Wunschdenken Energiewende

Nirgendwo außer vielleicht im Bereich Klima wird mehr gelogen als zum Thema „erneuerbare Energie“. Wer nach Ostfriesland kommt, wird den Unterschied zum Bayerischen Wald inzwischen nur noch an der Farbe der „Bäume“ feststellen können, so dicht stehen mancherorts die Windräder inzwischen (für Farbenblinde: ostfriesische Bäume haben dreistrahlige, sich drehende Blätter an der Spitze). Zur ingeniertechnischen Wirklichkeit ein Beitrag

von Carl-Ludwig Harms, Emden

Erst kürzlich schlugen die Vereinten Nationen Alarm, die Welt werde ihren Kampf gegen die Klimaerwärmung verlieren, es sei denn, die Länder würden ihre CO2-Emissionen in kürzester Zeit drastisch zurückfahren. Bei weiteren Versäumnissen könnte gar ein Klima-Gau drohen, wenn auftauender Permafrostboden oder schmelzendes Methaneis auf dem Meeresgrund das im Vergleich zu CO2 etwa 25-fach wirksamere Klimagas Methan freisetzen würde. Durch einen Rückkopplungsprozess könnte die Situation dann völlig außer Kontrolle geraten. Präzise Prognosen lassen sich zu diesen Gefahren bislang kaum machen, aber da wir nur einen bewohnbaren Planeten haben, ist wohl allerhöchste Vorsicht geboten.
Die deutsche Politik hat sich zur sogenannten Energiewende entschlossen, die Begründungen dazu erinnern allerdings mehr an Glaubensbekenntnisse denn an fachliche Information. Es stehen massive politische, ideologische und auch wirtschaftliche Interessen dahinter, da kann gezielte Desinformation manchmal schon recht hilfreich sein! Deshalb soll in diesem Artikel versucht werden, dem Leser soviel technische Information an die Hand zu geben, dass er die Behauptungen selber auf ihren Wahrheitsgehalt überprüfen kann. Leider sind einige Literaturquellen englischsprachig, aber mit etwas Schulenglisch und Dreisatzrechnung ist die Sache zu verstehen.
Unsere Öko-Apologeten behaupten seit Jahr und Tag, dass Deutschland der Vorreiter einer Zukunftstechnologie sei, die das Problem lösen würde, zu der es keine sinnvolle Alternative gebe und die viele Arbeitsplätze im Lande schaffen würde. Bei der Solarenergie blättert der Lack aber schon langsam ab, da ist der Job des Konkursverwalters z.Zt. wohl der sicherste, denn auch ohne Subventionen können die Chinesen das billiger. Bei den Windkraftanlagen werden Chinesen und Koreaner wohl auch bald zu einer harten Konkurrenz.
Wenn Deutschland bei erneuerbaren Energien die Nase so weit vorn haben soll, muss man sich doch mal fragen, warum das Ausland diesen Fortschritt nicht einfach kopiert und auch seine Kernkraftwerke stilllegt. Anstatt Deutschland zu bewundern, verwundern sich ausländische Fachleute über Germany oder spotten gar auf Konferenzen über die Energiewende. Sollte es etwa so sein, dass die Versprechungen unserer Politiker nicht allzu viel taugen?
Zumindest kann man festhalten, dass Deutschland allein diesen Weg einschlägt und damit für das Weltklima soviel wie nichts erreicht. In [1] rechnet der dänische Experte Bjørn Lomborg vor, dass bei uns mit einem Aufwand von mehreren hundert Milliarden EURO bis zum Jahrhundertende die Erderwärmung gerade mal um fünf Tage verzögert wird, sprich das Geld verpulvert wird.
Da unsere Öko-Fanatiker den Rest der Welt zu so einer Luxussanierung des Weltklimas nicht zwingen können, müssen sie scheitern. Es wäre auch wohl keinem Entwicklungsland zuzumuten, seine knappen Ressourcen zur Behebung von Problemen auszugeben, die überwiegend von den reichen Industrienationen geschaffen worden sind. Man wird also weiterhin Kohlekraftwerke bauen, die den Strom am billigsten erzeugen können und deren Brennstoff, die Kohle, noch etwa 200 Jahre reicht, genug um den Planeten völlig zu ruinieren!
Es gibt nur einen Weg, diese Katastrophe zu vermeiden, und der besteht darin, eine klimaneutrale Energiequelle zu entwickeln, die Strom zu gleichen oder niedrigeren Preisen erzeugen kann wie ein Kohlekraftwerk. Dann braucht man keinem mehr etwas vorzuschreiben, da er es aus Eigeninteresse von selber machen wird!
Dass die erneuerbaren Energien dazu wenig taugen, wird wohl jeder angesichts der Strompreis-Diskussionen ahnen, weiter unten werde ich dies aber noch genauer belegen. Es gibt nur eine Energieform, die dazu das Potenzial hat, und das ist die Kernenergie!
Den Aufschrei der Grünen, den ich mit dieser Behauptung auslöse, höre ich schon und gebe ihnen bei fast allen Einwänden sogar recht, aber das sind Argumente, die eine veraltete und zweifelhafte Technologie aus den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts betreffen. Diese Schwierigkeiten könnte man heute mit einem total anderen Reaktorkonzept, dem Thorium-Flüssigsalzreaktor, weitestgehend vermeiden. Dieser Reaktor würde geradezu hundertprozentige Sicherheit bieten, da alle bisherigen Unfallursachen wie in Three Mile Island, Tschernobyl und Fukushima bei ihm prinzipiell unmöglich sind. Mit einer angeschlossenen Aufarbeitung des flüssigen Salzes wäre es möglich, den im Betrieb erzeugten Atommüll auf ca. ein Tausendstel der Menge, die heutige Leichtwasserreaktoren produzieren, zu reduzieren, und man müsste diese geringe Menge nur etwa dreihundert Jahre lagern, eine überschaubare Zeit. Es besteht bei diesem Reaktortyp sogar die Möglichkeit, durch Transmutation den Inhalt der alten Kernbrennstäbe heutiger Reaktoren ebenfalls in dreihundert Jahre zu lagernden Müll zu verwandeln und dabei noch eine gewaltige Menge Energie zu gewinnen. Unter diesem Gesichtspunkt ist es das Falscheste, was man machen kann, die alten Kernbrennstäbe zu vergraben, denn es wird wohl keiner behaupten wollen, dass es einfacher und billiger wird, auf diesen Müll ca. eine Million Jahre aufzupassen, als ihn gewinnbringend im Reaktor zu verbrennen. Dieser Reaktortyp ist keineswegs Science-Fiction, man hat in Oak Ridge in den USA einen solchen Typ 1964 gebaut und ihn jahrelang erfolgreich betrieben. Dass diese Entwicklung eingestellt wurde, ist wohl eine der größten jemals getroffenen Fehlentscheidungen, die unter rein militärischen Gesichtspunkten getroffen wurde, bei denen Sicherheit und Atommüll kaum eine Rolle spielten.
Diese Technologie ist lange in Vergessenheit geraten, nicht zuletzt, weil die etablierte Atomindustrie wenig Lust verspürt, Neuentwicklung zu betreiben, solange ihre alten Produkte sich bestens verkaufen lassen. Seit ca. zehn Jahren wird in der Fachpresse aber wieder viel darüber diskutiert, man gebe nur einmal bei Google die Begriffe Thorium und Reactor ein, um sich davon zu überzeugen. Um so erstaunlicher ist es, dass bei uns in der politischen Diskussion kein Sterbenswörtchen darüber zu hören ist. Bei den Grünen versteht man es, ist doch die Atomhysterie geradezu ihr Betriebskapital, und unsere Bundesregierung will ihre Energiewende offensichtlich auch nicht durch zu viel Information in Gefahr bringen. Haben unsere Politiker und ihre Helfer wirklich noch nichts von diesem Potenzial der Kernenergie gehört, oder wird dieser Aspekt aus politischen Gründen verschwiegen? Ersteres spräche gegen ihren Kopf, Letzteres gegen ihren Charakter!
Die Grundlagen dieser Technik werden in [2] beschrieben und die Geschichte ihrer Entwicklung und der erwähnten Fehlentscheidung in [3]. Da nun aber dem Leser kaum zuzumuten ist, dicke englischsprachige Bücher darüber zu lesen, werde ich im letzten Teil dieser Abhandlung die Technik näher erklären.
Bevor die verschiedenen Energiequellen näher untersucht werden, seien noch einige Zahlen genannt, die zeigen, welch enorme Anstrengungen notwendig sind, um die Klimakatastrophe abzuwenden. In [2, S.102] wird eine Prognose der amerikanischen Energy Information Administration (EIA) genannt, nach der 2035 weltweit 11200 GW thermische Leistung (ohne Elektrizitätserzeugung) und 2600 GW elektrische Leistung benötigt werden. Setzt man sich zum Ziel, in den nächsten fünfzig Jahren die Stromerzeugung auf moderne Kernkraftwerke umzustellen, und nimmt man als Daumenpeilung für ein schon nicht gerade kleines Kraftwerk eine Leistung von 1 GW an, so hieße das, dass ca. 2600 Kraftwerke gebaut werden müssten, also etwa jede Woche eins, wobei die Zeit für die Entwicklung noch nicht einmal berücksichtigt wurde! Da der Flüssigsalzreaktor sich sehr gut skalieren lässt, könnte man zur Serienfertigung von Einheiten von etwa 100-200 MW übergehen, die in Fabriken ähnlich der Flugzeugproduktion gebaut und als Einheit zum Aufstellungsort transportiert würden. Das würde die Kosten und die Zulassungsprobleme enorm senken. Im Gegensatz zum Leichtwasserreaktor auf Uranbasis sind bei Thorium in den nächsten zehntausend Jahren keine Engpässe zu erwarten.

