Die Meldungen der Medien in diesem Thema häufen sich zur Zeit, denn in New York fiel gestern der Strom aus, anscheinend wegen eines "mechanischen" Problemes. Belassen wir es dabei. In Deutschland sind wir auf dem Besten Wege, dass diese Probleme die gestern in New York entstanden sind, zum Alltag werden könnten. Wir müssen uns also auf chaotische Verhältnisse oder im optimistischeren Fall auf massive Mehrkosten in diesem Bereich einstellen.
Wovon rede ich hier eigentlich ?
Die Tatsache dass die Regierung aufgrund der CO2 Hysterie vermehrt auf erneuerbare Energien setzt ist unbestritten, nur bedenken die Politiker und deren Berater nicht, dass dieser Umschwung zu massiven Problemen in unserem Energienetz führen wird. Darüber werden wir uns im folgenden Post unterhalten.
Grundlast
Deutschland ist eines der produktivsten Wirtschaftsmächte der Erde, zumindest ist es dies noch. Um diese Produktivität zu gewährleisten bedarf es unter Anderem einer dafür entsprechend ausgelegten Energieproduktion und Infrastruktur. Diese wird mit den neuen CO2 Einsparungen massiv beschädigt und der Grund liegt in der Volatilität der erneuerbaren Energieerzeugung. Die Deutschen verbrauchen am Tag rund 520 TWh an Elektrizizät [1] die Stand 2018 aus fast 40% der erneuerbaren Energien erzeugt wird und dieser Anteil soll nach den Plänen der Bundesregierung noch weiter massiv ausgebaut werden. Schauen wir uns nun an wie die Lastverteilung der Industrie und der Privathaushalte in Deutschland aussieht.
Wie wird sehen können liegt die Grundlast bei etwa 30GW (Im Winter bei etwa 40GW) die heute größtenteils aus Kern-, Braun/Steinkohleenergie erzeugt wird. Dieser Anteil des Stromes wird immer verbraucht egal ob Tag oder Nacht. Diesen Anteil möchte man bis 2050 größtenteils gegen die EEG ausgetauscht haben um CO2-neutral zu sein. Dieser Plan bringt allerdings unlösbare Probleme mit sich, denn die sauberen Energieformen haben einen entscheidenden Nachteil. Diese Energieformen sind nämlich nicht Grundlastfähig, aufgrund des ständig wechselnden Wetters und darauf sind vor allem Wind und Sonnenenergie angewiesen.
Sonnenenergie
Schauen wir uns zunächst die Sonnenenergie an:
In der Grafik oben seht ihr den typischen Leistungsverlauf eines einzelnen Photovoltaikmoduls mit 1000Wp Leistung. Euch sollte beim betrachten der Grafik auffallen, wie sich die Energieerzeugung über den Tag entwickelt. Bei einem sonnigen Tag wo keine einziege Wolke am Himmel ist (ganz rechts) könnt ihr erkennen, dass die Leistungsentwicklung einer Glockenkurve gleicht dies ist dem normalen Tag/Nacht Rhythmus geschuldet. Selbst an dieser Kurve können wir schon sehen, dass Photovoltaik für die Grundlasterzeugung ungeeignet ist da auch nachts Strom benötigt wird. Wenn nun noch Bewölkung mit ins Spiel kommt sieht es für die Photovoltaik ganz schlecht aus. Dann wird die Energieerzeugung so chaotisch und unvorhersehbar dass selbst das smarteste Stromnetz (Damit will die Bundesregierung die Stromvolatilität lösen) nichts bringt.
Jetzt könnte man sich doch auch fragen ob man diesen Strom nicht irgendwie speichern könnte ? Klar das ginge nur sind diese Methoden höchst ineffizient und teuern wie beispielsweise das Power to Gas Verfahren wo aus überschüssiger elektrischer Energie Gas hergestellt wird. Oder Akkumulatoren wo die eingespeißte Sonneneergie chemisch gespeichert wird, nur wissen wir was es für eine sauerrei ist gute Akkus herzustellen und wenn diese dauernd geladen und entladen werden sind diese nach wenigen Jahren schon kaputt. Eine praktikablere Methode wären Pumpspeicher wo im Falle eines Überschusses von Energie Wasser in einen höher gelegenen Speicher gepumpt wird um dieses Wasser später wieder in Energie umzuwandeln, falls man wieder mehr Energie benötigt als erzeugt wird. Nur sind unsere geografischen Gegebenheiten leider nicht dafür ausgelegt um Pumpspeicher im großen Stil zu bauen.
