Windstrom: Alle Räder stehen still …

Unsere  Windräder stehen möglicherweise öfter still, als ich bisher annahm. Und zwar nicht, weil Windstrom bei vorhandenem Wind immer häufiger zur Vermeidung von Netzüberlastungen gar nicht erst ins Netz eingespeist („abgeregelt“) wird, sondern weil der Wind in den sonstigen Zeiten viel zu selten weht.

Windkraft wird als unsere wichtigste Quelle erneuerbarer Energie angegeben. Das ist sie auch, wenn man nur die Menge der durch sie ins Stromnetz eingespeisten Leistung betrachtet. Aber wie oft passiert das überhaupt? Wind ist bekanntlich nicht ständig vorhanden und weht auch nicht unbedingt dann, wenn wir ihn brauchen.

Wie stetig ist Windstrom? Wirklich brauchbare Zahlen darüber zu finden, wie oft Windenergieanlangen (WEA) durchschnittlich Strom liefern, war in den letzten Jahren gar nicht so einfach. Mein bisheriger Kenntnisstand war dieser: An Land (onshore) betriebene Anlagen liefern in etwa 20 bis 25% der Zeit Strom, vor der Küste (offshore) betriebene in etwa 33% der Zeit. Diese Zahlen stammen aus Wikipedia und diese Datenquelle ist bekanntlich mit Vorsicht zu genießen, wenn es um ideologisch vorbelastete Themen geht. Der „Windreport Deutschland 2011“ des Fraunhofer Institutes liefert eindeutigere Zahlen (S.7):

„Mit einem Ertrag von insgesamt 47 tWh konnte die Windenergie im Jahr 2011 knapp 8% des deutschen Strombedarfs decken. Hierzu trug allein der sehr ertragreiche Dezember mit 8 TWh bei. (…) Im Verlauf des Jahres wurden in Deutschland Windenergieanlangen (WEA) mit einer Nennleistung von insgesamt 2051 MW (on- und offshore) neu errichtet, womit Ende 2011 insgesamt rund 22 200 Wea mit 28 818 MW in Deutschland installiert waren.“

Darüber lässt sich die zeitliche Auslastung gut zurück berechnen: Mit einer installierten Gesamtleistung von 28,818 GW wurden 47 TWh erzeugt. Bei (nur theoretisch möglichem) Dauerbetrieb hätten mit 28,818 GW im gesamten Jahr (x 365 Tage x 24 Stunden) 252,44568 TWh Windstrom erzeugt werden können. Wenn mit dieser installierten Leistung aber lediglich 47 TWh erzeugt wurde, sind das nur 18,6%!

(Eigentlich müsste man bei dieser Gleichung die im Jahresverlauf zusätzlich installierten 2,051 GW abziehen. Je nach Rechenmethode verändert das das Gesamtergebnis aber nur gering. Wenn man von einem gleichmäßigen Ausbau der neuen WEA ausgeht und deshalb den Durchschnittswert installierter Anlagen zwischen Jahresende und -anfang verwendet (28,818 GW – (2,051/2)GW), dann kommt man auf 19,3%)

Auf die nun logisch erscheinende Schlussfolgerung, WEA lieferten nur in weniger als einem Fünftel ihrer Betriebszeit Strom, könnte man einwenden, dass diese Aussage sehr vereinfacht ist. Denn Wind weht nicht nur entweder mit voller Stärke oder gar nicht, sondern er weht gelegentlich stärker und über längere Zeitabschnitte schwächer. Und das mit allen Zwischenabstufungen. Dies wird gut durch die Leistungsdauerlinie verdeutlicht. Sie zeigt, wie oft welche Leistung eingespeist wurde:

Windstrom, Leistungsdauerlinie 2011, Quelle: Windreport Deutschland 2011, S.19

Diese Grafik zeigt auch, dass die installierte Nennleistung ohnehin nie erreicht wurde, sondern nur etwa 75% davon (siehe auch S. 18).  Sollte man daher besser diesen Wert (22,86 GW für 2011) für Auswertungen verwenden? Da aber bei Aussagen über Windkraft gern auf die hohe installierte Gesamtleistung verwiesen wird, finde ich es durchaus sinnvoll, sich bei Berechnungen ihrer Effizienz ebenfalls auf diese zu beziehen. Und auch wenn Wind mit unterschiedlichen Häufigkeiten und Stärken weht, erscheint mir diese einfache Prozentangabe auch hier recht sinnvoll für eine Bewertung.