Erneuerbare Energien

Als Nächstes seien hier die erneuerbaren Energien untersucht. Unter [Wikipedia/Energieverbrauch] findet man für Deutschland im Jahr 2011 einen fossilen Primärenergieverbrauch von 10642 PJ oder 337,5 GWY (GigaWattJahre). Die Umrechnung von Petajoule (1PJ = 1015 Wattsekunden) in GWY macht die Zahlen anschaulich, wenn man von einem 1 GW-Kraftwerk
ausgeht, das im Jahr also 1 GWY liefern würde. In [Wikipedia/Stromerzeugung] findet man, dass 2011 69,5 GWY elektrische Energie erzeugt wurde, davon 40,2 GWY aus fossilen Brennstoffen. Nimmt man einen Wirkungsgrad der fossilen Kraftwerke von etwa 33 % an, und zieht deshalb das Dreifache der erzeugten elektrischen Energie vom fossilen Primärenergieverbrauch ab, so kommt man zu dem Ergebnis, dass 2011 in Deutschland etwa
217,0 GWY fossiler Energie für thermische Zwecke und
120,5 GWY fossiler Energie für Stromerzeugung
verwendet wurden. Es wurden 2011 an elektrischer Energie etwa
40,2 GWY aus fossilen Brennstoffen
12.3 GWY aus Kernenergie
5.6 GWY aus Windenergie
2.0 GWY aus Wasserkraft
3.7 GWY aus Biomasse
2.2 GWY mit Photovoltaik
3.5 GWY aus anderen Energieträgern
erzeugt.
Unsere Bundesregierung hat beschlossen, dass bis 2050 der Ausstoß von Treibhausgasen gegenüber dem Basisjahr 1990 um 80-95 %, der Primärenergieverbrauch um 50 % und der Stromverbrauch um 25 % sinken sollen. Weiterhin sollen der Bruttoenergieverbrauch zu 60 % und der Bruttostromverbrauch zu 80 % aus erneuerbaren Energien stammen. [Siehe Seiten des BMU].
Bei einem Primärenergieverbrauch 1990 von 14905 PJ = 472,6 GWY und einem Stromverbrauch von 549,9 TWh = 62,8 GWY dürften also 2050 maximal
236,3 GWY Primärenergie verbraucht werden
und bei der Stromerzeugung müssten
37.7 GWY mindestens aus erneuerbarer Energie und
9.4 GWY maximal aus fossiler Energie
stammen. Ob da die „Millionen“ Elektroautos schon berücksichtigt sind?

Windkraft onshore

Da Photovoltaik im Winter fast gar nicht zur Verfügung steht und sich Wasserkraft und Biomasse nicht wesentlich steigern lassen, wird bei der Betrachtung der Windenergie von einer notwendigen Erzeugung von
37.7 – 2.0 – 3.7 = 32.0 GWY ausgegangen.
Die Berechnung einer Windkraftanlage ist in [4, S.263ff] beschrieben. Wesentlich einfacher und genauer ist es jedoch, die Daten einer realen Anlage zugrunde zu legen. Man muss nur wissen, dass sich die gewinnbare Leistung etwa mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit ändert, der Abstand zwischen Anlagen mindestens das Fünffache des Rotordurchmessers betragen sollte und dieser Durchmesser nicht in die Berechnung der Leistung pro Flächeneinheit eingeht. Nur über die Nabenhöhe lässt sich einiges gewinnen, da die Windgeschwindigkeit nach [4, S.266] mit der Höhe ansteigt.
Für die Untersuchung wurde die Anlage Enercon E-101 mit einer Nennleistung von 3,05 MW, einem Rotordurchmesser von 101 Metern und einer Nabenhöhe von 99 Metern gewählt, deren Daten in [5, S.23] zu finden sind. Mit einer Fläche von (5*D)2 = 255025 m2 ergeben sich für Windgeschwindigkeiten von
v = 5 m/s P = 258,0 kW q = 1,012 W/m2
v = 6 m/s P = 479,0 kW q = 1,878 W/m2
v = 7 m/s P = 790,0 kW q = 3,098 W/m2
als Leistung pro Anlage und pro Flächeneinheit. Man sieht den enormen Einfluss der Windgeschwindigkeit.
Nun ist es leider nicht so einfach, dass man für die Ermittlung des Ertrages über einen längeren Zeitraum einfach die Leistung für die mittlere Windgeschwindigkeit zugrunde legen kann. Das hängt damit zusammen, dass Geschwindigkeiten über dem Mittelwert, bedingt durch die Kennlinie der Anlage, überproportional in das Ergebnis eingehen. Es muss genauer mit einer statistischen Geschwindigkeitsverteilung gerechnet werden, wozu man üblicherweise eine sogenannte Weibullverteilung nimmt, die von der mittleren Windgeschwindigkeit und einem Formfaktor k abhängig ist, der vom Standort der Anlage und ihrer Höhe bestimmt wird. Für Anlagen an Land im norddeutschen Raum wird von einer mittleren Windgeschwindigkeit von 6,1 m/s und einem k = 2.21 ausgegangen, was weiter unten noch begründet wird.
Die grüne Kurve in Bild 1 ist die Kennlinie der Enercon E-101, normiert auf ihre Maximalleistung von 3050 kW. Die Punkte auf der Kurve sind die Angaben aus dem Datenblatt. Bei etwa 12 m/s wird die Maximalleistung erreicht und im Bereich 28-34 m/s (Windstärke 11–12) wird die Leistung reduziert, um bei noch höheren Geschwindigkeiten ganz abzuschalten. Letzterer Bereich wurde hier unterschlagen, um die mathematische Behandlung nicht unnötig zu komplizieren. Viele andere Anlagen werden bei einer Maximalgeschwindigkeit einfach stillgesetzt. Im unteren Bereich wird die grüne Kurve von den roten Kurven, auf die ich weiter unten eingehe, verdeckt.
In Bild 2 stellt die grüne Kurve f(v) die Wahrscheinlichkeit der verschiedenen Windgeschwindigkeiten dar. Da f(v) die Ableitung der Kurve F(v) ist, die sich zwischen 0 und 1 bewegt, ist automatisch das Integral über f(v) gleich 1, wie es sich für eine Wahrscheinlichkeitsverteilung gehört.
Die Leistungsverteilung ergibt sich in Bild 3, indem f(v) mit der normierten Kennlinie der Anlage multipliziert wird. Wegen der steil ansteigenden Kennlinie wirken sich die höheren Windgeschwindigkeiten stärker aus und verschieben das Maximum der Kurve gegenüber dem der Weibullverteilung zu höheren Geschwindigkeiten.


