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8/10/2019 Beitrag von Wind und Sonne zur Netzstabilitaet
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Beitrag von Wind und Sonne zur Netzstabilitt
Ab 2015 beginnt mit der Abschaltung des KKW Grafenrheinfeld die
der zweite Zyklus des
Atomausstiegs, weitere 8 Kernkraftwerken werden bis Ende 2022
abgeschaltet werden.
Die Partei der Grnen mchte sogar bis 2030 bei der Stromerzeugung
ganz auf konventionelle
Kraftwerke (Braun,- und Steinkohle sowie Gaskraftwerke)
verzichten.
Ein Grund bei den regenerativen Energie einmal nher die beiden
am hufigsten installierten
Energieformen Photovoltaikanlagen und Windkraftanlagen unter die
Lupe zu nehmen.
Beitrag der Photovoltaikanlangen zur Netzstabilitt
Gerne wird in den Medien ber neue Erfolgsmeldungen zur
Sonnenenergie berichtet. So wurde in
diesem Sommer fr eine Stunde eine Einspeisung von ber 25 000 MW
erreicht.
Dann klingen die Schlagzeilen dass so viel Strom eingespeist
wurde wie 25 Kernkraftwerke erzeugen
knnen, die Solarlobby zu der die meisten Medien gehren erwhnen
nicht dass dies nur ber 1
Stunde gelang.
Fr die folgende Untersuchung wurde der Zeitraum vom 30.11.14
0:00 bis 07.12.14 0:00 als genau
eine Woche oder 168 Stunden ausgewhlt. Die Datenquelle war EEX
die die Einspeisewerte im
15 min Takt liefert.
Ende Oktober 2014 waren laut Bundesnetzagentur 38 000 MW
Photovoltaikanlagen in Betrieb.
Zu Vergleich wurde ein typisches Kernkraftwerk wie GKN 2 mit
einer Nettoleistung von 1300 MW
gewhlt.
1. Die Fragestellung lautet knnen 38 000 MW installierte
PV-Anlagen ein KKW mit 1300 MW
vollstndig hinsichtlich der Netzstabilitt ersetzen (d.h. ber den
gesamten Zeitraum sicher
1300 MW einspeisen)?
Charakteristisch fr die Einspeisung von PV-Strom ist der tgliche
Tages-Nachtgang.
Je nach Durchlssigkeit der Wolkendecke sind die Spitzen der
Stromeinspeisung um ca. 12:00unterschiedlich hoch.
Lediglich 15 min (0,15 % der Gesamtzeit) betrug am 6.12 der
Einspeisewert dem von 2 KKWs.
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MWStromeinspeisung PV-Anlagen 30.11.14-06.12.14
1300 MW
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16 Stunden (9,5 %) wurde der Einspeisewert von einem KKW
berschritten.
D.h. im Umkehrschluss 152 Stunden (90,5 %) wurde nicht einmal
bei 38 GW installierter Leistung die
Einspeiseleistung von einem KKW (1,3 GW) erreicht.
An 103 Stunden (61,3 %) wurde gar kein Strom eingespeist!
Alle Photovoltaikanlagen reichen z.Zt. nicht aus um nur ein KKW
hinsichtlich der
Netzstabilitt zu ersetzen.
2. Angenommen Europas grtes Pumpspeicherkraftwerk Atdorf mit
einer maximalen
Leistung von 1400 MW und einem Arbeitsvermgen von 13 GWh wre
betriebsbereit und
zum Zeitpunkt 30.11 0:00 wre das Becken ganz gefllt. Wrde das in
Kombination zum
PV-Strom den KKW-Strom vollstndig und stabil ersetzen?
Von den 13 GWh sind bis 30.11 10:30 bereits 11,9 GWh verbraucht.
Von 10:45 bis 13:45 dient der
berschssige Strom den Wasserspeicher zu fllen. Zu den verblieben
1,1 GWh knnen in diesem
Zeitraum bei einem Wirkungsgrad von 80 % 0,8 GWh Arbeitsvermgen
hochgepumpt werden so dass
dann 1,9 GWh zur Verfgung stehen.
Bereits am ersten Tag der Woche am 30.11 kurz nach 16:00 ist das
Pumpspeicherkraftwerk leer undkann keinen Beitrag zur Pufferung des
Fehlbetrags bei der Photovoltaik mehr liefern.
Auch mit dem grten noch zu bauenden Pumpspeicherkraftwerk
gelingt die
Netzstabilisierung nicht.
