Eine aktuelle Ausgabe von Yale 360 befasst sich mit den Lügen, Verzerrungen und Halbwahrheiten rund um die Frage, ob erneuerbare Energien jederzeit eine zuverlässige Stromquelle liefern können oder eine zuverlässige „Grundlast“-Fähigkeit der thermischen Erzeugung erfordern. Wir alle erinnern uns deutlich an den sogenannten Gouverneur von Texas, der Schaum vor dem Mund hatte, nachdem eine schwere Kältewelle das Stromnetz dieses Staates im Jahr 2021 lahmlegte. Er machte das Problem dafür verantwortlich, dass der Staat zu viel erneuerbare Energie hat.
Amory Lovins, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Stanford University und Mitbegründer des Rocky Mountain Institute, entlarvt solche Missverständnisse mit einem Werkzeug, das jedem kostenlos zur Verfügung steht – Daten. Er benutzt es, um 3 Mythen über erneuerbare Energien und das Stromnetz zu sprengen.
Mythos Nr. 1: Ein auf erneuerbaren Energien basierendes Netz ist unzuverlässig
Laut Lovins ist der am häufigsten verwendete Indikator zur Beschreibung der Netzzuverlässigkeit die durchschnittliche Stromausfalldauer, die jeder Kunde in einem Jahr erlebt, eine Metrik, die als System Average Interruption Duration Index oder SAIDI bekannt ist. Deutschland wird oft als Beispiel für ein Land mit einem angeführt instabiles Gitter. Es bezieht etwa die Hälfte seines Stroms aus erneuerbaren Energien. Dennoch ist sein Netz mit einem SAIDI von nur 0,25 Stunden im Jahr 2020 eines der zuverlässigsten. Die Vereinigten Staaten, wo erneuerbare Energien und Atomkraft jeweils etwa 20 % des Stroms liefern, hatten die fünffache Ausfallrate Deutschlands – 1,28 Stunden im Jahr 2020.
Seit 2006 hat sich Deutschlands erneuerbarer Anteil an der Stromerzeugung nahezu vervierfacht, während die Stromausfallquote fast halbiert werden konnte. In ähnlicher Weise wurde das texanische Netz stabiler, da seine Windkapazität von 2007 bis 2020 um das Sechsfache anstieg. Heute erzeugt Texas mehr Windkraft – etwa ein Fünftel seiner gesamten Elektrizität – als jeder andere Bundesstaat in den USA. Die Daten zeigen, dass Erneuerbare die Netzzuverlässigkeit erhöhen, ungeachtet dessen, was die Öl- und Gaslobby uns glauben machen möchte.
Mythos Nr. 2: Fossile Brennstoffe werden benötigt, um das Netz zu stabilisieren
Wieder einmal widerlegen die Daten diesen populären Mythos. Zwischen 2010 und 2020 ist die Erzeugung aus fossilen Brennstoffen in Deutschland um 130,9 TWh und die aus Kernenergie um 76,3 TWh zurückgegangen. Diese Rückgänge wurden durch 149,5 TWh erneuerbare Energie kompensiert. Weitere 38 TWh wurden durch Energiesparstrategien eingespart. Wie wir oben gesehen haben, wurde das Netz in Deutschland durch all diese Veränderungen stabiler, nicht weniger stabil. Bis 2020 waren die Treibhausgasemissionen Deutschlands um 42,3 % unter das Niveau von 1990 gesunken und haben damit das 2007 gesetzte Ziel von 40 % übertroffen. Die Kohlendioxidemissionen allein aus dem Energiesektor gingen von 315 Millionen Tonnen im Jahr 2010 auf 185 Millionen Tonnen im Jahr 2020 zurück.
In Japan wurden nach den Kernschmelzen mehrerer Reaktoren in Fukushima mehr als 40 Kernreaktoren dauerhaft oder auf unbestimmte Zeit geschlossen, ohne dass die Erzeugung fossiler Brennstoffe oder die Treibhausgasemissionen wesentlich erhöht wurden, berichtet Lovins. Stromeinsparungen und erneuerbare Energien gleichen praktisch den gesamten Verlust aus, trotz der Politik, die erneuerbare Energien unterdrückte.
