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EEG-Umlage halbiert

Die Energiepreise explodieren – 12 Jahren lang sanken die Energiepreise infolge ungehemmter Kohleverstromung aus alten Kraftwerken und günstigen Erdgases immer weiter nach unten. Dazu trugen auch die Erneuerbaren Energien bei, da sie fossilen Strom verdrängten.

Kaum aber wurde der Kohleausstieg in Europa klar absehbar, wurde Erdgas mit CO2-Abgaben belastet – begannen die Geldgeber den fossilen Energien den Hahn abzudrehen. Und schon dreht sich der Wind: Wenn Investitionen in fossile Energie nicht mehr getätigt werden, staatliche Förderungen ausbleiben, werden Abbau und Nutzung fossiler Energieträger unmöglich. Der Bedarf nach Energie aber ist noch hoch – und plötzlich sieht man die wahren Preise des Raubaus. Die Strom- und Gaspreise vervielfachen sich. Der Ölpreis strebt einem neuen Hoch zu. Das ganze wird durch das Wegbrechen der Kernenergie und durch den Wasserstoff-Hype verstärkt. Damit ist endgültig klar, dass Erneuerbare Energie sich durchgesetzt hat – denn deren Kosten sind nicht nur die letzten zehn Jahre stark gesunken, sondern werden auch weiter sinken. Nur gilt es, den Ausbau maximal zu beschleunigen, damit diese geringen Kosten schnell bei den Kunden ankommen. Gleichzeitig ist erneuerbare Energie die grösste Energiesparmaßnahmen der Geschichte, was die Menschen weiter stark von Kosten entlasten wird.

Die direkte Folge der Preiswahrheit am Markt: EEG-Umlage 2022 beträgt nur 3,7 ct/kWh und hat sich damit halbiert. Das macht den Weg zur kompletten Abschaffung dieser ohnehin nur in die Irre führenden Umlage frei, denn die Politik tut sich deutlich leichter, eine kleine Restumlage aus Steuermitteln zu finanzieren, als die bisherigen grossen Beträge. Die Umlage hatte entgegen fast allem, was immer öffentlich kommuniziert wurde, mit den Kosten von Windenergie an Land praktisch nichts zu tun: sie besteht bis heute fast nur aus den Geldern für Biomasse und Offshore sowie über alter Photovoltaik vor dem Preisverfall bei Solarstrom.

Wahr bleibt aber auch: die EEG-Umlage hat nichts mit dem Strompreis zu tun. Die Summe aus Umlage und dem Börsenpreis für Strom war seit 2009 kaum verändert. Das Absinken der EEG-Umlage, welches überwiegend durch steigende Strompreise verursacht wurde, wird wiederum genau dadurch ausgeglichen. Viel wichtiger als die Preisdiskussion wird die Kostenfrage – und diese hängt vor allem an der Menge unseres Energieverbrauches, den erneuerbare Quelle auf ein Drittel absenken.

Energiepolitik nach der Bundestagswahl

Was ist dringend in der Energiepolitik? Eine Zusammenfassung.

1. Unser Land braucht Begeisterung für das Zukunftsprojekt Energiewende.

2. Gesetzlich festlegen: Die Errichtung von Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien liegt im öffentlichen Interesse, dient der öffentlichen Sicherheit und dem Erhalt und Schutz der Umwelt.

3. Ein Zubau von 20 GW Solarenergie und 7 GW Windkraft pro Jahr muss schnell erreicht werden. Parallel muss ein Hochlauf der Wasserstofferzeugung von mindestens 50% des erneuerbaren Zubaus erreicht werden.

4. Es müssen schnell mindestens 2% Fläche für Windkraft bundesrechtlich festgelegt werden – am besten dadurch, dass jedes Bundesland maximal 20% seiner nicht urbanen Flächen als Ausschlussflächen festlegen darf. Der Rest gilt dann als für die Energiegewinnung geeignet.

5. Verbot aller pauschalen Abstandsvorgaben für Energievorhaben. Da bestehende Recht bietet genug Schutz.

6. Eine Verpflichtung, neue Freiflächenphotovoltaik vorrangig dort zu planen, wo sie an bestehende Netzanschlüsse von Windkraftanlagen angeschlossen werden können. So kann der Netzausbau sinnvoll begrenzt werden.

7. Anerkennung der Tatsache, dass Windkraftanlagen die Population von vieler Art Tieren, insbesondere Vögeln, grundsätzlich stärken. Das Vorhandensein dieser Tiere darf Windenergie solange nicht entgegengehalten werden, wie keine eindeutige Gefährdung der Population nachgewiesen werden kann.

8. Vollkommene Freistellung von allen Belastungen, Messanforderungen und Regelungen für die Selbstversorgung mit Energie (Prosumer) ohne Leistungsbegrenzung bei gleichzeitiger Sicherstellung, dass Prosumer angemessene Preise für Netz und gesicherte Leistung zahlen, aber auch angemessene Preise für Leistungen, welche sie für das Energiesystem erbringen, erhalten. Die EEG-Umlage auf Eigenverbrauch muss sofort gestrichen werden. Das Bürokratiemonster „Messen und Schätzen“ hinter dem Netzanschluss muss gänzlich abgeschafft werden.

9. Anhebung des CO2-Preises auf mindestens 60 € je Tonne CO2 bei zügiger Steigerung mit dem Ziel, dass Grüner Wasserstoff schnell billiger als Erdgas werden muss. Dem entspricht ein CO2-Preisziel von etwa 200 € je Tonne. Die Erlöse aus dem CO2-Preis sollen für ausschliesslich dem Ausbau erneuerbarer Energien, der Abschaffung der EEG-Umlage, sowie der Mehraufwands-Kompensation für die Bürger aufgewandt werden, welcher derer bedürfen – im Rahmen eines für den Endver­braucher wirksamen und sichtbaren Rückverteilungsmechanismus.

10. Stopp der Netzentgeltbefreiung für Elektrolyse. Diese stellt einen immensen volkwirtschaftlichen Fehlanreiz dar, da Gastransport viel billiger als Stromtransport ist. Eher käme eine Gasnetzentgeltbefreiung für Wasserstoff in Frage.

11. Überall von Windkraftanlagen stehen dürfen grundsätzlich neue Anlagen auf derselben Fläche errichtet werden, sofern es nur weniger sind, als zuvor (Ersatzbau).

12. Neue Heizungen müssen CO2-frei sein. Vorhandene Heizungen müssen spätestens nach 20 Jahren Lebensdauer auf CO2-frei umgestellt werden.

13. Wärmenetze, welche ihre Energie aus Großwärmespeichern, die mit Windenergie gespeist werden beziehen, müssen überall dort, wo genug Windkraft in der Nähe ist, Vorrang vor allen anderen Heizungen erhalten.

14. Erneuerbarer Strom muss billig werden – im Gegenzug müssen alle CO2-lastigen Energieformen teurer werden als erneuerbare Energie. Dafür braucht es ein neues Energiemarktdesign.

Erneuerbare Energien und Wasserstofferzeugung sind räumlich untrennbar

Siehe auch energate messenger

Grüner Wasserstoff hat im Energiesystem zwei Aufgaben: Er befreit es von Kohlendioxid und er macht Strom speicherbar. Ein Energiesystem aus erneuerbarem Strom und Wasserstoff erreicht Wirkungsgrade von bis zu 80 Prozent – im Unterschied zu Kohle, Öl und Gas, deren Nutzung bis zu 80 Prozent Verluste mit sich bringt. Eine zentrale Frage aber bleibt: Wo wird der Wasserstoff erzeugt?

