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Warum ich kein Flusswasser trinke…

Es gibt ein neues Argument gegen fossile Kraftwerke. Fossile Kraftwerke brauchen Wasser und Wasser wird durch den Klimawandel knapp. Der Universalgelehrte Harald Lesch brachte dieses Argument prompt in einer seiner Sendungen.

Und schon fängt das Durcheinander an. Im Windkraft-Journal heißt es zuerst, dass die Wassermengen zur Dampferzeugung gebraucht werden. Das ist Unsinn. Der Wasserkreislauf in einem fossilen Kraftwerk ist geschlossen und nur ein Bruchteil wird kontinuierlich ersetzt.

In nächsten Absatz heißt es dann, dass das Wasser zum Kühlen verbraucht wird.

Bei der Wasserkühlung fossiler Kraftwerke gibt es mehrere Möglichkeiten. Die mit 95% häufigste in Deutschland ist die Direktkühlung. Dabei wird Wasser aus Flüssen entnommen und um ca. 8 Grad aufgewärmt und dann wieder an den Fluss zurückgegeben. Da die Temperatur des zurückgegebenen Wassers begrenzt ist, kann im Sommer dies zu Beschränkungen beim Betrieb der Kraftwerke führen.

Die Temperatur des Flusses erhöht sich nach der Durchmischung kaum merklich.

Damit sind die fossilen Kraftwerke in Deutschland der größte Wasserverbraucher.

Was soll das eigentlich heißen, dass das Wasser verbraucht ist? Verbraucht ist etwas, wenn es für seinen ursprünglichen Gebrauch nicht mehr nutzbar ist. Für was wird das Flusswasser gebraucht. Es dient zur Schifffahrt. Diese ist offensichtlich nicht beeinträchtigt. Das Flusswasser versickert zum Teil und wird Grundwasser. Auch hier findet keine Beeinträchtigung statt. Fische haben Sex im Flusswasser (laut W. C. Fields). Auch dies scheint nicht beeinträchtigt zu werden.

Worin besteht also dieser schreckliche Wasserverbrauch?

4,5 Mrd. m3 Wasser werden in der EU auf diese Art «verbraucht». Was sagt uns diese Zahl? Natürlich nichts. Dies sind 140 m3/s. Dies entspricht ungefähr 2% der Wassermenge des Rhein. Die anderen 98% und das Wasser sämtlicher anderen Flüsse in der EU fließen «unverbraucht» in die Ozeane.

Wenn etwas knapp wird, dann ist es das Grundwasser und nicht das Flusswasser. Wenn man schon alles weiß, wie Herr Lesch dann sollte dies doch auch wissen.

Windige Argumentation

Die Betreiber von EE-Anlagen (Wind, Solar, Biogas) erhalten eine feste Einspeisevergütung für den erzeugten Strom von den Netzbetreibern. Diese verkaufen den Strom weiter und machen dabei in der Regel Verlust. Dieser Verlust (ca. 25 Mrd Euro / Jahr) wird als EEG-Abgabe an die Endverbraucher weitergegeben.

Kritiker bezeichnen das als Subvention. Befürworter argumentieren, dass Subventionen staatliche Zuwendungen seien und da die Abgabe von den Endverbrauchern bezahlt wird, werden Anlagen für erneuerbare Energien nicht subventioniert.

Die EEG-Zulage steigt von Jahr zu Jahr und das sieht nicht gut aus. Daher hat man jetzt ein Gesetz verabschiedet, dass die EEG-Abgabe reduziert wird. Das bedeutet nicht, dass die Betreiber weniger Geld bekommen. Die Reduktion wird durch Steuermittel ausgeglichen. Da die Steuermittel am Ende auch vom Endverbraucher aufgebracht werden müssen, ändert sich für diesen nicht sehr viel.

Nur jetzt haben die Befürworter ein Problem. Wie argumentieren sie jetzt, dass EE-Anlagen nicht subventioniert werden?

