#Energiewende-Frage: Darf man Sonne und Wind addieren?

Darf man Tagesmittelwerte der Einspeiseleistung von Photovoltaik- und Windkraftanlagen addieren?

Immer wieder begegnet man Aussagen, dass die Gesamteinspeisung von Strom aus Solaranlagen und aus Windkraftanlagen zusammen einen bestimmten Tagesrekord erzielt haben. Damit soll Zuversicht geweckt werden, dass das Abschalten aller konventionellen Kraftwerke unproblematisch ist und wir den überstürzten Ausstieg aus der Kernkraftnutzung genau richtig gemacht haben.
Dabei werden in der Regel Tagesmittelwerte addiert. Das ist natürlich Quatsch, denn fast alle wissen, dass nachts keine Sonne scheint und der Wind nicht immer weht.

Die richtige Antwort:
Für die Beurteilung der möglichen Strombedarfsdeckung durch Solaranlagen und WKAs darf man NICHT die Tagesmittelwerte addieren.

Eigentlich ganz einfach: Einen Tagesmittelwert kann man auf verschiedene Art und Weise berechnen. Häufig nimmt man den Messwert oder hier Einspeisewert für jede Stunde. Die 24 Einspeisewerte eines Tages addiert man und teilt den Wert durch 24. Klar.
Was passiert aber, wenn es tagsüber sehr windstill ist und erst abends eine Gewitterfront durchzieht. Dann haben wir 20-mal einen sehr niedrigen Einspeisewert und viermal einen sehr hohen Wert. Gemittelt über den Tag gibt das eine vielleicht ganz "brauchbare" mittlere Einspeiseleistung.
Damit das Bild noch schöner wird, rechnen viele Anhänger der 100% Erneuerbare Energie-Bewegung nun auch noch die Mittelwert der Solarstromeinspeisung dazu.
Viele Menschen wissen, dass nachts keine Sonne scheint und sich dieser Tagesmittelwert im Sommer aus 12 bis 14 Stunden Sonnenschein respektive Morgen- und Abendlicht und aus 10 bis 12 Stunden Dunkelheit errechnet.
Egal? Ja, wenn man sich selbst betrügen will.

Diese Mittelwerte sind so wenig aussagekräftig, als würde man in einem Krankenhaus die mittlere Körpertemperatur aller Patienten messen und daraus eine Prognose des Gesundheitszustandes aller Patienten ableiten.
Da die Stromeinspeisung zu jedem Moment genau dem Stromverbrauch entsprechen muss, muss im oben gewählten Beispiel durch konventionelle Kraftwerke zu jeder Stunde die fehlende Einspeisung aus "erneuerbaren" Energiequellen kompensiert werden.
Wie bei Beobachtung von stundengenauen Einspeisewerten schnell klar wird, ist dazu an sehr vielen Tagen und auch im Tagesgang eine erheblich bis nahezu vollständige Ersatzleistung aus konventionellen Kraftwerken für die unzuverlässigen Wind- und Solarstromlieferanten erforderlich.
Tatsächliche Stromproduktion Deutschland eex

Für den 15.08.2015 sieht das beispielsweise so aus:

Eine relativ schwache Einspeisung aus Windkraftanlagen flaute bis zur Mittagszeit auf 1,7 GW (aus mehr als 25.000 Windkraftanlagen inkl. Offshore!) ab und führte bis 21 Uhr zu einem Tagesmittelwert von 2,9 GW. Die Einspeisung aus Solaranlagen erreichte einen Mittelwert von  5,8 GW. Mindestens 32 GW mussten den ganzen Tag von konventionellen Kraftwerken geliefert werden.
Wenn nun jemand auf die Idee kommt, sich auf den addierten durchschnittlichen Einspeisewert aus Wind- und Solaranlagen in Höhe von 8,7 GW (2,9 plus 5,8) zu verlassen, hätte in den Abendstunden eine Leistungsdefizit von mehr als 5,6 GW kompensiert werden müssen. Das entspricht der fehlenden Leistung von rund fünf Kernkraftwerken oder bezogen auf die heutige Windkrafteinspeisung der fehlenden Leistung von rund 50.000(!) Windkraftanlagen.
Übler Rechenfehler! -> Black Out

Übrigens: Man darf nicht einmal mit Stundenmittelwerten rechnen, weil, wie jeder weiß, der Wind sehr schnell abflauen kann. Deshalb sind 15-Minuten-Mittelwerte ein grober Kompromiss. Ein Addieren von Tagesmittelwerten oder gar eine Verwendung von Monatsmittelwerten ist pure Täuschung und sagt nichts über die mögliche Bedarfsdeckung durch Windkraft- oder Solaranlagen.