Am einfachsten scheint es, Wasserstoff dort zu erzeugen, wo er benötigt wird. Dann bräuchte man weder Gasleitungen noch Tanks. Doch dies scheitert aus mehreren Gründen: Wasserstoff muss gespeichert werden, um die natürlichen Fluktuationen der erneuerbaren Stromerzeugung auszugleichen. Die Speicherung wird umso günstiger, desto größer und zentraler die Speicher sind. Demzufolge muss der Wasserstoff also in Rohrleitungen gespeichert und verteilt werden. Und der Gastransport durch Gasleitungen kostet weniger als ein Zehntel des Stromleitungstransports. Bereits daraus ergibt sich, dass Wasserstoff dort in großen Mengen erzeugt werden muss, wo auch erneuerbarer Strom gewonnen wird.

Kurze Direktleitungen sind vorteilhaft

Dabei wird das öffentliche Stromnetz zur Wasserstofferzeugung nicht gebraucht. Die höchste Sicherheit, die Redundanz und die Stabilität des öffentlichen Netzes zeichnen die hohe Qualität des Stromnetzes aus, machen es aber auch sehr teuer. Für die Elektrolyse hingegen genügen kurze und günstige Direktleitungen. Zudem ist die grüne Eigenschaft des Wasserstoffs auf einfachste Weise gewährleistet, wenn der Strom aus Windkraft- und Solaranlagen stammt, die direkt mit den Elektrolyseuren verbunden sind. Im günstigsten Fall sollte deshalb jeder größere Erzeugungsstandort erneuerbarer Energien sowohl mit dem Stromnetz als auch mit dem Gasnetz verbunden sein.

Hinzu kommt, dass Wasserstoff bei hohem Wind- oder Solarenergieangebot erzeugt werden muss, um seiner Ausgleichsfunktion gerecht zu werden. Wird aber im Norden viel Strom produziert, kommt dieser bereits heute nicht durch die Netzengpässe in den Süden. Stattdessen wird er abgeregelt, während fossile Kraftwerke im Süden hochfahren. Eine schnelle Besserung ist nicht in Sicht, da die vier Übertragungsnetzbetreiber bereits jetzt im Entwurf des Netzentwicklungsplans eine mehrjährige Ausbauverzögerung anzeigen. Den Strom zum Wasserstoffverbraucher zu bringen, ist deshalb nicht nur viel teurer, sondern erzeugt auch mehr CO2 und verschärft kritische Netzsituationen.

Auch Wissenschaftler zeigen in einer aktuellen Studie, dass die stromerzeugerferne Wasserstoffproduktion die Kosten des Netzengpassmanagements und damit die Netzentgelte um elf Prozent bzw. 6,8 Mrd. Euro nach oben treibt. Im Gegensatz dazu können Elektrolyseure in der Nähe von erneuerbarer Stromerzeugung Netzengpässe und Redispatch vermeiden. Die Elektrolyse in der Nähe der Stromerzeugungsanlagen ist somit deutlich günstiger als in der Nähe von Wasserstoffabnehmern. Die Studie zeigt dementsprechend, dass eine stromerzeugernahe Lösung bis zu 24 Prozent der Netzkosten und 1,4 Mrd. Euro auf Seiten der Stromkunden sparen kann. Um die richtigen wirtschaftlichen Anreize zu setzen, sollte deshalb darüber nachgedacht werden, Elektrolyseure vorrangig und entschädigungsfrei in den Redispatch zu integrieren.

Zügige Umwidmung redundanter Gasleitungen

Bleibt die Frage, wie die Energie zum Wasserstoffverbraucher kommt: Die zügige Umwidmung redundanter Erdgasleitungen in Wasserstoffleitungen und die Einspeisung ins Erdgasnetz werden ebenso benötigt wie neue Wasserstoffleitungen. Gasnetzbetreiber planen, die ersten großen Leitungen ab 2025 auf Wasserstoff umzustellen. Zeitlich passt das gut zum Realisierungshorizont der ersten großen Elektrolyseprojekte und der Umstellung großer Industrieunternehmen auf Wasserstofftechnologien. Bei einer sinnvoll aufeinander abgestimmten Strom- und Gasnetzplanung ist es deshalb viel schneller und günstiger, Wasserstoff durch Rohrleitungen zu transportieren als auf den Stromnetzausbau zu setzen.

Wenn Wasserstoff bei den Windkraft- und Solarstromerzeugern hergestellt wird, entlastet er das Stromnetz von Fluktuationen, spart massiv Kosten beim Netzausbau und sorgt für die Speicherfähigkeit des Energiesystems. Deshalb gehen wir davon aus, dass die EU und die Bundesregierung Wasserstoff nur dann als grün definieren werden, wenn die Elektrolyse in der Nähe von Wind- und Solarstrom stattfindet. Und das so schnell wie möglich, um Fehlinvestitionen in Elektrolyseure zu verhindern, die Netzengpässe verstärken und auf Strom aus fossilen Energiequellen angewiesen sind.

Über die Ehrlichkeit

Als Wissenschaftler lernst du, gnadenlos ehrlich zu sein. Alles muss sich beweisen lassen. Du kannst nichts Neues und nichts Wichtiges herausfinden, wenn du zu dir oder zu anderen nicht ehrlich bist. Du musst immer das Richtige sagen, das was du gesehen hast. Und du musst es einordnen in den großen Kontext unseres Seins. Dabei musst du alle Relationen zu einander verstehen und richtig bewerten. Und du darfst nicht an dich selbst denken zuerst.

Doch was sehen wir jeden Tag rings um uns herum?

Daimler-Benz will Windenergie nutzen, um ihre Fabriken klimaneutral zu machen. Doch was sind diese paar Prozent, welche in den Fabriken an Energie verbraucht werden, im Verhältnis zu der Energie, welche die Fabrikate verbrauchen? Nichts.

Die Gasindustrie sagt uns seit Jahren: „Gas kann Grün“. Nun – das ist genauso, als wenn der berühmte Mafiosi Dir sagen würde: „Ich kann gut.“

Die großen Strom Netzbetreiber sagen uns seit Jahren: „Wir brauchen mehr Netz.“ Warum sagen sie nicht: „Wir wollen mehr Geld verdienen?“ Denn sie bekommen eine vom Staat garantierte Verzinsung für jeden Euro, den sie investieren. Und sie jammern und gehen rechtlich gegen den Staat vor, wenn dieser ihre Verzinsung von 9 auf 7 % senkt.

Und wir haben in Deutschland ein Bundeswirtschaftsministerium, welches dafür gesorgt hat, dass jahrelang Zahlen über Infraschall aus Windkraft verbreitet wurden, welche eine über ein tausendfach höhere Schallintensität angaben, als wissenschaftlich bewiesen tatsächlich vorliegt.

