abgepuffert werden, wenn man Überschüsse nicht teuer abregeln und Defizite nicht durch Importe oder Reservekraftwerke ausgleichen will. 2050 sind etwa 85% der Energieproduktion Strom. Strom kann man in Batterien speichern, oder in einem zweistufigen Prozeß in Methan umwandeln und dieses speichern. immer
CO2-freie Energieversorgung in Deutschland (links) ist ein Thema, unter dem viele Leser sich nur wenig vorstellen können. Dehalb wurde als konkrete Anwendung das Augustinum Ammersee in Dießen (rechts) gewählt. Diese Anwendung ist ohne weiteres auf Gemeinden und Städte übertragbar. Dort findet sich der Einzelne vielleicht wieder.
CO2-freie Energieversorgung ist ein "Jahrhundert--Projekt". Ziel dieses Projekts ist, die heute genutzten fossilen Energieträger durch regenerative zu ersetzen. Fossile Energieträger sind Kohle, Öl, Erdgas und Uran. Sie decken heute etwa 85% des Bedarfs für Strom, Wärme und Verkehr. Regenerative Energieträger sind Wasserkraft, Biomasse, Biogas, Geothermie, Windkraft und Photovoltaik (PV). Das Potential der ersten vier ist in Summe auf etwa 15% des heutigen Verbrauchs begrenzt. Windkraft und PV haben ein praktisch unbegrenztes Potential. Die Produktion von Windkraft und PV schwankt - meteorologisch und tageszeitlich bedingt - zwischen Null und einem Mehrfachen des Bedarfs.
Wenn die Energiewende gelingt, wird sie am Ende das Land grundlegend verändert haben: Der heutige Bestand an Windkraft- und PV-Anlagen muß etwa verfünfzehntfacht werden. Das ist unausweichlich, weil es heute keine andere, industriell entwickelte Quelle gibt, die CO2-freie Energie in der benötigten Menge liefern könnte. Eine Folge sind die meteorologisch bedingten Diskrepanzen zwischen Energieproduktion und Energieverbrauch. Sie müssen durch Speicher
Wichtigstes Werkzeug für diese Analyse ist eine Excel-Datei mit 8760 Zeilen (Zeilen = Jahresstunden) und gut 100 Spalten. Alle Bilder sind Darstellungen im Stundentakt. Sie basieren auf Aufzeichnungen (Beispiele: Produktion von Wind, PV, Biogas, etc. und Verbrauch von Strom), die für das Jahr 2015 im Internet abrufbar sind. Für nicht im Internet verfügbare Daten (Beispiel: Verbrauch für Gebäudeheizung) wurden Verteilungen im Stundentakt modelliert und mit dem bekannten Jahreswert abgeglichen. Wichtigstes Merkmal der Excel-Datei sind die stündliche Gültigkeit der Bilanzen für Strom, Wärme und Verkehr und die Gesamtbilanz für Deutschland (Produktion = Verbrauch + Export/Importsaldo bzw. Verluste. Für ein anderes Jahr können die in den Bildern gezeigten Verteilungen anders aussehen, die Bilanzen sind immer erfüllt.
Das Werkzeug Excel-Datei für die Abbildung einer CO2-freien Energieversorgung hat einen weiteren Vorteil: die Erfahrung zeigt, dass Wind-, Wasserkraft- und PV-Anlagen einen relativ stabilen Jahresertrag liefern. Schwankt der Ertrag von einem Jahr zum nächsten, so liegt das nur selten an den Anlagen, sondern fast immer daran, dass es gute und schlechte Wind-, Wasser- und Sonnenjahre ("Erntejahre") gibt. Ist der Jahresertrag eines technisch ausgereiften Anlagen-parks bekannt und soll er in absehbarer Zeit (z.B. bis 2050) verdoppelt werden, so macht es wenig Sinn, auf bessere Wirkungsgrade oder einen neuen Anlagentyp zu hoffen. Die Lösung ist einfach eine Verdoppelung des Anlagenparks. Mit einer Excel-Datei ist das sehr einfach abzubilden. Konkretes Beispiel: Nach Tabelle 1 haben die deutschen Windkraft- und PV-Anlagen 2015 einen Jahresertrag von 114 TWh, die übrigen Regenerativen zusammen 260 TWh erbracht; Sollen im Jahr 2050 alle fossilen Energieträger wegfallen, so müssen bei einem Gesamtverbrauch von 2.470 TWh Wind und PV allein 2.100 TWh erbringen, weil Wasserkraft und die übrigen Regenerativen in Deutschland maximal um 30% auf 340 TWh ausgebaut werden können. Das Verhältnnis Wind und PV im Jahr 2050 zu Wind und PV im Jahr 2015 führt wieder auf den Ausbaufaktor von 2.100/114=17.
Die folgenden Seiten liefern Ihnen detaillierte Informationen darüber, wie die komplette Umstellung auf regenerative Energiequellen sowohl für Deutschland als ganzes wie auch in kleinen Unterheiten (Augustinum in Dießen als exemplarisches Beispiel) bis zum Jahr 2050 aussehen könnte.
wieder gibt es Zeiten, in denen der nicht ersetzbare Strombedarf für Haushalte und Bahn nicht zeitgleich durch die Produktion gedeckt werden kann. Für diese Zeiten muß Strom entweder in Batterien gespeichert, durch Methan-betriebene Gaskraftwerke "rückverstromt" oder der Bedarf duch intelligentes "demand-side-management" an die Produktion angepaßt werden. Geheizt wird im Niedertemperaturbereich (< 80°C) mit strombetriebenen Luft-Wärmepumpen, unterstützt durch Gasheizungen, die mit Methan betrieben werden können. Im Hochtemperaturbereich (> 200° C) wird direkt mit Strom oder Methan geheizt. PKW's und LKW's sollten Batterien und Tanks für Methan haben und entsprechend motorisiert sein. Das würde das heutige Reichweitenproblem der E-Mobile abmildern..
Manche Interessenvertreter und etliche Politiker sagen heute, eine CO2-freie Energieversorgung sei unbezahlbar. Wenn man jedoch den heutigen Bedarf mit den heutigen Kosten für regenerative Energien multipliziert, die wichtigsten Möglichkeiten zur Kostenreduktion (Beispiel: Luft-Wärmepumpen,) nutzt und alle Mehrkosten für Speicher und Netzausbau berücksichtigt, wird es am Ende nicht viel teurer, als wir heute schon für unsere Energieversorgung bezahlen.
