Montag, 2. April 2012

Die gar nicht so bösen Schattenkraftwerke

Wenn es um den Ausbau erneuerbarer Energien geht, wird gerne der Begriff „Schattenkraftwerk“ als Schreckgespenst an die Wand gemalt und behauptet, diese würden die CO2-Bilanz sogar noch verschlechtern. Das ganze ist – wie so vieles in diesem Bereich – völliger Unsinn und ein reales Problem gleichzeitig.

Ein Schattenkraftwerk oder auch „warme Reserve“ ist ein Kraftwerk, welches für den Fall, dass ein anderes Kraftwerk sehr kurzfristig ausfällt, ständig am Netz hängt. Dieses Kraftwerk produziert dabei jedoch durchaus Strom, allerdings mit einem um 5-10% schlechteren Wirkungsgrad – unterm Strich ist das immer noch wesentlich weniger als bei vollem Betrieb.

Nehmen wir ein exemplarisches modernes Steinkohle-Kraftwerk: 650g CO2/kWh, 1 GW Nennleistung und 43% Wirkungsgrad bei „Volldampf“ macht 1 GWh Strom und 650t CO2 pro Stunde. Im Sparmodus (1/3 Last, 35% Wirkungsgrad) werden es nur noch 335 GWh Strom, aber auch nur noch 266t CO2. Das ist für dieses Kraftwerk jetzt pro kWh schlechter, das macht aber nichts – denn die anderen 2/3 kommen mit 0g CO2 von einer Windkraftanlage oder einer Photovoltaik. Dadurch summiert sich das ganze auf 266g CO2/kWh – 60% weniger!

Und die Sache wird sogar noch besser, denn als „Schattenkraftwerk“ eignet sich zur Not ein Steinkohle-Kraftwerk, besser aber ein Gaskraftwerk (inklusive Biogas und ähnlichem). Braunkohle (die bei Volldampf um 1kg CO2/kWh produziert) aber kann nur in 6-Stunden-Blöcken geregelt werden; viel zu viel, um dem Wetter zu folgen. Insofern führt alleine das „Risiko“, dass man den Strom nicht braucht zum Ersatz von Braunkohle-Kraftwerken durch etwas ökologisch besseres.

Die Aussage, dass man Unmengen neuer solcher Anlagen gebaut werden müssten, ist allerdings auch unsinnig – denn Wettervorhersagen mögen nicht immer haargenau treffen, sind aber genau genug, um mit dem vorhandenen Bestand an entsprechend regelbaren Kraftwerken auszukommen. Für die längerfristig vorhersagbaren Schwankungen wird dann an der Braunkohle gedreht oder auf die „kalte Reserve“ – Kraftwerke, die normalerweise gar nicht laufen – zurückgegriffen.

Entsprechend sieht die Stromproduktion inzwischen in Deutschland aus (Achtung, das ganze ist nur auf die derzeitige Jahreszeit bezogen; im Sommer hämmern die leidigen Klimaanlagen ordentlich Grundlast drauf!): Die Grundlast liegt zumeist bei etwa 30 GW (mit Schwankung von 20-40), welche von Kernkraft (konstant durch), Braunkohle (die wird tief in der Nacht und am Wochenende leicht runtergefahren) und den im Sparbetrieb laufenden Schattenkraftwerken geliefert wird. Da drüber haben wir etwa 5-15 GW Windkraftwerke und als Spitze die – nahezu perfekt der berühmten „Mittagsspitze“ folgenden – Solaranlagen. Die Schwankungen beim Wind scheinen dabei riesig, jedoch handelt es sich dabei nur um Schwankungen zwischen verschiedene Tagen. Innerhalb eines Tages liegen die Unterschiede mit selten mehr als 3 GW deutlich (!) unterhalb der über die Schattenkraftwerke mindestens abfederbaren 12 GW. Diese Zahl ergibt sich aus den jeweils höchsten Werten für Gas- und Steinkohle in diesem Jahr. Und 10 GW Pumpspeicher (eigentlich für extrem kurzfristige Schwankungen gedacht) gibt es zur Not auch noch.

Kommen wir nun zu Spekulationen…


Eine weitere Verdopplung der Windkraftanlagen mit vergleichbaren Standorten würde jetzt rechnerisch zu 10-30 GW und einer kurzzeitigen Schwankung um 6 GW bei dem Ertrag führen. Dies würde bedeuten, dass 5 GW konventioneller Grundlast-Anlagen vollständig überflüssig werden. Weitere 10 GW müssten zudem in Zukunft regelmäßig abgeschaltet werden. Dies lässt sich nicht alleine erreichen, indem man sämtliche Braunkohle-Anlagen auf Sparbetrieb herunterschaltet, sondern man wird einen Teil davon komplett durch mit dann höherer Auslastung laufender Steinkohle- oder Gaskraftwerke ersetzen müssen – oder man versenkt weitere der 10 GW Kernkraftwerke (die ob ihrer nahezu völligen Unregelbarkeit dann sowieso allmählich "im Weg" sind). In Summe würde dieses Szenario die eigentliche Grundlast auf 20 GW (mit Schwankung von 10-30) verringern – die Hälfte dessen, was es zum Beginn der Energiewende war. Am heutigen Sonntag waren wir mit 23 GW (gegenüber ~27 GW erneuerbarer) nicht weit von diesem Fall weg…

In diesem Szenario wären dann voraussichtlich noch 5 GW Kernkraft, 15 GW Braunkohle und 15 GW sonstiger Verbrennungs-Kraftwerke übrig. Letzteres (dank neuer Gaskraftwerke) vielleicht auch 20 GW, was dann voraussichtlich einige Braunkohle-Kraftwerke killt, welche zu unflexibel geworden sind. Ein noch weiterer Ausbau der Windkraftanlagen wird dann allerdings tatsächlich zu einem Problem führen – nämlich dass selbst wenn *alle* auf Verbrennung basierenden Kraftwerke im Sparbetrieb laufen, immer noch zu viel Strom produziert wird. Um dann nicht „Strom für's Klo“ zu produzieren, muss man weitere Kraftwerke haben, die sich komplett abschalten lassen. Hier kommen dann die Pumpspeicherkraftwerke zum Zuge (die nebenbei sogar Strom „fressen“ können, denn in Zukunft werden diese wohl nicht mehr Nachts, sondern bei Überschüssen gefüllt werden).

Ein weiterer Ausbau der Photovoltaik führt zu weniger gravierenden Änderungen, einzig wird die Grundlast öfters im "Nachtmodus" verweilen. Sonntags Mittags wird man dann wohl hin und wieder sogar Solaranlagen vom Netz kicken müssen, weil deren Strom *wirklich* keiner mehr braucht.

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