Ein bewährter Trick der alten Energiewirtschaft ist: ein kluger Kopf im Verband der Energiewirtschaft schreibt Hinweise für die Öffentlichkeitsarbeit an alle Verbandsmitglieder. Darin steht unter anderem: auch in diesem Jahr ist es wieder wichtig zu betonen wie teuer die Energiewende sei, belegt mit einigen Pseudobeweisen aus der Portokasse. Das veröffentlichen dann viele Unternehmen, Stadtwerke und Betriebe. Journalisten wiederum nehmen diese Informationen auf und gleichen sie pflichtgemäß mit anderen Quellen, also anderen Unternehmen der Energiewirtschaft, Stadtwerken und solchen Betrieben ab. Da nun viele dasselbe sagen, muss es stimmen. Also wird es als Wahrheit gedruckt. Eine Wahrheit hinter der ein einziger Stratege, nennen wir ihn Lügner, steckt.

Ich hatte in den letzten Jahren das Vergnügen, an vielen Besprechungen mit Vertretern unserer Industrie und Wirtschaft teilzunehmen. Oft ist da eine unheimliche Mischung wahrzunehmen, die aus gefährlichem Halbwissen und Geld verdienen zu müssen, besteht.

Da werden mit der Begründung „Energiewende“ Subventionen gefordert, die das Gegenteil bedeuten: denn Wasserstoff aus Kohlestrom herzustellen, ist gewiss nicht sinnvoll. Es wird aber, natürlich nicht so direkt, gefordert. Ebenso sinnlos ist es, Wasserstoff aus Wasserkraft, Biogas oder anderen gespeicherten Energien herzustellen – es ist alles einfach nur verlustreiches Umspeichern ohne Nutzen. Aber jeder will bei Wasserstoff mitmachen und fordert das ein, was er gerade so kann.

Da finden sich Übertragungsnetzbetreiber, welche die Tatsache, dass es immer öfter mehr erneuerbare Energie als Stromnachfrage gibt, sich vergolden lassen wollen. Ihre Idee des Sektortransformators besagt, dass sie auf Kosten der Stromkunden riesige Elektrolyseure bauen dürfen, welche dann von Unternehmen, gern auch zu negativen Preisen, gepachtet werden können, um Wasserstoff herzustellen. Statt das Potenzial von Wasserstoff wirtschaftlich nutzbar zu machen, sollen alle Kunden dafür zahlen, dass Wasserstoff als Abfallprodukt gilt. Ich bin froh, dass es uns, dass es ENERTRAG gemeinsam mit einigen Verbündeten, insbesondere Greenpeace Energy, gelungen ist, diesen Wahnsinn zu stoppen.

Und wie ehrlich ist es, wenn immer wieder gefordert wird, die Bürger und Gemeinden sollten doch von den, angeblich so teuren, Erneuerbaren Energien auch noch profitieren? Vor allem, wenn dieselben Politiker, die dies verlangen auf der anderen Seite nichts dafür tun, dass mit Erneuerbarer Energie auch gut bezahlte Arbeit aufs Land kommt. Dieselben Leute verhindern auch, dass dort, wo die Energie billig erzeugt wird, sie auch zu niedrigem Preis genutzt werden kann. Warum ist es denn unmöglich, den Anliegergemeinden den Strom zu Gestehungskosten zu liefern? Warum ist Windwärme denn teurer als Erdgas, obwohl sie weniger kostet?

Die Antwort auf diese Fragen ist immer dieselbe: Weil andere, alt eingesessene Unternehmen genau davon leben, dass es nicht anders ist. Jetzt aber, wo der Ausstieg aus fossiler Energie fast erdrutschartig vor sich geht und all die Lügen ans Licht kommen, ist die Not groß.

Wir aber ist eine junge Gemeinschaft. Wir sind keine Industrie, die um Privilegien kämpfen muss. Lasst uns also diesen Vorteil nutzen: seit ehrlich bei allem, was Ihr tut. Verlasst Euch auf das was Ihr seht, was Ihr verstehen und messen könnt. Glaubt nie an ein Immer-Weiter-So, denn nichts hat Bestand – ausser der Ehrlichkeit.

Wer die Wahrheit spricht, dem gebührt Ehre. Egal ob Ehrlichkeit, Honesty, Честность, Integralność oder Intégrité – gemeint ist immer dasselbe.

Ehrlichkeit muss bei uns an erster Stelle stehen – und ich denke, das ist auch weitgehend an dem. Wo es nicht so ist, sprecht es offen an, nichts und niemand ist perfekt.

Das gute Gefühl zusammen zu gehören, weil wir ehrlich sind, das ist für uns sehr wichtig. Da Menschen ein gutes Gespür dafür haben, gibt es kaum etwas, was uns allen mehr hilft. Dazu möchte ich Euch alle ermutigen.

Denn was jetzt sehr schnell auf uns zukommt, wird eine riesige Aufgabe – plötzlich redet auch die Politik von Ehrlichkeit, plötzlich müssen überall mehr Flächen ausgewiesen werden mit viel schnelleren Genehmigungsverfahren, ohne Höhenbegrenzungen und mit reduzierten Abstandsforderungen. Ich bin überzeugt, dass hier die gewinnen, die als ehrlich längst bekannt sind.

Wie weiter mit der Windwärme?

Energie, die abgeregelt wird, nutzbar zu machen, ist sicher gut. Dennoch ist dies in Deutschland bisher nicht möglich. Warum Windkraftanlagen weiterhin abgeregelt werden müssen, anstatt die nahen Orte mit Wärme zu versorgen, ist ein Rätsel der Politik. Hier einige Fragen und Antworten:

Das Bundeswirtschaftsministerium hat es abgelehnt im Rahmen der EEG-Novelle eine rechtliche Grundlage für Windwärmespeicher zu schaffen. Wie geht ENERTRAG mit der Entscheidung um?

Wir werden uns weiterhin massiv für diese Speichertechnik einsetzen. Die Begründung für die Ablehnung aus dem BMWi, Windwärmespeicher führten zu „dauerhaft ‚erwünschten‘ Netzengpässen“, zeigt klar, dass hier Wunschdenken statt Realitätssinn vorherrschen. Es ist nämlich leider ein weit verbreiteter Irrtum, dass die gesamte erzeugte erneuerbare Energie in die Netze eingespeist werden muss. In das Netz gehört nur der untere Leistungsbereich der Erzeugung, der fast immer anliegt. Die höheren und stark schwankenden Leistungen haben im Netz nichts zu suchen – diese müssen eingespeichert und somit die Einspeisung verstetigt werden. Genau das macht der Windwärmespeicher vorbildlich. Er sammelt die sehr seltenen Energiespitzen ein und macht sie nutzbar. Dafür ein Netz zu bauen wäre volkswirtschaftlich grober Unfug.

Was bedeutet die Entscheidung für die Energiewende?

Nichts Gutes. Wir brauchen im ländlichen Raum tausende solcher Speicher. Im ländlichen Raum sind Ölheizungen künftig weitgehend unzulässig – was ist hier besser als Windspeicherheizung? Die Windwärme nicht zu nutzen kostet uns massiv Akzeptanz für neue Energieprojekte, denn niemand versteht, warum immer mehr Anlagen gebaut und abgeregelt werden.

Wir wissen, dass wir im Gebäudesektor extrem weit von den Klimazielen entfernt sind. Die 6 Milliarden Kilowattstunden Strom, die wir heute schon abregeln, nicht zum Heizen zu nutzen, ist daher einfach nur fahrlässig.

Wie geht es weiter in Nechlin?

