Windflauten und die Folgen, November 2023

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Stromverbrauch und Stromerzeugung im November 2023                                            – geringere Sonneneinstrahlung, weniger Tage mit Überkapazitäten, mehr Wind

Aktuelle Datengrundlage November 2023, dargestellt in Bild 1, In Klammern: Vormonat

  • Monatsdurchschnitt der Ökostromeinspeisung (PV, Wind, Biomasse und Wasserkraft) ins Netz (blau): 31.307 MW (29.318),
  • Monatsdurchschnitt Verbrauch (rot): 56.925 MW (52.729)
  • Anteil des Ökostrom-Durchschnitts am Verbrauchsdurchschnitt: 55 % (56)

Aufgrund der Einspeiseschwankung des Ökostroms ergibt sich daraus:

  • Gesicherte Leistung des Ökostroms (Leistung, die zu jedem Zeitpunkt verfügbar war): 8.576 MW (7.327)
  • Maximale Ersatzkapazität (= größte erforderliche Leistung zur vollständigen Bedarfsdeckung): 48.349  MW (45.402)
  • Spezifischer CO2-Ausstoß des gesamten Strommix: 420 (390) g/kWh (Gramm je Kilowattstunde Stromerzeugung) [2]

Im Verlauf des Novembers sind etwa 4 Erzeugungsspitzen zu erkennen, denen aber auch etwa gleich viele Ertragseinbrüche gegenüberstehen. Sie stehen für Starkwindperioden bzw. Windflauten, während die PV-Erzeugung, jahreszeitbedingt, so gut wie keine Rolle spielt. Die bis in den Schwankungsbereich des Verbrauchsverlaufs (rot) hinein reichenden Erzeugungsspitzen erreichten minuten- bis stundenweise, schon 100 % Bedarfsdeckung. Allerdings belasten diese extremen Schwankungen die Netzstabilität. Gegenmaßnahmen sind die Netzfrequenz-Stabilisierung, sowie die Breitstellung von Ersatzleistung aus konventionellen Anlagen (Kohle, Gas, Import). Das führte im November zum oben angegebenen Spezifischen CO2-Ausstoß (420 Gramm CO2 je Kilowattstunde Stromerzeugung). Die maximale Ersatzkapazität entspricht auch der größten im November aufgetretenen Versorgungslücke zwischen Erzeugung durch Öko-Energie und dem Verbrauchsdurchschnitt. Diese Ersatzkapazität ist zeitlich nicht genau prognostizierbar und muss daher aus Sicherheitsgründen jederzeit abrufbereit vorgehalten werden. Sie ist im Diagramm mit grünem Pfeil gekennzeichnet.

Bild 1: Verläufe von Stromerzeugung aus Ökoenergie und Stromverbrauch bei aktuellem Ausbauzustand im November 2023; rechts Ausschnitt A mit größtem Reservebedarf. Datenquelle: smard [1]

Stromverbrauch und Stromerzeugung im November 2030 – kann der Ökostromausbau mit 80% – Anteil in 2030 die Lösung sein?

Dazu die hochgerechnete Datengrundlage für November 2030, dargestellt in Bild 2:

  • Monatsdurchschnitt der Ökostromeinspeisung (PV, Wind, Biomasse und Wasserkraft) ins Netz (blau), wie geplant: 65.297 MW,
  • Monatsdurchschnitt Verbrauch (rot) wie geplant: 81.621 MW
  • Anteil des Ökostroms am Verbrauch wie geplant: 80 %

Ungeplant, als Resultat der Einspeiseschwankung des Ökostroms, ergibt sich daraus:

  • Gesicherte Leistung des Ökostroms (= Leistung, die zu jedem Zeitpunkt verfügbar sein wird): von 8.576 auf 11.623 MW erhöht (siehe zum Vergleich Diagramme Bild 1 und 2).
  • Maximale Ersatzkapazität (= größte erforderliche Leistung zur vollständigen Bedarfsdeckung): von 48.000 auf 70.000 MW erhöht.
  • Spezifischer CO2-Ausstoß des gesamten Strommix: abhängig vom erreichten Strommarkt-Design im Bereich von 420 bis 500 g/kWh (Gramm je Kilowattstunde Stromerzeugung)
  • Erhöhung der ausbaufähigen Ökostrom-Erzeugung aus Wind und Solar, um das 80%-Ziel zu erreichen: Faktor 2,4
  • Erreichbare Dauer der 80% Bedarfsdeckung: an nur 16 von 30 Tagen !

Bild 2: Verläufe von Stromerzeugung aus Ökoenergie und Stromverbrauch November 2030, hochgerechnet aus November 2023 entsprechend Planungsziel des BMWK für 2030 [4]; rechts Ausschnitt A mit größtem Reservebedarf.

Es zeichnet sich deutlich ab, dass durch den bloßen Zubau von Windenergie- und PV-Anlagen die Einspeiseschwankungen nicht verringert, sondern vergrößert werden. Nur für 16 von 30 Tagen kann das 80% – Ziel erwartet werden, dann allerdings mit noch um ein Vielfaches über den Bedarf (Verbrauch) überschießenden Spitzen. Das Maximum tritt, unter Beibehaltung gleicher Voraussetzungen wie im November 2023 [3], am 06. November 2030 um die Mittagszeit auf (etwa 11:30 Uhr). Da wird der durchschnittliche Verbrauch um 62% über mehrere Stunden überschritten werden. Trotzdem werden immer noch ebenso zahlreiche tiefe Einbrüche im Monatsverlauf auftreten. Ursache wird höchstwahrscheinlich weiterhin bleiben, dass die Erzeugungsspitzen der Erneuerbaren nicht für Schwachwindzeiten gespeichert werden können. Die Anforderungen an Bedarfsdeckung, Netzstabilität und Verringerung des CO2-Ausstosses werden noch weiter erschwert. Der Maximale Fehlbetrag zwischen Erzeugungstiefststand des Ökostroms (Ausschnitt A, grüner Pfeil) wird von 48.000 auf 70.000 MW anwachsen. Als Folge davon wird der entsprechende CO2-Ausstoß, gleiche Bedingungen wie im Oktober 2023 vorausgesetzt, mit Sicherheit deutlich über dem aktuellen 2023er Wert liegen, der noch einen Monatsdurchschnitt von ca. 420 Gramm CO2 je kWh Stromerzeugung aufwies (siehe oben). [2]. Er wird in Richtung 500 Gramm/kWh steigen, abhängig vom endgültigen Strommarktdesign.

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

Quellen:  [1] Strommarktdaten “smard” ; [2] Electricity-Maps; [3] Langfassung der Analyse beim Verfasser des Artikels erhältlich;[4] https://dserver.bundestag.de/btd/20/016/2001630.pdf, Seite 137, Punkt 2.

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