. Das bringt für den Strombedarf aber nichts und eher für Kleinstädte. Für größere Städte wäre das Volumen riesig, da brauchen wir zusätzliche Quellen wie Strom/Wärmepumpen und auch Geothermie, wobei das mit der Geothermie auch nicht so einfach ist, wie in einer der letzten Folgen berichtet. Aber das ist ein anderes Thema…

Wissen tut keiner, dass der Zertifikatspreis stark steigt, denn es ist ja ein Frage von Angebot und Nachfrage. Im ETS1, dem ja auch die Gaskraftwerke unterliegen, war der Preis in den ersten Jahren sehr niedrig, weil das Angebot hoch war. Da sich das Angebot an Zertifikaten an den europäischen Sektorzielen orientiert, wird das Angebot knapp, denn bisher werden diese Ziele insbesondere in Deutschland nicht erreicht.
Damit ein CO2 Preis wirksam wird, muss er im Verkehr und Gebäudesektor schon in der Größenordnung 200€/t kommen, sonst wirkt er nicht. (200€/t sind grob 5ct/kWh bei Erdgas und grob 50ct/l Kraftstoff)

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Meines Wissens nach muss vor allem das Material H2-beständig sein, da der Stahl ansonsten versprödet und nicht mehr ausreichend stabil ist. Wenn alle Bauteile die mir H2 in Kontakt kommen, getauscht werden, ist das aber auch nicht ohne. Das kommt meiner Einschätzung nach einem Neubau schon recht nahe.

Ein wichtiger Punkt fehlte mir bei der Diskussion. Wie richtig erwähnt wurde, ist der Großteil von Erdgas Methan. Bei den sonstigen Gasen ist auch H2 dabei. Das ist nicht sehr viel und schwankt von Lagerstätte zu Lagerstätte. Heißt aber, dass alle aktuellen Gaskraftwerke jetzt bereits (zu kleinen Teilen) mit Wasserstoff befeuert werden.
Hier möchte ich auch noch darauf hinweisen, dass früher an vielen Stellen Stadtgas eingesetzt wurde, das über Kohlevergasung hergestellt wurde. Dort war Wasserstoff durchaus der Hauptbestandteil (auch hier schwankt der Anteil je nach Herstellungsprozess und Kohle). Siehe Stadtgas – Wikipedia.

Somit ist die Umstellung auf H2 kein digitaler Wechsel. Ich vermute, dass wir sofort geringe Mengen (die wir nicht haben) an H2 dem Erdgas beimischen könnten, ohne dass eine Umrüstung notwendig wäre. Und dann könnte man den Anteil erhöhen. Dazu müsste man nach und nach die schwächsten Bauteile austauschen (ich gehe davon aus, dass das nicht trivial ist). Man könnte sogar auf Verschleiß fahren (Bis so eine Versprödung einsetzt dauert das), doch ist hier natürlich eine genaue Kontrolle notwendig.

Ich persönlich befürchte, dass wenn man nicht ausreichend die Transformation voran treibt, die CO2 Preise abgeschafft oder abgeschwächt werden. Denn auch wenn es scheinbar ein Markt ist, ist es doch auch ein politischer Preis, d.h. ein durch die Politik künstlich verknapptes Gut.

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Wasserstoff definitiv, Biomasse halte ich dann doch für etwas rückständig. Aber macht lokal sicherlich Sinn (v.a. in ländlichen Regionen).

Definitiv, für sowas wie PKWs oder Heizungen muss Wasserstoff erst woanders etabliert und günstiger werden. Ich sehe da persönlich v.a. die Schiff- und Luftfahrt noch als Kandidaten.

Europaweit 100 % erneuerbar in 13 Jahren? schwierig :face_with_diagonal_mouth:

Auf reiner Wasserbasis sicherlich, aber bei PCM-Speichern wie z.B. Salzhydrat sieht das ganze volumentechnisch ja schon deutlich besser aus. Und bei uns in Köln gibt es zufälligerweise ein gigantisch großes Loch in der Nähe → Die Lande Mordors (aka der Tagebau Garzweiler)

Biomasse kann man in Biogas umwandeln und das kann man gut in den bestehenden Strukturen Gasnetz, Speichern sowie in Kraftwerken nutzen.

Aber das wird ja auch schon größtenteils durchgeführt wo es sich lohnt. Natürlich hat eine Preissteigerung eine Verschiebung zur Folge, allerdings haben wir die Debatte mit Nutzung landwirtschaftlicher Fläche primär zur Energieerzeugung (ob nun Biodiesel oder Biogas ist ja nun egal) schon hinter uns. In der Zwischenzeit schwinden die Agrarflächen ja noch weiter durch PV-Anlagen. Das führt dann wieder zu weiteren Abhängigkeiten und Preissteigerungen bei Getreide, Fleisch, …

Nicht soweit ich weiß. Wir gehen z. B. meistens den Weg unsere Abwasser in Kläranlagen mit großen Energieaufwendungen zu reinigen, anstelle die Abwasser zu vergären und daraus Energie zu gewinnen.
Wir werden unseren Energiebedarf nicht mit Biogas decken können, doch ist das einer der Bereiche wo wir noch viel Luft nach oben haben. Insbesondere weil wir damit Erdgas ersetzen können, finde ich das sehr paradox. Damit könnte das Gasinfrastruktur zumindest zum Teil erhalten bleiben. Und dennoch gibt es keine Unterstützung durch die Gaslobby. Das zeigt, dass auch hier fossile Interessen dominant sind.