Man kann es sich sehr einfach machen und behaupten, dass es sich um Investitionen handelt und nicht um Subventionen. Aber diese Argumentation überzeugt wohl nur wenige.

Geschäftsmodell Ladesäule

An unserem Bahnhof gibt es zwei Parkplätze mit Ladesäulen. Während des Tages sind diese Parkplätze wie fast alle Parkplätze belegt. Ich vermute, dass Pendler, die von den Dörfern kommen, bis zu uns fahren, ihr Auto parken und die letzten 15 Kilometer mit dem Zug fahren. Abends sind die Parkplätze zum größten Teil unbesetzt.

Was bedeutet das für den Betreiber der Ladesäulen, wenn zwei Autobesitzer dort 8 Stunden parken?

Die Batterien der Autos werden morgens wohl kaum vollständig leer sein. Nehmen wir mal an, dass 10 kWh (entspricht etwa 50 km Fahrstrecke) nachgeladen werden. Im Schnitt kostet eine kWh an der Ladesäule in Deutschland 0,45 Euro. Es wird als für 4,5 Euro pro Tag getankt.

Nehmen wir mal an, dass der Betreiber 10% Gewinn macht. Dann verdient er 0,45 Euro pro Tag («Kleinvieh macht auch Mist.»). Eine Ladesäule mit Installation kostet sicher 10’000 Euro. Damit hat sich die Ladesäule nach 10’000 / 0,45 = 22’000 Tagen = ca. 60 Jahren amortisiert.

Wenn Menschen zögern in Ladesäulen zu investierten, zeigt sich, dass wirtschaftlicher Sachverstand doch nicht so selten ist, wie man meint.

Das Modell, dass die Leute ihre Autos während der Arbeitszeit aufladen, scheint nicht zu funktionieren.

Wenig Wind und viel Sonne

Bei den Ausschreibungen der Bundesnetzagentur für Wind- und Sonnenenergie ist das Bild immer dasgleiche.

Bei der Windenergie sind die Volumen nur zu ca. 50% ausgeschöpft. Solaranlagen sind immer gewaltig überzeichnet.

Für beide gilt, dass die Preise schon seit geraumer Zeit nicht mehr fallen.

Von den Vertretern der Energiewende wird dauernd behauptet, dass die Kosten für Wind- und Solaranlagen permanent fallen. Wenn die Preise dagegen gleich bleiben, dann steigen offentsichtlich die Gewinne. Nur für wen?

Und nun?

«Ein weiterer wichtiger Baustein ist der Aufbau einer Infrastruktur für sogenanntes CCS: eine Technologie, mittels der CO2 abgespalten und unter der Erde gelagert werden kann. Namhafte Wissenschaftler halten dies für unabdingbar, wenn Deutschland klimaneutral werden will.»

Soweit ein Zitat aus SPON vom 30.1.2020.

CCS war auch mal der Traum der Kraftwerkshersteller, die mehr als 100 Millionen Euro in die Entwicklung gesteckt haben.

Doch die GRÜNEN sind gegen CCS. Es wird der Bevölkerung Angst gemacht, dass das CO2 ausströmen könnte und alle sterben. Dass man stattdessen Wasserstoff oder Methan in denselben Boden speichern will, bleibt unerwähnt.

Das Abspalten von CO2 macht nur Sinn, wenn das CO2 bereits in höherer Konzentration vorhanden ist. Dies ist der Fall im Abgas von Kohle- oder Gaskraftwerken.

Niemand wird in CCS für diese Kraftwerke investieren. Bis die Technik läuft dauert es mehrere Jahre und dann werden die Kohlekraftwerke eh abgeschaltet. Gaskraftwerke werden nur auf wenige Betriebsstunden im Jahr kommen und Abspaltung im stark fluktuierenden Betrieb ist auch nicht einfach.