Mythos Nr. 3: Erneuerbare Energien können den Bedarf nicht rund um die Uhr decken
Dies ist ein Lieblingsthema der Faux News-Crowd und eines in Ungnade gefallenen ehemaligen Präsidenten und es ist reiner Quatsch der Klasse A. Lovins weist darauf hin, dass ALLE Erzeugungsquellen entweder wegen Wetternotfällen oder wegen routinemäßiger Wartungsarbeiten manchmal offline sind. Keiner ist den ganzen Tag, jeden Tag, das ganze Jahr über in Betrieb. Alle Stromquellen werden irgendwann nicht mehr verfügbar sein.
Mit dieser Realität müssen sich Netzbetreiber ebenso auseinandersetzen wie mit schwankender Nachfrage. Der Zustrom größerer Mengen erneuerbarer Energien ändert nichts an dieser Realität, auch wenn sich die Art und Weise, wie sie mit Variabilität und Unsicherheit umgehen, ändert.
Die Wasserkraft schwankt mit der verfügbaren Wassermenge. Die Versorgung mit Kohle und Methan ist nicht zu 100 % zuverlässig. Viele der Ausfälle in Texas im Jahr 2021 waren darauf zurückzuführen, dass Dieselgeneratoren, die Pipelines mit Strom versorgten, sich weigerten zu starten. Französische Nuklearanlagen waren 2019 durchschnittlich 96,2 Tage wegen „geplanter“ oder „erzwungener Nichtverfügbarkeit“ abgeschaltet. Das stieg auf 115,5 Tage im Jahr 2020. Nach einem Stromausfall in den nordöstlichen Bundesstaaten der USA im Jahr 2003 führten abrupte Abschaltungen von Atomgeneratoren dazu, dass neun Reaktoren mehrere Tage lang fast keinen Strom produzierten. Viele benötigten zwei Wochen, um zur vollen Leistung zurückzukehren.
Moderne Netzbetreiber (außer in Texas, wo der Netzbetrieb auf Ideologien statt auf Daten basiert) betonen eher Vielfalt und Flexibilität als nominell stabile, aber weniger flexible „Grundlast“-Erzeugungsquellen. Diversifizierte Erneuerbare-Portfolios fallen nicht so massiv, dauerhaft oder unvorhersehbar aus wie große Wärmekraftwerke. Alle thermischen Kraftwerke sind 7 bis 12 % der Zeit offline, sagt Lovins.
Die Mission eines Gitters
Der Zweck eines Stromnetzes besteht nicht nur darin, Strom bei schwankender Nachfrage zu übertragen und zu verteilen. Es muss auch die Unterbrechungen herkömmlicher fossiler und nuklearer Kraftwerke bewältigen. Auf die gleiche Weise kann das Netz Wind- und Sonnenschwankungen schnell mit anderen erneuerbaren Energien ausgleichen, eine Aufgabe, die dank genauerer Vorhersagen von Wetter und Windgeschwindigkeiten einfacher geworden ist. Das wiederum ermöglicht eine bessere Vorhersage der Leistung verschiedener erneuerbarer Energiequellen.
Erneuerbare Energien vor Ort oder vor Ort sind sogar noch widerstandsfähiger, da sie das Netz, wo fast alle Stromausfälle beginnen, weitgehend oder vollständig umgehen. Moderne Leistungselektronik hat das Milliarden-Watt-Stromnetz in Südaustralien tagelang nur mit Sonne und Wind betrieben, ohne Kohle, ohne Wasserkraft, ohne Atomkraft und nur mit 4,4 % Erdgaserzeugung, die von der Netzregulierungsbehörde gefordert werden. Die Hornsdale-Batterie wird von geliefert Tesla hat eine wichtige Rolle dabei gespielt, dies zu ermöglichen.
Batterien umgehen
Energiespeicherung, sei es durch Batterien, Druckluft, Wasserkraft oder andere Mittel, ist ein häufiges Thema bei CleanTechnica. Es besteht die allgemeine Überzeugung, dass der Übergang zu erneuerbaren Energien davon abhängt. Aber es gibt neben riesigen Batterien auch andere, weniger teure kohlenstofffreie Möglichkeiten, um mit variablen erneuerbaren Energien umzugehen, schlägt Lovins vor.
