Ausgeglichene Energiewende

veröffentlicht am 18. Juli 2023 (zuletzt überarbeitet am 26. Oktober 2024; Einbau eines Abschnitts für Verweis auf ähnliche Analyse des Fachforums Energie)

In diesem Artikel erklären wir, was wir unter einer ausgeglichenen Energiewende verstehen.

Eine gute Energiewende steht auf den vier Säulen Solarenergie, Windenergie, ausgebaute Netze und Energiespeicher. In Deutschland ergänzen sich Solar- und Windenergie gegenseitig. Solarenergie produziert mehr Strom im Sommer und tagsüber. Windenergie produziert mehr Strom nachts und im Winter. Gemeinsam sorgen sie für eine ausgeglichenere Stromproduktion. Darüber hinaus bestehende regionale Schwankungen können durch ein starkes Stromnetz ausgeglichen werden. Als weitere Maßnahme können Speicher zeitliche Schwankungen in Stromproduktion und -verbrauch ausgleichen.

Versäumt man eine der vier Maßnahmen, so wird es teuer. Wird die Windenergie nicht ausreichend ausgebaut – wie in Bayern geschehen – dann folgt eine Dauerbelastung des Stromnetzes. Weite Teile des Winters muss dann Strom aus anderen Teilen des Landes herangeschafft werden. Wenn – wie in Bayern geschehen – dann auch noch der Ausbau des Stromnetzes blockiert wird, wird es richtig teuer.

Die Bedeutung der Windenergie

Die Bedeutung des gemeinsamen Ausbaus von Solar- und Windenergie lässt sich gut an der Grafik der deutschen Solar- und Windstromproduktion des vergangenen Jahres veranschaulichen.

Die Graphik zeigt für 52 Wochen des Jahres 2022 die Produktion von Solar- und Windstrom. Die Solarstromproduktion sieht aus wie eine Glockenkurve. In den ersten fünf Wochen lag die wöchentliche Solarstromproduktion bei zum Teil deutlich unter 400 GWh. Dann stieg sie an. Von der 15. bis zur 36. Woche lag sie dann konsequent über 1.000 GWh, wobei sie in der 24. und 32. Woche sogar die 2.000 GWh überschritt. Dann fiel die Solarstromproduktion wieder ab. Von der 48. bis zur 51. Woche fiel die Solarstromproduktion gar auf unter 200 GWh. Die Windstromproduktion unterliegt deutlich stärkeren Schwankungen, aber zeigt grob ein gegensätzliches Bild. In den ersten 8 Wochen wies sie Werte über 2.000 GWh auf. In der siebten Woche waren es sogar über 6.000 GWh. Den Rest des Jahres schwankt es, wobei die tiefsten Werte im Sommer angenommen worden. Lediglich in der 12., der 17., der 18., der 22., der 32. und der 33. Woche fiel die Erzeugung an Windstrom auf unter 1.000 GWh. Die Werte gleichen sich so gut aus, dass in dem Jahr nur der 48., der 49. und der 50. Woche weniger als 2.000 GWh an Strom aus Solar- und Windenergie gemeinsam gefördert wurde. Produktion von Solar- und Windenergie im Jahr 2022 von Woche 1 (3. bis zum 9. Januar 2022) bis Woche 52 (26. Dezember 2022 bis 1. Januar 2023): Die Daten stammen von energy-charts.info, welches sie wiederum laut eigenen Angaben von ENTSO-E, AGEE-Stat, Destatis, Fraunhofer ISE und AG Energiebilanzen hat.

Die Grafik zeigt, wie gut sich Solar- und Windstromproduktion ergänzen. Im Jahr 2022 gab es 12 Wochen, in denen weniger als 500 GWh an Solarstrom produziert wurde, und 16 Wochen, in denen weniger als 1.500 GWh an Windstrom produziert wurde. Es gab im ganzen Jahr aber nur drei Wochen, in denen weniger als 2.000 GWh an Strom durch Solar und Wind gemeinsam produziert wurde. In keiner einzigen Woche produzierten sie gemeinsam weniger als 1.300 GWh und damit immer noch 13 % der deutschen Stromproduktion der besagten Woche. (Soviel zum Mythos der Dunkelflauten.)