Bild 1 Bild 2

Bild 3 Bild 4

In Bild 4 wird schließlich über alle Geschwindigkeiten dieser Leistungsverteilung aufsummiert, sprich integriert, und man erhält im waagerechten Teil den Nutzungsgrad der Anlage. Windenergieanlagen werden zumeist durch ihre Volllaststunden bewertet, das ist die Zeit, die die Anlage mit Maximalleistung laufen müsste, um die Leistung eines Jahres zu erbringen. Der Nutzungsgrad ist dann Volllaststunden geteilt durch die Stundenzahl eines Jahres, also 365 * 24 = 8760. Für die gegebenen Parameter erreicht die Enercon E-101 2294 Volllaststunden, also im Mittel nur gut ein Viertel ihrer Maximalleistung. Dennoch ist das ein hervorragender Wert, für Onshore-Anlagen werden häufig nur Werte unter 2000 Stunden genannt.
Da der unberechenbare Wind manchmal für Tage ausfällt, ist es unabdingbar,
eine andere Energiequelle in Reserve zu haben, die die gleiche Leistung erbringen kann, die man sich von der Windenergie verspricht. Da die Photovoltaik noch unberechenbarer ist als der Wind, und hinreichend große Speicher bei uns nicht verfügbar sind, kommen für diesen Zweck fast nur fossile Kraftwerke infrage. Schwächelt die Windenergie, müssen diese Kraftwerke im Teillastbetrieb den Rest aufbringen, die sogenannte Regelleistung, und sie müssen in der Lage sein, die Schwankungen der Windleistung hinreichend schnell zu kompensieren.
Um zu ermitteln, wie viel Anlagen man bei den Vorgaben unserer Regierung
benötigt (zunächst einmal für onshore), ist es sinnvoll, eine einzelne Anlage zu betrachten, ihr ein gedachtes kleines fossiles Kraftwerk für die Regelleistung parallel zu schalten und dieser Kombination eine vorgegebene Leistung abzuverlangen, die der Gesamtleistung geteilt durch die Zahl der Anlagen entspricht. Die gleichen Überlegungen lassen sich für Offshore- und in ähnlicher Form auch für Photovoltaikanlagen anstellen, um später einen Mix aus allen zusammenzustellen. Dass die geforderte Gesamtleistung erheblichen Schwankungen unterworfen ist, was die Probleme noch erhöht, wird hier zunächst einmal nicht beachtet.
Die in den obigen grünen Kurven dargestellten Verhältnisse dürften die Erwartungen unserer Ökologen wohl kaum erfüllen, denn wenn man von einer solchen Kombination 3050 kW erwarten würde, müsste das fossile Kraftwerk davon im Mittel 73,8 % liefern. Man würde also nur einen Öko-Grad von 26,2 % erreichen.
Die einzige Abhilfe besteht darin, mehr Anlagen einzusetzen. Das hat allerdings den Nachteil, dass bei Starkwind viel zu viel Leistung erzeugt wird, die der Verbraucher nicht abnehmen kann und die die Stabilität des Netzes gefährdet. Öko-Apologeten wollen diese Leistung in Speicher stecken, die sie nicht haben und in hinreichender Größe auch wohl nie bekommen werden (auf die Frage der Speicher gehe ich weiter unten noch ein). Z.Zt. wird diese Leistung an der Strombörse zum Nulltarif verschenkt, oder man

