Weitere Blogs von Eduard Heindl

Innovationsblog neue Ideen | Some Science my research | Energiespeicher Bedeutung und Zukunft | Energy Age the big picture (engl.)

Montag, 7. Januar 2013

Fluktuierende Erneuerbare Energien

Die aktuellen Zahlen für Solar und Windenergie für 2012 sind verfügbar! Die Folgerungen für das weitere Wachstum von Wind und Solarenergie sollen hier untersucht werden, das Resultat ist verblüffend.

Die drei Arten der Energiequellen

Es gibt eigentlich drei Klassen von Energiequellen, konventionelle Energiequellen wie Braunkohle, Steinkohle, Erdgas und Kernenergie. Die Kraftwerke, die auf Basis konventioneller Energieträger beruhen können dem Bedarf folgen und brauchen eigentlich keine Speicher, weil sie ja selbst "Energiespeicher" in Form der Brennstoffen verwenden. Allerdings werden sie in Anlagen verbrannt, die es nicht mögen, wenn sich der Verbrennungsprozess abrupt ändert. Da dabei thermische Spannungen auftreten und viele weitere Probleme. Insbesondere ist das Vollständig Abschalten ein Problem, daher hat man früher "Nachtspeicheröfen" eingesetzt.
Die zweite Gruppe der Energiequellen sind erneuerbare, die nur geringe Schwankungen aufweisen, und daher kontinuierlich zur Verfügung stehen, das ist die Wasserkraft, Biogas und auch das Verbrennen von Abfällen sowie die Geothermie. Die Regelbarkeit ist gerade bei Flusskraftwerken begrenzt, man kann diese bestenfalls abschalten. Biogas bietet gute Regelmöglichkeiten, obwohl diese Möglichkeit heute leider nicht genutzt wird.
Die dritte Gruppe, und die mit Abstand am schnellsten wachsende Gruppe, sind die fluktuierenden Erneuerbaren Energien, wie Windkraft und Solarenergie. Hier kann außer Abschalten keine nennenswerte Regelung vorgenommen werden, daher benötigen diese Energiequellen die stärksten Speicher.

Die Fluktuierenden wachsen schnell

Das Wachstum der fluktuierenden Erneuerbaren Energien
In den letzten zehn Jahren sind die fluktuierenden Erneuerbaren Energien im Schnitt mit mehr als 15% pro Jahr gewachsen. Dies kann man in der Grafik gut sehen, in der die installierte Leistung der Wind- und Solarkraftwerke zusammengefast dargestellt ist. 
In den letzten vier Jahren wurden sogar jährlich mehr als 20% zugebaut. Bemerkenswert ist, dass die Prognosen der "professionellen" Institute, wie das Fraunhofer Institut IWES (Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik), den Trend massiv unterschätzt (hat). So ist der prognostizierte Wert (65,1GW) für das Jahr 2020 bereits heute mit 63,2 GW nahezu erreicht! Wie kann eine derart eklatante Fehlprognose entstehen? Vermutlich werden einfache Zusammenhänge, wie der Preisverfall bei Vergrößerung des Marktes nicht richtig in die Modelle eingespeist, oder, noch schlimmer, es werden "Wünsche" der Auftraggeber abgebildet.
Aber auch die Regulierungsbehörde in Bonn geht von einem sehr zaghaften Wachstum der Wind und Solarenergie aus (Dunkelrote Punkte in der Grafik). Dies ist um so weniger verständlich, da die Studie deutlich neueren Datums ist und daher die aktuellen Trends berücksichtigen könnte.

