Der Beitrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt

Von Cand.-Ing. A. Röck an DLR: Wozu sollte der Import von elektr. Energie aus DESERTEC bis 2050 auf 700 Mrd. kWh / Jahr ausgebaut werden?
Der gesamte Verbrauch Dtl.` s beträgt derzeit ja nur 611 Mrd. kWh/a und dürfte bis 2050 auf 570 Mrd. kWh/ a sinken!
* Die Studie halte ich aus noch weiteren Gründen für tendenziös, statt objektiv:
* Das ungeheure Windpotential Dtl.`s (Fraunhofer-IWES) kommt nicht vor! Aus 2 % der Landesfläche = 65 % Strom des Jahresbrutto-Verbr. von 2010 zu erzeugen (=65% v. 603 Mrd. kWh= 392 Mrd. kWh/a aus Wind)
* Allein Bayern könnte lt. Fraunhofer-IWES 90% seines Stromes (=80 TWh/a) aus Wind erzeugen + die derzeitigen 15% aus Wasserkraft = 105%.
* Wozu also braucht Bayern DESERTEC-Strom 4000 km aus dem Süden?
* Und wozu eine Stromtrasse von den offshore WKAs u. onshore WKAs aus dem Norden nach Bayern?
* Nicht mal nach Hessen, denn auch da besagt eine Studie, dass Hessen bis 2022 stromautark sein könnte.
* Nur bei der DLR weiss man nichts davon?
* Es wäre auch Rheinland-Pfalz zu untersuchen auf sein Autarkie-Potential !
* Es sind in Dtl. spielend 50 Orte zu finden für den Bau von 50 Pumpwasser-Speicher-Werken (PSW), je Capacity C = 14 GWh, d.h. der Grösse des geplanten in Atdorf, um Wind- u. Sonnenflauten
auszugleichen. Die Leistung des Atdorfers = 1,4 GW, ergäbe (mal 50 PSW)= 70 GW. Die DENA sagt, 52 GW zuschaltbar von 11- 16 Uhr, würden reichen!
Allein die derzeitige spontan zuschaltbare elektr. Leistung aus Wasserspeichern incl. Wasserverträgen mit Österreich ist 14 GW (entsprechend 12 Kernkraftwerken).
11.4.2013 A. Röck

Sehr geehrter Herr Röck,

als einer der Autoren der TRANS-CSP-Studie antworte ich sehr gerne auf Ihre Fragen:

AR: Wozu sollte der Import von elektr. Energie aus DESERTEC bis 2050 auf 700 Mrd. kWh / Jahr ausgebaut werden?
Der gesamte Verbrauch Dtl.` s beträgt derzeit ja nur 611 Mrd. kWh/a und dürfte bis 2050 auf 570 Mrd. kWh/ a sinken!

FT: Die zitierten 700 TWh/a Solarstromimport aus der TRANS-CSP Studie gelten für ganz Europa und füllen selektiv - weil gut regelbar - die Lücken, die Wind und PV bei uns nicht abdecken können. Sie werden dazu direkt in diejenigen Ballungszentren in Europa eingespeist, die regelbare erneuerbare Energie als Ergänzung zum lokalen Strom Mix benötigen. Wind hat in unserem Szenario mit 20% den größten Anteil an der europäischen Stromversorgung. Es werden etwa 15% des jährlichen Strombedarfs mit Solarstrom aus Nordafrika gedeckt, und nur 7% der gesamten installierten Leistung stammt aus solchen Importen. Die Studie und ihre Ansätze sind heute aktueller denn je. Sie lieferte schon im Jahr 2006 Antworten auf angeblich heute noch offene Fragen zur Energiewende. Leider lesen viele Experten die " alte Studie vom DLR" gar nicht mehr, sondern schreiben lieber eine eigene Neue, was natürlich ohne Zweifel mehr frisches Geld einbringt. Falls nicht bekannt, siehe: www.dlr.de/tt/trans-csp, S.65 ff. Den Rest Ihrer recht kritischen und durchaus berechtigten Fragen werde ich auch gerne beantworten.