Die GRÜNEN sagen, dass CCS nicht gebraucht wird und gefährlich ist. Namhafte Wissenschaftler sagen, dass es ohne CCS nicht geht. Greta und ihre Anhänger sagt, dass wir auf die Wissenschaftler hören sollen.

Und nun?

Deckel drauf

Es gibt einen Gesetzentwurf des Bundesrates, dass der «52-GW-Deckel» für Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) aufgehoben werden soll. Dieser «Deckel» besagt, dass bei Erreichen von 52 GW installierter Leistung von PV-Anlagen Anlagen, die kleiner als 750 kW sind, nicht mehr gefördert werden.

Das betrifft dann PV-Anlagen auf Privathäusern, die in der Regel viel weniger als 750 kW Leistung haben.

Grössere Anlagen können weiterhin gebaut werden, wenn sie eine Erlaubnis in den Auktionen der Bundesnetzagentur erhalten. Was unterscheidet die kleinen Anlagen von den großen Freiflächenanlagen?

Für die großen Anlagen muss es eine Möglichkeit (= einen «Schalter») geben, damit der Netzbetreiber bei fehlendem Verbrauch die Anlagen vom Netz nehmen kann. Diese Möglichkeit gibt es bei Anlagen auf den Dächern von Privathäusern nicht und wäre zwar technisch im Prinzip machbar, aber wohl nicht ökonomisch.

Man stelle sich folgende Situation vor: Es ist ein schöner Sommertag und in Deutschland werden 80 GW Strom aus PV-Anlagen während der Mittagsstunden erwartet. Der Verbrauch liegt aber nur bei 50 GW.

Alle konventionellen Anlagen haben schwere Turbinen und Generatoren, die wie Schwungräder wirken und die Netzfrequenz stabilisieren. Diese gehen aber während des Vormittags vom Netz. Das Netz wird weniger «steif». Bei Überproduktion steigt die Frequenz an und viele alte kleine PV-Anlagen schalten sich bei 50.2 Hz ab. Da aber keine Anlagen, die auf das Abschalten reagieren können, mehr am Netz sind, kommt es zum Blackout.

Neuere PV-Anlagen reduzieren automatisch ihre Einspeisung bei steigender Frequenz. Falls dies aber nicht ausreicht, steigt die Frequenz weiter und bei 51.5 Hz gehen alle Anlagen automatisch von Netz mit der Folge eines Blackouts.

Bevor die Regelungsprobleme nicht sicher gelöst sind, erscheint mir ein Deckel bei der Installation von nicht durch den Netzbetreiber kontrollierbarer Erzeugung durch PV-Anlagen nicht die dümmste Idee.

Symbolpolitik

SPON beklagt sich darüber, dass das Steinkohlekraftwerk Datteln 4 in Kraft geht. Das sei das falsche Symbol.

Die Hintergründe: Datteln 4 ist geplant worden als Ersatz für drei ältere Kohlekraftwerke, die von Uniper (damals E.ON) zur Stilllegung bei der Bundesnetzagentur angemeldet wurden. Als wegen einer Klage der Bebauungsplan für den Standort für ungültig erklärt wurde und damit die auf dem Bebauungsplan basierende Genehmigung ungültig wurde, hat Uniper beantragt, die alten Kraftwerke weiter laufen zu lassen. Dies wurde im ersten Moment verweigert. Da aber die Kraftwerke nicht nur 50Hz-Strom für das öffentliche Netz, sondern auch 16Hz-Strom für das Bahnnetz liefern, wäre es zu Problemen beim Betrieb des Eisenbahnverkehrs im Ruhrgebiet gekommen. Also laufen die drei alten Kraftwerke weiter.

Was würde passieren, wenn Datteln 4 nicht in Betrieb geht? Die Kosten für Datteln 4 dürften in der Größe von ca. 2 Mrd. Euro liegen. Uniper würde entsprechende Entschädigungen verlangen. Auf den Stromverbrauch dürfte die Entscheidung keinen Einfluss haben. Der Strom würde also weiter von den älteren Kraftwerken erzeugt mit der Folge, dass mehr CO2 emittiert wird.

