Windflauten und die Folgen, August 2023

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Stromverbrauch und Stromerzeugung im August 2023

Aktuelle Datengrundlage August 2023, dargestellt in Bild 1:

  • Monatsdurchschnitt der Ökostromeinspeisung (PV, Wind, Biomasse und Wasserkraft) ins Netz (blau): 24.274 MW,
  • Monatsdurchschnitt Verbrauch (rot): 49.456 MW
  • Anteil des Ökostroms am Verbrauch: 49 %

Aufgrund der Einspeiseschwankung des Ökostroms ergibt sich daraus:

  • Gesicherte Leistung (Leistung, die zu jeder Zeit verfügbar ist) des Ökostroms: 7.161 MW
  • maximale Residuallast (= größter erford. Esatzkapazität zur vollständigen Bedarfsdeckung): 42.295 MW

Der in kurzfristigen Intervallen betrachtete Monatsverlauf des Ökostroms blieb stark volatil und ist geprägt von vielen Erzeugungsspitzen, aber auch ebenso vielen Ertragseinbrüchen aufgrund von Windflauten bei gleichzeitig entfallener Sonneneinstrahlung. Die bis in den Schwankungsbereich des Verbrauchsverlauf (rot) hinein reichenden Spitzen erreichen in wenigen Fällen, minuten- bis stundenweise schon 100 % Ökostromeinspeisung, gemessen am Bedarf. Diese extremen Schwankungen müssen aus Netz-Sicherheitsgründen durch entsprechenden Ersatzleistung, auch als Residuallast bezeichnet, aus konventionellen Anlagen (Kohle, Gas, Import) kompensiert werden und führten im August zu einer CO2-Ausstoß-Schwankung im Bereich zwischen 200 – 600 Gramm je kWh Stromerzeugung, ebenso wie im Vormonat [1]. Die maximale Residuallast entspricht der größten im August aufgetretenen Versorgungslücke zwischen Erzeugung durch Öko-Energie und dem Verbrauchsdurchschnitt. Diese Ersatzkapazität ist nicht genau prognostizierbar und muss aus Sicherheitsgründen jederzeit abrufbereit sein. Sie ist im Diagramm mit grünem Pfeil gekennzeichnet.

Bild 1: Verläufe von Stromerzeugung aus Ökoenergie und Stromverbrauch bei aktuellem Ausbauzustand im August 2023; rechts Ausschnitt A mit größtem Reservebedarf.

 

  • Bild 2: Verläufe von Stromerzeugung aus Wind + PV und Stromverbrauch, hochgerechnet aus August 2023 entsprechend Planungsziel des BMWK für August 2030; rechts Ausschnitt A mit größtem Reservebedarf.

 

Kann der Erneuerbaren – Ausbau helfen?

Folgende Datengrundlage (siehe Bild 2) soll nach Plan des BMWK dann zur Verfügung stehen:

  • Monatsdurchschnitt der Ökostromeinspeisung (PV, Wind, Biomasse und Wasserkraft) ins Netz (blau): 65.297.274 MW,
  • Monatsdurchschnitt Verbrauch (rot): 81.621 MW,
  • Anteil des Ökostroms am Verbrauch: 80%,

Aufgrund der bleibenden schwankenden Einspeisung des Ökostroms ergibt sich daraus:

  • Gesicherte Leistung (Leistung, die zu jeder Zeit verfügbar ist) : 9.390 MW
  • maximale Residuallast (= größter erford. Ersatz-Kapazität zur vollständigen Bedarfsdeckung): 72.231 MW

Der geplante 80%-Anteil wird, wie im Vormonat, erreicht durch eine Ver 3-fachung der ausbaufähigen Erzeugungsleistung aus PV + WEA. Die Volatilität wird durch den Ausbau nicht verringert sondern vergrößert. Die Ökostrom-Anlagen können in Summe auch nur an 14 von 31 Tagen den 80% – Anteil erreichen, dann allerdings mit noch um ein Vielfaches über den Bedarf (Verbrauch) überschießenden Spitzen. Das Maximum trat am 03. August auf. Um die Mittagszeit (etwa 14:00 Uhr) wurde der durchschnittliche Verbrauch um 139% über mehrere Stunden überschritten. Trotzdem treten immer noch ebenso zahlreiche tiefe Einbrüche auf, mehrmals über den ganzen Monat verteilt. Ursache: Die Erzeugungsspitzen des Ökostroms (Erneuerbare) können nicht für Schwachwindzeiten gespeichert werden. Die Anforderungen an Bedarfsdeckung, Netzstabilität und Verringerung des CO2-Ausstosses werden durch den bloßen Zubau an Anlagen bei fehlenden Speichern noch verstärkt. Der Maximale Fehlbetrag (= Residuallast) zwischen Erzeugungstiefststand der Erneuerbaren und dem Verbrauchsdurchschnitt etwa gegen Monatsende (Ausschnitt A, grüner Pfeil) wächst auf 72.000 MW. Der entsprechende CO2-Ausstoß wird daher, gleiche Bedingungen wie im August 2023 vorausgesetzt, mit Sicherheit deutlich über dem aktuellen 2023er Wert, mit einem Monatsdurchschnitt von ca. 400 Gramm CO2 je kWh Stromerzeugung liegen, mit einem Maximum bei 700 Gramm / kWh.

Bitte beachten: unterschiedliche Skalierung der Y-Achsen in Bild 1 und 2 (zur Verdeutlichung der Volatilität)!

Quellen:  [1] Agora Energiewende; [2] Langfassung der Analyse beim Verfasser des Artikels erhältlich

Bodo Zierenberg
Diplomingenieur im Ruhestand, berufliches Umfeld überwiegend in der Kerntechnik. Private Interessen: kritische Beobachtung der Energiewende, Beschäftigung mit klassischer Musik.