Der ermittelte Wert von 18,6 (oder 19,3)% liegt am unteren Wert der Wikipedia-Aussage, was diese immerhin glaubhaft erscheinen lässt. Allerdings wird das aus weiteren Gründen fraglich:

1. Der hier berechnete Wert enthält die gesamte eingespeiste Energiemenge aus Onshore- und den eigentlich ertragreicheren Offshore-Anlagen. Allerdings ist hierzu anzumerken, dass der Anteil der Offshore-Anlagen sehr gering ist (S.12):

„Erstmals trug auch die Offshore-Windenergie mit ca. 0,6  TWh substantiell zum Ertrag bei (…)“

2. Der Ertrag von 2011 scheint bereits eine hohe Auslastung gegenüber anderen Jahren gewesen zu sein, denn (S.31):

„Der  bundesweite  jährliche  Windstromertrag  erreichte im Jahr 2011 einen neuen Rekordwert. (…) Im Vergleich zu den schwachen Windverhältnissen der Vorjahre stieg der Ertrag um etwa ein Viertel.“

Einen neuen Rekordwert könnte man zwar auch in der Errichtung weiterer WEA vermuten, allerdings stieg deren Anzahl nur um 7,7% an und nicht um „etwa ein Viertel“. In den Vorjahren muss die zeitliche Auslastung der WEA also noch deutlich geringer gewesen sein. Wenn man diese beiden Faktoren berücksichtigt, kommt man nur auf etwa 16% für diese letzten Jahre.

3. Die Auslastung von ca. 19% wurde in der meisten Zeit des Jahres 2011 auch gar nicht erreicht, da der Durchschnittswert des Jahres durch eine hohe Windmenge in einem einzelnen Monat stark erhöht wurde (S. 17/18):

„Die Erträge im Windjahr 2011 waren insbesondere durch einen sehr starken Dezember höher als in den Vorjahren (…)“

Online-Hochrechnung der tatsächlichen Einspeisung von Onshore-Windenergie 2011 im Vergleich zum Vorjahresmonat, Quelle: Windreport Deutschland 2011, S. 17

Wenn man hier die Auswertung ohne den Monat Dezember vornimmt, kommt man ebenfalls wieder nur auf etwa 16%. Sollte das eine realistische Größe sein? Ich halte das als bisheriges Fazit einfach einmal fest:

Deutsche Windenergieanlagen haben bisher nur eine langfristige zeitliche Auslastung von 16%.

Habe ich mich verrechnet oder etwas falsch interpretiert? Auf S. 18 steht:

„So wurde dem deutschen Verbundnetz während der Hälfte der Stunden  (4380  h)  des  Jahres  2011  mindestens  eine  Leistung von 3750 MW bereitgestellt. Zwei Drittel des gesamten Jahresertrags von rund 46 TWh wurde in den 2900 leistungsstärksten Windstunden erzielt.“

Es konnten also in der Hälfte der Zeit 13% der installierten Nennleistung genutzt werden. Nicht viel, aber immerhin. Man kann je nach Interpretation der Zahlen also verschiedene Ergebnisse in sie hinein lesen. Aber wie man die Zahlen nun auch dreht und wendet, man kommt nicht um die Tatsache herum, dass WEA nur in geringen Zeitabschnitten viel Strom liefern. Dazu kommt noch das Problem, dass dieser Strom dann möglicherweise gar nicht benötigt wird, was vor allem in den Nachtzeiten üblicherweise der Fall ist.

Da wir praktisch keine Speicher für Windstrom haben, der zur falschen Zeit erzeugt wird, ergibt das in der Praxis zwei grundlegende Szenarien für die Verwendung von Windstrom:

a) Wenn für die Versorgung der Verbraucher hauptsächlich die bereits vorhandenen Kohlekraftwerke (KKW) eingeplant sind, wird Windstrom weitestgehend sinnlos erzeugt, denn die parallel betriebenen KKW laufen in dieser Zeit ungedrosselt* weiter. Die eigentlich benötigte Energie kommt dann weiterhin von den KKW** und Windenergie wird lediglich zusätzlich erzeugt, ohne dass es auch Bedarf oder Abnehmer gibt. Um den dadurch immer häufiger drohenden Netzüberlastungen vorzubeugen, wird der Windstrom dann abgeregelt, also gar nicht erst eingespeist. Wird er eingespeist, so erzeugt er durch das entstehende Stromüberangebot zwar für fallende Strompreise an der Strombörse, paradoxerweise sorgt aber genau das für uns Verbraucher nicht für fallende Preise, sondern für eine Kostenerhöhung durch die dadurch steigende EEG-Umlage***.

