Am 23.02.2012 erklärte Umweltminister Norbert Röttgen in einer eigens dafür einberufenen Pressekonferenz, dass es bei der Photovoltaik Probleme mit der Netzstabilität und mit mangelnder Abnahme des Solarstroms durch die Verbraucher gäbe (1), und man müsse das weitere Solarwachstum bremsen.
Seine Diagnose ist im Kern richtig, die von ihm gewählte Therapie - die Verminderung des PV-Wachstums allerdings ist falsch; dieser Solarbrief 1/12 befasst sich schwerpunktmäßig mit der falschen Therapie.
Doch bei der Kritik allein darf es nicht bleiben. Das jetzt folgende Kapitel soll der Frage gewidmet sein, wie sich das Überschussproblem lösen lässt. In einem Sonder-Solarbrief 2/12 wird diese Frage demnächst ausführlicher behandelt.
"Und was macht ihr, wenn nachts die Sonne nicht scheint?"
Auf diese Frage - von der Energiewirtschaft in tausenden von Diskussionen immer wieder gestellt - gibt es eine wesentlich richtige und viele halbrichtige Antworten.
Die richtige Antwort lautet: Wir speichern überschüssigen Solarstrom in Batterien und versorgen uns in der sonnenscheinlosen Zeit mit Solarstrom aus der Batterie.
Diese Antwort haben wir jedoch aus psychologischen oder taktischen Gründen oder aus Unwissenheit immer wieder vermieden, denn Batterien sind teuer und überschüssigen Solarstrom konnte sich bis vor wenigen Jahren ohnehin keiner vorstellen.
Was haben wir stattdessen gesagt? Wir haben uns um den Kern der Frage herumgemogelt und halbrichtige Antworten gegeben, z.B.: Dann weht glücklicherweise oft der Wind, und notfalls verbrennen wir gespeicherte Biomasse, und Laufwasserkraftwerke und Geothermie könne man leistungssteigern und bei Bedarf mehr Leistung herausholen, und außerdem würden wir energiezehrende Tätigkeiten auf den Tag verlegen, und die Elektroautos am Tag betanken (Verbrauchsmanagement) und intelligente Netze fordern usw usw.
Mit einer Fülle eloquent gegebener Erläuterungen haben wir kaschiert, dass wir die unbequeme richtige Antwort schuldig geblieben sind - auch wir beim Solarenergie-Förderverein Deutschland (SFV).
Wir beim SFV haben allerdings unseren Irrtum etwas früher eingesehen (2). Seit 2008 werden auf unserer Internetseite dezentrale Stromspeicher in bald 20 Beiträgen gefordert und nunmehr auch detailliert beschrieben.
Der Grund für unsere Schwerpunktverlagerung: wir hatten endlich ein gut funktionierendes Rechenprogramm, den Energiewenderechner www.energiewenderechner.de und konnten mit seiner Hilfe den hohen Speicherbedarf sowie die Nichtigkeit der bisher angegebenen Lösungsmöglichkeiten quantitativ besser abschätzen.
Es zeigte sich im übrigen, dass wir nicht nur eine Sorte von Speichern, sondern gleich drei Speicherkonzepte bzw. -typen benötigen werden:
Aufladbare Batteriespeicher, integriert in PV-Anlagen zum Tag-Nachtausgleich
Aufladbare Großbatterien, z.B. Natrium-Schwefel Batterien, integriert in Windparks zum Ausgleich mehrtägiger Stark- bzw. Schwachwindperioden
chemische Langzeitspeicher (3) als Notvorrat für 4 Wochen ohne Wind und Sonne.
Die dringendste ist die erstgenannte Aufgabe: Einführung von Pufferspeichern zur Begrenzung der solaren Mittags-Leistungsspitze auf 0,3 der Peakleistung. Eine sinnreiche Kombination der Solaranlagen mit Stromspeichern wird uns erlauben, bei weiterem Ausbau der Solarenergie auch den abendlichen, nächtlichen und sogar morgendlichen Strombedarf mit Solarenergie zu decken, ohne dass Solaranlagen abgeregelt werden müssen.