Tabelle 1

setzt Anlagen still, um nicht gar zuzahlen zu müssen. Sollte Deutschland wirklich zu 80 % mit erneuerbaren Energien versorgt werden, was wohl ganz überwiegend Windenergie wäre, würde sich für solche Mengen bei Starkwind wohl kein Abnehmer finden, ganz zu schweigen davon, dass die Leitungen das nicht mitmachen würden. Institutionen, wie das Fraunhofer-Institut IWES,
sagen deshalb auch ganz klar, dass kein Weg daran vorbei führt, die Anlagen bei Starkwind abzuregeln und mit Einrichtungen dafür auszustatten [8, S.24,66,67,73].
Diese Abregelung entspricht in der Berechnung einer Begrenzung der Ausgangsleistung, die in Bild 1 durch die roten Kennlinien dargestellt wird. Man störe sich nicht daran, dass statt Leistungsgrenzen Öko-Grade angegeben sind, die dafür notwendige limitierte Leistung wurden durch Iteration ermittelt. Genaue Zahlenwerte sind in Tabelle 1 zu finden. In Bild 3 sieht man, dass die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Leistung durch das Abregeln stark verändert wird, und aus Bild 4 folgt, dass die Volllaststunden enorm reduziert werden, man also viel mehr Anlagen benötigen wird.
In Tabelle 1 sind in der ersten Spalte die gewünschten Öko-Grade vorgegeben, für die sich die Werte der folgenden Spalten berechnen lassen. Plim in Spalte 2 ist die Leistung, die Windrad und paralleles gedachtes Kraftwerk zusammen maximal an den Verbraucher liefern dürfen, um den Öko-Grad zu erreichen, wobei Spalte 3 den Anteil des Windrades und Spalte 4 den des Kraftwerkes angibt. In Spalte 5 ist die Leistung angegeben, die man durch Abregelung verliert, oder die man in Speicher stecken könnte, wenn man sie denn hätte. In Spalte 6 stehen die erreichten Volllaststunden der Anlage, die sich bei hohen Öko-Graden enorm reduzieren.
In Spalte 7 wird angegeben, wie viel Windkraftanlagen der Größe der Enercon E-101 (3050 kW Nennleistung, also schon ein großer Brocken!) man benötigen würde, wollte man die ganzen 32 GW an Land erzeugen, unter der Annahme, dass die Regelleistung aus fossil beheizten Kraftwerken stammt. Für 80 % Öko 208333 Anlagen! Selbst wenn man die Hälfte des Stroms offshore erzeugen wollte, blieben 104166 übrig, was wohl auch völlig unmöglich ist. Die Situation ließe sich natürlich erheblich verbessern, wenn man geeignete Speicher hätte, aber die in Deutschland vorhandenen Pumpspeicherwerke mit laut Wikipedia 6,565 GW Leistung und einer Speicherfähigkeit von 37,7 GWh reichen dafür nicht annähernd aus. Von der Leistung könnten gerade mal 20 % ausgeregelt werden und die Kapazität reicht nur für 5,7 Stunden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mit der Stromerzeugung aus Biomasse gegenzusteuern. Da damit aber oft Blockheizwerke betrieben werden, ist man nicht sehr flexibel. Eine gewisse Verbesserung wird auch durch den Verbund über größere Bereiche erzielt, da dann Schwachwinde in einem Bereich durch höhere Leistungen aus anderen Gegenden kompensiert werden können. Da nun aber die Anlagen mit hohem Ertrag weitgehend in Norddeutschland stehen, sind sie auch meist gleichen Wetterlagen ausgesetzt, sodass man sich davon nicht allzu viel versprechen sollte. Das angestrebte Ziel 80 % Öko scheint also bereits nur aufgrund der Zahl der Anlagen und ihrer Kosten eine Illusion zu sein!
Die Windkraft hat aber noch einen ganz anderen Pferdefuß, der in der notwendigen Regelleistung liegt. In [2, S.137] wird ein einfaches Beispiel gegeben, das des Pudels Kern offenbart. Man gehe von einem Windpark mit einer Anzahl von Windrädern aus, deren Leistung nicht abgeregelt wird und deren Regelleistung von einem Gasturbinenkraftwerk stammt. Da bei einem Windpark alle Windräder gleichen Bedingungen unterliegen, kann, sofern nicht von anderer Stelle Regelleistung geliefert wird, nur ein Gasturbinenkraftwerk schnell genug die Leistungsfluktuationen ausregeln. Nun gibt es aber zwei verschiedene Typen von Gaskraftwerken. Einfache Gasturbinen lassen sich in wenigen Minuten auf Volllast bringen und sehr gut regeln, ihr Wirkungsgrad ist aber, bedingt durch die hohen Abgastemperaturen, bestenfalls 39 % im optimalen Arbeitspunkt und allenfalls 30 % im Teillastbereich. Das sogenannte Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk, das die hohen Abgastemperaturen für eine zusätzliche Dampfturbine nutzt, hat dagegen einen Wirkungsgrad von 60 %, den höchsten den man bei einem Kraftwerk überhaupt erreicht, ist aber für sehr schnelle Regelung ungeeignet. Nach der obersten Datenzeile in Tabelle 1 müsste das einfache Gaskraftwerk bei einem Öko-Grad von nur 26,2 % die fehlenden 73,8 % der Energie erzeugen. Würde man auf die Windräder verzichten und ein Kombikraftwerk mit doppeltem Wirkungsgrad einsetzen, könnte man mit der gleichen Gasmenge 147,6 % der geforderten Leistung erzeugen, ohne die Probleme mit der Regelung zu haben. So absurd es klingt, das Beispiel zeigt, dass unter gewissen Bedingungen der Einsatz der Windenergie ökologisch sogar schädlich ist. Dies soll im Folgenden näher untersucht werden.
Man berechne die Menge CO2, die das Regelkraftwerk emittiert, und ebenfalls die Leistung, die ein anderes Kraftwerk mit besserem Wirkungsgrad bei gleicher CO2 Emission ohne Windrad damit produzieren könnte.
m = (Plim – Pwind)/ η1 * C1 = Pa/η2 * C2
(Plim – Pwind) ist die fossil erzeugte Regelleistung, geteilt durch den Wirkungsgrad ergibt sich die thermische Leistung und mit einer Konstanten C1 multipliziert, die angibt, wie viel kg CO2 pro kWh produziert wird, erhält man die Menge des CO2 pro Stunde. Die rechte Seite der Gleichung stellt die gleiche Beziehung für das bessere Kraftwerk auf. Durch simple Umformung erhält man für die mit dieser CO2-Menge erzeugbare Leistung
Pa = (Plim – Pwind) * α mit dem Faktor α = (η2 * C1)/(η1 * C2)
Berechnet man nun den wirklichen Öko-Grad, d.h. den Gewinn an Leistung von Windrad mit Regelleistung gegenüber dem einzelnen Kraftwerk bezogen auf Plim, so folgt nach etwas Zwischenrechnung
(Plim – Pa)/Plim = (Pwind/Plim) * α – (α – 1)
Die linke Seite ist der wirkliche Öko-Grad und (Pwind/Plim) der in Tabelle 1 in der ersten Spalte vorgegebene. In den Spalten 8 bis 12 der Tabelle sind die sich ergebenden wirklichen Öko-Grade für verschiedene Werte von α angegeben. Für α = 1 ändert sich erwartungsgemäß nichts. Handelt es sich in beiden Fällen um den gleichen Brennstoff, sind C1 und C2 gleich und kürzen sich heraus. Ersetzt man jedoch ein Kohlekraftwerk durch ein Gaskraftwerk, so führen diese Konstanten wegen des unterschiedlichen Brennwertes pro CO2-Einheit zu einem Faktor von etwa 2.0.
Der wesentliche Unterschied liegt im Wirkungsgrad der Kraftwerke. Wird ohne Windräder gearbeitet, so kann z.B. ein modernes Kohlekraftwerk im optimalen Arbeitspunkt mit einem Wirkungsgrad von 46 % betrieben werden. Das gleiche Kraftwerk kann leicht in die Nähe von 30 % geraten, wenn es wegen der Windräder im Teillastbereich arbeiten muss. Hinzu kommt, dass die Stromversorger ihre besten Kraftwerke aus wirtschaftlichen Gründen mit hohem Wirkungsgrad laufen lassen und denen den Teillastbetrieb möglichst nicht antun, zumal der auch die Lebensdauer beeinträchtigt. Einen wirtschaftlichen Anreiz ein Kraftwerk zu bauen, das nur einen Bruchteil der möglichen Leistung liefert, gibt es nicht, weswegen für die Regelleistung der Windräder gerne alte abgeschriebene Anlagen eingesetzt werden, deren Wirkungsgrad nicht der beste ist.
Die Verhältnisse werden kompliziert durch Eigenschaften von Kraftwerken, über die [9] einen guten Überblick liefert. Bei Kalt- und Heißstart ist das einfache Gaskraftwerk mit wenigen Minuten allen anderen Typen haushoch überlegen. Bei einem Kaltstart benötigt ein Kombikraftwerk drei und ein Steinkohlekraftwerk fünf Stunden. Bei einem Heißstart, worunter zu verstehen ist, dass das Kraftwerk vor höchstens acht Stunden stillgesetzt wurde und die Komponenten noch auf recht hohen Temperaturen sind, benötigt ein Kombikraftwerk eine Stunde und ein Steinkohlekraftwerk zweieinhalb. Man kann ein Kraftwerk aber auch nicht einfach im Leerlauf mitlaufen lassen, um schnell die Leistung erhöhen zu können. Am weitesten kann man mit 25 % Minimallast das Steinkohlekraftwerk herunter regeln, selbst das Kombikraftwerk ist da mit 40 % schlechter. Sind die Windvorhersagen unsicher, kann es passieren, dass statt eines Kraftwerkes mit 50 % Auslastung zwei mit 25 % betrieben werden müssen, um genügend Regelleistung schnell verfügbar zu haben, was natürlich zu miserablen Wirkungsgraden führt. War es bislang so, dass man den tageszeitlich schwankenden Energiebedarf recht gut voraussagen konnte und ein Großteil der Kraftwerke bei optimalem Wirkungsgrad die Grundlast erzeugte, sind bei hohen Öko-Graden die Voraussagen nicht sicherer als der Wetterbericht, und eine Grundlast für die Kraftwerke gibt es kaum noch.
Die Stabilität der Stromversorgung ist für viele Industriebetriebe extrem wichtig, nicht nur die Konstanz der Spannung, sondern auch die der Frequenz. Ob es gelingt, das Netz bei hohen Öko-Graden konstant zu halten, ist fraglich. Man stelle sich einen Orkan vor, der über Norddeutschland fegt. Dann müssen alle Kraftwerke stillgesetzt werden, weil die Windräder allein schon viel zu viel Leistung liefern. Steigt die Windstärke dann unerwartet noch etwas an, schalten bei mehr als 30 m/s alle Windräder fast gleichzeitig aus Sicherheitsgründen ab, und alle Reservekraftwerke müssen schlagartig einspringen können. Das ließe sich wohl nur mit einfachen Gaskraftwerken bewältigen, von denen es aber viel zu wenige gibt, der Heißstart der anderen Kraftwerkstypen dauert dafür zu lange. Ein kleines Flackern in der Stromversorgung stört einen normalen Haushalt wenig, für ein Walzwerk würde daraus aber ein unglaublicher Ärger resultieren.
In obiger Rechnung sind diese Situationen nicht enthalten. Der Einfluss des Faktors α in Tabelle 1 ist am krassesten, wenn nur so viele Windanlagen vorhanden sind, dass die fossil beheizten Kraftwerke noch genügend Regelleistung bereitstellen können. Da die grüne Energie bei uns Vorfahrt hat, wird also nicht abgeregelt. Das ist genau der in Tabelle 1 in der ersten Datenzeile berechnete Fall mit einem Öko-Grad von 26,2 %. Bei einem α = 1.25 bleiben nur noch 7,8 % übrig und bei α = 1.5 ist das Windrad gar ein Öko-Schädling. Hat man zu wenig Windräder sind sie also schädlich und hat man viele, sodass man abregeln muss, sind die Kosten extrem. Aber selbst bei einem Öko-Grad von 50 % bleibt bei α = 1.5 nur noch die Hälfte übrig und bei α = 2.0 gar nichts. Die ach so grüne Windenergie kommt also mit einem ziemlich schmutzigen Grün daher!
Als Nächstes noch etwas zu der Frage, für wie viel Windräder an Land in Deutschland überhaupt geeignete Plätze vorhanden sind. In [6] findet sich
eine Karte des Deutschen Wetterdienstes, in der, bezogen auf eine Referenzwindgeschwindigkeit von 6,4 m/s als 100%, die Beurteilung des Ertrags nach dem EEG-Gesetz dargestellt ist. Die Grenze zwischen Grün und Gelb entspricht also der Windgeschwindigkeit von 6,4 m/s. Die roten Flächen bringen weniger als 60 % der Referenzleistung und gelten als ungeeignet. Entsprechend der Abhängigkeit von der dritten Potenz der Geschwindigkeit lässt sich für die Grenze zwischen Gelb und Rot eine Windgeschwindigkeit von etwa 5.4 m/s errechnen. Nimmt man den Mittelwert des gelben Bereiches von 5.9 m/s, der für 80 m Höhe gilt, und korrigiert diesen nach [4, S.266] für 99 m, so erhält man eine Geschwindigkeit von 6,1 m/s, mit der obige Rechnungen angestellt wurden. Die bessere Ausbeute in den grünen Bereichen wird nicht berücksichtigt, da diese Flächen relativ klein sind und viele Anlagen auch in roten Bereichen stehen werden. Eine Wiederholung obiger Berechnungen für 5.4 m/s, also der Grenze zwischen Gelb und Rot in der Karte, zeigt bereits eine dramatische Verschlechterung der Ergebnisse. Dass
im Süden Deutschlands dennoch viele Windräder aufgestellt werden, liegt wohl eher an den reichlichen Subventionen und aufgehübschten Windgutachten.
In der Studie [7, S.55] sind Angaben zu finden über Flächen der einzelnen Bundesländer, die keiner Restriktion unterliegen. Demnach hätten