b) Wird Windstrom für die Versorgung mit eingeplant, müssen die Windpausen mit schnell regelbaren Kraftwerken überbrückt werden. Dafür nutzt man in der Praxis hauptsächlich Gasturbinenkraftwerke, in denen der teure fossile Brennstoff Erdgas verbrannt wird. Da diese Pausen aber – statistisch gesehen – mindestens 80% der Zeit ausmachen, ist es fraglich, warum man bei dieser Paarung überhaupt von „Windstrom“ redet und die im Hintergrund arbeitenden „Schattenkraftwerke“ ignoriert. Konsequenter wäre, wenn man beim Anblick von Windrädern immer denkt: „Hier wird Strom durch Erdgasverbrennung erzeugt. Und gelegentlich auch mal aus Wind.“


(* KKW lassen sich nicht so schnell regeln. Es gibt zwar Ideen für solche modernen KKW, allerdings befinden sich diese Projekte noch im Entwicklungsstadium.)

(** Und aus den französischen und tschechischen Kernkraftwerken)

(*** Netzbetreiber, die den Besitzern von WEA den Strom zum festen Garantiepreis abnehmen müssen, verkaufen diesen Ökostrom über die Strombörse. Wenn dort mehr Strom angeboten wird als es Bedarf gibt, führt das zu sinkenden Börsenpreisen. Damit vergrößert sich automatisch die Differenz zur garantierten Einspeisevergütung, die den Windstromerzeugern gezahlt wird. Je größer die Differenz bei sinkendem Börsenpreis wird, desto mehr Geld müssen die Verbraucher für diesen Ausgleich in Form der EEG-Umlage aufbringen. Hier wird das ausführlicher erklärt.)


Quelle: Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES: Windenergie Report Deutschland 2011

13 Kommentare:

  1. Interessant ist auch, dass der Staat allein durch die Umsatzsteuer auf die EEG-Abgabe fast eine Milliarde Euro pro Jahr einnimmt. Tendenz: natürlich steigend. Da tritt die Ineffizienz der Windkraftanlagen doch in den Hintergrund. Mit jeder weiteren Anlage wächst diese Einnahme …

  2. Aha … wusste ich nicht. Tatsache.

    Eigentlich sollte die EE-Umlage doch nur die Differenz zwischen Garantiepreis für eingespeiste EE und aktuellem Marktpreis ausgleichen und so zu den EE-Erzeugern fließen. Dass der Staat da noch Umsatzsteuer draufschlägt, ist schon erstaunlich.

    Mich nervt dieses Thema „Energiewende“ allmählich immer mehr. Ich fände es wirklich Klasse, wenn wir etwas vernünftiger mit unserem Planeten umgehen würden und in diesem Rahmen auch unseren Strom ressourcenschonend und mit möglichst wenig Schaden erzeugen könnten. Aber was man uns hier für ein undurchdachtes Flickwerk als „Energiewende“ andreht, ist unglaublich. Ich bin auch Techniker und wenn ich für jemanden irgendein technisches System zusammenstellen würde, dann könnte ich anschließend auch nicht sagen: „Ja, das ist eine ganz moderne Lösung. Sie funktioniert allerdings nur gelegentlich. An einer Lösung wird weltweit geforscht und erste Ansätze befinden sich bereits im Laborstadium. Damit Sie trotzdem arbeiten können, habe ich ihnen parallel dazu eine herkömmliche Lösung mit installiert, die in der gesamten Zeit mitläuft. Ja, das macht die Angelegenheit natürlich insgesamt etwas teurer, aber Sie bekommen das angenehme Gefühl, eine große Mission mit zu unterstützen …“

    Man stelle sich vor, ein Techniker oder Verkäufer würde allen Ernstes so argumentieren 😉