Nur weil keine Zertifikate mehr ausgegeben werden, bedeutet es nicht, dass keine mehr vorhanden und handelbar sind. Dazu kommt, dass es möglich ist aus der Marktstabilitätsreserve auch danach wieder Zertifikate in den Markt zu geben. Das ist keine Neuausgabe, weil die Zertifikate praktisch nur „zurückgehalten“ wurden. Es bleibt also noch etwas mehr Luft, als bis 2038 in den ETS 1 Sektoren keine Emissionen mehr zu erzeugen.

Auch danach gibt es eigentlich kein Verbot, sondern die Strafzahlungen nach dem ETS, wenn man ungedeckte Emissionen hat. Diese müssten höher sein, als die CC(U)S-Kosten, damit zumindest in die Abscheidung einen großteils der Emissionen investiert wird. Denn ich sehe es ähnlich, wie @FlorianR, dass es sehr wahrscheinlich mehr Aufwand werden wird, die neuen Gaskraftwerke umzustellen, als laut aktuellen Aussagen der Branche und vor allem der Politik. Es hat schon seine Gründe, dass bei den Plänen zum Wasserstoffnetz die Zahlen zur Umwidmung immer weiter gesunken sind. Am Anfang waren es 80% umgewidmete Leitungen (Handelsblatt), inzwischen sind es 60% (Bundesnetzagentur - Presse - Bundesnetzagentur genehmigt Wasserstoff-Kernnetz). Das ganze ist eben nicht trivial und auch ein schrittweises steigern bedarf sehr viel Koordinierungsaufwand. Schlicht, weil es zu viele unterschiedliche Komponenten gibt, die andere Toleranzen haben. Das DVGW Regelwerk wird da zwar immer wieder angepasst, ich sehe aber nicht, dass es da langfristig auf einen hohen Wert geht. Es hat seinen Grund, dass es bei alten Gasturbinen maximal 1 Vol-% war und auch bei neueren Turbinen (inklusive Nachrüstungen) von 15-100% gesprochen wird (https://www.bundestag.de/resource/blob/915112/d1a66b707de8458aa57fb107f240754d/WD-8-046-22-pdf-data.pdf). Es wäre aber auch insgesamt zu schön und einfach, wenn man das über eine langsame Steigerung der Wasserstoffbeimischung lösen könnte.

Dann lieber gleich auf Wasserstoff anstelle den (teuren) Zwischenschritt der Beimischung zu gehen. Da kann Biomasse helfen und zumindest ein besserer Schritt sein, es einzuspeisen und damit in der Wärme etwas zu bewirken, als es zu verstromen. Schon allein, weil es viel sinnvoller ist PV auf die gleiche Fläche zu stellen, als auf den wesentlich geringeren Stromertrag aus Biomasse zu setzen. Gerade weil man PV auch dort aufstellen kann, wo man die Fläche nicht für Landwirtschaft nutzt oder eben eine Kombinutzung ermöglicht. Aber auch bei einem Fokus auf die Wärme, bleibt Biomasse/gas keine Massenlösung (auch weil Biomasse als Kohlenstoffresource für synthetische Kraftstoffe in der Schiff- und Luftfahrt oder Chemieindustrie als Rohstoff notwendig sind). Dänemark hat da z.B. einen sehr hohen Anteil, aber auch dort geht man langfristig von einer Reduktion der Gas(verteil)netze aus.

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Die Diskussion hat mich an die Diskussion um den Bau von Nord Stream 2 erinnert. Damals war ich auch der Meinung, man soll sie ruhig bauen. Wir treiben einfach die erneuerbaren voran und für den Übergang ist ein sichere und günstige Gasquelle ja gut - dachte ich. Heute sehe ich das natürlich anders und stimme deshalb Frau Kemfert unbedingt zu.

Passend dazu wurde gerade eine Doku bei der ARD veröffentlicht. Frau Kemfert kommt, neben anderen Experten, auch zu Wort:
Nord Stream 2 – Ein Jahrhundertfehler? - hier anschauen

Das Thema Wiederinbetriebnahme von Nordstream 2 scheint auch immer noch nicht vom Tisch zu sein, auch wenn man nicht mehr soviel davon hört.

Aber die EU hat halt ein großes Gasproblem und Deutschland auch. Die Norweger haben 2024 insgesamt 124 bcm (billion cubic metres - Milliarden Kubikmeter) an Erdgas gefördert (Quelle). Ihre Reserven betragen aber (Ende 2023) nur noch etwa 1364 bcm (Quelle). Und Deutschland bekam zuletzt 48 % seiner gesamten Erdgasimporte aus Norwegen (Quelle).
Deutschland braucht also zwingend andere Quellen oder muss dringend seinen Verbrauch an Erdgas reduzieren. Also am besten mehr EE, mehr Speicher und mehr Stromnetze bauen. :slight_smile:

Edit: Typo.