Die Energiewende läuft planmäßig?

Besser, man sieht sich die Zahlen an. | Von Prof. Dr.-Ing. habil. Viktor Otte

Es vergeht kein Tag ohne mediale Belehrung darüber, wie wir uns mitten im Transformationsprozess der Energiewende und damit der Abwendung der Klimakatastrophe zu verhalten haben. Ganz klar im Fokus stehen dabei die sogenannten „Erneuerbaren Energien“. Diese Wortverbindung ist zwar bei Kenntnis der Hauptsätze der Thermodynamik Unsinn, denn Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur – mit einem gewissen Wirkungsgrad – umgewandelt werden, aber sei´s drum. Lassen wir es so stehen.

Politiker und Medien erklären uns, dass Atom- und Kohlekraftwerke so schnell wie möglich abzuschalten sind und dafür insbesondere Windkraftnutzung verstärkt ausgebaut werden muss. Es gibt Pläne bis 2038, teilweise bis 2050. Es gibt den „Green Deal“ unserer neuen EU-Präsidentin zur CO2- Neutralität in der EU und vieles mehr. Natürlich geht das manchen nicht schnell genug. „Kohlekraftwerke abschalten – sofort“, steht auf vielen Transparenten, die von sogenannten Klimaaktivisten hochgehalten werden, die beiläufig auch mal Kraftwerksgelände besetzen, also Hausfriedensbruch begehen, um ihrer Meinung Nachdruck zu verleihen. Über all das könnte man viel schreiben, das soll hier aber nicht geschehen. Sonst gerät man schnell in den Strudel von Ansichten und teilweise unversöhnlichen Meinungen.

Da wir in unserer Demokratie das Recht auf Meinungsfreiheit in der Verfassung verankert haben, lohnt es sich also nicht, sich über Meinungen zu streiten. Versuchen wir es deshalb mit den verfügbaren Zahlen. Es fällt allerdings auf, dass dabei doch ein gewisses Fachwissen notwendig ist, um sich nicht allzu schnell durch Begriffe und Maßeinheiten verwirren zu lassen. Sehen Sie mir es deshalb bitte nach, wenn ich zunächst einige Grundbegriffe festhalte. Der damit Geübte kann das gern überlesen.

Über Begriffe und Einheiten

Beginnen wir mit den Begriffen Arbeit, Energie und Leistung. Arbeit und Energie betrachten wir hier als äquivalente Begriffe, da beide zwar physikalisch unterschiedlich erklärt sind, sich aber mit den gleichen Einheiten beschreiben lassen, z. B. in Wattsekunde [Ws] oder Newtonmeter [Nm]. Diese Identität genügt uns hier und wir unterscheiden deshalb in diesem Artikel Arbeit oder Energie nicht. Leistung ist bekanntlich Arbeit durch Zeit. Die Fähigkeit von Kraftwerken (aber auch unserer Autos), bestimmte Energiemengen pro Zeiteinheit zur Verfügung zu stellen, wird als installierte Leistung bezeichnet. Leistung wird in Watt [W] angegeben, allgemein bekannt ist die Einheit Kilowatt [kW]; wird die Leistung dann tatsächlich abgerufen, wird Arbeit verrichtet; in unserem Fall üblicherweise in Kilowattstunden [kWh] berechnet. Die Energielieferanten wollen jetzt dafür Geld. Also nicht das gekaufte Bügeleisen mit ca. 1 kW Leistung wird laufend teurer (das vielleicht allerdings auch), sondern Geld wird fällig, wenn Sie z. B. eine Stunde bügeln und dabei 1 kWh Elektroenergie in Wärme umformen. Die Preise klettern ständig. Daran haben Sie sich sicher schon gewöhnt. Das sind eben die Opfer, die man für die Energiewende erbringen muss. Aber ich will nicht sarkastisch werden. Bleiben wir bei den Einheiten. Energielieferanten, ob Kernkraftwerk oder Windkraftanlage, rechnen natürlich in anderen Größenordnungen, die wir uns ersteinmal veranschaulichen müssen:


1 Watt [W]
1 Kilowatt [kW] = 1.000 W = 103 W
1 Megawatt [MW] = 1.000.000 W = 106 W
1 Gigawatt [GW] = 1.000.000.000 W = 109 W
1 Terawatt [TW] = 1.000.000.000.000 W = 1012 W

Das sind also Angaben für installierte Leistungen der Anlagen. Für die Nutzung in Stunden [h], also die gelieferte Energie, müssen wir dann bezahlen. Ein Zweipersonenhaushalt wird im mittleren Jahresverbrauch mit 3.500 kWh veranschlagt, ein Dreipersonenhaushalt mit etwa 4.000 kWh. Die Energieversorger haben natürlich viel höhere Zahlen für die abgegebene Energie. Da sie in der Regel das ganze Jahr über Energie anbieten, rechnen sie mit 8.760 kWh für das Jahr (ohne Schaltjahr). Hier müssen dann natürlich Stillstandszeiten aller Art abgezogen werden. Im großen Maßstab, z. B. für Deutschland, kann man auf diese Weise insgesamt oder für jeden Energieträger oder jede Anlage gesondert die abgegebene Energiemenge berechnen. Das oben gezeigte Tortendiagramm zeigt die Aufteilung für 2019.