  3. Nachdem ich den oben verlinkten Artikel im Spiegel noch einmal durchgelesen habe, fiel mir erst auf, dass man die Groß-Unternehmen hier also sogar doppelt entlastet: Die zahlen ja ohnehin bereits eine viel geringere EEG-Umlage als Privatverbraucher und Mittelständler. Und nun werden sie zusätzlich sogar noch von diesen geringen Zahlungen steuerlich entlastet! Mann, mann, mann …

  4. Die eigentlich benötigte Energie kommt dann weiterhin von den KKW** und Windenergie wird lediglich zusätzlich erzeugt, ohne dass es auch Bedarf oder Abnehmer gibt. Um den dadurch immer häufiger drohenden Netzüberlastungen vorzubeugen, wird der Windstrom dann abgeregelt, also gar nicht erst eingespeist. Wird er eingespeist, so erzeugt er durch das entstehende Stromüberangebot zwar für fallende Strompreise an der Strombörse, paradoxerweise sorgt aber genau das für uns Verbraucher nicht für fallende Preise, sondern für eine Kostenerhöhung durch die dadurch steigende EEG-Umlage***.

    Das sieht meine Lieblings-Grüne [Update: Artikel nicht mehr online], was die Bärbel ist, aber ganz anders:

    Bärbel Höhn:
    Windstrom trägt heute schon durch seine preissenkende Wirkung an der Strombörse mehr zur Entlastung der Verbraucher bei, als er sie kostet.

    Mit dieser Behauptung schlägt sie regelmäßig in entsprechenden TV-Runden auf. Leider meist unwidersprochen.
    Ansonst ist der ganze Schwachsinn gut dargestellt und kommentiert.

  5. @Frank: Das stimmt nicht ganz. Ein Unternehmen kann die gezahlte Umsatzsteuer mit der vereinnahmten Umsatzsteuer verrechnen. Nur am Endverbraucher bleibt die Umsatzsteuer hängen.

  6. Hab nicht alles gelesen, Frank, doch mittels Suchabfrage habe ich in deinem Text keine „Findstelle“ für „Stromleitungen“ gefunden …
    Über einige Aspekte der sog. „Energiewende“ kann man reichlich sprechen, doch was ist mit der praktischen Umsetzung – Wer blockiert da und warum?

    EEG und allgemeine Kritik mal hin oder her … Welche Alternativen gibt es denn??

  7. @ Michael: Ja, diese Behauptung, die „preissenkende Wirkung an der Strombörse trüge zur Entlastung der Verbraucher bei“ hört man ziemlich oft. Wir werden ja letztlich auf der Stromrechnung sehen, was stimmt. Leider wird man aber auch diese ziemlich auslegen können, da man ja auch behaupten kann, die Erzeuger konventionellen Stromes hätten hier einfach die Preise erhöht.

    @ Stefanolix: Hm … Danke für den Hinweis. Man merkt, dass ich kein Selbständiger bin und mich nur wenig mit Steuer-Themen befassen muss 😉 Aber ich gebe zu, dass das tatsächlich bekannt sein sollte.

  8. @ Michael W.: Was meinst Du mit „Stromleitungen“? Den Netzausbau, der nicht vorankommt, weil er angeblich blockiert wird? Dazu hatte ich kürzlich mal ein paar Gedanken notiert.

    Alternativen? Eine Alternative wären schneller regelbare Kohlekraftwerke, die im Lastfolgebetrieb gefahren werden könnten und so die Ungleichmäßigkeiten der Erzeugung von Wind- und Solarstrom „ausbügeln“. Dafür gibt es z.B. Projekte, Kohle nicht einfach nur zu verbrennen, sondern dies mit reinem Sauerstoff zu tun. Den muss man vorher erst aus der Luft trennen, aber das scheint technisch machbar und insgesamt – trotz höherem Aufwand – noch ökonomisch zu sein. Ich hatte mir dummerweise den Link nicht gespeichert, wo das beschrieben wird, vielleicht suche ich nochmal danach. Jedenfalls könnte man damit einen höheren Wirkungsgrad erhalten und irgendwie auch schneller regelbare Generatoren betreiben (den technischen Hintergrund habe ich vergessen).

