Energiewende und das Abschalten von Kern- und Kohlekraftwerken

07.01.2022 enexion

Zum 1. Januar wurden sie bereits vom Netz genommen.

Die Kernkraftwerke 

Die Braunkohlekraftwerke

  • Neurath B mit einer Bruttoleistung von 300 MW
  • Niederaußem C mit einer Bruttoleistung von 300 MW
  • Weisweiler E mit einer Bruttoleistung von 300 MW
  • Zum 1. April 2022 wird in Neurath ein weiterer 300 MW-Block vom Netz gehen.

Insgesamt fielen zum 1.1.2022 4.254 MW installierte Leistung Kernkraft weg, mit der praktisch CO2-freier Strom produziert werden konnte.

1.200 MW installierte Leistung standen mit vier Kraftwerksblöcken, die Braunkohle verfeuern, zur Verfügung. Der erzeugte Strom war hoch CO2 belastet.

Zur Frage, wieviel Strom die wegfallenden Kraftwerke in der Vergangenheit durchschnittlich erzeugt haben, ist die Kenntnis des Anteils “erzeugter Strom” an der installierten Leistung des jeweiligen Kraftwerkstyps notwendig. Wir haben wir unter anderem den mittleren Wert der Energieträger Kernkraft und Braunkohle vom 1.1.2016 bis zum 30.12.2021 berechnet:

Die drei Kernkraftwerke haben mit der installierten Leistung gesamt 4.254 MW und einem Erzeugungsanteil von 85,3% insgesamt

31,787 TWh/Jahr

elektrische Energie (Strom) erzeugt. Das sind in etwa 5% der Bruttostromerzeugung Deutschlands des Jahres 2020.

Die vier Braunkohleblöcke mit gesamt 1.200 MW installierte Leistung brachten bei einem Erzeugungsanteil von 62,9% pro Jahr im Mittel

6,612 TWh/Jahr

elektrische Energie (Strom) erzeugt. Das sind in etwa 1,1% der Bruttostromerzeugung Deutschlands des Jahres 2020.

Insgesamt fallen ab 1.1.2022/1.4.2022

38,4 TWh Strom

weg.

Woher soll der 2022 wegfallende Strom kommen? 

Da wären kurzfristig in erster Linie die Stromerzeugung mittels verbleibender Kraftwerke, die fossile Energieträger Kohle und Gas verbrennen. Das bringt unter dem Strich ein CO2-Nullsummenspiel. Mittlerweile ist in der Diskussion, ob der Treibhausgasausstoß von Gas etwa gleich hoch ist wie bei der Verbrennung von Kohle. Nämlich dann, wenn man die Methanverluste bei Förderung und Transport mitberücksichtigt. Methan verbleibt zwar kürzer in der Atmosphäre, wirkt dafür aber 25-mal stärker als CO2.

Selbstverständlich kann CO2-freier Wind- und Kernkraftstrom Strom aus Dänemark (nur Wind), aus Frankreich, der Schweiz und Tschechin – wenn er denn zur Verfügung steht – importiert werden. Das wird aber nichts daran ändern, dass der CO2-Ausstoß in den nächsten Jahren steigen wird.

Durch den Ausstieg aus der Kernenergie wird die Klimapolitik Deutschland faktisch konterkariert. Das weiß offensichtlich auch Klima-Minister Robert Habeck, der in einem aktuellen ZEIT-Interview das nicht erreichen der deutschen Klimaziele  im Jahr 2022 und 2023 in Betracht zieht. Ob danach die Ziele erfüllt werden, ist darüber hinaus mehr als zweifelhaft.  38,4 TWh hört sich nicht nach allzu viel Strom an. Wenn allerdings die Anzahl der benötigten Windkraftanlagen und der benötigten Fläche Photovoltaik berechnet wird, kommt man sehr schnell in der Realität an. Wir betrachten den Wegfall der Kernkraft- und Braunkohlekraftwerke separat.