Die oberen Grafiken veranschaulichen im Hinblick auf die Monate Dezember, Januar und Februar noch etwas Weiteres. Zukünftig werden ein Großteil der Gebäude mit Wärmepumpen beheizt werden. Diese Wärmepumpen werden überwiegend im Winter und nicht im Sommer laufen. Also werden sie überwiegend nicht mit Solarstrom – denn den gibt es in den kalten Monaten nur wenig – sondern vor allem mit Windenergie betrieben werden. Gerade für eine gelungene Wärmewende darf die Windenergie nicht fehlen.

Video zu dem Thema

Bei FFF Augsburg und im Klimacamp ist das Thema schon lange bekannt. Bereits am 16. Tag des Klimacamps (dem 16. Juli 2020) vor fast genau drei Jahren hatten wir ins Zeughaus zu einem Vortrag „100 % Erneuerbare Energieversorgung in Deutschland – (Wie) Geht das?“ eingeladen. Darin betonte ein Experte für Energiewirtschaft aus Aachen die Wichtigkeit des zeitgleichen Ausbaus von Solar- und Windenergie. Eine Aufzeichung des Vortrags findet sich auf dem Youtube-Kanal von „Fridays for Future Augsburg“.

Traurigerweise stellen wir auch bei politischen Entscheider*innen immer wieder enorme Wissenslücken bezüglich der Thematik fest.

Chancen einer Energiewende ohne Windenergie und Stromimport?

Unter Ausschluss der Windenergie und ohne den Import von Strom aus anderen Bundesländern, bleiben Bayern nicht viele Möglichkeiten. Dann würden beispielsweise Saisonspeicher eine letzte Möglichkeit für die benötigte Energiewende darstellen. Diese müssten überschüssige Energie aus den sonnenreichen Sommermonaten bis in die Wintermonate speichern. Alternativ könnte man weite Teile des Landes mit Solaranlagen überziehen, so dass auch das spärliche Sonnenlicht in den dunklen Wintermonaten ausreicht, um den eigenen Energiebedarf zu decken. Beides wäre zwar technisch möglich, ist aber nicht ökonomisch, um nicht zu sagen nahezu unbezahlbar. Es kostet ein Vielfaches dessen, was eine ausgeglichenen Energiewende kostet. Diese Kosten der bayerischen Alleingänge schaden der Akzeptanz der Energiewende in der Bevölkerung.

Bei einer ausgeglichenen Energiewende müssen Energiespeicher nur Lücken in der Energieversorgung von wenigen Wochen überbrücken können, nicht ganze Jahreszeiten. Ebenso wird das Stromnetz weniger belastet. Das stärkt die Versorgungssicherheit und macht die Energiewende auch zum finanziellen Erfolg.

Bedeutung des Netzausbaus für den Strompreis

Über einem Gebiet von der Größe Deutschlands oder gar Europas gibt es eigentlich immer einen Ort, an dem Wind weht oder Sonne scheint. Allerdings weht der Wind nicht immer in Norddeutschland und scheint die Sonne nicht immer in Bayern. Manchmal weht in Bayern ein kräftiger Wind. Manchmal ist es in Bayern auch bewölkt, aber in Norddeutschland scheint die Sonne. Ein starkes Stromnetz würde helfen dies auszugleichen. Der Strom könnte von den billigsten Produzenten innerhalb des Stromnetzes bezogen werden. Die Europäische Union strebt einen einheitlichen Energiemarkt an.

Eine einheitliche Strompreiszone stellt ein Gebiet dar, in dem Strom frei gehandelt werden kann. Verbraucher*innen am einen Ende der Strompreiszone können Strom von Produzent*innen am anderen Ende der Strompreiszone kaufen. Damit das funktioniert, müssen Stromtrassen existieren, die den Strom von Produzent*innen zu Verbraucher*innen transportieren.

Nicht jede Transaktion führt zu einer realen Stromübertragung. Wenn eine Verbraucherin in Norddeutschland Strom bei einer Produzentin in Bayern kauft und zeitgleich ein Verbraucher in Bayern die gleiche Menge an Strom bei einem Produzenten in Norddeutschland kauft, dann muss in der Realität kein zusätzlicher Strom zwischen Nordeutschland und Bayern übertragen werden. Wenn aber der überwiegende Anteil des Stroms, der in Bayern verbraucht wird, in Norddeutschland produziert wird, dann sind sehr wohl reale Übertragungskapazitäten notwendig.