Solche Trends sind nicht neu

Um solche Trends in der Energiewirtschaft zu verstehen hilft ein Blick in die Vergangenheit. Zwischen 1900 und 1930 hat man in den USA die Energieversorgung auf Erdöl umgestellt. Dabei sieht man ein ähnlich kontinuierliches Wachstum über 30 Jahre, siehe Abbildung:
Entwicklung der Ölproduktion in den USA
Die Produktion ist so lange gewachsen, bis der Markt praktisch gesättigt war. Und das Wachstum lief trotz Weltkrieg sehr kontinuierlich. Die Wachstumsrate lag damals etwas niedriger, was ein typisches Phänomen älterer Umstellungen ist. Auch die Einführung des Telefons ging nicht annähernd so schnell wie die des PCs oder gar die des Handys. 

Was lernen wir daraus?
  1. Vermutlich wird der Zubau von Solar- und Windenergie erst enden, wenn praktisch aller Strom aus diesen Quellen kommt.
  2. Die Wachstumsrate, wenn sie erst einmal konstant ist, wird durch keine externen Ereignisse wesentlich verändert.
Folgerung: Die Annahme, dass die fluktuierenden Erneuerbaren in den nächsten 15 Jahren praktisch kontinuierlich Wachsen ist wahrscheinlicher, als dass es zu einem völligen Erliegen des Zubaus kommt.
Wenn das aber so ist, werden ab 2015 Speicher wichtig und spätestens 2025 zwingend erforderlich. 

Ehrlich gesagt bin ich sehr gespannt, ob die installierte Leistung der Wind- und Solarenergie vor 2025 meine Trendlinie, die ich oben mit 15% moderat eingetragen habe schneidet.

 Lesen Sie auch: Investitionsvolumen neue Energiespeicher

Kommentare:

  1. Ich finde es immer wieder erstaunlich, dass auf Ihrer Seite Biogas als alternativer "grüner" Treibstoff angesehen wird. Biogas ist Methan und dieses wird in Biogaskraftwerken in Kolbenmotoren verbrannt, um daraus elektrische Energie zu gewinnen. Kolbenmotoren verbrennen aber Methan leider nur sehr unvollständig, wie eine Studie des Norwegischen marinetechnischen Forschungsinstituts zeigt
    http://www.klif.no/publikasjoner/2746/ta2746.pdf
    Die untersuchten Motoren haben zwischen 3 und 13% unverbranntes Methan ausgestoßen (Seite 18). Unverbranntes Methan ist ein ca. 25 mal aggressiveres Treibhausgas als Kohlendioxid, so dass die Gesamtklimabilanz von elektrischer Energie aus Biogaskraftwerken eher als bedenklich anzusehen ist.
    Jürgen Moser
    Wiesenthau

    AntwortenLöschen
  2. @Jürgen Moser
    Bei der Nutzung von Methan gehe ich in meinem Blog immer von Methan aus, das aus Strom/Wasserstoff gewonnen wird, und das in Gasturbinen verbrannt wird. Gasturbinen haben mit 50% einen beachtlich guten Wirkungsgrad, Kolbenmotoren werden nicht zur Energieerzeugung (Außer in kleinen Biogasanlagen) verwendet.
    Biogas halte ich generell für ein sehr problematisches Konzept!

    AntwortenLöschen
  3. Auf jeden Fall ist erneuerbare Energie eines der wichtigsten Themen der Zukunft. Den Beschluss der EU-Komission von 2008 (Da die steigende Müllproduktion der menschlichen Gesellschaft quasi eine niemals versiegende Quelle an Rohmaterial für die Stromerzeugung darstellt, sollen entsprechende Anlagen zukünftig auf par mit regenerativen Energiesystemen gefördert (und vermutlich auch mit Öko-Zertifikanten beschenkt) werden) finde ich außerordentlich gut, da Müll nun mal eben da ist – warum sollte man ihn also nicht zur Energiegewinnung nutzen? Die NATURSTROM AG setzt sich beispielsweise seit ihrer Gründung für eine bürgernahe Energieversorgung auf Basis 100% erneuerbarer Energien ein, die sicher und langfristig bezahlbar ist. Ich finde, man sollte sich viel mehr mit diesem Thema auseinander setzen! Liebe Grüße

    AntwortenLöschen