AR: Die Studie halte ich aus noch weiteren Gründen für tendenziös, statt objektiv:
Das ungeheure Windpotential Dtl.`s (Fraunhofer-IWES) kommt nicht vor! Aus 2 % der Landesfläche = 65 % Strom des Jahresbrutto-Verbr. von 2010 zu erzeugen (=65% v. 603 Mrd. kWh= 392 Mrd. kWh/a aus Wind)

FT: Wind hat mit 20% den größten Anteil im TRANS-CSP Szenario. Allerdings braucht der gesamte erneuerbare Energiemix inkl. Solar-Ferntransport im TRANS-CSP Szenario nur 1% der Landfläche, um bis 2050 über 80% des Strombedarfs Europas zu decken. Zum Vergleich: der Mobilitätsbereich in Mitteleuropa verbraucht etwa 1% der Landfläche und stellt damit eine hohe Umweltbelastung dar. Es ist grundsätzlich sinnvoll, den Flächenverbrauch insgesamt so gering wie möglich zu halten. Da ist ein Faktor 2 im Flächenverbrauch ein großer Unterschied. Da der Landverbrauch bei der Nutzung von Windenergie besonders kritisch ist (Schäden bei Vögeln, Fledermäusen und Insekten durch den Unterdruck am Windflügel), halten wir einen vorsichtigen Ausbau der Windenergie für angebracht, bis die noch offenen Fragen ausreichend geklärt sind. Insbesondere der Schaden bei Insekten - die im Unterdruck einer Windmühle ggf. zerplatzen und damit spurlos verschwinden könnten - ist bisher kaum untersucht und quantifiziert. Bevor derartige Effekte besser untersucht und verstanden sind, halten wir einen moderaten Ausbau der Windenergie für empfehlenswert, um keine ggf. irreversiblen Umweltschäden zu riskieren.

Ein weiterer, mehr technischer Punkt ist die niedrige Qualität des Windstroms, der von allen erneuerbaren Quellen die größten Schwankungen aufweist, sowohl tageszeitlich und saisonal als auch von Jahr zu Jahr. Damit ist ein wesentliches Nachhaltigkeitskriterium - die Versorgungssicherheit - beeinträchtigt. Das TRANS-CSP Szenario ist das Ergebnis einer Zielfunktion, die gleichermaßen durch niedrige Kosten, Versorgungssicherheit, Umweltkompatibilität, soziale Verträglichkeit und technische Machbarkeit - kurz Nachhaltigkeit - definiert ist. Deshalb wird die Windenergie hier durch gut regelbare erneuerbare Energiequellen ergänzt. Der Solarstromimport aus solarthermischen Kraftwerken in Nordafrika ist eine davon.

AR: Allein Bayern könnte lt. Fraunhofer-IWES 90% seines Stromes (=80 TWh/a) aus Wind erzeugen + die derzeitigen 15% aus Wasserkraft = 105%.

FT: ... und hätte damit kein einziges regelbares Kraftwerk mehr, da es sich bei der Wasserkraft überwiegend um Laufwasserkraft handelt. Ich glaube nicht, dass die Kollegen vom IWES das im Sinne einer tatsächlichen Umsetzung vorschlagen, das sind seriöse Wissenschaftler. Das ist nur ein Zahlenspiel, das besagt, dass Energie kein knappes Gut ist, was oft von der fossilen Energiebranche behauptet wird und (nur) dort auch stimmt. Um 80 TWh/a Strom zu erzeugen brauchen Windräder in Bayern bei ca. 1500-2000 Vollaststunden im Jahr mindestens eine Leistung von 80.000 GWh/a : 2000 h/a = 40 GW. Die maximale elektrische Last, die in Bayern auftritt, liegt aber nur zwischen 10 und 15 GW, so dass bei vollem Wind und schwacher Last das Doppelte bis Dreifache der Last als Überschuss auftreten würde, während zu anderen Zeiten bei Schwachwind fast gar keine Leistung verfügbar wäre. Es gibt in Bayern weder ein Netz, dass einen Überschuss von 30 GW abtransportieren könnte, noch eines, dass 10-15 GW von außerhalb Bayerns zuliefern könnte, um eine solche Lücke zu schließen. Ein solches Stromnetz wäre etwa zwei-bis dreimal so groß wie das heutige und nicht unbedingt wünschenswert. Wie gesagt, es gibt keinen Energiemangel, vor allem beim Wind aber einen Mangel an Energiequalität. Trotzdem wird der Wind sicher große Anteile an der zukünftigen Stromversorgung haben, auch in unserem Szenario hat Wind mit 20% den größten Anteil (s. TRANS-CSP Studie, S.65ff).

