Ende Oktober zeigte sich der Direktor der Internationalen Energieagentur (IEA), Fatih Birol, über die Anstrengungen vieler Regierungen, die Energiewende zu beschleunigen, hoch erfreut. Er sei zuversichtlich, „dass es zu einem historischen und endgültigen Wendepunkt hin zu einem saubereren, erschwinglicheren und sicheren Energiesystem kommt.“ Damit fügt sich Birol in die immer länger werdende Reihe an Politikern und politiknahen Experten ein, die ein Anbrechen eines neuen und in jeder Hinsicht besseren Energiezeitalters ankündigen. Von Gregor Hochreiter.

Dieses neue Zeitalter soll maßgeblich auf den erneuerbaren Energien aufgebaut werden, die nicht nur den Klimawandel bekämpfen, sondern auch mit einem hohen Grad an Energieautarkie verknüpft sein sollen.

Der deutsche Finanzminister Christian Lindner (FDP) hatte Ende Februar nur wenige Tage nach dem Angriff Russlands auf die Ukraine gar den Begriff der „Freiheitsenergien“ für die Erneuerbaren geprägt.

Viele andere Politiker, darunter die österreichische Umweltministerin Leonore Gewessler (Die Grünen), beschwören die erneuerbaren Energien als Weg aus der Energie-Abhängigkeit. Gemeint ist damit die bei fossilen Brennstoffen notwendige Dauerhaftigkeit von immer neuen Lieferungen.

Der vollständige Umstieg auf die Erneuerbaren soll zudem Bürger wie Unternehmen finanziell nicht zu sehr belasten, so lautet ein weiteres Versprechen.

Berühmt ist die aus dem Jahr 2004 stammende Ankündigung des damaligen grünen Umweltministers Jürgen Trittin, dass die Förderung der erneuerbaren Energien einem durchschnittlichen Haushalt nur rund einen Euro pro Monat kosten werde, was, so Trittin, einer Kugel Eis entspreche.

Mythos v. d. sicheren Stromversorgung durch erneuerbare Energien

Eines der großen Anliegen der industriellen Revolution war es, von den Launen der Natur unabhängig zu werden.

Während die bäuerliche Gesellschaft dem Wetter auf Gedeih und Verderb ausgeliefert war, laufen Maschinen bei jedem Wetter. Eine sichere und von Wettereinflüssen möglichst vollständig unabhängige Stromversorgung ist Teil dieses Emanzipationsprogramms von der Unbeständigkeit des Wetters.

Der Schwenk zurück zu wetterabhängigen Energiequellen wie insbesondere Wind- und Solarenergie ist daher ein Bruch mit dem modernen Selbstverständnis,

im Alltag möglichst unabhängig von Wettereinflüssen zu sein. Die erneuerbaren Energien, insbesondere aber die politisch stark geförderte Wind- und Solarenergie, setzen sich dieser Abhängigkeit bewusst wieder aus.

Und diese Abhängigkeit ist sehr groß, wie die beiden folgenden Abbildungen zeigen. Die erste Abbildung zeichnet die deutsche Stromproduktion aus Windenergie Mitte September 2022 nach. In Hellblau gehalten ist die Offshore-Stromproduktion, in Dunkelblau die aus am Land platzierten Windrädern („onshore“).

Stromgewinnung aus Windenergie – Off- und Onshore, 10. September bis 19. September 2022, in Megawattstunden.

Innerhalb weniger Tage schwankte der Stromertrag aus Windenergie in Deutschland um den Faktor 30. Am 11. September am Abend stellte die Windenergie nicht einmal 1.200 Megawattstunden oder rund 2% der gesamten Stromnachfrage zur Verfügung, am 16. September waren es dagegen knapp 32.000 Megawattstunden und damit rund 50%.

Um dieses Produktionsniveau von 32.000 Megawattstunden auch bei der Nahezu-Flaute ein paar Tage zuvor zu erreichen, müsste die Anzahl der Windräder also zumindest verdreißigfacht werden.

