Deutschland: Zur Spitzenlastdeckung ist ein massiver Ausbau von PV-Strom notwendig

Bei 50 GW soll mit der Förderung des Ausbaus von Strom aus PV-Anlagen Schluss sein, geht es nach dem Willen der Bundeskanzlerin:

“Wir brauchen nicht mehr Energie, als wir im Lande verbrauchen” … “Das Ganze fügt sich zu keinem sehr kongruenten System zusammen” … “Danach gibt es keine Subventionierung mehr” (Bundeskanzlerin Merkel im Rahmen der Jahreskonferenz des Rates für Nachhaltige Entwicklung am 13.05.2013 – Vollständige Rede)

Damit hat die Bundeskanzlerin für Deutschland ein klares Ziel gesetzt. Wohin der Ausbau gehen soll. Erreicht ist dieses Ziel bei weitem noch nicht, wie man auch die Kanzlerin feststellt. Würde man den Ausbau des Stroms aus Sonne mit einer Fahrt von Berchtesgarden nach Flensburg vergleichen, dann hätte man gerade Kassel hinter sich gelassen.

Der Solarenergieausbau liegt jetzt bei  knapp 30 Gigawatt. Diesen werden wir bis auf 50 Gigawatt hochlaufen lassen. Danach gibt es keine Subventionierung mehr. An einem normalen Tag brauchen wir in Deutschland eine zur Verfügung stehende Kapazität von 65 bis 70 Gigawatt. (Angelika Merkel – Rede des Rates für Nachhaltigkeit)

Diese Berechnung ist nicht neu, denn bereits vor rund einem Jahr wurden diese Zahlen für die Kürzung der PV-Förderung als Basis angeführt (s.h. auch Focus Beitrag vom 28.06.2012). Nachhaltig ist, dass diese Zahlen noch heute Gültigkeit haben und nicht nur in der Diskussion um die Strompreisbremse Einklang gefunden haben. Nach über 20 Jahren Förderung des Ausbau von Sonnenstrom sind wir erst kurz hinter Kassel?

Betrachtet man die Erzeugungskurve von PV-Strom, so fällt auf, dass die Erzeugung zu dem Zeitpunkt am höchsten ist, wo auch der Verbrauch sein Maximum erreicht. Dieser als Spitzenlast bezeichnete Bereich wird bei konventioneller Stromerzeugung durch Gaskraftwerke bzw. Ölkraftwerke gedeckt. Alternativ kommt in diesem Bereich auch die Wasserkraft zum Einsatz. Ausgebaut in der Atomstrom-Ära, wurde überschüssige elektrische Energie in der Nacht genutzt, um Pumpspeicherkraftwerke zu füllen. Kommt es dann in der Mittagszeit zu einer stärkeren Last im Stromnetz, so wurde das Wasser wieder abfließen gelassen um die Spitzenlast zu bedienen.

“Wir brauchen aber noch so viel Grundlast für die Zeiten, in denen wir weder Sonne noch Wind zur Verfügung haben. Das muss in einem vernünftigen Maßstab bleiben.” (Angelika Merkel)

Gerade Pumpspeicherkraftwerke unterliegen durch die Energiewende einem Rollenwandel (weitere Informationen im Hintergrund Beitrag Wasserkraft bei Proteus-Solutions). Bei einem Stromnetz mit vermehrt unstetiger Stromerzeugung, dienen diese zur Befriedigung der Grundlast. Genauer ausgedrückt sollen diese Versorgungsengpässe bei fehlendem Wind und Sonnenstrom schließen helfen.  Damit dies gelingt müssen allerdings Kapazitäten frei werden, die bislang für die Deckung der Spitzenlast benötigt wird. Ein Teilziel des PV-Ausbaus muss somit die Deckung der Spitzenlast an “normalen” Tagen sein.

blog.stromhaltig hat daher einige Speicher- und Pumpspeicherkraftwerksbetreiber wie Vatenfall (Markersbach) oder auch die Talsperrenleitzentrale des Ruhrverbandes (Webseite) angeschrieben, um Informationen zur Füllhöhe und Abrufzeiten zu bekommen. Leider hat keiner der Betreiber bislang auf die Anfrage geantwortet. Die Beobachtung von Wanderern, die in den letzten Wochen gelaufen ist zeigt allerdings ein sehr zuverlässiges  Bild, welches sich auch im Lagebericht des Ruhrverbandes findet.