AR: Wozu also braucht Bayern DESERTEC-Strom 4000 km aus dem Süden?

FT: Die Entfernung zu brauchbaren Standorten in Nordafrika liegt bei nur 2000 - 3000 km, man muss also nicht ganz so weit gehen. Der Grund für Solarstromimporte ist der Bedarf an regelbarer UND erneuerbarer Energie aus solarthermischen Kraftwerken als Ergänzung zu der heimischen, überwiegend schwankenden Stromerzeugung aus Wind und PV.

AR: Und wozu eine Stromtrasse von den offshore WKAs u. onshore WKAs aus dem Norden nach Bayern?

FT: Die Frage ist berechtigt, da hier eine zusätzliche Schwankung mit ebenfalls geringer Qualität importiert wird. Ein solcher Ausbau wird eher vom Anbieter im Norden als vom Nutzer des Windstroms im Süden benötigt, um die große lokale Schwankung vor Ort im Norden los zu werden.

AR: Nicht mal nach Hessen, denn auch da besagt eine Studie, dass Hessen bis 2022 stromautark sein könnte.
Nur bei der DLR weiss man nichts davon?

FT: Doch ja, wir wissen das. Aber auch Hessen hat mehr als genug schwankende, aber und nicht genug gut regelbare erneuerbare Energiequellen und damit das gleiche Problem wie alle Bundesländer.

AR: Es wäre auch Rheinland-Pfalz zu untersuchen auf sein Autarkie-Potential !

FT: Autarkie ist kein Nachhaltigkeitskriterium sondern das Gegenteil eines solchen. Wir halten internationale wirtschaftliche und strukturelle Interdependenzen für zielführend, was eine friedliche Entwicklung der Region EU-MENA angeht. Gegenseitige wirtschaftliche Abhängigkeiten stabilisieren i.d.R. das politische Zusammenleben .Wir halten ein autarkes Deutschland nicht für nachhaltig und nicht einmal für wünschenswert! Das Erschließen dezentraler und heimischer erneuerbarer Quellen ist sinnvoll und erstrebenswert, um die i.d.R. großflächig verteilte erneuerbare Energie ebenso großflächig ein zu sammeln, hat aber nichts mit Autarkiebestrebungen zu tun und sollte nicht damit verwechselt werden.

AR: Es sind in Dtl. spielend 50 Orte zu finden für den Bau von 50 Pumpwasser-Speicher-Werken (PSW), je Capacity C = 14 GWh, d.h. der Grösse des geplanten in Atdorf, um Wind- u. Sonnenflauten auszugleichen. Die Leistung des Atdorfers = 1,4 GW, ergäbe (mal 50 PSW)= 70 GW. Die DENA sagt, 52 GW zuschaltbar von 11- 16 Uhr, würden reichen! Allein die derzeitige spontan zuschaltbare elektr. Leistung aus Wasserspeichern incl. Wasserverträgen mit Österreich ist 14 GW (entsprechend 12 Kernkraftwerken).