Auch im Jahresvergleich sind die Schwankungen beträchtlich. So sank die Stromgewinnung aus Windenergie in Deutschland wetterbedingt von 2020 auf 2021 um beachtliche 12%. Im ersten Halbjahr 2022 stieg sie gegenüber dem ersten Halbjahr 2021 um ebenso beachtliche 18%.

Auch die Sonne scheint nicht immer

Wie auch die Windenergie zusätzlich zu den erheblichen Fluktuationen im Laufe eines Tages saisonale Muster kennt, sind diese bei der Photovoltaik noch eingänglicher durch den natürlichen Gang der Dinge bestimmt, sprich durch den sich im Jahresverlauf verändernden Sonnenstand.

Die folgende Abbildung gibt an, wie viel Prozent der jährlichen Sonneneinstrahlung auf jeden einzelnen Monat fallen. Wenig überraschend schwankt die potenzielle Stromproduktion durch Solaranlagen im Jahresverlauf stark. Für Süd-Deutschland beispielsweise fast um den Faktor 7. Das bedeutet, dass im Sommer eine Solaranlage theoretisch 7-mal mehr Strom produziert als im Winter.

Prozentualer Anteil der Sonnenstunden nach Monaten, in %

Selbstverständlich sind auch im Tagesverlauf die Schwankungen markant. In der Nacht wird schließlich überhaupt kein Strom produziert, wobei der Stromverbrauch allerdings nur um rund ein Drittel im Vergleich zur Tagesspitze zurückgeht.

Zudem fällt der Ertrag der PV-Anlagen je nach Wetterlage höchst unterschiedlich aus. In Deutschland führten für die Photovoltaik günstige Wetterbedingungen im ersten Halbjahr 2022 zu einer Zunahme der Stromproduktion um 22% gegenüber dem Vorjahr, während die installierte Leistung nur um 6,5% zulegte.

Das alles hat zur Folge, dass PV-Anlagen im Jahresschnitt auf nur etwas mehr als 10% der insgesamt möglichen Volllaststunden kommen. Bei der Windenergie sind es offshore immerhin rund 40%, onshore dagegen lediglich rund 22%.

Und analog zur Windenergie gilt, dass auch ein (unendlich) Vielfaches der derzeit installierten PV-Anlagen bei Dunkelheit keinen Strom liefern wird.

Erneuerbare Energien sind wenig effizient

Wenig überraschend ist daher die Diskrepanz zwischen installierter Leistung und dem Beitrag der erneuerbaren Energien zur Bruttostromerzeugung beträchtlich. Die nächste Abbildung zeigt zunächst die Entwicklung der installierten Leistung aller erneuerbaren Energien von 1990 bis 2021 in Deutschland.

Mit insgesamt 138 Gigawatt stellen die erneuerbaren Energien 2021 fast 60 Prozent der gesamten installierten Leistung zur Stromerzeugung in Deutschland. Die Windenergie zeichnet für 28,4 Prozent verantwortlich, die Solarenergie für 26,1 Prozent.

Die Biomasse mit 4,2 Prozent und die Wasserkraft mit 2,5 Prozent spielen nur eine stark untergeordnete Rolle. Zum Vergleich: Braunkohle kommt auf 8,7 Prozent, Steinkohle auf 8,2 Prozent, Erdgas auf 4,9 Prozent und Kernenergie auf 3,6 Prozent.

Installierte Leistung Photovoltaik, Wind, Wasser, Biomasse, in Gigawatt, 1995 bis 2021

Obwohl auf die erneuerbaren Energien rund 60% der installierten Leistung entfallen, tragen sie nur rund 40% zur Bruttostromerzeugung bei. Bei den folgenden Daten handelt es sich um Jahresdurchschnittswerte. Im Tagesverlauf sind die Abweichungen zum Teil erheblich höher, am höchsten naturgemäß bei einer Dunkelflaute.

