Die sogenannten Erneuerbaren Energien haben durch den hohen Anteil von Photovoltaik und Windkraft einen entscheidenden Nachteil: es wird nicht dann Strom erzeugt, wenn er benötigt wird, sondern wenn die Sonne scheint und der Wind weht. Man spricht hier von fehlender Grundlastfähigkeit. Die notwendige Menge an Strom, die alle Verbraucher benötigen, kann nicht zuverlässig geliefert werden. Ein extremer Zustand wird als "dunkle Flaute" bezeichnet; weht kein Wind in der Nacht, so sinkt die Erzeugung von Strom bei Photovoltaik und Windenergie auf Null. Weht der Wind abwechslend schwach und stark, wird dieses Phänomen mit "Zappelstrom" umschrieben. Diese Tatasachen sind allgemein bekannt. Wie soll nun der Strom zuverlässig geliefert werden? Von euphorischen Verfechtern der Windenergie wird diese Frage zum Teil einfach ignoriert, denn sie stört ja den ungehemmten Ausbau. Von vernünftigen Leuten wird deshalb gefordert, dass man sich der Frage der Speichertechnologie zuwendet. Wie weit sind wir heute von einem funktionierenden Netzwerk von Stromspeichern entfernt?
Anhand von öffentlichen Quellen soll eine Beispielrechnung durchgeführt werden, um zu zeigen, in welchen Dimensionen man denken muss, wenn man sich mit dem Thema beschäftigt:
Im Jahr 2013 betrug der Bedarf an Strom in der Bundesrepublik Deutschland 604,9 TWh (Terawattstunden) (Quelle). Das sind 604.900 GWh (Gigawattstunden) oder 604.900.000 MWh (Megawattstunden) oder 604.900.000.000 kWh (Kilowattstunden).
Der modernste Stromspeicher Deutschlands wurde im Jahr 2015 in Feldheim in Brandenburg eingeweiht. Von den Erbauern wird er als der größte Stromspeicher in Europa bezeichnet. (Quelle: Pressemitteilung Energiequelle GmbH). Die gespeicherte Energie beträgt 6,5 MWh, die Investitionskosten betrugen 12,8 Millionen Euro.
Frage 1: Wie viele dieser Anlagen benötigt man, um den Strombedarf Deutschlands für einen Tag zu speichern?
Antwort 1: Man dividert den Gesamtbedarf (604.900.000 MWh) zuerst durch 365 Tage im Jahr und dann durch die Kapazität des Speichers (6,5 MWh). Das Ergebnis ist 254.963 Stück.
Hört sich schon mal nach einer großen Zahl an. Wie viel Fläche würde hierzu benötigt? Der Stromspeicher entspricht einer Halle von 17 mal 30 Metern (Quelle). Das wären in Deutschland mit einer Gesamtfläche von 357.168 km² etwa 130 km², oder, wenn alle Speicher gleichmäßig verteilt würden, bedeutet dies in jede Himmelsrichtungen alle 1,1 Kilometer ein Speicher. Die Kosten für die Fläche werden erst einmal nicht weiter betrachtet, sondern die Kosten für den Bau, Ausstattung und Installation.
Frage 2: Wie hoch wären die Investitionskosten?
Antwort 2: Man multipliziert die notwendige Stückzahl (254.963) mit den Investitionskosten des Speichers in Feldheim (12,8 Millionen) und erhält 3.263.526,4 Millionen Euro, entspricht 3,2 Billionen Euro.
Die Rettung des Weltklimas sollte uns schon etwas wert sein. Aber Moment, das sind ja 100% des jährlichen Bruttoinlandsprodukts Deutschlands. Wie soll das denn gegenfinanziert werden? Eine Möglichkeit besteht in der Umlage der Kosten auf alle Stromverbraucher, so wie die vielen anderen Kosten der Energiewende, zuvorderst die EEG-Umlage.
Frage 3: Wie hoch müsste der Strompreis sein, um diese Speicher zu bezahlen?
Antwort 3: Wir teilen die 3,2 Billionen Euro durch den Jahresbedarf von 604,9 TWh und dann noch einmal durch einen angenommenen Abschreibungszeitraum von 10 Jahren. Demnach würde sich der Strompreis um 53,44 Cent pro kWh erhöhen. Das wäre bei einem Durchsnittshaushalt mit 4.000 kWh Verbrauch pro Jahr eine Erhöhung von 2.137,60 Euro pro Jahr.