Schlesswig-Holstein 2259 km2 von 15799 km2 = 14,3 %
Niedersachsen 5881 km2 von 47613 km2 = 12,4 %
Mecklenburg-Vorpommern 3388 km2 von 23191 km2 = 14,6 %
Nordrhein-Westfalen 1526 km2 von 34092 km2 = 4,5 %
Sachsen-Anhalt 2633 km2 von 20450 km2 = 12,9 %
Brandenburg 2445 km2 von 29483 km2 = 8,3 %

zusammen also 18131 Quadratkilometer zur Verfügung, wobei Wälder und Schutzgebiete ausgenommen sind. Bei einem Abstand vom Fünffachen des Rotordurchmessers ließen sich im norddeutschen Raum rechnerisch 71095 Anlagen aufstellen. Bezogen auf die Gesamtfläche dieser Länder würde statistisch alle 1,55 km ein Windrad stehen!
Nach [Wikipedia/Windenergie] waren Ende 2012 22962 Anlagen installiert mit einer gesamten Nennleistung von 31,3 GW, die 45,9 TWh = 5,24 GWY erzeugten, also im Mittel mal gerade dürftige 1467 Volllaststunden. Diese kleineren Anlagen mit einer mittleren Nennleistung von nur 1,36 MW müssen bis 2050 sowieso ersetzt werden, sodass man sie hier vergessen kann. Statt der heute schon die Landschaft verschandelnden 22962 Anlagen würde 2050 also die dreifache Menge wesentlich größerer Spargel Deutschland zieren!

Windkraft offshore

Bei Windkraftanlagen offshore liefern die obigen Rechnungen wesentlich bessere Ergebnisse. In den Bildern 5 bis 8 und Tabelle 2 werden die gleichen Berechnungen für eine mittlere Windgeschwindigkeit von vm = 9,5 m/s und ebenfalls k=2,21 dargestellt. Die Parameter wurden einer Veröffentlichung des Instituts für Geophysik und Meteorologie der Universität Köln entnommen [10], deren Daten von der Forschungsplattform FINO1 45 km nördlich von Borkum stammen. Zwar wird die Enercon E-101 nicht für Offshore gebaut, aber an den Ergebnissen ändert das nicht viel, und die Demonstration an dieser Anlage hat den Vorteil, dass die Ergebnisse mit den obigen Rechnungen für onshore direkt vergleichbar sind. Es fällt sofort auf, dass die nur um ca. 50 % höhere mittlere Windgeschwindigkeit zu mehr als einer Verdoppelung der Volllaststunden führt und man für gleichen Öko-Grad weniger als ein Viertel der Anlagen braucht. Da man offshore größere Anlagen wählen würde, könnte man mit 5 MW Typen die Zahl um einen Faktor sieben bis acht reduzieren.
Z.Zt. geht angesichts der Preise der Offshore-Technologie und der Schwierigkeiten mit der Netzanbindung die große Ernüchterung um, und man hört laufend Forderungen, den Ausbau auf See zugunsten der Anlagen an Land zu stoppen. Obige Zahlen sprechen allerdings dagegen, zumal an Land nur noch die schlechteren Plätze zu haben sind. Ein wesentlicher Grund ist wohl, dass mit den Anlagen offshore noch wenig Erfahrung vorliegt und für das Fremdkapital daher wesentlich höhere Zinsen verlangt werden.

Bild 5 Bild 6

Bild 7 Bild 8

 


Tabelle 2

Offshore hat zwar den Vorteil, dass die Landschaft nicht verschandelt wird, aber man denke nicht, das sei eine ungenutzte Gegend, in der alles machbar ist. Man lese dazu [11]. Es kommen sich schon jetzt Großschifffahrt, Kleinfahrzeuge, Fischerei und Ölplattformen ins Gehege. Eine völlig unverständliche Entscheidung des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie hat Windparks im Abstand von nur zwei Seemeilen von den Verkehrstrennungsgebieten genehmigt, der Deutsche Nautische Verein fordert 9,2 sm Mindestabstand! Sollte ein großer Tanker bei Ausfall der Hauptmaschine manövrierunfähig werden, so kann er in einen Windpark treiben, bevor Schlepper zu Hilfe kommen können. Eine Kollision mit einem Windrad wird dieses mit hoher Wahrscheinlichkeit umlegen, aber genauso wahrscheinlich ist es, dass die Anlage wegen der Trägheit der hoch oben konzentrierten Massen in Richtung des Schiffes fällt. Im Vergleich zu einer solchen Gondel ist eine Abrissbirne ein Leichtgewicht. Wenn mehrere Hundert Tonnen aus hundertzwanzig Meter Höhe auf das Schiff krachen, wird dieses vermutlich zerbrechen, zumal der Rumpf durch die Kollision auch schon beschädigt sein dürfte. Eine riesige Ölpest wird hier offensichtlich vorprogrammiert.
Aber das sind nicht die einzigen Gefahren. Da Kleinfahrzeuge die Windparks nicht befahren dürfen und 500 m Abstand halten sollen, drängt man sie in die Verkehrstrennungsgebiete ab, die sie ja gerade aus Sicherheitsgründen meiden sollten. Segler, die eventuell kreuzen müssen, sind völlig aufgeschmissen in so engen Gewässern, und wer Pech hat, kommt auch noch einem Fischer mit Schleppnetzen in die Quere. Die Navigation wird ebenfalls erschwert, denn Radargeräte liefern wegen der drehenden Rotoren häufig undeutbare Echos, bei GPS werden niedrig stehende Satelliten eventuell unbrauchbar, Lichterkennungen von Seezeichen lassen sich bei all den roten Warnlampen, die durch die Rotoren periodisch abgedeckt werden, nachts nur schwer identifizieren, und in der Nähe von Gleichstromleitungen, mit denen die Windparks bei großem Küstenabstand an das Netz angeschlossen werden, zeigt jeder Magnetkompass falsch an, da die bipolaren Leitungen aus Wartungsgründen in einem Abstand von etwa der Wassertiefe verlegt werden. Bei unsichtigem Wetter wird besonders für Kleinfahrzeuge das Unheil geradezu heraufbeschworen. Zur Befriedigung des Ökowahns scheint mittlerweile jedes Mittel recht zu sein!