Bruttostromerzeugung nach Energieträgern, in Terawattstunden, 1990 bis 2021

In den letzten Jahren zugelegt hat die Stromproduktion aus Gaskraftwerken. Da diese sehr flexibel hoch- und runtergefahren werden können, eignen sie sich besonders gut dafür, die erheblichen und mitunter plötzlichen Schwankungen bei der Wind- und Solarenergie aufzufangen. Denn für die Stabilität des Stromnetzes ist es unabdingbar, dass die Stromproduktion und der Stromverbrauch immer ausgeglichen sind.

 Das Stromnetz muss immer öfter stabilisiert werden

Die zunehmend flatterhafte Produktion des Stroms bei gleichzeitiger Abschaltung stabil produzierender Kraftwerkstypen wie Kernkraft und Kohle destabilisiert das deutsche Stromnetz immer mehr. Immer häufiger muss zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität von außen eingegriffen werden.

Die Anzahl der sogenannten „Redispatch-Maßnahmen“ ist in den vergangenen 10 Jahren kräftig gestiegen. Von 2.700 Eingriffen im Jahr 2013 auf 10.660  Eingriffe allein in den ersten 10 Monaten 2022. Auf das gesamte Jahr 2022 hochgerechnet werden im laufenden Jahr fast 13.000 Redispatch-Maßnahmen notwendig werden.

Das entspricht im Vergleich zum bisherigen Rekordjahr 2021 einem Anstieg um fast 50%. Im Vergleich zum Jahr 2013 beträgt der Anstieg mehr als 370%.

Redispatch-Maßnahmen, 2013 bis 10/2022

Der Ausbau der Erneuerbaren bedingt einen Ausbau des Stromnetzes

Wie auch beim Elektro-Auto, dessen klimapolitischen Vorzüge an seiner Emissionslosigkeit beim Gebrauch, nicht aber über den gesamten Lebenszyklus inkl. der zusätzlichen Infrastruktur wie Ladesäulen festgemacht wird,

so wird bei den erneuerbaren Energien so getan, als ob der Ausbau der erneuerbaren Energien keine weiteren zusätzlichen Investitionen benötigt.

Diese Engführung der Debatte ist grob irreführend. Denn die Energiewende ist nicht ohne markanten Ausbau des Stromnetzes denkbar. Und dieser unbedingt notwendige Ausbau der Stromtrassen verbraucht Ressourcen und greift mitunter stark in die Natur ein. Und der Bedarf am Ausbau der Stromtrassen ist enorm.

Für Deutschland beträgt der Bedarf an optimierten, verstärkten und neu zu errichtenden Stromtrassen lt. deutschem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz 7.500 km.

Das hängt u.a. damit zusammen, dass infolge der Energiewende der Ort der Stromproduktion und des Stromverbrauchs immer weiter auseinanderliegen. So wird die Windenergie hauptsächlich im Norden und Nordostens Deutschlands geerntet, der Strombedarf ist jedoch in den Industriezentren Nordrhein-Westfalens, Baden-Württembergs und Bayerns besonders hoch.

Der Widerstand gegen die die Landschaft zerschneidenden Stromtrassen verzögert den Ausbau erheblich. Bislang wurden erst 1.500 km oder 20% der geplanten Ausbauten fertiggestellt.

Flatterstrom benötigt enorme Speicherkapazitäten

Mit der Flatterhaftigkeit der Stromproduktion einher geht die Notwendigkeit, enorme Speicherkapazitäten zu errichten. Der dafür anfallende Ressourcenverbrauch, der eine direkte Folge der Energiewende ist, wird dieser in der öffentlichen Debatte wie auch jener des Ausbaus der Stromnetze nicht zugeschlagen.

Damit wird die öffentliche Debatte in einem weiteren wichtigen Punkt zugunsten der erneuerbaren Energien verzerrt, und diese Verzerrung ist enorm.

Die Mitte März 2022 erschienene Studie „Storage requirements in a 100% renewable electricity system: extreme events and inter-annual variability“ berechnet, dass Deutschland im Falle einer vollständig auf erneuerbaren Energien beruhenden Stromversorgung

Speicherkapazitäten nicht nur für bis zu 2 Wochen, sondern für bis zu 12 Wochen errichten muss, um auch noch bei extremen Wettereignissen den Strombedarf abdecken zu können.