Was geschieht, wenn diese Übertragungskapazitäten nicht reichen? Dann müssen näher an den Verbraucher*innen zusätzliche Kraftwerke hochgefahren werden. So haben wir sehr häufig die Situation, dass in Norddeutschland große Mengen an günstigem Windstrom bereit stünden (und an Verbraucher*innen in Bayern verkauft werden), die nicht nach Bayern übertragen werden können. Die Windkraftanlagen in Norddeutschland müssen dann heruntergeregelt werden und in Bayern müssen teurere Kraftwerke hochgefahren werden, um die Verbraucher*innen tatsächlich mit Strom zu versorgen. Diese Prozesse laufen unter dem Namen Redispatch und haben allein im Jahr 2021 rund 590 Millionen Euro an Kosten verursacht.12

Bis 2018 bildeten Deutschland und Österreich eine gemeinsame Strompreiszone. In Österreich, Bayern und Norddeutschland bezahlte man den selben Preis. Allerdings fehlten die Stromtrassen, um günstigen Windstrom aus Norddeutschland nach Bayern und über Bayern nach Österreich zu leiten. Die gemeinsame Strompreiszone wurde zwischen Deutschland und Österreich aufgespalten.34 Die bayerische Blockade des Netzausbaus kostete Österreich durch die Abspaltung bereits Milliarden von Euros (allein 2022 schätzungsweise 1,9 Mrd. Euro4). Die Engstellen sind aber nicht die Leitungen zwischen Bayern und Österreich, sondern die Nordsüdverbindungen innerhalb Deutschlands. Folglich schlägt die zuständige EU-Agentur für Zusammenarbeit der Energieregulierungsbehörden (ACER) eine weitere Spaltung der Strompreiszonen Deutschlands entlang der Engstellen im Stromnetz vor.3 Dieser Vorschlag stößt bei einigen norddeutschen Bundesländern auf viel Zuspruch.156 Zwar würde es Bayern als Wirtschaftsstandort für energieintensive Industrie schädigen, aber es könnte Norddeutschland eine Chance gegeben, energieintensive Industrie von der Abwanderung abzubringen oder sogar energieintensive Schlüsselindustrien neu anzusiedeln. Möglicherweise mittel- bis langfristig der größte Vorteil: Separate Strompreiszonen schaffen einen finanziellen Anreiz für eine sinnvolle Energiepolitik.

Sonstige Stützen der Energiewende

Eine weitere Stütze zur Energiewende stellen flexible und intelligente Stromverbraucher dar. Diese benötigen Strom, sind aber relativ flexibel wann im Verlauf eines Tages sie den Strom verbrauchen. Ein Beispiel dafür sind Kühlhäuser.
Es gibt verschiedene Ideen und Pilotprojekte, um dieses Konzept weiterzubringen. Wichtig: Flexible Stromverbraucher haben einen Anreiz dazu den Strom dann zu verbrauchen, wenn er besonders günstig ist. Das ist derzeit im Angesicht von Redispatch-Maßnahmen auf Basis von fossilen Kraftwerken nicht unbedingt gleichbedeutend mit besonders umweltfreundlichem Strom. Aber es ist eine Maßnahme mit großem Potenzial.

Ebenso leisten flexible Stromproduzenten, wie Wasserkraftwerke, einen Beitrag zur Steuerung der Energienetze. Wasserkraft nahm seit 2014 immer einen Anteil zwischen 3 % und 4 % an der deutschen Stromproduktion ein. Ihr Ausbaupotenzial ist zu gering, um eine der großen Säulen der Energiewende zu werden.

Fazit

In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Säulen der Energiewende, die in Bayern aus populistischen Gründen blockiert werden. Hier sehen wir den höchsten Nachholbedarf. Ein gutes Energiewendekonzept muss aber alle vier Säulen enthalten, auch Solarenergie und Stromspeicher.