In Nechlin wird es auch weiterhin günstige Windwärme geben. Die örtliche Politik will das – und wir auch. Es wird mit Sicherheit eine Lösung gefunden werden, um Windspeicherheizungen für die Bürger nutzbar zu machen – und zwar ganz ohne EEG-Umlage. Aber auch unabhängig davon werden wir die Anlage natürlich weiter betreiben und alle rechtlichen Mittel ausnutzen, um keine ungerechtfertigten Umlagen zahlen zu müssen.

Was bedeutet die Entscheidung für Wärmespeicher generell?

So lange auf den Strom zur Wärmeerzeugung, der sonst abgeregelt würde, EEG-Umlage zu zahlen ist, welche doppelt so hoch wie der Erdgaspreis ist, werden alle weiterhin Erdgasheizungen bauen und CO2 erzeugen. Das Signal des Bundesministeriums ist einfach nicht logisch. Es werden Ölheizungen als Ersatz verboten und gleichzeitig CO2-freie Wärmelösungen durch Umlagen unmöglich gemacht.

Der Gesetzgeber muss jetzt schnellstens die Voraussetzungen für Windwärmespeicher schaffen und die von uns vorgeschlagene Regelungen zum „Nutzen statt Abschalten“ umzusetzen. Bisher wurde die Chance vertan, örtliche Erzeugungsspitzen ohne Belastung der Umlagesysteme zum CO2-freien Heizen zu nutzen.

Wir freuen uns deshalb, dass der Bundesrat unsere CO2-freie Wärmelösung für Anwohner von Windfeldern durch eine Bundesratsinitiative unterstützt hat. Wir können nur hoffen, dass der Wind sich im Bundesministerium nach der Bundestagswahl dreht und die Potenziale der Erneuerbaren Energien voll ausgeschöpft werden.

Gibt es noch Möglichkeiten, das Projekt dennoch weiterzuführen?

Ja, wir werden nicht nur Nechlin weiter betreiben, sondern planen bereits weitere Speicher.

Da wir auch über etliche Windkraftanlagen im Alter von bis zu 27 Jahren verfügen, welche nicht mehr im EEG sind, können wir auch deren Strom einsetzen. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung von Zeiten mit negativen Börsenstrompreisen für die Energieeinspeicherung.

Zudem kann der Windwärmespeicher als negative Regelenergie an Netzbetreiber vermarktet werden. Wir können mit Windwärmespeichern dem Netz kurzfristig Strom entziehen und so zur Systemstabilität beitragen.

All das macht den Betrieb der Speicher natürlich nicht einfacher – aber wir werden nichts unversucht lassen.

Bedeutet die Entscheidung das Ende des Projekts?

Nein. Aber die Entscheidung verzögert bzw. blockiert die Umsetzung weiterer Projekte dieser Art. Denn gerade im windreichen Nordosten sehen wir immenses Potenzial für diese Art der CO2-freien Wärmeversorgung. Weitere Kommunen haben bereits Interesse bekundet.

Max-Planck-Institut: In Greifswald Grüner Wasserstoff entdeckt

Am Fusionreaktor Wendelstein 7-X in Greifswald entdeckte ein Forscherteam um den Kernphysiker Dr. Wodorod Seljonny eine neue Wasserstoffform. Durch intensive Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 550 Nanometer, welches das menschliche Auge als grün wahrnimmt, bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, verwandelten sich die für die Kernfusion gedachten Wasserstoffatome spontan in Wodosomen – Atomkerne, die um tausende Lichtquanten schwerer sind, als ihre normalen Verwandten.

Am Wendelstein 7-X in Greifswald: etwas oberhalb der Bildmitte wird gerade ein Zylinder grünen Wasserstoffs entnommen

Die entdeckte Wasserstoffform ist dunkelgrün und wird ist bei Temperaturen von bis zu 30 Grad Celsius ein fester Stoff – also hervorragend zu lagern und zu speichern.

Prof. Dr. Thomas Klinger, Leiter der Experimentieranlage Wendelstein 7-X: „Gerade jetzt, wo Deutschland verzweifelt nach Grünem Wasserstoff sucht, ist das ein Geschenk des Himmels! Wir können davon beliebige Mengen herstellen und per Zug oder Laster als Energieträger ausliefern. Die Energiedichte des Grünen Wasserstoffs ist dreimal so hoch wie die von Benzin. Damit ist die Energiewende am Ziel.“

Doktor Seljonny ergänzt: „Es ist ein riesiges Glück, dass hier in Mecklenburg so viele Windkraftanlagen stehen und bekanntlich noch ein Vielfaches davon in Planung ist – denn natürlich brauchen wir Energie für den Grünen Wasserstoff. Ich hätte aber nie zu träumen gewagt, dass unsere Kernfusionsanlage und Windenergie plötzlich Hand in Hand gehen – eine perfekte Partnerschaft.“

Für heute Nachmittag hat sich bereits der Wirtschaftsminister zum Besuch angesagt. Peter Altmaier: „Grüner Wasserstoff ist ein zentraler Energieträger der Zukunft, den wir auf dem Weg zur Klimaneutralität brauchen. Wir müssen daher jetzt in Greifswald die Weichen stellen für einen europäischen Energieträger. Wir werden die Produktion von Grünem Wasserstoff schnell vorantreiben. Unser Windkrafterlaß hebt daher alle Baubeschränkungen für Windkraftanlagen auf.“

Auch aus Schwerin kamen bereits Glückwünsche, verbunden mit der Ankündigung, den Ausbau Erneuerbarer Energien im Land kurzfristig zu verdreifachen. Ministerpräsidentin Manuela Schwesig wünscht sich zügig den Bau von Wasserstoffkraftwerken im Land – natürlich nur:. „wenn der Wasserstoff vor Ort mit Strom aus Sonnen- und Windenergie gewonnen wird“.

Auf die Frage, wann ab der Erlaß für die sofortige Genehmigungen der nötigen Windkraftanlagen gelte, antwortete Peter Altmaier: „Das tritt nach meiner Kenntnis … ist das sofort, unverzüglich.“

Eine Nacht zum Montag

Kurt, ein guter Freund aus den Anfängen der Energiewende und selbst Kraftwerker wie ich, schrieb mir jüngst: „Doch da denke ich, es geht viel zu langsam vorwärts. Viel wird von der Energiespeicherung geredet, seltener von der Rückverstromung, die doch im Energiesystem gleichwertig sein muss. So oft denke ich an mein Berufsleben als Diensthabender Ingenieur des Kombinates daran zurück, wie schwierig es war, insbesondere bei hohem Bedarf, nach einem Wochenende, in der Nacht vom Sonntag zu Montag, die Leistung hochzufahren. Einige Tausend MW in kurzer Zeit. Ich habe Schwierigkeiten mir vorzustellen, wie in Zukunft große Leistungseinheiten in kurzer Zeit, sicherlich auch auf Kommando, an das Netz zu bringen sind. Dafür waren große Kraftwerksblöcke geeignet. Jetzt soll ein Anfang im Rahmen eines Reallabor mit 10 MW für die Rückverstromung gemacht werden. Da bleibt noch lange eine große Lücke.“

Lieber Kurt, ja so scheint es. Aber ich bin mir sicher, wir können das auch ohne unsere Großkraftwerke. Wie wird ein solcher früher Montagmorgen künftig aussehen? Im einfachen Fall weht genug Wind oder es wird am Morgen genug Sonne scheinen. Das sind die Tage, wo mehrere hundert Gigawatt Elektrolyse direkt an den Windkraft- und Solaranlagen im ständigen Teillastbetrieb sind und die Energie, welche Sonntagabend niemand braucht in sich aufnehmen und Wasserstoff als speicherbaren Energieträger erzeugen. Und wenn dann in den frühen Morgenstunden der Strombedarf steigt, dann wird die Elektrolyse entsprechend heruntergefahren, damit genug Strom für alle im Netz ist.