Windenergie
"Na dann benutzen wir doch den Wind ! Der bläst auch Nachts" Das ist schon richtig, aber auch hier ist die Windenergie starken Schwankungen unterworfen wie unten stehende Grafik zeigt. [2]
Hier wird die Energieerzeugung mit Wind über ein paar Tage dargestellt. An der Kurve sehen wir schon wie heftig die Schwankungen bei der Ausgangsleistung sind. Ergo ist auch diese Form der Energieerzeugung wenn überhaupt nur für die Mittel- und Spitzenlast zu gebrauchen da sich diese Windräder bei Bedarf schnell Zu- und Abgeschalten werden können. Große Grundlastkraftwerke können dies Bauartbedingt nicht !
Biomasse
Diese Energieform wäre tatsächlich Grundlastfähig allerdings ist die Energiedichte von Holz bei Weitem nicht so gut wie bei Kohle, Öl oder Kernkraft. Deswegen macht es diese Energieform damit auch nicht Nachhaltig weil unmengen Wälder gerodet werden müssten um unseren steigenden Energiebedarf zu decken. Auch Biogas wäre ungeeignet da auch hier unmengen Felder für Mais angebaut werden müssten um die Nachfrage an Energie zu decken. Bei Biogas wäre auch der steigende Bedarf an Nahrungsmitteln ein Problem. Die Felder die für Biogas benötigt werden, wären für die Größenordnung immens, und würde die Nahrungsknappheit in diesem Fall noch verschlimmern. Um diverse Bio - Abfälle zu verstromen spricht absolut nichts dagegen nur ist der Ertrag der dabei entsteht lächerlich gering um damit ein ganzes Land zu versorgen.
Wasserkraft
Wie ich schon im Punkt Sonnenenergie sprach gäbe es noch die Möglichkeit Wasserkraft zu nutzen. Länder wie Norwegen erzeugen enorm viel Energie aus diesem Energieträger weswegen sie schon fast zu 100% ihre Energie aus regenerativen Quellen produzieren. Nur haben die Norweger einfach Glück was ihre geografischen Gegebenheiten angeht, denn diese haben viele Gebirgsseen und Flüsse die sie anstauen können, um damit Energie zu erzeugen, dieses Glück haben die Deutschen nicht ! Deswegen müssen wir uns nach Alternativen umschauen.
Geothermie
Länder wie Island erzeugen ihren kompletten Strom aus Geothermie. In der Hauptstadt Reykjavik heizen sie sogar die Straßen damit weil so viel Energie vorhanden ist. Aber auch hier haben die Isländer einfach Glück was ihr geografische Lage angeht denn Island sitzt auf dem atlantischen Meerrücken wo die vulkanische Aktivität besonders hoch ist und das Magma deswegen sehr nahe an die Oberfläche kommt. In Island lässt sich die Wärmeenergie praktisch schon an der Oberfläche anzapfen was eine Nutzung extrem einfach macht. Diese Energieform ist ebenfalls Grundlastfähig und praktisch unendlich vorhanden wenn man den Wärmeenergiegehalt der Erde ansieht. Allerdings ist diese Energieform unpraktikabel für Deutschland da unsere Geothermielagerstätten deutlich tiefer liegen und deswegen unerschwinglich von den Kosten sind diese zu benutzen.
Fazit
Das waren so ziemlich alle gängigen Formen der erneuerbaren Energien und wir sehen, dass keine Energieform unser Problem der Grundlast lösen könnte auch nicht wenn wir zu 100% erneuerbare Energien hätten. Die Schwankungen die unser Stromnetz unterliegt, würde jegliche praktikable Nutzung im Keim ersticken. Was auch viele Leute außer Acht lassen ist der Transport der Energie, denn wenn in unserem Falle die Windenergie primär im Norden Deutschlands erzeugt wird und wir im Süden/Mitte allerdings die meiste Industrie haben muss der Strom ersteinmal dorthin gelangen. Da bringen auch keine "smarten" Stromnetze etwas wenn die Physik einfach nicht will und Stromverluste produziert die eine Energieversorgung in dieser Form unpraktikabel macht. Heute ist es sogar schon aufgrund des ungleichmäßigen Strommixes der Fall, dass Deutschland bei einer Überproduktion von EEG den Strom ins Ausland exportieren muss und sogar dafür bezahlen muss, dass das Ausland unseren teuren Strom nimmt ! Das ist einfach krank ! Und ratet mal wer die Rechnung begleicht ?