An erster Stelle steht die Energieeffizienz, die den Bedarf reduziert, insbesondere in Spitzenlastzeiten. Effizientere Gebäude benötigen weniger Heizung oder Kühlung und ändern ihre Temperatur langsamer, sodass sie länger mit ihrer eigenen Wärmekapazität auslaufen und somit den Komfort mit weniger Energie aufrechterhalten können, insbesondere in Spitzenlastzeiten.
Eine zweite Option ist Demand Flexibility oder Demand Response, die es Versorgungsunternehmen ermöglicht, Kunden zu entschädigen, die ihren Stromverbrauch auf Anfrage senken. Dies geschieht in der Regel automatisch und unmerklich. Neue Technik wie z intelligente Breaker-Panels kann dies automatisch mit wenig spürbaren Auswirkungen auf die Kunden zulassen. Viele Internet-Ladegeräte für Elektrofahrzeuge können auch die gelieferte Strommenge anpassen oder die Ladezeiten auf Nebenzeiten verschieben, wenn die Nachfrage im Netz gering ist.
Einer Kürzlich durchgeführte Studie fanden heraus, dass die USA über 200 Gigawatt an kosteneffektivem Lastflexibilitätspotenzial verfügen, das bis 2030 realisiert werden könnte. Tatsächlich unterstreichen die jüngsten Stromausfälle in Kalifornien die Notwendigkeit einer Bedarfssteuerung, was die California Public Utilities Commission dazu veranlasst hat, das Emergency Load Reduction Program zu erstellen um auf früheren Demand-Response-Bemühungen aufzubauen.
Eine weitere Option zur Stabilisierung des Netzes bei zunehmender Erzeugung erneuerbarer Energien ist die Vielfalt, sowohl geografisch als auch technologisch – Onshore- und Offshore-Windenergie, Sonnenkollektoren, Solarthermie, Geothermie, Pumpwasserkraft, Verbrennung kommunaler, industrieller oder landwirtschaftlicher Abfälle. Es gibt sogar neue Ideen wie vertikale bifaziale Solarmodule und schwimmende Offshore-Solaranlagen, um Portfolios für erneuerbare Energien zu füllen. Die Idee ist einfach: Wenn eine dieser Quellen an einem Ort zu einem bestimmten Zeitpunkt keinen Strom erzeugt, stehen die Chancen gut, dass andere dies tun.
Die Vehicle-to-Grid-Technologie könnte ein wichtiger Bestandteil des Netzstabilisierungsprozesses werden. Ford sorgt bereits für einen Anstieg des Interesses an V2G, weil es sich mit Sunrun zusammengetan hat, um die Idee für Fahrer seines elektrischen Pickups F-150 Lightning zu fördern. Simulationen zeigen, dass eine Eisspeicher-Klimaanlage in Gebäuden sowie intelligentes Laden in und aus dem Netz durch Elektrofahrzeuge es Texas ermöglichen könnten, 2050 100 % erneuerbaren Strom zu nutzen, ohne dies zu benötigen überhaupt keine Akkumulatoren.
Selbst in Europa, das für seine kalten, dunklen Winter bekannt ist, ist nach den Erfahrungen mehrerer deutscher und belgischer Energieversorger möglicherweise nur wenige Wochen Lagerung erforderlich. Das ist eine viel machbarere Herausforderung, als viele Anhänger fossiler Brennstoffe gerne für möglich halten.
Das wegnehmen
Das Endergebnis ist einfach, sagt Lovins. „Stromnetze können mit viel größeren Anteilen erneuerbarer Energie zu Null oder zu geringen Kosten umgehen. Einige europäische Länder mit wenig oder keiner Wasserkraft beziehen bereits etwa die Hälfte bis drei Viertel ihres Stroms aus erneuerbaren Energien mit einer besseren Netzzuverlässigkeit als in den USA. Es ist Zeit, die Mythen zu überwinden.“ Und so ist es. Lassen Sie Daten sprechen, nicht Untergangsboten, denen es in erster Linie darum geht, die eigenen Taschen zu füllen, zum Teufel mit der Umwelt.
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