Bedeutung für Bayern (Analyse des Fachforums Energie)

Unabhängig von uns hat das Fachforum Energie der Lokalen Agenda 21 eine ähnliche Analyse für Bayern vorgenommen.7 Diese zeigt monatsgenau für Bayern, was wir hier wochengenau für Deutschland erstellt und für Bayern vermutet haben. Bayern hat zu einseitig auf Solarenergie gesetzt. Dadurch liegt im Sommer eine Überversorgung und im Winter eine Unterversorgung vor. Vor allem die Grafiken dort auf Seite 4 illustrieren, dass Bayern ohne unwirtschaftliche Saisonspeicher oder große Stromtrassen so nicht weitermachen kann. Die Grafik auf Seite 7 zeigt, dass auch eine Verzehn­fachung der installierten Solarkapazität die Winterlücke nicht schließen können wird. Bayern braucht mehr Windkraft!7

Das Fachforum Energie hat versucht ein für Bayern optimales Ausbauziel zu ermitteln. Bei diesem Szenario würden Solarenergie und Windenergie beide auf eine installierte Leistung jeweils von 25 GW ausgebaut werden. Stand 2021 existierten etwa 16 GW an installierter Solarkraftkapazität und 2,6 GW an installierter Windkraftkapazität. Das für Bayern optimale Szenario bedeutet eine Verdopplung der bestehenden Solarkraftkapazitäten und eine Verzehnfachung der bestehenden Windkraftkazitäten. Dann wäre die Produktion so ausgeglichen, dass man lediglich Reserven für etwa zwei Wochen in Speichern vorhalten müsste, und den derzeitigen bayerischen Strombedarf komplett ohne Stromimporte mit erneuerbarer Energie decken könnte, heißt es dort.7

Das Fachforum Energie verweist auch auf ein zweites Szenario. Dieses sieht einen verstärkten Stromtrassenausbau zwischen Bayern und Norddeutschland vor. Dann täte es auch die Schaffung von Solar- und Windkraftkapazitäten im Verhältnis 2 zu 1.7 (Wir interpretieren das als 34 GW Solarkraftkapazität und 17 GW Windkraftkapazität.)

Unser Fazit für Bayern

Die zunehmende Elektrifizierung des Wärme- und Verkehrssektors wird den Bedarf zwar noch ansteigen lassen, aber nicht um astronomisch hohe Werte. Eigentlich sollte es ein positiver, hoffnungsvoller Gedanke sein, dass wir ohne Verweigerung der Windkraft Bayerns Energieversorgung frei von fossilien Energiequellen, schädlicher Erdgasföderung in unserem Hinterhof und Energieimporten machen können. Schade, dass das nicht die Vision ist, die Bayerns Politik antreibt.

Sonstiges / Ergänzungen / Weitere Graphiken

Wir haben für unsere Graphik oben im Text das Jahr 2022 gewählt, weil es zum Zeitpunkt der Erstellung des Artikels das aktuellste Jahr war, zu dem vollständige Daten vorlagen. Wir wollen euch die anderen Graphiken aber nicht vorenthalten und aktualisieren sie auch von Zeit zu Zeit anhandder uns zur Verfügung stehenden Daten. Tatsächlich zeigen alle letzten acht Jahre (2016 bis 2023) ein ähnliches Bild. Die Solarenergie ist im Sommer am stärksten und im Winter sehr schwach. Windenergie hat das ganze Jahr über gute und schlechte Wochen, ist aber tendenziell im Winter besser dran. Gemeinsam ergänzen sie sich. Phasen, in denen sie mal beide für ein paar Wochen wenig Strom produzieren, kommen aller paar Jahre mal vor. Wochen, in denen sowohl Wind als auch Solar nahezu keinen Strom produzieren, gibt es praktisch nicht. Solar und Wind haben gemeinsam seit 2018 in jeder Woche mehr als 10 % der deutschen Stromproduktion ausgemacht, in einigen Wochen auch über 60 %, in einer Woche gar über 75 %. Beide haben gemeinsam seit 2016 nicht mehr in mehr als drei aufeinander folgenden Wochen weniger als 2.000 GWh pro Woche an Strom produziert und seit 2018 nicht mehr in mehr als drei aufeinander folgenden Wochen weniger als 2.500 GWh pro Woche an Strom produziert. Seit 2017 erzeugten sie in keiner Woche weniger als 1.000 GWh Strom. In den Spitzenwochen erzeugten beide gemeinsam über 6.500 GWh an Strom.