Und wer noch weiter rechnen möchte:
Um heute mit Windkraft- und Solaranlagen den Strombedarf zwischen 20 und 21 Uhr in Deutschland zu decken, wären mehr als 330.000 Windkraftanlagen notwendig gewesen.

Dreisatz:
25.000 Windräder liefern 3 GW Strom
Wie viele Windräder liefern 40 GW Strom (Gesamtbedarf um 20 Uhr)?

Lösung
X= 40 GW/3 GW*25.000 WKA = 333.333 WKA

#Energiewende-Frage: Wie viele Haushalte versorgt ein Windrad?

Wie viele Haushalte kann eine Windenergieanlage in Deutschland versorgen?

Fast so beliebt wie Flächenangaben in Fußballfeldgrößen sind in den Medien Angaben zur Leistungsfähigkeit von Windkraftanlagen. Während allerdings in Deutschland eine Mehrzahl der Menschen zumindest einmal über ein Fußballfeld gelaufen ist und sich dadurch grob an die Länge und eventuell auch noch an die Breite erinnern kann, hat fast niemand schon mal einen Haushalt mit Strom versorgt.
Da die Sache mit der Stromversorgung etwas komplexer ist als ein Fußballfeld, kann die Frage kaum jemand richtig beantworten und so glauben viele schnell der Windkraft-Lobby, die von tausend und mehr Haushalten spricht. Die müssen es ja wissen, oder?

Die richtige Antwort:
Eine Windenergieanlage in Deutschland kann nicht einmal  (einen!) Haushalt mit Strom versorgen.

Klingt verrückt - ist aber Tatsache!
Das liegt daran, dass wir in Deutschland eine Stromversorgung voraussetzen, die rund um die Uhr verfügbar ist, 24 Stunden am Tag, 7 Tage in der Woche und 365 Tage im Jahr.
Eine heute übliche Windenergieanlage hat zwar eine Nennleistung von rund 3 MW. Die steht jedoch nur zur Verfügung, wenn die Anlage auf Volllast läuft. Das ist zumindest im Binnenland (onshore) eher die Ausnahme.

Deutsche Onshore-WEA erreichten im Jahr 2014 nach vorläufigen Daten etwa 1485 Volllaststunden, bei möglichen 8760 Stunden im Jahr
(Quelle: IWES Fraunhofer http://windmonitor.iwes.fraunhofer.de/opencms/export/sites/windmonitor/img/Windenergie_Report_2014.pdf)

 

Jeder, der mit offenen Augen durch unser Land geht, weiß, dass es viele Tage gibt, an denen sich die Riesenflügel der fernsehturmhohen WEA überhaupt nicht drehen oder sogar unter Stromverbrauch im sog. Trudelbetrieb gehalten werden müssen.

Wenn tatsächlich die von manchen Ideologen propagierte lokale Energieversorgung umgesetzt würde und sich Haushalte im Umkreis einer Windenergieanlage auf die Einspeisung dieser Mühle verlassen müssten, würde die Versorgungssicherheit diese Haushalte auf ein schlechtes Drittwelt-Niveau sinken.
Gefrierschrank: Eher keine Option! Elektroherd: Besser Gasherd! Fernseher: Nur an windigen Tagen! Bürogeräte: Nur gelegentlich!

Immer, wenn für Windräder die Zauberformel "versorgt x-tausend Haushalte mit Strom" hervorgezogen wird, bleibt in allen Fällen verborgen, dass in Deutschland private Haushalte nur etwas mehr als ein Viertel des Stromverbrauchs ausmachen
(Quelle: Umweltbundesamt: http://www.umweltbundesamt.de/daten/private-haushalte-konsum/energieverbrauch-der-privaten-haushalte).
Knapp 50 % des Stromverbrauchs in Deutschland entfällt auf die Industrie!

Wenn man also die Leistungsfähigkeit von WEAs sinnvoll darstellen möchte, müsste man in erster Linie die Versorgung der Industrie zum Vergleich heranziehen. Da Windkraftanlagen aber nur Strom liefern, wenn ausreichend kräftiger Wind weht, wird die Stromversorgung der Industrie aus Windenergieanalagen bei der Energiewende-Propaganda gerne ausgeblendet.