Am 8.11.2011 stellten wir den ersten Entwurf unseres Markteinführungsprogramms für PV-Anlagen mit integriertem Stromspeicher vor. Seitdem haben wir dieses Programm nach vielen Verbesserungsvorschlägen immer weiter optimiert. Sie finden den aktuellen Vorschlag in seiner jeweils neuesten Fassung nach wie vor auf unserer Internetseite (4).
Die folgende Grafik aus dem erwähnten Vortrag zeigt schematisch die Wachstumsgrenzen der PV ohne Stromspeicher bzw. die Möglichkeiten der Energielieferung durch PV-Anlagen mit integrierten Stromspeichern.
(Zur Vergrößerung bitte Bild anklicken)
In der dargestellten Grafik ist nach oben der Leistungsbedarf aller Stromverbraucher (Lastkurve) bzw. die Leistungsbereitstellung durch die Solarenergie bei drei verschiedenen Ausbaustufen aufgetragen. Nach rechts ist die Uhrzeit über zweimal 24 Stunden also über zwei volle Tage aufgetragen. Flächen in der Grafik entsprechen somit den benötigten bzw. den bereitgestellten Energiemengen. Die Gesamtfläche unter der Lastkurve entspricht dem Energiebedarf der beiden Tage. Die Flächen innerhalb der schlanken "Glockenkurven" entsprechen dem Solarangebot. Vorausgesetzt ist volle Sonneneinstrahlung im Sommer.
Verwendet man keine Pufferspeicher, so bleibt die Solarenergiebereitstellung und -nutzung auf die Flächen beschränkt, die innerhalb der schlanken, immer höher werdenden "Glockenkurven" liegen. Wenn die Maximalleistung der Glockenkurve die Lastkurve übersteigt, müssen Solaranlagen abgeregelt werden und es geht Energie verloren. Verwendet man dagegen Pufferspeicher und begrenzt die Einspeiseleistung der Solaranlagen auf 30 Prozent der Peakleistung, so werden die Glockenkurven nur ein Drittel so hoch, aber es kann die weiße Fläche auch zwischen den beiden Glockenkurven mit Solarstrom versorgt werden.
Weitere Details finden Sie im Internet (4).
Quellen
[1] Röttgen wörtlich: Wir wollen die Photovoltaik; ich halte sie eindeutig für eine Zukunftstechnologie, nein für eine Gegenwartstechnologie mit starken Exportchancen, aber sie muss, was Kostenbelastung und auch Verträglichkeit mit der Netzstabilität anbelangt, in einem vernünftigen Rahmen wachsen, darum besteht Handlungsbedarf, um die Photovoltaik zu erhalten. Wir schlagen ein Marktintegrationsmodell vor, das darin besteht, dass nicht mehr wie bislang jede produzierte Kilowattstunde bezahlt wird, unabhängig davon, ob diese Kilowattstunde irgend ein Mensch braucht, ( )
[2] Der SFV hat seinen Kurs berichtigt. Seit dem Jahr 2009 lehnen wir ausdrücklich die energetische Nutzung dafür angebauter Biomasse ab und setzen stattdessen auf dezentrale Speicher.
[3] Aus dem Kohlenstoff (dem CO2) der Atmosphäre lässt sich in Wochen mit gleichzeitig gutem Wind- und Solarangebot Methan oder Methanol herstellen. Das Methan lässt sich im Erdgasnetz und dessen unterirdischen Speichern aufbewahren. Das Methanol lässt sich auch dort speichern, wo es kein Gasnetz gibt, z.B. in ehemaligen Heizöltanks oder anderen einfachen Tanks.
[4] Vorschlag des SFV in Vortragsform für eine Markteinführung dezentraler Pufferspeicher in fester Verbindung mit einer PV-Anlage
- Warum weiterer Ausbau der PV ohne Pufferspeicher an technische Grenzen stößt
- Reduzierung der Leistungsspitzen durch Einführung einer Einspeiseobergrenze
- Integration einer Speicherbatterie / Entwicklung eines Blockschaltbildes
- Förderprinzipien und Kostenabschätzung
- Gesetzliche Formulierung für eine Markteinführung im EEG