Im Jahr 2016 war die Erzeugung von erneuerbaren Strom sehr schwach. Zwar lag sie in keiner Woche bei unter 1.000 GWh, aber in 21 von 52 Wochen bei unter 2.000 GWh. Den Höchstwert erreichten sie in Kalenderwoche 4 mit über 4.000 GWh, von welchen über 3.800 GWh auf Windkraft zurückgehen. Solarenergie kommt in keiner Woche über 1.500 GWh.

Im Jahr 2017 überschritt Solarenergie in Kalenderwoche 21 die Marke von 1.500 GWh. Windenergie schwankte stärker als im Vorjahr. So lag die Windstromerzeugung in Kalenderwoche 38 mit unter 420 GWh unter dem Tiefststand vom Vorjahr, in den Kalenderwochen 8, 40, 49 und 52 mit jeweils über 4.000 GWh über dem Hochststand des Vorjahres. In Kalenderwoche 3 beginnend am 16. Januar und Kalenderwoche 4 endend am 29. Januar waren sowohl Wind also auch Solar sehr schwach. Gemeinsam schafften sie es in Kalenderwoche 3 auf knapp über 900 GWh, in Kalenderwoche 4 dann immerhin schon wieder auf über 1.400 GWh. Nur in den Kalenderwochen 3, 4, 5, 35, 38 und 39 produzierten sie gemeinsam unter 2.000 GWh. Wikipedia schreibt, dass der Zeitraum vom 16. bis zum 25. Januar des Jahres 2017 (ganze Kalenderwoche 3 und erste Hälfte Kalenderwoche 4) häufig als Beispiel für eine Dunkelflaute aufgeführt wird. Trotz durchgehender sogenannter Dunkelflaute wurde in Kalenderwoche 3 über 240 GWh an Solarstrom und über 670 GWh an Windstrom produziert.

Im Jahr 2018 gab es weniger Extreme als im Vorjahr, aber einen neuen Rekord. So produzierten Solar und Wind in Kalenderwoche 49 gemeinsam über 4.700 GWh an Strom. Lediglich in den Kalenderwochen 6 und 42 wurde unter 2.000 GWh an Strom über Solar und Wind produziert.

Das Jahr 2019 neue Rekorde. So wurde in Kalenderwoche 10 über 5.900 GWh an Strom durch Solar und Wind gewonnen und in Kalenderwoche 11 gar über 6.100 GWh, wobei Solar nur jeweils etwas mehr als 500 GWh beisteuerte. Solar verzeichnete in Kalenderwoche 26 mit über 1.800 GWh einen neuen Höchstwert.

Dem Jahr 2020 werden 53 Kalenderwochen zugerechnet. Darunter ist die überaus windarme Kalenderwoche 29 im sonnenreichen Sommer, in der die Windstromproduktion die 440 GWh unterschritt. In keiner Woche produzierten die beiden gemeinsam unter 1.500 GWh. Nur in den Kalenderwochen 4, 29, 48 und 50 produzierten sie unter 2.000 GWh.

Die Zahlen für das Jahr 2021 sehen sehr ausgeglichen aus. In keiner Kalenderwoche stieg die Produktion von Strom aus Solar und Wind auf über 5.000 GWh. Nur in den Wochen 1 und 45 fiel sie auf unter 2.000 GWh, blieb aber immer über 1.500 GWh. In Kalenderwoche 24 wurden mehr als 2.000 GWh allein an Solarstrom generiert.

Hier nochmal die Graphik aus dem Text mit den Werten für 2022. Nur in drei Wochen lag die Zahl bei unter 2.000 GWh. Dies geschah allerdings in drei aufeinanderfolgenden Wochen, nämlich den Kalenderwochen 48, 49 und 50. In Kalenderwoche 49 waren es sogar etwas weniger als 1.500 GWh. Es ist seit 2018 das erste Ereignis in den Statistiken, dass so wie eine Dunkelflaute aussieht. Grundsätzlich war es aber für Solar und Windenergie ein gutes Jahr. In 34 Kalenderwochen, also mehr als der Hälfte des Jahres, wurden mehr als 3.000 GWh an Strom durch Solar und Wind erzeugt. In Kalenderwoche 7 waren es sogar über 6.600 GWh.