Speicher

Die in Deutschland zur Verfügung stehenden Speicher würden gerade mal ausreichen, um das Land eine Stunde lang mit Strom zu versorgen, und selbst das ginge nicht, da die Generatoren der Pumpspeicherwerke nur 6,565 GW Leistung erbringen können. Diese Anlagen haben einen Gesamtwirkungsgrad von 75-80 % und sind gegenwärtig das einzig sinnvolle großtechnische Verfahren zur Speicherung elektrischer Energie. Durch die geologischen Gegebenheiten in Deutschland besteht aber keine Hoffnung, die Speicherkapazität im notwendigen Umfang erweitern zu können.
Findige Öko-Apostel haben diverse unrealistische Abhilfen vorgeschlagen. Eine besteht darin, Pumpspeicherkapazitäten in Skandinavien zu nutzen, was nach [12] Leitungen mit einer Leistungsfähigkeit von ca. 100 GW erfordern würde, wobei völlig unklar ist, ob die Skandinavier eigentlich solche Leitungen, die bei uns auf massiven Widerstand stoßen, akzeptieren würden, ganz abgesehen davon, dass auch andere Staaten Interesse an diesen Speicherkapazitäten hätten.
Auch die Batterien von Millionen zukünftiger Elektroautos wurden schon als Speicher verplant, obwohl selbst bei 42 Millionen Fahrzeugen sich nur eine Speicherkapazität für wenige Stunden ergeben würde, etwa ein Hundertstel der 20-40 TWh, die man nach [12] gebrauchen würde. Da Lithium eine knappe Ressource ist, pro Kopf der Weltbevölkerung stehen nur etwa 2 kg zur Verfügung, ist sowieso fraglich, ob das Elektroauto sich jemals weltweit durchsetzen kann. Und da die Lebensdauer der Batterien begrenzt ist, z.Zt wohl noch um 1000 komplette Ladezyklen, sollte man sich gründlich überlegen, ob man sie zur Verfügung stellt.
Das erwähnte Gutachten für Greenpeace kommt zu dem Schluss, dass die einzige Möglichkeit, überschüssigen Windstrom zu speichern, darin besteht, mit seiner Hilfe aus Wasser durch Elektrolyse Wasserstoff zu gewinnen und mit dem Sabatier-Prozess daraus Methan herzustellen, das man in das Erdgasnetz einspeisen würde, um über Gaskraftwerke dann daraus Regelleistung für Windkraftanlagen zu erzeugen. Für den Kreislauf Strom->Methan->Strom wird bei Einsatz von Kombikraftwerken ein Wirkungsgrad von bis zu 38 % angegeben. In der achten Datenzeile in Tabelle 1 und in der Vierten in Tabelle 2 habe ich durch Iteration den Fall ermittelt, dass man mit dem gewonnenen Methan in einem Kombikraftwerk Regelleistung erzeugt, die dann natürlich nicht unter fossil verbucht werden darf, und so gerade einen Grad von 80 % erneuerbarer Energien erreicht.
Diese Lösung hat nur den Schönheitsfehler, dass die Elektrolyseanlagen bei viel Wind eine unglaubliche Leistung aufnehmen müssen. Die Maximalleistung der Anlagen muss in dem hier durchgerechneten Fall onshore 3.41 mal größer sein als die Leistung, die die Kombination Windrad-Kraftwerk ins Netz liefert, wird im Mittel aber nur zu 16,8 % ausgelastet. Würde der Windstrom nur an Land erzeugt, wäre eine Spitzenleistung von 109,3 GW erforderlich, was die Sache wohl total unrealistisch macht.
Bei Offshorebetrieb sind die Verhältnisse wesentlich günstiger, da dann nur noch 76,1 % der Gesamtleistung von der Elektrolyseanlage verdaut werden müssen, bei einer Auslastung von 41,3 %. Bei totaler Erzeugung offshore, die ja nicht realistisch ist, wären das 13,2 GW.
Für die Investitionskosten der Elektrolyseanlage findet man auf Internet-Seiten der Firma ENERTRAG Werte von 800-1500 EURO/kW und die Prognose, dass die Kosten auf < 500 EURO/kW sinken könnten. Selbst bei letzteren Werten müsste man pro Windrad ca. 1.2 Millionen nur für die Elektrolyse investieren, wollte man die Abregelung der Anlage vermeiden. Kosten für die Methanisierung, Zwischenspeicherung, Kompressoren, Gebäude usw. sind dabei noch gar nicht berücksichtigt. Realisieren ließe sich so etwas wohl nur in riesigen zentralen Anlagen, aber man kann voraussehen, dass die zusätzlichen Investitionskosten in die Größenordnung derer der Windräder kommen und die Stromgestehungskosten entsprechend erhöhen werden.
Schließlich stellt sich die Frage, ob die Elektrolyseanlagen bei den schwankenden Betriebsbedingungen überhaupt richtig arbeiten. Der Sabatier-Prozess könnte bei Zwischenspeicherung des Wasserstoffs kontinuierlich laufen.
Da bedingt durch die Schwierigkeiten mit der Offshore-Technologie, es wohl ganz überwiegend bei Anlagen an Land bleiben wird, und selbst die günstigere Offshore-Version enorme Kosten erzeugen würde, wird der Idealzustand wohl mal nur wieder in den Köpfen der Ideologen erreicht.

Windkraft konkurrenzfähig?

Von interessierter Seite wird gerne verbreitet, dass die erneuerbaren Energien die Wahl der Zukunft seien, da Wind und Sonne ja im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen umsonst und unbegrenzt zur Verfügung stünden, und die Subventionierung nur notwendig sei, bis diese Form der Energiegewinnung konkurrenzfähig sei. Typisch für diesen Optimismus ist [13], eine Studie des Fraunhofer Instituts ISE, in der behauptet wird, dass an guten Plätzen die Windkraft schon heute wettbewerbsfähig sei, und in der gar von einer hohen Wettbewerbsfähigkeit gegenüber konventioneller Stromerzeugung die Rede ist. Eine solche Aussage eines renommierten Instituts wird dann allerorts gebetsmühlenartig wiederholt.
Bei näherem Hinsehen fällt auf, dass für die Kosten der Windenergie an Land, die ja weitestgehend durch die Investitionskosten bestimmt werden, davon ausgegangen wird, dass der Anteil des Fremdkapitals von 70 % mit einem Zinssatz von 4,5 % von der staatlichen KfW oder ähnlichen Förderinstitutionen stammt, das Eigenkapital jedoch mit 9 % Verzinsung angesetzt wird. Das ist doch nichts anderes als eine verdeckte Subventionierung! Da wird auch mit keinem Wort erwähnt, dass man bei einem hohen Anteil erneuerbarer Energien die Windräder abregeln muss. Geht man von einem Öko-Grad von auch nur 60 % aus, so kann man wegen der Abregelung laut Tabelle 1 mal gerade 47 % der Leistung einer nicht abgeregelten Anlage nutzen. Das würde allein den Strompreis mehr als verdoppeln. Schließlich müsste man auch entsprechend dem Prozentsatz, den Wind- und Solarenergie an der Stromerzeugung haben, diesen Techniken den entsprechenden Anteil der Kosten des nach wie vor notwendigen konventionellen Kraftwerkparks auf die Rechnung schreiben. Den braucht man dann doch nur noch wegen der Tücken von Wind- und Solarenergie! Nicht anders ist es mit den zu bauenden Stromtrassen, die bei am Bedarfsort gebauten Kraftwerken überflüssig wären.
In den USA [2] geht man davon aus, dass Windstrom 3,3 mal teurer ist als Kohlestrom und Offshore- 2,44 mal teurer als Onshore-Windstrom! Dass die Windenergie dort nicht konkurrenzfähig ist, sieht man schon daran, dass nachdem die US-Regierung die Förderung mit der Gießkanne eingestellt hat, die Windmüller dort reihenweise pleitegehen [14].
Die erneuerbaren Energien werden bei uns schön gelogen! Gilt mittlerweile selbst in staatlichen Forschungseinrichtungen „Des Brot ich esse, des Lied ich singe“?