Die beiden Autoren, Oliver Ruhnau und Staffan Qvist, kommen nämlich zum Schluss „that focusing on short-duration extreme events or single years can lead to an underestimation of storage requirements and costs of a 100% renewable system.“

Aktuell ist Deutschland in der Lage, seinen Strombedarf je nach Stromverbrauch für eine halbe Stunde bis Stunde mit den vorhandenen Speicherkapazitäten abzudecken. Die Speicherkapazitäten müssten somit um den Faktor 2.000 erweitert werden, um eine sichere Stromversorgung selbst im Falle einer extremen Dunkelflaute zu garantieren.

Man muss insbesondere für den Extremfall Deutschland, das kaum Gebirge für die Anlage von Pumpspeicherkraftwerken aufweist, konstatieren, dass eine Verzweitausendfachung der Speicherkapazitäten in jeder Hinsicht ein Ding der Unmöglichkeit ist.

Diese Kosten des Speicherausbaus müssen den Gesamtkosten des Gesamtsystems Energiewende also ebenfalls zugeschlagen werden, ebenso die dafür notwendigen Ressourcen und Eingriffe in die Natur. Dieser Aspekt bleibt in der öffentlichen Debatte im Normalfall unbeachtet.

Die ökologische und klimatologische Bilanz des Gesamtsystems Energiewende ist somit deutlich schlechter, als es der verengte Blick auf die ökologischen und klimatologischen Kosten bei der unmittelbaren Stromproduktion insinuiert.

Und noch ein weiterer Faktor erhöht die Kosten der Energiewende. Windräder müssen bereits nach rund 20 Jahren ersetzt werden, und damit deutlich früher als konventionelle Kraftwerke und Wasserkraftwerke.

Höhere Unabhängigkeit ist eine Mär

Das Ziel einer höheren Unabhängigkeit von als politisch unerwünschten oder als unzuverlässig eingestuften Staaten dürfte durch die Energiewende ebenfalls nur schwer erreichbar sein. So stammen derzeit rund 80% der Solarpaneele aus China.

Wie nicht anders zu erwarten, wird nur eine Abhängigkeit gegen eine andere ausgetauscht. Das liegt neben der globalen Verteilung der Rohstofflagerstätten auch daran, dass der Abbau von Rohstoffen in Europa aufgrund der strengen Umweltauflagen häufig schwierig bis unmöglich geworden ist.

Eine Aufweitung der 100%-Quote für erneuerbare Energieträger von der Stromproduktion auf den gesamten Primärenergieverbrauch als Folge der angestrebten vollständigen Elektrifizierung der Energiebereitstellung ist noch illusorischer, und zwar gleich um den Faktor 7. Denn der Anteil der erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch beträgt in Deutschland lediglich 16% (2021).

Der weiter oben angegebene Speicherausbau würde sich um eben diesen Faktor 7 auf einen Faktor 1.400 erhöhen. Gäbe es eine Steigerungsform für illusorisch, wäre diese an dieser Stelle mehr als nur angebracht.

Für Österreich ist der Ausbaufaktor angesichts des hohen Anteils der Wasserkraft am Strommix von 60% bzw. am Primärenergiebedarf von rund einem Viertel deutlich geringer, aber immer noch beträchtlich.

Die Bekämpfung der Wasserkraft durch Befürworter der Energiewende

Es ist mehr als auffällig, dass in der öffentlichen Debatte der Begriff „erneuerbare Energien“ nahezu ausschließlich auf Wind- und Solarenergie eingegrenzt verwendet wird. Die Biomasse fristet ein Schattendasein, während die Wasserkraft entweder totgeschwiegen oder sogar aktiv bekämpft wird.

