Im Jahr 2020 schrieb ich einen Artikel, in dem ich die Mängel in Studien beschrieb, die behaupten, dass 100 Prozent erneuerbare Energie unbezahlbar seien. Ich habe darüber gesprochen, dass diese Studien den Speicherbedarf überschätzen und sich für eine unzureichende Speicherung erneuerbarer Energien entscheiden. Ich plädierte dafür, mehr Power-to-Gas-Technologie einzusetzen, um ein bezahlbares, zu 100 Prozent erneuerbares Stromnetz zu erreichen. Das Fehlen präziser Eingabedaten machte es jedoch unmöglich, eine gründlichere Analyse der verwendeten Eingabedaten vorzunehmen. Ich musste mich auf ein paar Szenarien verlassen, die von den Forschern bereitgestellt wurden, um einen bezahlbaren Weg zu 100 Prozent erneuerbarem Strom zu finden.
Inzwischen sind weitere Studien erschienen. Die neuen Publikationen sind transparenter hinsichtlich der verwendeten Eingangsdaten: Jeder hat nun Zugriff auf Solar- und Winddaten aus 39 Jahren, um das US-Stromnetz zu analysieren und eigene Szenarien für ein 100 Prozent erneuerbares Stromnetz zu finden.
Um die Daten für alle zugänglicher zu machen, schlage ich vor, ein gewöhnliches Tabellenkalkulationsprogramm zu verwenden. Auf diese Weise kann jeder die US-Solar- und Winddaten einfach analysieren, die Menge an Speicher, Solarenergie und Windenergie anpassen, um die Kosten eines erneuerbaren Energienetzes zu optimieren. Darüber hinaus errechnet das Tabellenkalkulationstool dann automatisch die prozentuale Deckung des Bedarfs durch Solar- und Windstrom, die Höhe der Abregelung, die erforderliche Backup-Kapazität und die Menge an Power-to-Gas (synthetisches, klimaneutral hergestelltes Gas). Wasserstoff und Kohlendioxid aus der direkten Luftabscheidung), die erforderlich wären, um ein zu 100 Prozent erneuerbares Stromnetz zu erreichen. Das Tool dividiert dann die Gesamtkosten durch den gesamten gedeckten Bedarf, um die Kosten pro (nutzbarer) Kilowattstunde zu berechnen. Um dieses Tool flexibler zu gestalten, kann der Nutzer die Kosten für Wind-, Solar-, Netzausbau-, Speicher-, Power-to-Gas- und Backup-Kraftwerke sowie die Speichereffizienz und die Speicherleistung (Stunden bis zur vollständigen Entladung) verändern das Speichergerät). Auf diese Weise kann das Tabellenkalkulationstool einfach aktualisiert werden, wenn neue Daten zu Solar-, Wind- und Speicherkosten veröffentlicht werden. Das Tabellenkalkulationstool enthält auch die Quellen für die Standardkostendaten sowie die Quellen für die Solar-, Wind- und Bedarfsdaten (Tabelle „Quellen und Zahlen“).
Herunterladen des Tabellenkalkulationstools
Das Tabellenkalkulationstool kann heruntergeladen werden von hier.
Mit dem Tabellenkalkulationstool
Die blau hinterlegten Felder können vom Benutzer manuell bearbeitet werden. Basierend auf einem angenommenen Kapazitätsfaktor von 20 Prozent für Solar und 35 Prozent für Wind berechnet das Tool automatisch, wie viel Solar- und Windstrom zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugt wird und wie viel Bedarf direkt durch Sonne und Wind gedeckt wird. Die Bedarfsdaten spiegeln keine Nachfrageänderung im Laufe der Zeit wider, es handelt sich lediglich um die Bedarfsdaten eines Jahres, die 36 Mal kopiert und eingefügt wurden. Abhängig von der Speichermenge und den Stunden der Speicherentladung wird jeder Überschuss zum Laden der Batterie angenommen (der Emulator berücksichtigt die Ladeineffizienz und die Ladeleistung). Das bedeutet, dass ein 100-GWh-2-Stunden-Speicher 2 Stunden benötigt, um vollständig aufgeladen zu werden. Bei einem Ladewirkungsgrad von 80 Prozent dauert es zwei Stunden mit 62,5 GW Solar-/Windstrom, um den Speicher zu laden.
Fortgeschrittene Benutzer können auch die Effizienz der Speichergeräte sowie die Kosten für Backup-Kraftwerke, Solar-, Wind-, Speicher- und Netzinvestitionen ändern.
Ergebnisse
Die Ergebnisse werden automatisch berechnet. Das Tool berechnet sowohl den Prozentsatz des Netzstroms, der durch Solar-, Wind- und Speicher bereitgestellt wird, als auch die Kosten für Solar- und Windenergie (einschließlich abgeregelter Strom), Speicher und Ersatzkraftwerke. Die Kapazität des Backup-Kraftwerks wird automatisch auf der Grundlage der maximalen Lücke zwischen der durch Sonne/Wind/Speicher bereitgestellten Energie und dem Netzbedarf berechnet. Darüber hinaus wird das Tool die erforderlichen Kosten hinzufügen, um zu 100 Prozent auf erneuerbare Energien umzusteigen. Dies ist definiert als die Kosten für Solar- und Windkraft (einschließlich abgeregelter Strom), Speicherung, Backup-Kraftwerke und Power-to-Gas-Technologie. Der Wirkungsgrad ist definiert als der Prozentsatz an Sonnen- und Windenergie, der tatsächlich genutzt wird (nicht eingeschränkt oder aufgrund von Speicherineffizienz verloren).
Genauigkeit des Tabellenkalkulationstools
Um die Genauigkeit des Tabellenkalkulationstools im Vergleich zu professioneller Software zu testen, habe ich Eingabedaten verwendet, die von bereitgestellt wurden Tonget al., „Geophysikalische Beschränkungen für die Zuverlässigkeit von Solar- und Windenergie weltweit“ (https://doi.org/10.1038/
Diese Studie liefert 39 Jahre Solar- und Winddaten für die Vereinigten Staaten und berechnet verschiedene Szenarien: Unterschiedliche Mengen an Solar- und Windstrom (Überkapazität bis zu 3-facher Nachfrage) sowie Speicherung (keine Speicherung, 3 Stunden Speicherung, 12 Stunden Lagerung). Dieser Test zeigt die Grenzen der Tabellenkalkulation: Das Tool liefert Ergebnisse, die leicht von den Ergebnissen abweichen, die die professionelle Software liefert. Eine mögliche Ursache ist die inhärente Ungenauigkeit der Berechnung des Tabellenkalkulationstools (jede Zahl ist auf 15 Stellen begrenzt). Außerdem berücksichtigt das Tool keine Selbstentladung des Speichers. Bei allen Szenarien war der Fehler jedoch nie größer als ein Zehntel von einem Prozent.
Endeffekt
Die Berechnungen zeigen, dass ein zu 100 Prozent erneuerbares Stromnetz bezahlbar ist. Zu aktuellen Kosten sind es etwas mehr als 8 Cent pro Kilowattstunde. Die Ergebnisse zeigen auch, dass das Erreichen von 100 Prozent erneuerbarer Energie mit Batteriespeichern deutlich teurer ist als der Einsatz von Power-to-Gas-Technologie.
Durch Georg Nitsch
Georg Nitsche ist Magister der Geschichte. Er interessiert sich für Lobbyismus und Propaganda sowie für die Geschichte und Zukunft erneuerbarer Energien. Kontaktieren Sie den Autor: [email protected]
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