Der Vergleichszahl "Haushalte" ist weniger dramatisch und man kann auf Gutmenschen setzen, die sich mit der Hoffnung auf einen kleinen Beitrag zum Klimaschutz gerne in ihrem Stromverbrauch einschränken (lassen).
Für die Industrie hätte die Flatterhaftigkeit des Stroms aus Windenergieanlagen dramatische Folgen (siehe auch: http://windwahntherapie.blogspot.com/2015/04/energiewende-frage.html).

Die Sinnlosigkeit der Vergleichszahl "Anzahl Haushalte" wird außerdem sehr deutlich, wenn man fragt, wie groß ein Haushalt ist. Anders als bei einem Fußballfeld gibt es da eine Streuung vom Single-Haushalt mit einem Stromverbrauch von rund 2200 kWh/Jahr bis zu einem 6-Personen-Haushalt mit rund 6500 kWh/Jahr
(Quelle: http://www.energieagentur.nrw.de/_database/_data/datainfopool/erhebung_wo_bleibt_der_strom.pdf)

 

 

 

 

 

#Energiewende-Frage: Elektroautos als Pufferspeicher?

Können Elektroautos in Deutschland als Pufferspeicher die Schwankungen von Wind- und Solarstrom ausgleichen?

Oft liest und hört man, dass die Akkus der Elektroautos einen wichtigen Beitrag leisten können, um die natürlichen Schwankungen der Stromproduktion von Windkraft- und Photovoltaikanlagen auszugleichen. Würde man intelligent gesteuert die Batterien der E-Autos bei starkem Wind oder sonnigem Wetter laden, so die Argumentation vieler Anhänger des unbegrenzten Ausbaus erneuerbarer Energieträger, wären die Akkus voll, falls Wind und Sonne nicht zur Verfügung stehen.

„EV charging point 01“ von [2] - [1]. Lizenziert unter Gemeinfrei über Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:EV_charging_point_01.gif

Die richtige Antwort:

Die Speicherkapazität aller Elektroautos in Deutschland zusammengenommen ist so gering, dass man rechnerisch in knapp 1 Minute alle Autos mit Solar- oder Windstrom "vollgetankt" hätte. Dann ist Ende mit Puffer und der von uns Verbrauchern subventionierte Solar- und Windstrom muss wieder ins Ausland entsorgt werden!  

Das Kraftfahrtbundesamt verzeichnet 18.948 Pkw mit Elektroantrieb (von insgesamt 44.403.124 Pkw, entspr. 0,04%) in Deutschland. Stand 1.1.2015 KBA Statistik
Elektroautos haben keine besonders große Batteriekapazität. Die meisten Elektroauto können knapp 20 kWh speichern, z.B. ein BMW 3i hat eine Kapazität von 19 kWh.

Überschlagsrechnung Speicher:
20.000 e-Pkw mit je 20 kWh Speicher können theoretisch 400.000 kWh aufnehmen. In der Praxis werden nie alle Autos einen völlig leer gefahrenen Speicher haben.
Realistisch: die Hälfte der Flotte ist leer, die andere Hälfte ist vollgetank:
Dann bleiben 200.000 kWh Speicherkapazität.

Überschlagsrechnung Öko-Stromeinspeisung:
Ok, der 30.04.2015 war kein wirklich großer Tag bei den "Erneuerbaren".
5.487 MW Tagesdurchschnitt Solarstrom Einspeiseleistung (= 5.487.000 kW)
5.280 MW Tagesdurchschnitt Windstrom Einspeiseleistung (= 5.280.000 kW)
Summe Tagesdurchschnitt Einspeiseleistung: 10.767.000 kW am 30.04.2015

Überschlagsrechnung Ladezeit = Pufferzeit:
Wie lange dauert es, bis alle Speicher voll sind?
Wir rechnen: Speicherkapazität/Ladestrom = Ladezeit
200.000 kWh/10.000.000 kW = 0,02 h = 60 Min * 0,02 = 1,2 Minuten

Die Pufferleistung aller Elektroautos in Deutschland beträgt etwas mehr als 1 Minute der Ökostromproduktion an einem eher unterdurchschnittlichen Tag!
Dann ist Schluss mit Puffer, weil dann erst wieder alle Akkus leergefahren werden müssen!