Politische Hindernisse

Professor Hans-Werner Sinn vom Ifo-Institut hat darauf hingewiesen, dass während die Leitungen in Nord-Süd-Richtung nur schleppend entstehen, die Leitungen in Ost-West-Richtung wohl auch ohne Zutun unserer Regierung kommen werden. Wenn die Subventionen ausgelaufen sind und echte Marktpreise entstehen, wird, solange wir in der EU sind, niemand unsere Nachbarländer daran hindern können, ihren billigeren Strom bei uns anzubieten. Das dürfte der einheimischen Elektrizitätswirtschaft vermutlich schlecht bekommen.
Zusätzliches Ungemach droht aus Brüssel, wo man in den Vergünstigungen des EEG-Gesetzes und der Netzumlagen für energieintensive Unternehmen eine unzulässige Beeinträchtigung des Wettbewerbes sieht [15]. Die Missstände sind ja auch offensichtlich, wenn selbst Golfklubs von dieser Regelung profitieren und der Bürger das bezahlen muss. Sollten diese Regelungen gekippt werden, droht ein Exodus ganzer Industriezweige, die wirklich viel Energie benötigen und in internationaler Konkurrenz stehen, wie Eisen-, Aluminium-, Kupfer- und Chemieindustrie, und der EEG-Spuk wäre wohl recht bald vorbei.

Solarenergie

Bei der Sonnenenergie ist zwischen thermischer und photovoltaischer Nutzung zu unterscheiden. Thermische Kollektoren auf den Dächern von Eigenheimen machen Sinn, da sie keiner Regelung bedürfen und eventuell neben Warmwasserbereitung auch die Heizkosten reduzieren können.
Die Photovoltaik führt hingegen zu den gleichen Problemen wie der Wind, sogar noch in einem verstärkten Maße, was der Bürger natürlich nicht erfährt.
Regierungsnahes Zentralorgan für die Schönrednerei der Photovoltaik ist mal wieder das Fraunhofer-Institut ISE. In der Studie [16] wird zunächst mit Wortklauberei der Subventionscharakter der EEG-Umlagen bestritten, eine Subvention stamme aus Steuermitteln, dies sei eine Zwangsumlage einer anderen Organisation. Als ob es für den Bürger einen Unterschied macht, wer ihm zwangsweise das Geld aus der Tasche zieht und weitgehend vergeudet!
Auf S.20 wird aber der Umstand, dass die verdeckten und kaum zu beziffernden Folgen anderer Energieerzeugungsarten, wie die Luftverschmutzung oder das Risiko der Kernenergie, von der Allgemeinheit getragen werden, als Subvention bezeichnet. Konsequent!
Laut Wikipedia waren 2012 in Deutschland Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von 32,7 GW installiert, die 28,0 TWh = 3,2 GWY Energie lieferten. Die Photovoltaikanlagen erreichen im Mittel also nur 9,8 % ihrer Nennleistung. Da nachts solare Energie entfällt und folglich auch keine Regelleistung dafür vorgehalten werden muss, erscheint es sinnvoll, die Photovoltaik und ihr gedachtes paralleles Kraftwerk als nur halbtags eingeschaltet zu betrachten, dafür aber mit einem Öko-Grad von 19,6 %.
Das entspricht 1713 Volllaststunden, ein Wert, der bei Windkraftanlagen als dürftig gilt. Entsprechend stark wirkt sich die Reduzierung des Öko-Grades durch den Teillastbetrieb des parallelen Kraftwerkes aus. Aus der angegebenen Formel folgt, dass bei 20 % Ökograd ein α = 1,125 eine Reduktion auf die Hälfte bewirkt und bei α = 1,25 der wahre Ökograd auf null geht. Eine Reduktion des Wirkungsgrades eines fossilen Kraftwerkes durch Teillastbetrieb um 12,5 % ist keineswegs unwahrscheinlich, d.h., der ökologische Nutzen der riesigen Investitionen ist äußerst dürftig. Die Rechnung ist auch rein anschaulich gut zu verstehen. Wenn die Photovoltaikanlage im Mittel nur 19,6 % einer erforderlichen Energie liefert, muss für die fehlenden 80,4 % ein anderes Kraftwerk einspringen. Bei einer nur geringfügigen Verschlechterung dessen Wirkungsgrades durch Teillast wird der geringe Beitrag der Solaranlage schnell aufgezehrt.
Diesen Effekt kann man genau wie bei den Windrädern nur durch eine Erhöhung der Zahl der Anlagen reduzieren, was dann natürlich auch Abregelung erfordert, und angesichts der zugesagten Vergütungen zu unglaublichen Kosten führen wird. Dieser Zustand wird bei 32,7 GW installierter Leistung und einem mittleren Verbrauch von etwa 70 GW aber noch nicht erreicht, und da Starkwind meist mit schlechtem Wetter verbunden ist, werden Wind- und Solarenergie sich bei Beanspruchung der Regelleistung auch selten in die Quere kommen. Das kann aber nur heißen, dass der ökologische und wirtschaftliche Nutzen der Photovoltaik im höchsten Maße fragwürdig ist.
Diese Verhältnisse werden natürlich nicht dargelegt. Stattdessen bemängelt man die zu hohe Stromproduktion konventioneller Kraftwerke, da diese sich nicht genügend drosseln ließen. Man hat offensichtlich völlig verdrängt, dass diese Kraftwerke mit erheblicher Leistung in Betrieb sein müssen, um jederzeit in beiden Richtungen Regelleistung für Photovoltaik und Windenergie zur Verfügung stellen zu können.
Die neueste an Sinnlosigkeit kaum zu überbietende Maßnahme unserer Regierung, die auch in der Studie empfohlen wird, ist der Einsatz von Batteriespeichern für Solarstrom. Es wird die Investition von auf dem Markt befindlichen Speicheranlagen, die mit Blei-Gel-Akkumulatoren arbeiten, mit 30 % gefördert, insgesamt mit 50 Millionen EURO. Eine 12V/200Ah Gelbatterie kostet um die 500 EURO und hat bei einer 50 % Entladung nach Angaben der Hersteller eine Lebensdauer von etwa 1000 Zyklen. Das ergibt allein durch die Kosten der Batterie einen Zusatzpreis für die Speicherung von 0,42 EURO/kWh, wobei diverse andere notwendige Ausrüstung, wie z.B. Wechselrichter, sowie die Verzinsung des Kapitals und der Wirkungsgrad der Speicherung noch nicht einmal berücksichtigt wurden. Geld spielt offensichtlich keine Rolle, zumindest wenn es das anderer Leute ist!
Wenn man dann auf S. 45 Zielvorgaben für 2040-2050 liest, in denen von Wärmeversorgung und Verkehr ganz auf Basis erneuerbarer Energien, Speicherung in Batterien sowie EE-Gas und null Verbrauch fossiler Energien die Rede ist, dann beschleicht einen der Verdacht, dass den Autoren jeder Realitätsbezug abhandengekommen ist!

Andere erneuerbare Energien.

