Seite 3: Kombination von Wind- und Solarenergie reduziert die Ladungsabweichung

Der Befund der gegenläufigen Ladungsabweichungen zwischen Wind und Sonne legt es nahe, diese beiden Energieformen so zu kombinieren, dass sich die resultierende Ladungsabweichung möglichst gut an den Verlauf der Nachfrage anpasst.

In Abbildung 7 ist beispielhaft für eine Region in der Mitte Deutschlands gezeigt, wie bei einer Kombination der volatilen Stromerzeugung, die sich aus Solar- und Windenergieanteilen zusammensetzt, die resultierende Ladungsabweichung verändert und an die Ladungsabweichung des Bedarfs angenähert werden kann.

Im gezeigten konkreten Beispiel wird von Windenergieanlagen mit 50% Benutzungsgrad ausgegangen, die von Haus aus geringere Ladungsabweichungen aufweisen würden als die heute in Deutschland eingesetzten Anlagen mit ca. 20% Benutzungsgrad. Bei einer Stromerzeugung, die zu 80% aus Windenergie und zu 20% aus Solarenergie käme, würde sich in dieser Region die geringste Ladungsabweichung von der Nachfrage ergeben.

Kontinentale Vernetzung

Weitere Ausgleichseffekte bei einer Stromversorgung mit volatilen erneuerbaren Energiesystemen ergäben sich durch eine leistungsstarke länderübergreifende Vernetzung von Erzeugungsgebieten. Abbildung 8 zeigt die Länder, die in der Untersuchung berücksichtigt wurden und bereits heute in einem kontinentalen Stromnetz zusammen geschlossen sind.

Statistisch gesehen würden sich Überschüsse und Defizite des volatilen Energiedargebots mit dem Durchzug von Hoch- und Tiefdruckgebieten in den einzelnen Regionen häufig gegenseitig ausgleichen.

Allerdings ergibt die Wetterdatenanalyse über lange Zeiträume, dass auch mit kontinentalen Windflauten zu rechnen ist, bei der die europaweit verfügbare Windleistung auf unter 10% der Durchschnittsleistung abfällt. Auch lassen sich kontinentale Starkwindsituationen feststellen, bei denen Windenergieanlagen mit 20% Benutzungsgrad europaweit über das Vierfache ihrer durchschnittlichen Leistung abgeben könnten. Eine großräumige Vernetzung kann deshalb zwar zu einer Reduzierung des Ausgleichs- und Speicherbedarfs beitragen, sie kann diesen aber keinesfalls eliminieren.

Die Länder eines so aufgebauten erneuerbaren Energieverbunds wären gleichberechtigte Partner, die zum gegenseitigen friedensstiftenden Vorteil voneinander profitieren würden. Die Kosten der eigenen Stromversorgungsinfrastruktur würden sich reduzieren und die Versorgungssicherheit würde zunehmen. Die den konventionellen Energiehandel prägenden Interessenskonflikte zwischen Liefer- und Abnehmerländern von Energierohstoffen würden wegfallen.

Reale Versorgungssysteme

Mit der Betrachtung der Ladungsabweichung wurde von idealisierten Systemen mit verlustfreien Speichern und Übertragungsmöglichkeiten ausgegangen, bei denen die im Langzeitdurchschnitt verfügbare Erzeugung mit der im Langzeitdurchschnitt vorhandenen Nachfrage übereinstimmen müsste, damit die Energiebilanz aufginge.

Reale Systeme weisen Verluste bei der Übertragung und Speicherung elektrischer Energie auf. Es lassen sich wind- und sonnenstärkere und -schwächere Jahre feststellen. Das Gleiche gilt für den Stromverbrauch. Speichergrößen und Leistungen, sowie Übertragungsleistungen können nur auf begrenzte Maximalwerte ausgelegt werden. Wie im konventionellen Kraftwerkspark ist es deshalb auch bei einer erneuerbaren Energieversorgung notwendig, Erzeugungsüberschüsse bereit zu halten, um alle auftretenden Verluste ausgleichen und um windschwache und nachfragestarke Jahre sicher überbrücken zu können.

Die bestehende konventionelle Stromversorgung ist deshalb so ausgelegt, dass sie die größte zu erwartende Nachfragespitze erfüllen kann. Diese liegt in Deutschland und in Europa beim ca. 1,6-fachen der im Durchschnitt nachgefragten Leistung. Bei einer alleinigen Stromversorgung aus Wind und Sonne müssten reale Speichersysteme in der Lage sein, diese maximale Leistung, zu erbringen, da es immer wieder landesweite Windflauten gibt und Solarstrom in der Nacht immer ausfällt.

Je nachdem, mit welcher Erzeugungsreserve die durchschnittlich volatile Erzeugungsleistung über der durchschnittlich nachgefragten Leistung aufgebaut wird, beeinflusst das den Ausgleichs- und Speicherbedarf. Höhere Erzeugungsreserven reduzieren die Leerung von Speichern und sorgen dafür, dass diese schneller wieder aufgefüllt werden.