    Dadurch würde man tatsächlich etwas einsparen: Kohle. Und Solar- und Windstrom hätten dadurch eine echte Daseinsberechtigung, weil dieser Strom dann planbarer verwendet werden könnte. Besser gesagt, müsste dann vielleicht sogar ganz allgemein weniger geplant werden. Aber: Dafür müsste man alle Kohlekraftwerke umrüsten. Nun stelle Dir einfach vor, Du wärst Besitzer eines KKW und solltest deine Anlage komplett umtauschen, obwohl die alte noch tadellos funktioniert. Wo wäre Dein Anreiz? Dazu kommt noch, dass Du ab sofort nur weniger produzieren darfst (nur noch in den Wind- und Sonnenpausen). Wer bezahlt Dir diesen Verlust? Eigentlich müsste man die EEG-Umlage dann komplett neu definieren: Über diese Umlage müssten Wind- und Solarenergieerzeuger den KKW-Betreibern ihren Ausfall bezahlen.

    Das zweite „Aber“: Solche neuen KKW existieren momentan nur als kleine Testanlagen und sind reine Zukunftsmusik. Genau wie all die anderen Ideen, die man in dem Zusammenhang nennt. Wir brauchen aber bereits heute eine technische Lösung, die auch in sich stimmig funktioniert. Das ist absolut nicht gegeben.

  9. Ein solches hochmodernes Kraftwerk zum Ausgleich der Schwankungen aus Wind- und Sonnenenergie wäre Datteln-4. Es wäre fast fertig und soll alte Dreckschleudern ersetzen, wird aber aus formalen Gründen von Grünen und Umweltverbänden blockiert.

  10. Bist Du Dir sicher, dass Datteln 4 so betrieben werden kann? Ich hatte zu Datteln 4 kürzlich einen ausführlichen Bericht in der FAZ gelesen* – da stand aber nichts davon. Nur von den Blockaden.

    (* Ich bin für ein Jahr zu einem kostenlosen Abo gekommen 🙂 ). Irgendwo hatte ich mir den Artikel auch abgespeichert … ich muss mein Archivsystem mal überdenken, denn ich finde ihn nicht mehr.

  11. Hmm, Frank, ich hatte ’nen anderen Text/Kommentar „fertig“, doch der führte nicht dahin, wo ich hinwollte 😉 … also, anders gefragt bzw. zurück(gedacht): wenn die Atom-/Energiewende eigentlich ein rot-grünes Projekt ist, warum ist dann in den letzten 10 Jahren offenbar recht wenig – z.B. Leitungsausbau etc. – passiert???

  12. Eine berechtigte Frage, kann ich dazu nur sagen. Aber nun soll ja allen Ernstes der passende Masterplan dafür ausgetüftelt werden. Bin ja schon sehr gespannt …

  13. Milchrampe + Selbstgestricktes
    M.M.n. ist das Potential, welches im EEG steckt, nicht ausgeschöpft.
    Bekanntlich steht dahinter auch die Ideologie, Großerzeuger sind schlecht, Kleinerzeuger dagegen gut.
    Das trifft bekanntlich auf die Massentierhaltung zu. Ergo sollte man ein Gesetzt schaffen, welche die Tierhaltung im Wohnbereich erleichtert und den Haltern eine satten Gewinn beschert. Eine Kuh läßt sich in der Doppelgarage unterbringen, die tägliche Abnahme der Milch durch die nächstgelegene Molkerei wird gesetzlich garantiert zu einem satten Preis von 50c/l. Die Milchrampe feiert Renaissance.
    Die Kleingärtner müssen ihre Satzungen ändern. Vor der Urlaubssaison im Sommer wird der Viehtransporter der nächsten Schlachterei für ein Schwein heran beordert. Und die Eier der Hühner, welche hier vielleicht auf dem Balkon gehalten werden, finden so ähnlich dann auch ihren zwangsbeglückten Abnehmer. Die Rückgabe von leeren Eierkartons wird wieder, wie in de DDR, eine Art gesellschaftliche Pflicht.
    Da fällt mir noch ein: Die Grünen sind doch mit Stricken groß geworden. Zur Bekämpfung der unmenschlichen Produktionsbedingungen in Indien sollte man die Zwangsabnahme von Selbstgestrickten, vielleicht durch KiK, einführen. So käme niemand mehr in die Verlegenheit mit Notlügen das Geschenk der Oma abzuwimmeln und diese könnte ihre Rente aufbessern.

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