Selbst wenn man den Abschreibungszeitraum auf 20 Jahre erhöht, so bleiben immer noch etwas mehr als 1.000 Euro pro Jahr, die auf den Stromverbraucher zukommen. Das gilt aber nur, wenn alle Verbaucher, ob Privatpersonen oder Großverbraucher in der Industrie, gleichmäßig belastet werden.
Aber Achtung: DAS ALLES, UM EINEN TAG ABZUPUFFERN! Man schätzt, dass man so viel Strom in Speichern vorhalten sollte, wie in 2 Monaten verbraucht werden. Sie dürfen also alle obigen Kosten mit 60 Tagen multiplizieren.
Natürlich ist dies eine Rechnung mit den heute bekannten Technologien. Hoffentlich werden in der Zukunft Energiespeicher mit vielfach höheren Kapazitäten zur Verfügung stehen.
Frage 4: Wie effizient müsste bei gleichbleibenden Kosten dieser Speicher sein?
Antwort 4: Eine zehnfache Steigerung der Kapazität der Batterien würde bedeuten, dass immer noch 19,2 Billionen Euro investiert werden müssten (3,2 Billionen Euro mal 60 Tage geteilt durch Kapazitätssteigerung 10). Beim Faktor 100 sind wir mit einem Betrag von 1,9 Billionen Euro schon in einem überschaubaren Bereich. Es gäbe etwa 152.978 Stromspeicher in Deutschland (Notwendige Stückzahl zur Pufferung eines Tages mal 60 Tage geteilt durch 100). Wenn die Lebensdauer eines Speichers 10 Jahre betragen würde, müssten pro Jahr 180 Milliarden Euro aufgewendet werden, bei 20 Jahren Lebenszeit nur noch 90 Milliarden Euro pro Jahr. Das wäre aber immer noch viel, da der gesamte Stromumsatz in Deutschland im Jahr 2013 etwa 74,585 Milliarden Euro betrug (Quelle). Wir reden hier nur über die Zwischenspeicherung, die Kosten für die Stromerzeugung und Verteilung sind noch nicht berücksichtigt. Also nochmal eine Potenz größer bei der Effizienz: 1.000 mal besser als heute. Nur noch knapp 15.000 Speicher, 9 Milliarden Euro pro Jahr an Investitionskosten bei 20 Jahren Betriebszeit.
Na also, geht doch! Nur Faktor 1.000 besser als jetzt. Was bedeutet diese Steigerung? Speicher, die so viel mehr Strom als heute zur Verfügung stellen könnten, hätten eine enorme Energiedichte. So hätte ein Elektroauto eine Reichweite von 250.000 Kilometern! Jeder müsste nur 1-2 mal während des Lebenszeit des Fahrzeugs Energie tanken. Die Energie pro Tag für einen 4-Personen-Haushalt könnte mit 3,42 Stück handelsüblichen AA-Batterien, wie man sie aus seiner Fernseh-Fernbedienung kennt, bereitgestellt werden. Für das ganze Jahr benötigt man 4 Autobatterien, nur eben mit der 1.000-fach besseren Speichermöglichkeit wie heute.
Und wann werden diese Batterien zur Verfügung stehen? Nun in einem aktuellen Artikel des Bundesverbands Elektromobilität e.V. ist mit einer Verdreifachung der Energiedichte in 3-10 Jahren zu rechnen. Bei einem optimistischen Verlauf werden wir also in 300 Jahren ausreichend effektive Batterien besitzen.
Oh, doch erst so spät? Dann sollten wir es mit anderen Technologien versuchen. Dass aber eine Speicherung mit Pumpspeicherwerken (Wasser wird in einen künstlichen See gepumpt, um bei Bedarf über Turbinenschaufeln abgelassen zu werden) ebenfalls unrealistisch ist, zeigt dieser Artikel.
Wie das Gedankenexperiment der Energiespeicher zeigt, ist die aktuelle Energiewende eine Fehlplanung. Der Wunsch, im Jahr 2050 ausschließlich Strom über Erneuerbare Energien zu beziehen, ist ein Traumschloß, für das leider viel Geld ausgegeben wird. Und selbst, wenn dies gelingen würde, hätten wir lediglich 20% der in Deutschland verbrauchten Energie naturfreundlich erzeugt. 30% werden für den Verkehr benötigt, 50% für die Wärme (Heizung). Wir sollten die Realitäten im Auge behalten, wenn man über Erneuerbare Energien spricht. Aktuell geschieht dies leider nicht.