Das obige Beispiel war zwar eine Woche in der fast in ganz
Deutschland keine Sonne schien.
Trotzdem ist dies noch nicht einmal der Worst Cast-Fall. Tritt
diese Wettersituation zwischen 17.12
und 23.12 ein sind die Werte aufgrund der krzeren Zeit zwischen
Sonnenauf- und untergang noch
schlechter.
Beitrag der Windkraftanlagen zur Netzstabilitt
Nach dem Boom der PV-Anlagen 2008-2012 sind die Ausbauzahlen bei
Windkraft 2014 wieder
deutlich hher als bei PV-Anlagen. Mit 37 000 MW installierter
Leistung, ist Wind auf dem Weg auch
in dieser Zahl die Photovoltaik wieder abzulsen. Da die
Arbeitsausnutzung fast doppelt so hoch wie
bei PV-Anlagen ist war Wind schon in der Vergangenheit die
regenerative Energiequelle mit der
hchsten Stromeinspeisung im Jahr.
Langsam werden auch die ersten Offshore-Anlagen in Betrieb
genommen dort ber Wasser soll der
Wind fast immer wehen und damit eine kontinuierliche
Stromeinspeisung garantieren.
In der nachfolgenden Rechnung wird eine optimistische Annahme
getroffen und zwar dass bereits
eine Vernetzung der Hochspannungstrassen vom Norden in den Sden
stattgefunden hat.
Tatschlich wird dies erst nach 2020 eintreten.
Auch hier wieder die entsprechende Fragestellung:
3. Die Fragestellung lautet: Knnen 37 000 MW installierte
Windkraftanlagen ein KKW mit
1300 MW vollstndig hinsichtlich der Netzstabilitt ersetzen (d.h.
ber den gesamten
Zeitraum sicher 1300 MW einspeisen)?
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Wie man aus dem Diagramm erkennen kann gab es in der
ausgewerteten Woche eine starke
Schwankungsbreite bei der Stromeinspeisung durch Wind. Sie hatte
eine Bandbreite von maximal
13200 MW bis 650 MW.
Auch hier wurde an insgesamt 37 Stundender Einspeisewert eines
Kernkraftwerks nicht erreicht.
Der gemeinsame Beitrag von Wind- und Solaranlagen zur
Netzstabilitt
Nach dem Motto gemeinsam sind wir stark werden wir jetzt die 38
000 MW installierte PV-Anlagen
und 37 000 MW Windanlagen bndeln zusammen sind es jetzt 75 000
MW da sollte es aber mglich
sein auf die Dauer mindestens so viel Strom einzuspeisen wie ein
Kernkraftwerk zuverlssig
produziert. Ich habe die beiden Datenstzen aufaddiert hier das
Ergebnis.
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Stromeinspeisung Windanlagen 30.11.14-06.12.14
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Wind- und Solarstromeinspeisung 30.11.14-06.12.14
1300 MW
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Selbst mit gemeinsamen Krften gibt es einen Zeitraum von 26
Stundenbei den die Einspeisemenge
weniger als die eines Kernkraftwerkes ist.
Selbst wenn in den nchsten 8 Jahren sich die installierte
Leistung von PV-Anlagen von 38 GW auf ca.
54 GW und die von Windanlagen von 37 GW auf 68 GW erhhen
solltedas grundstzliche Problem
bleibt. Nachts und bei Windstille kann man von Wind- und
Solaranlagen fast gar nichts an Stromein-
speisung erwarten.
Die angespannte Netzsituation wird sich zunehmend verschrfen da
bis Ende 2022 12 GW
zuverlssige Einspeisung durch Kernkraftwerke entfallen.
Gleichzeitig sollen aber konventionelle
Kraftwerke vom Netz gehen um das 40 Prozent Klimaschutzziel zu
erreichen. Auf der anderen Seite
knnen nur diese Anlagen das Netz stabil halten.
Auch der umgedrehte Fall wird mit jeder dazukommenden Solar- und
Windkraftanlage
problematischer werden. Bei Starkwind wie in den letzten Tagen,
mssen die konventionellen
Anlagen heruntergefahren werden wodurch deren Wirtschaftlichkeit
immer strker in Mitleiden-
schaft gezogen wird und damit immer mehr konventionellen Anlagen
nur durch Zuschsse (sieheReservekraftverordnung berleben knnen)
aber auf der anderen Seite berleben mssen damit das
gesamte Stromnetz nicht eines Tages seinen Black Out erfhrt.