Etwas schwieriger wird es, wenn das Erzeugungspotenzial von Wind und Sonne nicht ausreicht. An einem solchen Montagmorgen werden aller Voraussicht nach Millionen von Brennstoffzellen anspringen, welche in vielen Haushalten als Reservestromquelle für Wärmepumpen existieren. Weitere Millionen von Brennstoffzellen in Autos, welche diese Technologie nutzen, verbinden sich mit dem Stromnetz und speisen ebenfalls ein. Und wir werden natürlich auch 300 Megawatt aus unserem Verbundkraftwerk einspeisen – ebenfalls aus Brennstoffzellen. Und all diese Brennstoffzellen nutzen den Wasserstoff, der an energiereicheren Tagen erzeugt und gespeichert wurde.

Nun kann man sich fragen, ob es bis 2050 wirklich soviele Brennstoffzellen geben wird. Das weiß ich auch nicht. Aber ich weiß zwei Dinge: Erstens: es geht auch ohne Brennstoffzellen, nämlich indem Wasserstoff oder Biogas in grossen Gasturbinen zu Strom gewandelt wird. Die heutige Biogasmenge würde bereits ausreichen, um alle Zeit mit wenig Wind und Sonne zu durchfahren. Und zweitens: ohne billige Brennstoffzellen wäre es leider deutlich teurer, aber immer noch bezahlbar – denn die Engpaßzeiten, in denen weder genug Wind noch Sonne da sind, summieren sich nur auf ca. 500 Stunden im Jahr. Und da werden wir immer irgendwie durchkommen.

Grüner Wasserstoff – aber wie?

1) Das Thema Wasserstoff ist aktuell in aller Munde. Ist die Zeit der erneuerbaren Wasserstoffunternehmen nun gekommen?

Ja. Die nationale und die europäische Wasserstoffstrategien zeigen, dass die Bedeutung von grünem Wasserstoff für die Energiewende erkannt wird. Nun kommt es darauf an, in Deutschland jährlich 6 GW Windkraft, 12 GW Photovoltaik und 6 GW Elektrolyse zu bauen – dann schaffen wir die Energiewende bis 2050.

Wasserstoff begleitet ENERTRAG von Anfang an. Bereits in den neunziger Jahren haben wir die technischen Grundlagen für unser Verbundkraftwerk erarbeitet: durch die direkte Verbindung der Erzeugung aus Wind und Sonne mit Wärme- und Wasserstoffspeichern erreichen wir eine bedarfsgerechte Stromeinspeisung ins Netz. Wir arbeiten wie ein Kraftwerk, welches neben Strom auch Wärme und Treibstoff liefert. So vermeiden wir Kohlendioxid in allen Bereichen: Strom, Verkehr, Wärme und Industrie. Das Verbundkraftwerk Uckermark ist hier nur das erste seiner Art und wird immer mehr ausgebaut.

2) Wie effizient ist der Einsatz von Wasserstoff?

Irrtümlicherweise wird Wasserstoff häufig als ineffizienter beschrieben. Der Irrtum beruht auf der Betrachtung losgelöster Wirkungsgradketten statt der Systembetrachtung. Es ist dasselbe, als würde man das Gießen von Gemüsebeeten bei Trockenheitunterlassen, nur weil es gegenüber Regen natürlich wesentlich ineffizienter ist. Aber dann hätten wir kein Gemüse. Über das Jahr gesehen lohnt sich der Aufwand offenbar, das Gemüse zu gießen.

Die Effizienz eines erneuerbaren Energiesystems mit Wasserstoff als Speicher ist zudem extrem hoch. Während unser fossiles Energiesystem bis zu 80 Prozent Verluste aufweist, erreichen wir mit Wasserstoff bis zu 80 Prozent Effizienz und unter 20 Prozent Verluste. Unser altes Energiesystem verliert bis zu 80 Prozent des Energieeinsatzes durch Schornsteine, Kühltürme, Auspuffe und schlecht gedämmten Wände. In einem erneuerbaren Energiesystem gibt es weder Schornsteine noch Kühltürme oder Auspuffe und eine vernünftige Dämmung ist selbstverständlich.

Allerdings ist ein rein elektrisches stabiles Energiesystem unmöglich, weil Strom wie Licht nicht speicherbar ist. Genauer gesagt: es ist unmöglich, ausreichend großee Strommengen über längere Zeiträume auch nur annähernd bezahlbar zu speichern.

Wasserstoff aber ist hierfür hervorragend geeignet. Zunächst nimmt die Wasserstofferzeugung die Fluktuation aus dem System und ermöglicht eine bedarfsgerechte Netzeinspeisung erneuerbarer Energie. Dann sind Wasserstoffspeicher mit großem Abstand die billigsten verfügbaren Energiespeicher. Und drittens kann Wasserstoff in Brennstoffzellen mit 60 Prozent Wirkungsgrad kombiniert mit Abwärmenutzung hocheffizient energetisch genutzt werden. Da aber der größte Teil der erzeugten erneuerbarer Energie fast verlustfrei direkt als Strom genutzt wird, fallen die höheren Verluste über den Wasserstoffpfad in der Gesamtbilanz kaum ins Gewicht. Dabei ist zu beachten, dass ohne Wasserstofferzeugung bis zu 30 Prozent der erneuerbaren Energie ungenutzt blieben, weil der Erzeugung kein Strombedarf gegenüber stünde.

So ist Wasserstoff schlicht notwendig: Nur mit ihm können alle Energiesektoren dekarbonisiert werden. Langfristig werden 70 Prozent des Wasserstoffs bzw. die daraus erzeugte Kraftstoffe wie Ammoniak oder synthetisches Kerosin besonders in der Industrie, dem Langstrecken- und Schwerlastverkehr, Schiffen und im Flugverkehr verbraucht werden. Die restlichen 30 Prozent sind in einem rein erneuerbaren Energiesystem für die Überbrückung von Energieengpässen nötig. Auch bei der Rückverstromung sollte Wasserstoff so effizient wie möglich genutzt werden, also nicht in Gaskraftwerken, sondern durch Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennstoffzellen.

3) Grüner Wasserstoff ist heute noch sehr teuer. Wie schnell kann er deutlich günstiger werden?

Diese Behauptung führt in die Irre. Was bedeutet denn teuer? Auch teuer ist relativ. Wir sind z.B. in der Lage, Wasserstoff so günstig herzustellen, dass man damit günstiger Auto fahren kann als mit Benzin. Das liegt natürlich daran, dass der Wirkungsgrad eines Brennstoffzellenfahrzeuges viel höher ist als der eines Verbrenners und dass weniger Steuern anfallen.