Um aufgerundete 32 TWh unregelmäßigen und kaum kalkulierbaren Strom aus Windenergie und Photovoltaik zumindest im Jahresdurchschnitt herzustellen, sind diese Anzahl Windkraftanlagen und diese Fläche zwecks Installation von PV-Anlagen notwendig:

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Um die gerundeten sieben TWh Braunkohlestrom im Jahresdurchschnitt zu ersetzen, wird dieses “Equipment” benötigt:

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In der Unregelmäßigkeit, in der Schwankungsbreite, in der Volatilität der regenerativen Stromerzeugung mittels Wind- und Solarenergie liegt ein Problem, das mittels Speichertechnologien gelöst werden muss. Nur so kann der Strom, der zu Zeitpunkten, in denen er nicht benötigt wird für die Zeiten verfügbar gemacht werden, wo er gebraucht wird.

Als Langzeitspeicher eignet sich in erster Linie Wasserstoff in Stahltanks. Das Prinzip ist einfach. Überschüssiger – wenn die regenerative Stromerzeugung im Jahresdurchschnitt 100% und mehr beträgt, oder aber extra für die Wasserstofferzeugung regenerativ erzeugter Strom wird mittels Elektrolyse in Wasserstoff gewandelt. Wenn nicht genügend Strom zur Deckung des Bedarfs regenerativ erzeugt wird, wird der in Tanks gespeicherte Wasserstoff mittels Brennstoffzellen wieder in Strom zurück gewandelt.

Um regenerativ erzeugten Strom tatsächlich zu Bedarfsdeckung eines Industrielandes nachhaltig nutzen zu können, ist der Ausbau – da ist sich die Fachwelt einig – einer entsprechenden Speicher-Infrastruktur Wasserstoff unabdingbar. Zusätzlich zum Ausbau der regenerativen Stromerzeugung mittels Wind- und Solarenergie (s.o.)

Nachfolgend wird mittels des Stromdaten.info-Simulationstools “Strom – Speicher – Strom” herausgearbeitet, wie die Speicherung der Strommenge, welche wegen Wegfalls grundlastfähiger Kraftwerke oben durch regenerativ erzeugten Strom ersetzt werden muss, erfolgen kann. Es sind 39 TWh Strom, die die über den Verlauf eines Jahres konstant erzeugt werden sollen. Die realen Erzeugungsschwankungen Wind und Photovoltaik des Jahres 2021 werden Referenz Zugrunde gelegt. Es wird bei Bedarfs-Übererzeugung Strom gespeichert, bei Untererzeugung wird gespeicherter Wasserstoff in Strom transformiert.

Das Ergebnis

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Das Ergebnis in Zahlen

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Um das Projekt umzusetzen sind Stahltanks für die Wasserstoffspeicherung notwendig. Nicht aufgeführt sind die zusätzlich benötigten Stromverbindungen, die Wasserstoffleitungen und die unabdingbaren Elektrolyseure.

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Um Verdampfungsverluste und Umwandlungsverluste bei der Herstellung vom 39 TWh Strom im Jahr mittels Wasserstoffs auszugleichen, ist eine höhere Strommenge zu erzeugen. Es ist unter dem Strich diese Menge an Windkraftanlagen und Photovoltaikfläche notwendig:

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Um es noch mal deutlich zu sagen. Der oben dargestellte Aufwand ist nötig, um allein den Wegfall der drei Kernkraftwerke und der vier Kohleblöcke durch regenerativen Strom so zu ersetzen, dass dieser immer auch dann zur Verfügung steht, wenn er wegen zu niedriger regenerativer Stromerzeugung ´direkt`, benötigt wird.

Zu Beginn des nächsten Jahres fallen nochmals drei Kernkraftwerke, die letzten drei in Deutschland, weg. Weitere Abschaltungen von Kohlekraftwerken sind geplant. Es tut sich dementsprechend ein ähnliches Zubau-Szenario wie oben beschrieb. Beurteilen Sie, ob die Umsetzung insgesamt realistisch ist. Oder, ob der wegfallende CO2-freie Strom aus Kernkraft in den nächsten Jahren dann doch zum größten Teil durch fossile Energieträger erzeugt, durch CO2-belasteten Strom ersetzt wird.

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