Solarpanels auf einer Wiese (Foto: Zbynek Burival/Unsplash)

Alternative Energien Zu wenig Ökostrom im Winter?

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Zu Jahresanfang gibt es wenig Sonnenlicht und wenig Wind. Deshalb wird auch weniger Strom aus Solar und Windkraft produziert. Hat Ökostrom im Winter ein Problem?

Kurze, graue Tage. Trist, kalt und windstill. So sieht das draußen aus im Januar. „Kalte Dunkelflaute“ nennen das die Energie-Experten. Und mancher Kritiker der Energiewende kriegt die Krise, wenn er daran denkt, dass Deutschland sowohl Atom- als auch Kohlekraftwerke abschalten will. Woher kommt dann der Strom in solchen Zeiten?

Grafik: Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im Vergleich zum Stromverbrauch (Foto: Agora Energiewende)
Kurze, trübe Tage und Windstille: Vom 21. bis zum 23. Januar wurde nur wenig erneuerbare Energie erzeugt. Agora Energiewende

In den vergangenen Tagen ist der Wind teilweise völlig „eingeschlafen“ und die Sonne schien wenig. Erneuerbare Energien haben beispielsweise am 23. Januar nur knapp 20 Prozent zum Stromverbrauch beigetragen und auch das zur Hälfte aus Wasserkraft und Biomasse.

Vier Windkraftanlagen stehen auf einem Feld.  (Foto: dpa Bildfunk, picture alliance/Andreas Arnold/dpa)
Vor allem im Winter führen kurze und trübe Tage zu weniger Solarstrom. Schläft dann noch der Wind ein, entsteht eine Dunkelflaute. picture alliance/Andreas Arnold/dpa

Blackout durch Dunkelflaute unwahrscheinlich

Die Analysten des Deutschen Wetterdienstes DWD haben das Wetter zwischen 1995 und 2015 ausgewertet und errechnet, wie häufig Windräder und Solarkraftwerke weniger als 10 Prozent ihrer Nennleistung geliefert haben. Betrachtet man da nur die Windräder an Land in Deutschland, dann gibt es 23 mal im Jahr solche 48-Stunden-Flaute-Phasen. Nimmt man die Windkraftanlagen vor der Küste dazu (da weht es beständiger), sind es noch 13 und betrachtet man Wind und Sonne kombiniert , dann sind es zwei Phasen in denen jeweils zwei Tage lang wenig Energie erzeugt werden kann.

Sieht man die Sache europaweit, dann wird deutlich, dass ein europäischer Verbund das Risiko eines Black-Outs durch Dunkelflaute am Besten verringern kann. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Phänomen europaweit auftritt, ist beträchtlich geringer: Nur einmal alle fünf Jahre ist damit zu rechnen.

Grafik: Ertragsausfälle bei erneuerbaren Energien (Foto: Deutscher Wetterdienst)
Abgebildet ist die Anzahl der Situationen pro Jahr, in denen zusammenhängende Flauten und sonnenarme Phasen über die Zeitspanne von 48 Stunden über Deutschland und Europa auftraten (1995-2015). Deutscher Wetterdienst

Es geht also um wenige Tage, an denen in einer Welt mit 100% erneuerbarer Stromversorgung Lösungen gefunden werden müssen.

Langfristige Lösungen nötig

Grundsätzlich stehen bis auf Weiteres noch sehr große Kapazitäten an fossilen Kraftwerken zur Verfügung. Deshalb besteht auch keine Gefahr, dass kurz- und mittelfristig Stromausfälle entstehen.

Fossiles Kraftwerk (Foto: Torsten Kellermann/Unsplash)
Momentan sichern noch fossile Kraftwerke die schwankende Stromerzeugung. Torsten Kellermann/Unsplash

Im Lauf der Zeit müssen aber Alternativen ausgearbeitet werden. Etliche Studien haben sich mit dem Problem beschäftigt. Der wissenschaftliche Dienst des Bundestages hat dazu eine Übersicht erarbeitet.

Folgende Lösungen können die "Dunkelflaute" ausgleichen

  • Lösung 1: Nachfrage nach Strom steuern

Wenn sich das Angebot schon nicht vermehren lässt, dann kann man vielleicht die Nachfrage senken? Dieser Aspekt spielte bisher eine geringe Rolle, wird aber in Energiewende-Szenarien immer wichtiger. Die größte Stromnot besteht beispielsweise meist am frühen Abend, wenn die Menschen von der Arbeit zurückkommen und allerlei Geräte angeworfen werden. Intelligente Lösungen können solche Nachfrage-Peaks mindern, indem Kühl-, Gefrierschränke oder ähnliche Geräte vorrübergehend abgeschaltet werden, Elektroautos in dieser Zeit gerade nicht geladen werden oder ähnliches. Industriebetriebe betreiben zumindest ansatzweise solches Demand-side-Managment. Private Haushalte nicht.

Blick in den Kühlschrank (Foto: Enrico Mantegazza/Unsplash)
Geräte, die wie der Kühlschrank konstant Strom brauchen, müssen künftig smart gesteuert werden. Das heißt, zu Zeiten, in denen der Strombedarf hoch ist, werden sie runtergeregelt. Enrico Mantegazza/Unsplash
  • Lösung 2: Stromspeicher ausbauen

In der 100-Prozent-Erneuerbare-Welt muss die Möglichkeit der Speicherung deutlich ausgeweitet werden. In welchem Umfang und welcher Art, das wird in verschiedenen Studien durchaus sehr unterschiedlich dargestellt. Im eigenen Haus können das Batterie-Speicher sein, aber auch größere Wasser- und Wärmespeicher. Im großen Maßstab spielt der Ausbau von Pumpspeicher-Kraftwerken eine Rolle. Vor allem wird in diesem Kontext aber auf die Power-to-Gas-Technologie verwiesen. Überschüsse von Wind- und Solarstrom können benutzt werden, um Wasser elektrolytisch zu spalten und aus dem Wasserstoff Erdgas herzustellen. Das kann klimagasneutral in Gaskraftwerken verbrannt werden.

  • Lösung 3: Klimaneutrale Gaskraftwerke

Die Deutsche Energieagentur Dena hat berechnet, dass dafür im Jahr 2050 Gaskraftwerke mit 45 bis 90 Gigawatt Leistung vorgehalten werden müssten, die allerdings nur wenige Tage oder Wochen laufen würden.

Die Denkfabrik Energy Brainpool hat für Greenpeace errechnet, dass ein solches System trotzdem nicht sehr teuer sein muss. Die Gaskraftwerke zur Absicherung der Versorgungssicherheit tragen dieser Berechnung nach nur 10 Prozent zu den Gesamtkosten des Energiesystems bei. Die mittleren Stromkosten für ein solches System betragen unter Annahme einer weiterhin starken Kostendegression erneuerbarer Energien 5,7 ct/kWh (ohne Transport/Verteilung und Besteuerung).

Dauer

Fazit: Noch ist die "Dunkelflaute" im Winter keine Bedrohung

Im Jahres-Durchschnitt sorgen die Erneuerbaren Energien schon heute – also 2020 – für rund die Hälfte des Stroms. Die Herausforderung sind relativ kurze Phasen im Winter, in denen Wind und Sonne wenig Ertrag bringen. In den nächsten fünf bis zehn Jahren gibt es noch genügend konventionelle Kraftwerke, um die Versorgung sicherzustellen. Für die Zeit danach müssen aber Alternativen geplant werden. Das ist weniger ein technisches als ein wirtschaftspolitisches Problem.

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