Und wenn dann bei uns mal keine Sonne scheint und in Sachen Wind buchstäblich eine Flaute herrscht, müssen wir aus den Nachbarländern teuren Strom importieren. In diesem Falle wäre derjenige der uns zumeist aushilft Frankreich der seine Energie zu 71% aus Kernkraft gewinnt. Die Deutschen sind ja so fortschrittlich in ihrer Denkweise komplett auf Kernkraft verzichten zu wollen, weil Tschernobyl und Fukushima ja wieder passieren kann, nicht aber in Frankreich ! Wenn in Frankreich ein Kernkraftwerk explodiert (wo mitunter die ältesten Kernkraftwerke überhaupt stehen) dann hört die Strahlung natürlich exakt an der deutschen Grenzen auf zu strahlen weil Deutschland ja auf Atomkraft verzichtet...
Dabei ist die Kernkraft an sich genial wenn man ein anderes Reaktorkonzept wählt. In diesem Beitrag habe ich schon etwas zu Thoriumreaktoren bzw. Flüssigsalzreaktoren geschrieben die massiv in Indien, Russland und China vorangetrieben werden.
Die Folgen für die Industrie und die Menschen an sich mag ich mir gar nicht vorstellen wenn die Politiker dies wirklich so umsetzen wie geplant...
Die Industrie könnte nichtmehr wertschöpfend produzieren, Massenarbeitslosigkeit, Preisexplosionen und Unruhen wären die Folge. Wir können nur noch hoffen, dass hier eine massive Kertwende vonstatten geht, sonst sehe ich für die Bevölkerung eher eine dunkle Zukunft voraus.
Translation:
The media reports on this topic are increasing at the moment, because in New York yesterday the power cut, apparently because of a "mechanical" problem. Let's leave it at that. In Germany we are on the best way that these problems, which arose yesterday in New York, could become everyday life. So we have to be prepared for chaotic conditions or in the more optimistic case for massive additional costs in this area.
What am I talking about?
The fact that the government is increasingly relying on renewable energies due to the CO2 hysteria is undisputed, only the politicians and their advisors do not consider that this turnaround will lead to massive problems in our energy network. We will discuss this in the following post.
Base load
Germany is one of the world's most productive economic powers, at least it still is. In order to guarantee this productivity, energy production and infrastructure have to be designed accordingly. This is massively damaged by the new CO2 savings and the reason lies in the volatility of renewable energy production. Germans consume around 520 TWh of electricity a day [1] as of 2018, which is generated from almost 40% of renewable energies, and according to the plans of the German government this share is to be massively increased even further. Let us now take a look at the load distribution of industry and private households in Germany.
As we can see, the base load is about 30GW (in winter about 40GW) which today is mostly generated from nuclear, brown coal and hard coal energy. This part of the electricity is always consumed no matter if day or night. By 2050, the majority of this share would like to have been replaced by the EEG in order to be CO2 neutral. However, this plan brings with it unsolvable problems, because the clean forms of energy have a decisive disadvantage. These forms of energy are not capable of bearing base loads because of the constantly changing weather and wind and solar energy are dependent on them.
Solar energy
Let's first take a look at solar energy:
In the diagram above you can see the typical power curve of a single photovoltaic module with 1000Wp power. When looking at the graph you should notice how the energy production develops during the day. On a sunny day where there is no single cloud in the sky (far right) you can see that the power development is similar to a bell curve - this is due to the normal day/night rhythm. Even at this curve we can already see that photovoltaic is unsuitable for the base load generation because electricity is also needed at night. If clouds come into play it looks very bad for photovoltaics. Then the energy production becomes so chaotic and unpredictable that even the smartest power grid (with this the federal government wants to solve the electricity volatility) brings nothing.