Es wird alles gut Lassen Sie sich durch den Begriff „Netto“ nicht verwirren. Hier sind nur die Energiemengen abgezogen, die die Energieanbieter selbst in ihren Kraftwerken einsetzen. Wir vernachlässigen das mal. Sehen wir uns das Bild an. In Deutschland wurde im Jahr 2019 eine Energiemenge von 513 TWh von den Energieversorgern abgenommen, von den Kunden also „verbraucht“. (Hier gelten übrigens die Kirchhoffschen Regeln der elektrischen Netzwerke: In jeder Zeiteinheit ist der Verbrauch stets gleich dem Angebot. Das Netz speichert keine Energie). Da wir mit solchen gigantischen Zahlen schlecht umgehen können, zeigt das Diagramm auch den Wert in kWh, insgesamt also 513 x 109 kWh. Wir wollen uns hier nur folgende Zahlen merken und sie gleich in Prozent [%] auf die gesamte Stromerzeugung beziehen: 70,7 TWh Kernenergie, das sind 13,7 %, Kohle (Braun-und Steinkohle zusammen) 150,4 TWh, das sind 29,3 % und noch die Windenergie mit 126 TWh, gleich 24,5 % Anteil. Das Bild zeigt weiter, dass die sogenannten „Erneuerbaren“ 46 % im Gesamtmix ausmachen, die konventionellen 54 %. Sehen Sie sich diese Zahlen an. Alles ist gut. Schon fast die Hälfte des Energieangebotes kommt aus regenerativen Quellen, Sonne, Wind, Biogas, Wasserkraft. Jetzt müssen wir also nur noch so weiter machen und dann sind Kernkraft und Kohle erledigt. Der Kampf ist fast gewonnen, Deutschland wird „Klimaneutral“.

Kernkraftwerk vs. Windkraftanlage

Leider ist das nicht ganz so einfach. Wir behandeln zuerst zwei kleine Beispiele und versuchen dann, die Ergebnisse hochzurechnen. Nehmen wir zuerst das am 31. Dezember 2019 abgeschaltete Kernkraftwerk Philippsburg II in Baden-Württemberg. Abgeschaltet wurde eine installierte Leistung von 1.402 MW. Nehmen wir wieder die 8.760 h des Jahres und eine angesetzte Verfügbarkeit von 90 % (Reparaturzeiten usw.), so ergeben sich 1.402 MW x 8.760h x 0,9 = 11.053.368 MWh oder 11.053.368.000 kWh Energieverbrauch. Teilt man diese Zahl durch die 4.000 KWh, die ein Dreipersonenhaushalt im Jahr benötigt, so konnte das Kernkraftwerk 2.763.342, also ca. 2,8 Millionen Haushalte mit Strom versorgen. Nehmen wir nun zum Vergleich ein modernes Offshore-Windkraftwerk. Im Jahr 2019 gab es in Deutschland ca. 1.500 Anlagen mit einer installierten Leistung von 7.500 MW, d. h. im Mittel mit 5 MW pro Anlage. Nun weiß man bloß nicht, wie groß die abgegebene Energie war, denn hier kommen sehr viele Faktoren ins Spiel: die örtliche Lage des Windrades, das variable Vorhandensein des Windes (weht er überhaupt oder muss die Anlage wegen Sturm abgeschaltet werden), die mittlere Windgeschwindigkeit am Standort (falls er weht), die Geometrie der Anlage, Reparaturzeiten usw. Da wir das alles nicht wissen machen wir hier eine sehr sehr günstige Schätzung: Wir nehmen an, dass die von uns fiktiv eingesetzte Windkraftanlage auch so kontinuierlich Strom produziert hat wie unser Kernkraftwerk.