An Werktagen ist ein fast konstantes Sägezahnmuster erkennbar. Die Stauhöhe erhöht sich im Morgenverlauf bis ca 13:00 Uhr. Danach geht der Pegel zurück. An Wochenenden und an Feiertagen nimmt die Stauhöhe langsam ab, bevor sie mit Beginn der Produktion in den Industriebetrieben schlagartig zu – und anschließend wieder (schnell) abnimmt. Selbstverständlich zeigen solche “Laienbeobachtungen” sehr viele Ungenauigkeiten, da natürlich auch eine Abhängigkeit zu den Niederschlagsmengen besteht. Allerdings ist das Sägezahnmuster zu stark ausgeprägt, als das es nur ein Artefakt fehlender Daten sein kann.

Auch bei der KFZ-Abwrackprämie hatte man von Anfang an eine feste Zielmarke gesetzt. Dies führte gerade nach der Bekanntwerden der Halbzeit (s.h. auch Autobild von 2009) zu einem sehr unschönen Marktimpuls, welcher zum Ende in einem Desaster endete (s.h. auch Spiegel von 2009). An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich beim Mechanismus zur Förderung des Ausbaus von PV-Strom eigentlich nicht um eine klassische Förderung, sondern um eine Umlage handelt. Der große Unterschied zwischen Förderung und Umlage ist die Verwendung von Steuergeldern – oder eben nicht.

Ob das weiche Ziel, die Spitzenlast durch PV-Strom zu decken, bei 50 GW Kapazität erreicht wird, bleibt unklar. Notwendig ist die Erreichung, um Kapazitäten für das Basisband (Grundlast) aus der Wasserkraft frei zu bekommen. Notwendig ist es allerdings auch um die Übertragungnetze, die für den Transport von elektrischer Energie über weitere Strecken zuständig sind, zu entlasten.

Strom aus Photovoltaik wird hauptsächlich auf Höhe der Niederspannung eingespeist. Wie bereits im März 2013 an dieser Stelle beschrieben, lässt sich auf dieser Netzebene bereits ein Erfolg der dezentralen Stromerzeugung an den Netzverlusten ablesen.  Das Ziel ist allerdings auch hier noch in einiger Entfernung. An der Niederspannung sind die meisten Letztverbraucher angeschlossen. Ein Rückgang von einem Prozent-Punkt bei den Netzverlusten, stellt bereits ein sehr hoher volkswirtschaftlicher Gewinn da. Selbstverständlich wird dieser nicht eingepreist – bleibt aber als Beiwerk in der “Wertschöpfung-Strom” hängen.

Ideal ausbalanciert ist ein Stromnetz dann, wenn die Verbrauchsschwankungen im Tagesverlauf lokal ausgeglichen werden können. Dies bedeutet, dass die Übetragungsnetze nur noch geringe Schwankungen in ihrem Lastverlauf haben. Steigt die Erzeugung aus PV-Anlagen, dann steigt auch der Verbrauch – nicht ganz synchron, aber zumindest tendenziell. Am Tagesverlauf der Transnet BW kann man erkennen, dass es schon eine Dämpfung um die Mittagszeit gibt (wahrscheinlich durch PV-Anlagen), dieser allerdings wirklich nur die Spitze des Eisberges abdeckt. Gerade in den Stunden davor und danach würde sich ein weiterer Ausbau von PV-Anlagen auswirken. Neuere Module, die gerade im Bereich der indirekten Einstrahlung effizienter arbeiten, würden die Tagesschwankung des 28.05.2013 leicht abfedern.