Now one could also ask oneself whether one could not store this electricity somehow ? Clearly this would only work if these methods were highly inefficient and expensive, such as the Power to Gas process where gas is produced from excess electrical energy. Or accumulators where the spilled solar energy is chemically stored, only we know what kind of acid is it to produce good batteries and if they are constantly charged and discharged these are already broken after a few years. A more practicable method would be pump storage where, in case of an excess of energy, water is pumped into a higher reservoir and later converted back into energy if more energy is needed than is produced. But unfortunately our geographical conditions are not designed to build pumped storage facilities on a large scale.
Wind energy
"Well, let's use the wind then ! The wind also blows at night" That is correct, but also here the wind energy is subject to strong fluctuations as shown in the graph below. [2]
Here the energy production with wind over a few days is represented. At the curve we can already see how violent the fluctuations in the output power are. Therefore, this form of energy generation can only be used for medium and peak loads, if at all, since these wind turbines can be switched on and off quickly if required. Large base load power plants cannot do this due to their design!
Biomass
This form of energy would actually be capable of withstanding base loads, but the energy density of wood is by far not as good as that of coal, oil or nuclear power. That is why this form of energy does not make it sustainable because a lot of forests would have to be cleared to cover our increasing energy demand. Biogas would also be unsuitable because here, too, vast amounts of corn fields would have to be cultivated to meet the demand for energy. In the case of biogas, the increasing demand for food would also be a problem. The fields needed for biogas would be immense for the scale, and would exacerbate the food shortage in this case. In order to convert various bio - wastes into electricity there is absolutely nothing to be said against it, but the yield which is generated is ridiculously low in order to supply a whole country with it.
Hydropower
As I already said in the point solar energy there would still be the possibility to use water power. Countries like Norway produce an enormous amount of energy from this energy source, which is why they produce almost 100% of their energy from renewable sources. But the Norwegians are simply lucky concerning their geographical conditions, because they have many mountain lakes and rivers which they can dam up to produce energy, the Germans are not lucky ! Therefore we have to look for alternatives.
Geothermal energy
Countries like Iceland generate all their electricity from geothermal energy. In the capital Reykjavik they even heat the streets with it because there is so much energy available. But also here the Icelanders are very lucky about their geographical location because Iceland sits on the Atlantic ridge where the volcanic activity is especially high and the magma therefore comes very close to the surface. In Iceland the heat energy can be tapped practically already at the surface which makes a use extremely simple. This form of energy is also base load capable and practically infinite if you look at the heat energy content of the earth. However, this form of energy is impracticable for Germany because our geothermal reservoirs are significantly lower and therefore unaffordable from the cost to use them.
Conclusion
These were pretty much all common forms of renewable energy and we see that no form of energy could solve our base load problem even if we had 100% renewable energy. The fluctuations our grid is subject to would nip in the bud any practicable use. What many people also ignore is the transport of energy, because if in our case the wind energy is primarily generated in the north of Germany and we have the most industry in the south/middle, however, the electricity must first get there. There are also no "smart" power grids that can do anything if physics simply does not want and produces power losses that make an energy supply in this form impracticable. Today it is even already due to the uneven electricity mix the case that Germany must export the electricity abroad with an overproduction of EEG and must pay even for the fact that the foreign country takes our expensive electricity! That is simply sick! And guess who is paying the bill ?
And if then no sun shines with us times and in things wind literally a calm prevails, we must import expensive river from the neighboring countries. In this case would be the one who helps us most of the time France which gains its energy to 71% from nuclear power. The Germans are so progressive in their way of thinking to want to do without nuclear power completely, because Chernobyl and Fukushima can happen again, but not in France ! If in France a nuclear power station explodes (where sometimes the oldest nuclear power stations stand at all) then the radiation stops to radiate naturally exactly at the German borders because Germany renounces nuclear power...
The nuclear power is ingenious in itself if one chooses another reactor concept. In this article I have already written something about thorium reactors or liquid salt reactors which are massively promoted in India, Russia and China.
I can't imagine the consequences for the industry and the people themselves if the politicians really implement this as planned...
The industry could no longer produce value-added, mass unemployment, price explosions and unrest would be the result. We can only hope that a massive turnaround will take place here, otherwise I predict a dark future for the population.
Kind regards