Wasserstoff wird aus günstiger erneuerbarer Energie hergestellt. Die Kosten der Elektrolyse sinken mit zunehmender Massenproduktion. Und die Transportkosten von Energie durch Gasnetze sind bis zu zehnfach günstiger als durch Stromnetze, zumal wir bereits über ein starkes Gasnetz verfügen.

Das bestehende Gasnetz kann gut für den Transport von grünem Wasserstoff genutzt werden. Wir speisen schon seit 2014 aus unserem Verbundkraftwerk in das Gasnetz ein.

Allmählich wird der Wasserstoffanteil dann bis 100 Prozent steigen. Dafür muss schnell ein rechtliches Umfeld geschaffen werden.

Was grünen Wasserstoff im Moment unnötig teuer macht, sind nur die absolut unzeitgemäßen Steuern, Abgaben und Umlagen auf erneuerbaren Strom. Es ist absurd, dass wir gegenüber Erdöl und Erdgas auf unseren CO2-freien Strom bis zu zehnfach höhere Belastungen zahlen müssen!

Ziel muss ein einheitliches Preissystem auf Basis des CO2-Gehalts sein. Als allererstes muss dafür die EEG-Abgabe für die Elektrolyse mit erneuerbaren Strom wieder abgeschafft werden. Diese Umlage ist wie eine angezogene Handbremse – man kommt nicht vom Fleck.

4) Der Entwurf der Nationalen Wasserstoffstrategie aus dem Bundeswirtschaftsministerium schließt blauen Wasserstoff als Option ausdrücklich mit ein. Auch die Industrie meint, ganz ohne fossilen Wasserstoff funktioniert es nicht. Wie stehen Sie dazu?

Investitionen in fossile Technologien müssen unbedingt vermieden werden. Das ist rausgeworfenes Geld. Die Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas würde aber genau dazu führen. Es ist ein Irrglaube, dass es uns gelingen wird, den dabei anfallenden Kohlenstoff so zu verwahren, dass er nie in die Atmosphäre gelangt. Bei der Kernenergie sind wir auch dem Irrtum aufgesessen, alles im Griff zu haben. Nein – Technik kann versagen. Daher muss Technik immer so gebaut werden, dass sie auch versagen darf. Ein CO2-Lager aber darf nicht versagen…

Wir können aus Windkraft und Solarstrom leicht soviel Wasserstoff gewinnen, dass eine

kontinuierliche Versorgung der Industrie mit Wasserstoff kein Problem ist. Für den Ausgleich der Schwankungen können wir die Kavernenspeicher nutzen.

Wir brauchen nur einfach genug Windkraft und Solarenergie. Wer hier weiter auf die Bremse tritt, riskiert den Standort Deutschland. Die Industrie hat das inzwischen begriffen.

5) Wo sehen Sie die besten Einsatzmöglichkeiten für grünen Wasserstoff?

Wasserstoff muss dort eingesetzt werden, wo ein großer Hebel besteht und er das meiste Kohlendioxid vermeidet. Demnach steht an erster Stelle im Straßenverkehr, denn dort entsteht pro Energieeinsatz heute das meiste CO2. An zweiter Stelle folgt der Wärmebereich mit Wärmepumpen-Brennstoffzellen-Kombinationen, welche bei ausreichend Stromangebot aus dem Stromnetz Energie beziehen und in Engpasszeiten Wasserstoff aus dem Gasnetz. Durch die Wärmepumpe erhält man auch hier wie im Straßenverkehr einen CO2-Hebel von etwa 1:3.

Erst an dritter Stelle kommen industrielle Anwendungen, wo naturgemäß meist keine Hebelwirkung besteht, weil eine Kilowattstunde Wasserstoff eben nur eine Kilowattstunde fossile Energie ersetzt. Interessant ist dagegen die Ammoniak-Synthese, welche zügig CO2-frei werden muss. Damit stünde nicht nur umweltfreundlicher Dünger zur Verfügung, sondern Ammoniak kann Diesel im Schwerlast- und Schiffsverkehr verdrängen.

6) Welche Projekte treibt ENERTRAG bereits heute in diesen Bereichen voran?

Wir erzeugen bereits Windgas, also Wasserstoff aus Windstrom und speisen ihn in das Gasnetz ein oder verkaufen ihn per LKW an Tankstellen und Brennstoffzellenbetreiber. Die Gasnetzeinspeisung wollen wir zügig ausbauen. Wir arbeiten aber auch an Projekten für Wasserstoffzüge, Zuckerfabriken, Busse oder Ammoniak für Schiffe.

7) Wie sieht unser Energiesystem im Jahr 2050 aus?

Im Jahr 2050 will unser Land vollkommen erneuerbar sein. Das bedeutet, wir gewinnen unsere Energie aus Solarenergie und Windkraft, also aus Strom. Verbundkraftwerke und Wasserstoff werden die Systemstabilität garantieren. So werden wir erneuerbarer Strom fahrplantreu einspeisen und die erzeugte Energie vollständig effizient nutzen.

Gleichzeitig werden Kraftstoffe für alle Sektoren zur Verfügung stehen. Erneuerbare Energieerzeuger werden ein Lieferant von Strom, Wärme, Gas und anderen speicherbaren Energieträgern.

Ob wir dieses Ziel 2050 oder früher erreichen, hängt nur von politischem Willen ab.

Der Weg zur Versorgungssicherheit mit erneuerbarer Energie

Der Weg bis 2050

Eine kurze Zusammenfassung dessen, was auf ENERTRAG.org weit umfassender beschrieben ist.

Im Jahr 2050 wird im deutschen Energiesystem kein CO2 mehr emittiert. Der Energiebedarf wird bei nur noch etwa 1300 TWh liegen. Dieser starke Rückgang ergibt sich mit dem Übergang zu einem hocheffizienten erneuerbaren Energiesystem durch den Wegfall der enormen Verluste des fossilen Energiesystems. Dieses hat allein ca. 1000 TWh Verluste aus Kühltürmen- und anlagen, aus Schornsteinen sowie dem Kraftwerkseigenverbrauch. Dazu kommen ca. 500 TWh an Verlusten aus den Auspuffen der Fahrzeuge und ca. 100 TWh an Schornsteinverlusten der Heizsysteme. Der Wegfall dieser Verluste reduziert den Energiebedarf von 3.600 TWh auf ca. 2.000 TWh. Durch Wärmedämmung lassen sich weitere ca. 300 TWh Verluste sparen. Und letztlich können ca. 400 TWh durch höhere Effizienz der Industrieprozesse sowie weniger Straßen- und Luftverkehr eingespart werden, so dass 1.300 TWh Bedarf verbleiben.

Die Erzeugung wird etwa je zur Hälfte aus Windkraft und Solarenergie bestehen, wobei 100 TWh über Wärmepumpen der Umwelt entnommen werden. Demzufolge sind etwa 600 TWh Wind- und Solarstrom erforderlich. Biomasse und Wasserkraft können in erster Näherung vernachlässigt werden, insbesondere da Biomassenutzung sich auf Reststoffverwertung beschränken wird und kein Anbau von Biomassepflanzen mehr erfolgen wird.

So verdoppelt sich einerseits die Stromerzeugung gegenüber heute, aber gleichzeitig sinkt der Primärenergiebedarf auf ein Drittel.