In Österreich mit seiner langen Tradition von Wasserkraftwerken und dem hohen Anteil der Wasserkraft am Strommix ist dieses Totschweigen und aktive Bekämpfen von den politischen Parteien und NGOs auf den ersten Blick durchaus überraschend.

So versuchen NGOs wie der WWF ein großes Pumpspeicherkraftwerk im Tiroler Kaunertal oder auf der steirischen Koralm zu verhindern. Doch sind derartige Kraftwerke ein zwingender Bestandteil des Gesamtsystems Energiewende.

Schon heute speichert dieser Kraftwerkstyp die wetterbedingte Überschussproduktion, um in Zeiten wetterbedingter Mangelproduktion diese auszugleichen. Wer Ja zu Windrädern und PV-Anlagen sagt, muss auch Ja zu Pumpspeicherkraftwerken sagen.

Warum also diese Ablehnung der erneuerbaren Energie Wasserkraft, gerade auch im Wasserkraftland Österreich?

Die großen Donau-Wasserkraftwerke sowie die Staukraftwerke in den Alpen sind Sinnbild des Wirtschaftsaufschwungs Österreichs nach dem Zweiten Weltkrieg. Sie sind also Teil des alten Systems, das durch die Energiewende überwunden werden soll.

Diese Zugehörigkeit der Wasserkraft zur „alten Welt“ wurde im Zuge der Proteste gegen die Errichtung des Wasserkraftwerks Hainburg endgültig besiegelt.

Die Au-Besetzung im Winter 1984/1985 war zudem die Geburtsstunde der österreichischen Umweltbewegung und deren politischen Arms, der heutigen Partei „Die Grünen“. Grüne Politik in Österreich zu betreiben, heißt also, die Wasserkraft zu bekämpfen.

Das Kraftwerk Hainburg wäre gemäß der damaligen Planungen das größte Donaukraftwerk geworden. Mit einer projektierten installierten Maximalleistung von 360 Megawatt und einer durchschnittlichen Jahresstromproduktion von mehr als 2.000 Gigawattstunden wäre es doppelt so groß wie das später realisierte Kraftwerk Wien-Freudenau.

Das Kraftwerk Hainburg würde somit genauso viel Strom produzieren, wie rund 1.000 Windräder mit einer installierten Gesamtleistung von 5.000 Megawatt – und das weitgehend sicher, auch wenn die Stromproduktion mit dem Wasserstand ebenfalls schwankt.

Es ist daher nicht weit hergeholt, jedenfalls in Österreich, mit Abstrichen aber auch in Deutschland, die Grünen als politischen Repräsentanten der Interessen allen voran der Windkraftlobby, aber auch der Solarenergielobby zu betrachten, und weniger der erneuerbaren Energien an sich.

Energiewende bedeutet Energieende – zu horrenden Kosten

Selbst im Falle einer rasanten technologischen Weiterentwicklung ist die Energiewende, insbesondere wenn sie ein vorhandenes Wasserkraftpotenzial ausschließt, nur zu horrenden Kosten für das Gesamtsystem Energiewende umsetzbar.

Es wird nichts anderes versucht, als von einem System, in dem sich die Stromproduktion dem schwankenden Stromverbrauch angepasst hat, auf ein System zu wechseln, in dem zusätzlich zur Stromnachfrage auch das Stromangebot schwankt, wobei enorme, noch zu errichtende Speicherkapazitäten als Puffer wirken sollen. Denn das Stromangebot und die Stromnachfrage müssen zu jedem Zeitpunkt ident sein.

Ob ein derartiger Systemwechsel in seiner Gesamtbetrachtung einen positiven ökologischen Saldo ergibt, darf bezweifelt werden. Dass ein derartiger Systemwechsel unabhängiger macht, ist jedoch auszuschließen. Hinsichtlich der Handelsbeziehungen tauscht er eine Abhängigkeit gegen eine andere ein, und macht zudem die Stromproduktion signifikant stärker abhängig vom Wetter.

Und zum Preis einer Kugel Eis gelingt dieser Systemwechsel garantiert nicht, es sei denn, die Kugel Eis wäre aus Gold.