Wir sehen also: 
Elektroautos können keinen Beitrag zur Pufferung der stark schwankenden Stromproduktion aus Wind- und Solaranlagen leisten! 
Es müssen weiterhin ausreichend konventionelle Kraftwerke bereitgehalten werden.

#Energiewende-Frage: Wie flatterhaft ist Ökostrom?

Wie flatterhaft ist Strom aus Windenergieanlagen oder Photovoltaik-Anlagen tatsächlich?

Viele Befürworter der erneuerbaren Energiegewinnung argumentieren, es gebe gar keine Volatilität der Einspeisungsschwankung mehr. Die Unzuverlässigkeit von Wind und Sonne sei kein Problem, weil immer irgendwo der Wind weht und wenn keine Sonne schein, bläst oft der Wind die Windräder zu Höchstleistung.

Die richtige Antwort:

Die Einspeisung von Strom aus Windenergie- und Solaranlagen in Deutschland schwankt so stark, dass man damit in keiner Weise eine Versorgungssicherheit erreichen kann, wie wir das bisher gewohnt sind.

Für den Monat März dokumentiert Konstantin Wiegandt auf Windjournal.de folgende Werte:

24.03.2015: 983 MW Leistung (Tagesdurchschnitt)
30.03.2015: 27368 MW Leistung (Tagesdurchschnitt)

Das bedeutet eine Schwankung in der zur Verfügung stehenden Leistung um den
Faktor 28! Das ist ein Wert, der auch beim besten Glauben an eine Verbesserung der Speichermöglichkeiten für Strom in der Zukunft völlig inakzeptabel ist. 
Zwischen dem Minimum und dem Minimum lagen nur 6 Tage.
Die Gesamtleistung wurde von rund 24000 Windenergie-Anlagen erbracht
In Anbetracht dieses Leistungsschwankungen ist klar ersichtlich, dass man sich nicht darauf verlassen kann, dass immer irgendwo der Wind weht.
Windstrom ist flatterhaft.

Quelle: http://www.windjournal.de/erneuerbare-energie/schwankungen_windenergie_einspeisung

Auch die 50Hertz Transmission GmbH, die nach eigenen Angaben rund 18 Millionen Menschen – 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche, 365 Tage im Jahr" (und vermutlich auch einige Unternehmen) mit Strom versorgt, dokumentiert auf ihrer Internetseite erhebliche Einspeisungsschwankungen:

05.02.2015 2 MW Leistung (aus Windenergieanlagen) 
08.02.2015 904 MW Leistung (aus Windenergieanlagen)

Hier schwankt die Leistung in der gesamten Regelzone der 50Hertz um den Faktor 452! innerhalb von 3 Tagen.
Dieser Wert spricht für sich.
Dazu muss man noch wissen, dass dies die Leistungsschwankung von 9274 (neuntausendzweihundertvierundsiebzig) Windenergieanlagen widerspiegelt. Nicht immer weht irgendwo der Wind! Das ist der Beweis.
Quelle: http://www.50hertz.com/de/EEG/Veroeffentlichung-EEG-Daten/Verlauf-EEG-Stromeinspeisung

Die Fraunhofer Gesellschaft hat sich noch die kurzfristigen Schwankungen der Windstromerträge angesehen.
Da ergibt sich folgendes Bild:

Der Tag mit den niedrigsten Winderträgen in 2013 war der 17.02.2013. Mit einer durchschnittlichen Leistung von 277 MW wurden an diesem Tag nur 6,6 GWh Windstrom eingespeist. Die maximale Leistungszunahme wurde am 23.12.2013 gemessen. Von 20:45 Uhr bis 21:45 Uhr stieg die Windleistung um 2444 MW auf ein Niveau von etwa 23 000 MW an, was einem Leistungsanstieg innerhalb dieser 60 Minuten von 11 % entspricht. Schon vorher hatte sich die Windleistung von einem Niveau unter 10 000 MW auf knapp 22 000 MW innerhalb von sieben Stunden mehr als verdoppelt. Die maximale Leistungsabnahme war am 15.06.2013 zu verzeichnen. Hier sank die Windleistung von 18:15 Uhr bis 18:45 Uhr um 2070 MW, was einem Leistungsrückgang von 18 % innerhalb von 30 Minuten entspricht.
(Quelle: Fraunhofer IWES http://windmonitor.de/windmonitor_de/2_Netzintegration/1_einspeisung-und-ertraege/2_Tagesgaenge_Deutschland/)