Wieviele Windenergieanlagen sind für die Erzeugung von 600 TWh erforderlich? Heute errichten wir Maschinen mit ca. 140 Meter Rotordurchmesser bei 3,5 MW Leistung und einer Jahresproduktion von 12 Mio. kWh. Anlagen mit 166 Meter Rotor, 5,5 MW Leistung und einer Jahreserzeugung an Land von ca. 20 Mio. kWh sind bereits verfügbar und 8-MW-Anlagen mit 200 Meter Rotor bei 30 Mio. Ertrag sind bereits vorstellbar. Demzufolge werden 20.000 bis 30.000 Windkraftanlagen benötigt, also möglicherweise weniger als heute in Betrieb sind.

Je nach Anordnung der Windenergieanlagen und ihrer gegenseitigen Abschattung lassen sich pro Quadratkilometer 50-100 Mio. kWh Strom gewinnen. 600 TWh erfordern also 6.000 bis 12.000 Quadratkilometer Fläche, also 2-4 T % der Fläche Deutschlands, wobei nur ca. 0,5% davon auch tatsächlich bebaut werden, 99,5% sind reine Abstandsflächen, also Flächen auf denen keine Windkraftanlagen gebaut werden können, welche aber land- oder forstwirtschaftlich voll genutzt werden können.

Für die Erzeugung von 600 TWh Solarstrom sind mit heutiger Technik mindestens 600 GW PV mit einer Erzeugungsfläche von 6000 Quadratkilometern erforderlich, was etwas über 10% der Siedlungs- und Verkehrsflächen beträgt. Man sieht leicht, dass selbst bei Ost-West-Ausrichtung der Photovoltaik mit entsprechend mehr Flächenbedarf aber besser Tagesverteilung der Erzeugung die Überbauung eines Teils der bereits versiegelten Flächen hinreichend wäre. Insofern ist Freiflächen-PV technologisch nicht erforderlich und könnte regulatorisch vermieden werden – allzumal gerade PV am Besten in unmittelbarer Nähe des Stromverbrauches errichtet werden sollte.

Die jährlich erforderliche Zunahme der Windenergieerzeugung ergibt sich aus der heutigen Erzeugung von 125 TWh und den anzustrebenden 600 TWh zu 16 TWh jährlich, was bei 3000 Volllaststunden grob 5 GW entspricht. Dazu kommt der Ersatz alter Anlagen durch neue in Höhe von ca. 3% der vorhandenen Erzeugung, also heute 4 TWh steigend auf 20 TWh in 2050.

Für Photovoltaik folgt ausgehend von heute 45 Mrd. Erzeugung analog ein Zubau von 18 TWh, also 18 GW, jährlich und ein Ersatzneubau welcher aufgrund der langen Lebenszeit von PV von heute Null möglicherweise nur auf 10 TWh pro Jahr ansteigen wird.

Eine aktuelle Herausforderung besteht darin, den Wegfall der 75 TWh Kernkraft (2019) kurzfristig durch erneuerbare Erzeugungskapazitäten zu ersetzen. Dies erscheint nur durch eine massive Beschleunigung des Windenergieausbaus auf fast 10 GW pro Jahr möglich – einen Wert, welche in Deutschland vor einigen Jahren bereits erreicht wurde.

Der Übergang zu einer rein elektrischen Erzeugung des gesamten Energiebedarfes erfordert gleichzeitig rechtliche Rahmenbedingungen dafür, den Strommengen gleichberechtigt in allen Sektoren zu nutzen und dafür ausreichend Speicher bereitzustellen.

Wie erfolgt die Energiespeicherung?

Wasserstoff wird das zentrale Speichermedium eines erneuerbaren Energiesystems. Ein Energiesystem, das auf der Erzeugung von Wind- und Solarstrom sowie auf der anteiligen Energiespeicherung in Wasserstoff basiert, besitzt einen Wirkungsgrad von fast 80 Prozent wie folgendes beispielhaftes Energieflussbild für 2050 zeigt:

Aus 1.200 TWh Wind- und PV-Strom sowie 100 TWh Umweltwärme werden die rechts dargestellten Verbräuche sowie 210 TWh Verluste, welche 18% der Erzeugung betragen. Fast 40% der Erzeugung dienen der Wasserstoffgewinnung, welche damit gleichzeitig die Schwankungen der Erzeugung ausgleicht. Ca. 5% der seltenen Erzeugungsspitzen werden in Windspeicherheizungen zwischengespeichert. Etwa 55% der Stromerzeugung werden zeitgleich verbraucht. Selbst wenn man die hier nicht dargestellten restlichen Verluste der E- und H2-Mobilität noch hinzurechnet, hat ein solches Energiesystem einen beachtlichen Wirkungsgrad von fast 80%.

Folgende Grafik zeigt, dass um 2030 die Residuallast, welche für den Fluktuationsausgleich erforderlich ist, immer noch fast 100% des (klassischen) Strombedarfs erreicht, aber deutlich seltener als heute abgerufen wird und nur noch 32% zur Stromerzeugung beiträgt. Für eine solche Fahrweise sind nur Gaskraftwerke geeignet.

Grün sind die Energienmengen für Sektorkopplung/Speicher.

Bis 2050 wird der zeitliche Verlauf dann etwa wie folgt dargestellt aussehen:

Die Residuallast wird maximal 10% zur gesamten Erzeugung beitragen. Ihre Leistung wird dabei wie heute ca. 80 GW betragen. Da diese Leistung sehr selten abgerufen wird, ist es sinnvoll, hierfür Anlagen zu nutzen, welche sowieso bereits existieren – also z.B. Stromrückspeisung aus Brennstoffzellenfahrzeugen sowie aus Brennstoffzellen-Wärmepumpenkombinationen. Gaskraftwerke sind hierfür zwar technisch geeignet, aber voraussichtlich zu teuer. Der Anteil der (größtenteils) einzuspeichernden Energiemengen für Sektorkopplung erreicht in dem abgebildeten Zeitraum (ein Monat) hier 161%. Über das ganze Jahr gerechnet liegt dieser Wert bei etwa 100%.

Die Energiespeicherung in flüssigen Kohlenwasserstoffen ist hier bewusst zur Vereinfachung nicht dargestellt, da sich für Schiffe auch direkter Windantrieb anbietet und der Flugverkehr wahrscheinlich deutlich zurückgehen wird. Die hierfür erforderlichen Mengen könnten die notwendige Erzeugung leicht erhöhen.

Eine Methanisierung des Wasserstoffs wird ebenfalls bewusst nicht unterstellt, da Methan nur mit deutlich höheren Verlusten als Wasserstoff energetisch nutzbar ist. Ein Methanpfad könnte die Erzeugung leicht um 200 TWh ohne Not erhöhen und entsprechend mehr Verluste mit sich bringen.

Systemstabilität durch Verbundkraftwerke

Die Systemstabilität im elektrischen System besteht in erster Linie aus dem Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch. In einem elektrischen System gibt es kaum Speicher. Solche werden nur für die Primärregelung eingesetzt und es werden Akkumulatorspeicher sein.

Das wichtigste Stabilitätselement eines erneuerbaren Energiesystems entsteht mit der Sektorkopplung durch Wasserstofferzeugung und Wärmespeicher in der Nähe der erneuerbaren Stromerzeugung. Sie fangen die Fluktuationen der Erzeugung ab, so dass Strom bedarfsgerecht und planbar ins Netz gespeist wird. Diese flexiblen Lasten stellen die speicherbaren Energieträger für Mobilität, Wärme und Industrie bereit. Für den Transport der Wasserstoffmengen ist das heutige Gasnetz bereits weitgehend ausreichend dimensioniert.