Der Anteil der Wasserkraft an der Stromerzeugung in Deutschland von 3,4 % (2012) lässt sich kaum noch ausbauen, da die geologischen Voraussetzungen dazu fehlen.
Der Stromerzeugung aus Biomasse ist eine prinzipielle Grenze gesetzt, da Pflanzen die Sonnenenergie nur mit einem Wirkungsgrad von etwa 1 % umsetzen (Photovoltaik 20 %) und die Anbauflächen begrenzt sind. Mit 5,8 % (2012) ist der Anteil an der Stromerzeugung zwar recht erheblich, allerdings ist er mit allerhand Problemen verbunden, die kaum im Sinne unserer Ökologen sein dürften.
Für diverse Arten von Holzheizung (Pellets, Hackschnitzel) wird heute häufig alles aus den Wäldern geholt, was früher in einem geschlossenen Kreislauf Humus bildete und dabei erhebliche Mengen Kohlenstoff langfristig band. Forstfachleute weisen auf die damit verbundene Verarmung der Böden hin, die den Bäumen schadet, und auf die Beeinträchtigung der Tierwelt, die häufig auf Altholz und Humus angewiesen ist [17]. Wenn man dann von offizieller Seite an tropische Länder gerichtete Aufforderungen hört, zum Schutz des Klimas die Regenwälder zu erhalten, kann man wohl nur von Heuchelei sprechen und raten, im eigenen Land damit anzufangen!
Der agroindustrielle Anbau von Energiepflanzen wie Rüben, Raps und Mais erfordert den Einsatz von Treibstoff, Kunstdünger und Pflanzenschutzmitteln. Stickstoffdünger gerät dabei ins Grundwasser und setzt außerdem Lachgas frei, das im Vergleich zu CO2 eine um den Faktor 300 größere Klimawirkung entfaltet. Der Chemie-Nobelpreisträger Paul Crutzen stellt allen Bio-Treibstoffen bis auf Ethanol aus Zuckerrohr, das nicht künstlich gedüngt wird, bei uns aber uninteressant ist, ein vernichtendes Urteil aus.
Ein weiteres Problem ergibt sich für die Tierwelt, die mit den sich ausbreitenden Monokulturen häufig nicht zurechtkommt.
Die Nutzung von Weizen und Mais zur Treibstofferzeugung hat zudem einen unmoralischen Beigeschmack, da dadurch weltweit die Preise für Nahrungsmittel steigen und Hungerkatastrophen gefördert werden. Das bestätigt selbst die Weltbank!
Man lese zum Thema der Bio-Kraftstoffe eine in FOCUS erschienene Serie [18], die einen guten Überblick liefert. Es kann die Problematik hier nicht erschöpfend dargestellt werden, aber man sollte doch erkennen können, dass die Versprechungen unserer grünen Ideologen wohl kaum die Lösung des Problems sind.

Nicht bezifferbare Kosten.

Ökonomen pflegen in EURO zu rechnen, aber es gibt auch Beeinträchtigungen der Lebensqualität, die nicht zu berechnen sind. Die Verspargelung der Landschaft mit Windrädern und die neu zu bauenden Stromtrassen stoßen jetzt schon auf erheblichen Widerstand in der Bevölkerung. Manch ein ansehnliches Eigenheim wurde schon durch Windräder in der Nähe, die mit Lärm und Schattenwurf zur Belästigung werden können, in seinem Wert enorm reduziert oder gar unverkäuflich. Nun ist neuerdings von 60000 zusätzlichen Windrädern die Rede, bis Ende 2012 waren es ca. 23000 meist kleineren Kalibers. Das wird nicht nur zu erheblichen Akzeptanzproblemen führen, sondern ist, wie oben gezeigt, auch noch völlig sinnlos, da die guten Plätze im Norden schon vergeben sind und die schlechteren im Süden kaum noch ökologischen Nutzen bringen. Die Kosten und die Probleme mit Offshore-Anlagen sind zwar ein Vielfaches derer mit Onshore-Anlagen, der ökologische Nutzen allerdings auch.
Einige Bundesländer gehen dazu über, die Aufstellung von Windrädern in Wäldern zu genehmigen. Um die Monster überhaupt aufstellen zu können, müssen gewaltige Schneisen für Schwertransporter und Kräne in den Wald geschlagen werden. Das passt zur intensivierten Holznutzung und zu Monokulturen. Ist die Organisation der Energiewende ein einziges Debakel, geht man doch bei der Ruinierung von Landschaft und Lebensraum gezielt und konsequent vor!

Fazit

Es dürfte wohl hinreichend belegt sein, dass die Energiewende völlig unwirtschaftlich ist und sich aus technischen Gründen im geplanten Umfang gar nicht realisieren lässt. Selbst eine im Zusammenhang mit dem CO2-Lizenzhandel erstellte Studie des Wissenschaftlichen Beirats des Bundeswirtschaftsministeriums erklärte die Förderung der erneuerbaren Energien, wie Windkraft und Solarstrom, zu einem „ökologisch nutzlosen, aber volkswirtschaftlich teuren Instrument, das konsequenterweise abgeschafft werden müsste“!
Man sollte meinen, dass unsere Politiker das inzwischen auch wissen. Wenn dann einige Volksvertreter immer noch tönen, Deutschland sei der Vorreiter einer neuen Technologie, die sich durchsetzen werde, so ist das unaufrichtiges hohles Geschwätz. Wie sich inzwischen erwiesen hat, macht aus guten Gründen kein anderes Land diesen Wahnsinn nach, könnte es häufig nicht einmal, da die Windverhältnisse in vielen Ländern es gar nicht erlauben. Man sehe sich dazu nur einmal Windkarten von Europa an [19], schon Spanien und Italien könnten es nicht mangels geeigneter Standorte.
Der eingangs erwähnte Experte Bjørn Lomborg hat also wohl recht, wenn er vorrechnet, Deutschland erreiche mit einem Aufwand von Hunderten von Milliarden EURO gerade mal eine Verzögerung der Klimakatastrophe um wenige Tage.
Stellt sich die Frage, warum unsere Politiker dann so handeln. Bei den Grünen ist es klar, ist doch die Atomhysterie wesentlicher Teil ihres Programms, ja geradezu ein quasireligiöses Dogma. Bevor das aufgegeben wird, würde der Papst aus der Kirche austreten! Unsere Kanzlerin ist da schon wesentlich flexibler, vertrat sie doch noch wenige Tage vor Fukushima die Laufzeitverlängerung der Atomkraftwerke. Sie hat wohl schnell erkannt, dass die Ereignisse in Fukushima ihren Atomkurs torpedieren werden und es ratsam ist, auf den fahrenden Zug aufzuspringen. Es ist kaum zu glauben, dass sie als Physikerin nach Three Mile Island und Tschernobyl von den Gefahren der Kernenergie wirklich überrascht wurde, war doch bald klar, dass in Fukushima keine unvorhersehbaren Dinge passierten, sondern die Sicherheitsmaßnahmen gegen zu erwartende Tsunamis sträflich vernachlässigt worden sind. Ihr Minister Brüderle war da schon ehrlicher, als er am 23.03.2011 vor Industrievertretern zugab, dass es sich bei dem Moratorium nach dem Unfall um Wahlkampf-Taktik gehandelt habe [Wikipedia/Laufzeitverlängerung deutscher Atomkraftwerke]. Entsprechend gründlich dürfte die Planung der Energiewende gewesen sein. Wesentliche Ziele, wie 80 % Öko-Grad, hat man vermutlich nie auf ihre Machbarkeit überprüft.
Die weltweit getroffenen Maßnahmen zur Verringerung der Emission von Klimagasen reichen nicht im entferntesten, um die Klimakatastrophe zu vermeiden. Bereits 2006 hielten namhafte Wissenschaftler die Katastrophe für kaum noch abwendbar [20]. Wie eingangs bereits dargelegt, lassen sich die erforderlichen Maßnahmen international nicht erzwingen, sondern die einzige Chance, das Unheil noch abzuwenden, besteht darin, dass die technisch dazu befähigten Staaten eine klimaneutrale Energiequelle entwickeln, die Strom zu gleichen oder gar niedrigeren Preisen erzeugen kann, wie ein Kohlekraftwerk. Dass die erneuerbaren Energien dies leisten können, ist oben wohl hinreichend widerlegt. Das glaubt weltweit außer unseren Öko-Ideologen kein Fachmann. Nach heutigem Stand der Technik besteht nur beim sogenannten Flüssigsalzreaktor dafür eine reale Chance, die allerdings in der politischen Diskussion bei uns aus ideologischen Gründen systematisch totgeschwiegen wird. Dass selbst die nicht gerade kleinen Beraterstäbe unserer Politiker davon noch nichts gehört haben sollten, ist unvorstellbar. Unsere Ideologen ziehen einen weltweiten Klima-GAU einer unvoreingenommenen Beurteilung der Kernenergie offensichtlich als das kleinere Übel vor!

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