Es ergeben sich also: 5 MW x 8.760 h x 0,9 = 39.420 MWh oder 39.420.000 kWh. Damit könnte diese Anlage 9.855 Haushalte versorgen. Eine kleine Zwischenrechnung zeigt uns dann, dass wir trotz unserer äußerst optimistischen Produktionsannahme ca. 280 derartige Windkraftanlagen benötigen würden, um das abgeschaltete Kernkraftwerk zu ersetzen. Vielleicht sollten Sie jetzt noch wissen, dass in Baden-Württemberg im Jahr 2019 nur zwei Windkraftanlagen neu gebaut wurden. Ich stelle hier bewusst nicht die Frage, woher das Land nun seine fehlende Energie in diesem Jahr bezieht, da ich keine ideologische Diskussion entfachen möchte. Wir haben uns aber nun sehr gut an die Frage herangearbeitet, die ich eigentlich beantworten wollte: Läuft alles planmäßig mit der Energiewende?

Alle die Zahlen, die uns im Tortendiagramm zur Verfügung stehen, berücksichtigen bereits die uns persönlich unbekannten Größen wie Verfügbarkeit, Windgeschwindigkeit und Fluktualität des Windes, Standort, Bauart usw. Wir müssen nicht mehr raten und mehr oder weniger schwierige Annahmen treffen. Kern-, Braun- und Steinkohlekraftwerke haben 2019 zusammen 221 x 109 kWh Strom geliefert, Windkraft (On- und Offshore) lt. Grafik 126 x 109 kWh. Das sind stabile, verwertbare Zahlen.

Windkraftanlage vor der Haustür

Der Bundesverband Windenergie sagt, dass es 2019 in Deutschland 29.456 On-Shore-Anlagen gab, weiter oben hatte ich schon geschrieben, dass im Jahr 2019 1.500 Anlagen auf See (Off-Shore) gearbeitet haben, das sind also zusammen 30.956, also ca. 31.000 Anlagen. Nun brauchen wir nur noch den Dreisatz anzuwenden: 31.000 Anlagen liefern 126 x 109 kWh, wie viele Anlagen würden wir benötigen, um 221 x 109 kWh Kern- und Kohlestrom zu ersetzen? Nun, die Rechnung ist einfach: Wir benötigten rund 54.000 Windkraftanlagen zusätzlich, also fast doppelt so viel, wie wir schon haben. Neu gebaut versteht sich. Gut, wir haben jetzt die Weiterentwicklung von Photovoltaik, Biomasse und Wasserkraft unberücksichtigt gelassen, dadurch reduziert sich die obige Zahl natürlich. Aber es wird wohl klar, welche gigantischen Baumaßnahmen vor uns liegen. Jetzt wird auch verständlich, warum manche Politiker das Thema „Mindestabstand“ von Windenergieanlagen zu Wohngebäuden so unversöhnlich diskutieren. Die ursprünglich geplanten Flächen reichen nicht mehr.

Bitte keine Panik

Natürlich habe ich jetzt sicher wilde Diskussionen ausgelöst: So viel brauchen wir auf keinen Fall, wir sparen sowieso Strom wegen der Energie- wende, wir wollen auch keine Elektroautos laden (diese Energie war bisher allerdings noch gar nicht berücksichtigt), wir haben ja – wie gesagt – noch Gas, Photovoltaik, Biomasse, Wasserkraft usw. Ja, ja, alles richtig, nur an den obigen Zahlen werden sie so einfach nicht vorbeikommen. Wenn sie 54
% der konventionellen „Energieerzeugung“ kompensieren wollen, dann sollte ihnen einfach mehr einfallen als das Abschalten der Kern- und Kohlekraftwerke.

Man könnte z. B. die CO2-neutrale Kernkraft weiter nutzen. Aber das ist ideologisch nicht gewünscht. Oder sie reduzieren das stabile Energieangebot in Deutschland derart, dass die energieintensive Industrie nach anderen Möglichkeiten im Ausland Ausschau hält. Oder sie definieren Prioritäten in der Versorgung. Voraussetzungen dafür werden gerade geschaffen. Bald wird man eine individuelle Zuteilung und damit Limitierung der Strommenge mit den neu installierten, smarten Stromzählern realisieren können. Sie können dann zentral abgeschaltet werden und bekommen nur Strom, wenn er „reicht“. Anschlusspflicht gibt es z. Z. aber erst ab 6.000 kWh im Jahr und für diejenigen, die einen Ladepunkt für ihr Elektroauto, eine Wärmepumpe, Nachtspeicheröfen oder eine Solaranlage haben. Doch das ist wieder ein anderes Thema der Energiewende, das in seiner Brisanz erst noch bei allen Endverbrauchern ankommen muss. Wie schreibt die hiesige Tageszeitung vom 1.Februar auf S. 32 unter der Überschrift „Smarte Stromzähler am Start“ so schön: „…dass zum Bei- spiel die Waschmaschine nur noch anspringt, wenn Strom in großen Mengen verfügbar … ist“.

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