Während in über 8000 Std. des Jahres die Stromerzeugung den (klassischen) Strombedarf deutlich übersteigen wird und dementsprechend Energie einzuspeichern ist, verbleiben um 2050 etwa 500 zu überbrückende Stunden, in denen die Energieerzeugung durch erneuerbare Energien unter dem Energiebedarf liegt. Wie oben bereits erwähnt, erscheinen Brennstoffzellen als idealer Stromlieferant für diese Zeit.

Rein von den Energiemengen her wäre damit ein stabiles Energiesystem möglich. Allerdings muss noch die Frage beantwortet werden, wie ein solches System stabil gesteuert werden kann. Das Internet könnte diese Aufgabe nur übernehmen, wenn es absolut ausfallsicher wäre, was aber nicht der Fall ist. Insbesondere bei einem Blackout infolge von Unwetter oder anderen kritischen Ereignissen stünde auch kein Internet mehr zur Verfügung.

Für die Neustart des Energiesystems nach einem Blackout sind Verbundkraftwerke unabdingbar. Dabei handelt es sich um direkt (ohne öffentliches Netz) miteinander verbunden Energieanlagen, umfassend Erzeugungsanlagen (Wind, Solar), eigenes (nicht redundantes) 110-kV-Kraftwerksnetz und Steuerleitungen (Glasfaser) sowie ebenfalls direkt an das Kraftwerksnetz angeschlossene Großverbraucher als zuschaltbare Lasten (Elektrolyseure und Windwärmespeicher). Mit Hilfe von Primärregeleinheiten aus Akkumulatoren ergänzt durch Brennstoffzellen kann ein Verbundkraftwerk einerseits stabil am Netz gefahren werden. Andererseits kann mit Hilfe der Akkumulatoren auch nach einem Blackout ein stabiler Inselbetrieb im Verbundkraftwerk und ein Lastgleichgewicht zwischen Erzeugung und Elektrolyse bzw. Windwärmespeichern hergestellt werden. Da Verbundkraftwerke eine Leistung im GW-Bereich aufweisen, sind sie auch in der Lage, die Spannung im europäische Verbundnetz nach einem Blackout wieder aufzubauen. Dazu ist lediglich noch eine direkt an die Steuerleitungen angeschlossene Warte mit ausreichender Notstromversorgung erforderlich.

Die Notwendigkeit von Verbundkraftwerken ergibt sich neben dem Systemwiederaufbau aus mehreren weiteren Gründen: sie können am einfachsten gut planbare Leistung ohne Fluktuation bereitstellen und die für sie erforderlichen Netzausbaukosten sind ein Vielfacher geringer als ein Ausbau der öffentlichen redundanten Versorgungsnetze. Und sie können Frequenzhaltung, Spannungshaltung, und Blindleistungsbereitstellung übernehmen. Übrigens sorgt allein die räumliche Ausdehnung eines Verbundkraftwerks über bis zu 50 km für eine verhältnismäßig gleichmäßige Einspeisung in das Verbundnetz.

Gesicherte Leistung

Zu Zeiten, in denen der Strombedarf nicht durch zeitgleiche erneuerbare Erzeugungsanlagen gedeckt werden kann, ist gesicherte Leistung erforderlich. Das heutige Lastband schwankt zwischen 30 und 80 GW. Unter der Annahme, dass dieser klassische Strombedarf etwa konstant bleiben wird, werden etwa 10% der installierten erneuerbaren Erzeugungsleistung des Jahres 2050 (800 GW) als gesicherte Leistung benötigt.

Um diese gesicherte Leistung CO2-frei zu erbringen, ist ein Wettbewerb der besten Lösungen sinnvoll. Dieser könnte dadurch entstehen, dass Betreiber beim Neubau von Erzeugungsanlagen einen Teil gesicherter Leistung bereitstellen müssen. Ein Startwert von 1% der Nennleistung über 24 Stunden würde anfangs genügen, der bis 2050 auf 5-10% über 2-4 Wochen erhöht wird. Wenn es parallel gelingt, die maximale gesicherte Leistung unter 80 GW zu senken, ist weniger erforderlich.

Wie im Energieflussbild oben gezeigt, werden 2050 etwas über 100 TWh für die Stromerzeugung aus gesicherte Leistung erforderlich sein. Dies entspricht knapp 10% der gesamten Erzeugung und also der Erzeugung von 3000 Windkraftanlagen und 600 Quadratkilometern PV entspricht. Die Energie wird primär in Wasserstoff gespeichert. Die Rückverstromung erfolgt maßgeblich über Brennstoffzellen.

Ein Teil der Brennstoffzellen könnte auch in Verbundkraftwerken installiert werden, beispielsweise direkt an Windenergieanlagen. Da diese Brennstoffzellen aber selten genutzt werden, wird diese Einsatz sich auf die Erfordernisse des Systemwiederaufbaus beschränken. Günstiger ist wie oben gesagt die Nutzung von Brennstoffzellenfahrzeugen und Brennstoffzellen-Wärmepumpen-Kombinationen.

Sollte wider Erwarten eine Entwicklung preisgünstiger Brennstoffzellen nicht stattfinden, käme zur Not Biogas zur Überbrückung von Engpasszeiten zum Einsatz. Dazu müssten die gesamten Biogasmengen im Gasnetz gespeichert und über Gasturbinen effizient genutzt werden. Da die Herstellung von Brennstoffzellen für 50 €/kW jedoch durchaus machbar erscheint, ist das Szenario „Gaskraftwerke“ durchaus unwahrscheinlich.

Das letzte Aufgebot der Verbrenner

Als begeisterter Leser der Frankfurter Allgemeinen packte mich am letzten Wochenende das blanke Entsetzen: eine ganze Beilage warb dafür, den Verbrennungsmotoren noch eine Chance zu geben. Mit sehr fragwürdigen Argumenten. Und verantwortet von im Sinne des Klimaschutz verantwortungslosen Akteuren. Warum lässt sich die gute alte FAZ dafür mißbrauchen?

Der ganze Text suggeriert, dass es möglich sei, weiter Benziner und Diesel zu fahren – man müssen den Treibstoff nur CO2-frei herstellen. Entschuldigung – aber das ist Bluff. Erneuerbare Energie funktioniert nur wegen ihren extrem hohem Wirkungsgrad von 80%. In einer Welt der erneuerbaren Energien gibt es nahezu keine Energieverluste. Wo denn auch? Es gibt keine Auspuffe, keine Kühltürme, die Gigawatt in die Atmosphäre blasen, keine Schornsteine… nein, es gibt nur Strom und Wasserstoff, die sich beide nahezu verlustfrei nutzen lassen.

Ich verstehe ja, dass die Hersteller der verlustreichen Verbrenner unglücklich sind, dass ihr Geschäft wegbricht. Ich weiss auch, dass Carnot, der Begründer dieser Technologien, ein genialer Mensch war. Aber der Verbrenner ist so tot wie die Dampfmaschine. Und es ist traurig, wenn die FAZ sich dafür bezahlen lässt, diese Untoten zu unser aller Lasten uns weiter würgen zu lassen.

Es folgt der kommentierte Text der Veröffentlichung…