2023

Auch das Kalenderjahr 2023 sieht gut aus und zeigt wie toll sich Wind und Solar gegenseitig ergänzen. In 5 Wochen wurde weniger als 500 GWh an Solarstrom erzeugt. In 5 Wochen wurde weniger als 1.500 GWh an Windstrom erzeugt. Allerdings wurde nur in einer einzelnen Woche weniger als 2.500 GWh an Strom aus Solar- und Windkraft gemeinsam produziert und sogar in nur vier Wochen unter 3.000 GWh. In den ersten 32 Wochen von 2023 erzeugten Wind und Strom gemeinsam in fast jeder Woche zwischen 3.000 GWh und 5.000 GWh. Ausnahmen waren: In der zweiten Kalenderwoche erzeugten die beiden über 6.000 GWh, davon nur knapp unter 6.000 GWh durch Wind. In der vierten Kalenderwoche waren es knapp unter 1.500 GWh. In der sechsten, neunten und vierzehnten Kalenderwoche waren es zwischen 2.500 GWh und 3.000 GWh.

2024

Auch 2024 beobachten wir weiter die Stromerzeugung. Hier die Grafik für die ersten sechsundzwanzig Kalenderwochen. In keiner einzigen Woche produzierteten die beiden gemeinsam weniger als 3.000 GWh. In den ersten 26 Wochen von 2024 folgt die Menge pro Woche erzeugten Solarstroms wieder in etwa der üblichen Glockenkurve. Damit ergänzt es eine Schwäche von Windstrom im Sommer recht gut.

Fazit 2016 bis 2024

Die Erfahrungen der letzten siebeneinhalb Jahre deuten darauf hin, dass eine Energiewende mit

  1. einem gemeinsamen Ausbau von Solarenergie und Windenergie,
  2. einem starken Stromnetz,
  3. effizienten Stromspeichern zum Ausgleich von kurzzeitigen Schwankungen in der Stromproduktion innerhalb einer Woche sowie
  4. einer Notfallenergiereserve von drei Wochen, beispielsweise in Form von Gaskraftwerken in Kombination mit Biomasse oder Power2Gas eventuell unterstützt von Wasserkraft,

in Deutschland funktionieren kann. Es braucht keine Seasonspeicher, um gigantische Energiemengen von einer Jahreszeit in eine andere zu bringen. Es braucht keine Kernkraft, die als Methode zur Stromerzeugung zu teuer ist, um ohne staatliche Unterstützung wirtschaftlich zu sein. Es darf nicht auf Luftschlösser wie Fusionsenergie gewartet werden, die sowieso frühestens in Jahrzehnten nennenswert zur Stromerzeugung beitragen können werden.

Siehe auch:

– Klimacamp Augsburg (https://augsburg.klimacamp.eu alias https://www.klimacamp-augsburg.de/)

Dieser Artikel steht unter der Lizenz Creative Commons BY 4.0.

Fußnoten

  1. https://de.wikipedia.org/wiki/Redispatch_(Stromnetz) ↩ ↩2

  2. https://www.augsburger-allgemeine.de/bayern/energie-norddeutsche-wollen-biligeren-strom-zu-lasten-bayerns-id64045226.html ↩

  3. https://www.br.de/nachrichten/bayern/neue-preiszonen-muss-bayern-bald-mehr-fuer-strom-bezahlen,TTJI1C6 ↩ ↩2

  4. https://www.derstandard.de/story/2000144392733/oesterreich-droht-milliardennachteil-durch-rausfall-aus-deutscher-strompreiszone ↩ ↩2

  5. https://www.spiegel.de/wirtschaft/energiekrise-nord-laender-wollen-eigene-strompreise-a-90f3f080-c2ae-405f-911d-d55f1f67fa20 ↩

  6. https://www.spiegel.de/wirtschaft/energiepreise-olaf-scholz-lehnt-vorschlag-zur-aufteilung-des-strommarktes-in-preiszonen-ab-a-07e9c8b1-cb8a-4069-8dcb-d2290a82c32a ↩

  7. Fachforum Energie: Monatsweise Aufschlüsselung von Stromerzeugung und Stromverbrauch in Bayern als Grundlage einer effektiven und kosteneffizienten Energiepolitik ↩ ↩2 ↩3 ↩4