Also entweder falsches Symbol zu hohen Kosten mit viel CO2 oder richtiges Symbol mit hohen Kosten und mehr CO2.

Wäre die Entscheidung anders gefallen, hätte es vermutlich einen Kommentar mit dem Vorwurf verfehlter Symbolpolitik geworden.   

Ab in den Speicher!

Angeregt durch einen neuen Vortrag von H.-W. Sinn (https://www.youtube.com/watch?v=DKc7vwt-5Ho&feature=youtu.be) und mit Hilfe der leicht zugänglichen Daten des deutschen Strommarktes über die Organisation der Netzwerkbetreiber ENTSO-E habe ich ein Szenario für die deutsche Energiewende durchgerechnet.

Ich habe angenommen, dass die Stromproduktion aus Biomasse und Wasserkraft gleichbleibt, obwohl die Stromproduktion aus Biomasse in den nächsten Jahrzehnten vermutlich zurückgehen wird.

Alle fossilen Stromquellen sind abgeschaltet. Der Strom aus Solaranlagen und Windkraftanlagen wird vergrößert, so dass die Last im Jahresmittel gedeckt werden. Der Ausgleich zwischen Nachfrage und Produktion wird mit Speichern und Gaskraftwerken erreicht. Wenn es zu viel Strom gibt, wird Wasserstoff erzeugt und mit Kohlendioxid zu Methan umgewandelt. Dieses wird dann in unserem Erdgassystem gespeichert. Dabei gehen 37% der Energie als Wärme verloren.

Falls der Strom nicht reicht, starten Gas- und Dampfkraftwerke (GUD) und erzeugen mit einem Wirkungsgrad von 60% aus dem Methan Strom.

Auf einer Webseite (https://www.flessner.ch/Speicher) kann man selbst das Szenario durchrechnen.

Je nach Witterung liegt der Speicherbedarf bei 17 oder 27 TWh. Dies ist für das deutsche Gassystem kein größeres Problem. Das größere Problem sind die Elektrolyse-Anlagen. Man braucht für mehr als 100 GW und die größten Einheiten, die gerade auf den Markt gekommen sind, haben 5 MW. Es sind davon also mindestens 20’000 Anlagen notwendig.

Wir brauchen auf jeden Fall mehr als 60 GW GUD-Anlagen. Mindestens 40 GW müssten neu gebaut werden. Das entspricht ca. 50 Kraftwerksblöcken. Dafür Standorte zu finden, wird nicht einfach.

Interessanterweise hängen Stunden, in denen produziert oder gespeichert wird, kaum von der Witterung ab. In etwa 60% der Zeit wird überschüssiger Strom gespeichert, während 40% wird aus dem Speicher entnommen.

Die GUD-Anlagen kommen nur auf weniger als 1300 Volllaststunden. Damit lohnt sich ein Betrieb unter heutigen Bedingungen nicht. Auch die Elektrolyse-Anlagen kommen nur auf max. 1400 Volllaststunden. Auch ist ein wirtschaftlicher Betrieb unwahrscheinlich.

Die Windparks und Solaranlagen müssen etwa um den Faktor 4 vergrößert werden.

Wenn man auf Methan verzichtet und den Wasserstoff direkt verbrennt, erhält man einen etwas besseren Wirkungsgrad, aber man kann das Erdgassystem nicht zu speichern verwenden. Zur Methanisierung des Wasserstoffs werden bis zu 20 Mio. t CO2 benötigt. Ob man die besorgen kann, bezweifle ich, aber ich kenne damit nicht besonders gut aus.

Nicht berücksichtigt ist in diesem Szenario, dass der Stromverbrauch durch E-Autos und Wärmepumpen steigen könnte.

(Fast) Nichts ist unmöglich, aber vieles ist schwer vorstellbar.