FT: Die technischen Potenziale sind in der Tat groß, aber hier stellt sich die Frage nach der Akzeptanz der Bevölkerung für solch einen großen strukturellen Aufwand und Flächenverbrauch. Heute haben wir 6 GW Pumpspeicher und jede Menge zum Teil berechtigten Widerstand gegen neue. Wollen wir so eine umstrittene Struktur wirklich verzehnfachen? Vergleicht man ein Autarkieszenario für Deutschland mit 90% erneuerbarem Stromanteil aus heimischen Quellen (inkl. Pumpspeicher, Power to Gas usw.) mit einem, in dem 15% regelbarer Solarstrom importiert wird, dann stellt sich heraus, das die insgesamt zu installierende Kraftwerksleistung zur Deckung der oben zitierten 570 TWh/a in 2050 im ersten Fall bei über 370 GW liegt, im zweiten Fall bei nur 225 GW inklusive der Kraftwerke im Ausland (zum Vergleich, heute sind in D ca. 170 GW Kraftwerksleistung installiert). D.h. es müsste ein ganzer deutscher Kraftwerkspark zusätzlich installiert werden, nur um den Bedarf per Stromschwankung und Stromspeicherung autark zu decken, also letztlich nur, um dieser Doktrin Folge zu leisten. Oder anders gesagt, der Import von nur 15% Solarstrom würde einen unnötigen und m.E. inakzeptablen zusätzlichen Aufwand von 170 GW installierter Leistung allein in Deutschland vermeiden! Der Aufwand für den Netzausbau ist im zweiten Fall ebenfalls nur halb so groß wie der im Autarkieszenario, da viel weniger Leistung geografisch verschoben werden muss. In einer Welt, in der in 40 Jahren sogar Stahl ein knappes Gut sein könnte, sollte man sich deshalb gut überlegen, was zum Erreichen einer nachhaltigen Versorgung nötig ist. Autarkie jedenfalls nicht.

Ein gut gemeinter Rat: Die Energiebilanz (in TWh/a) derartiger Autarkieszenarien sieht immer schön und einfach aus und ist meistens sogar richtig, vergleicht man aber die dafür zu installierenden Kraftwerksleistungen (in GW), die den zu treibenden strukturellen Aufwand in Form realer Maschinen quantifizieren - die dann überall herumstehen und wegen ihrer durchschnittlich geringen Auslastung nur noch selten arbeiten und sich deshalb kaum noch amortisieren - dann sieht so ein Szenario gar nicht mehr so schön und wünschenswert aus. Uns sind auch Szenarien mit über 500 GW installierter Leistung und mehr bekannt, die noch sorgloser mit unserer Landschaft sowie den betroffenen Menschen und der Natur umgehen. Nachhaltigkeit bedeutet aber viel mehr als nur eine Umsatzsteigerung der globalen Wind- und PV Branche.

Ein Szenario, das Nachhaltigkeit deutlich umfassender definiert und den Import von gut regelbarem Solarstrom als wesentlichen Bestandteil der Energiewende sieht, ist in TRANS-CSP beschrieben. Im Rahmen des aktuellen EU-Projekts "BETTER - Bringing Europe and Third countries closer Together through Renewable energies" arbeitet DLR mit internationalen Partnern aus der gesamten Region EU-MENA derzeit an einem Update und einer Weiterentwicklung der Szenarien, um konkrete Handlungsempfehlungen für die Verwirklichung solcher internationalen Infrastrukturen zu ermitteln (http://better-project.net).

Mit freundlichen Grüßen
F.Trieb

Guten Tag,
ich bin Abiturient in Berlin und werde folgenden Montag meine Präsentationsprüfung halten in der ich die Frage diskutiere, ob Desertec das ökologische Energieproblem Europas löst.

Nun wird sehr oft betont, welch Potenzial die Sahara für solartherm. Anlagen bietet und wie groß der Flächenbedarf wäre, um Europas Energievolumen zu decken.
Ich habe verstanden, dass es dabei eher darum geht die Potenziale aufzuzeigen, die regenerative Energieträger haben und in der Praxis dann auf den räumlich unterschiedlichen Strommix zurückgegriffen wird.

Warum wird das Szenario den kompletten Energie bzw. Strombedarf Europas durch riesige Solarthermischen Kraftwerksfelder zu decken nicht genauso in die Tat umgesetzt?

Ich freue mich auf eine hoffentlich bis Montag angekommene Antwort.

Grüße, Robert.

Sehr geehrter Herr Knorr,

DESERTEC ist ein Konzept, das einen Verbund der Stromnetze zwischen Europa, Nord Afrika und dem Nahen Osten vorsieht. Gleichzeitig sieht es vor, den Eigenbedarf der Länder südlich des Mittelmeers verstärkt mit Erneuerbaren Energien zu decken. Aufgrund des Bevölkerungswachstums und der Entwicklung dieser Länder, gehen Experten hier von einem stark ansteigenden Bedarf aus. Insofern leistet das Konzept auch einen wichtigen ökologischen Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs dieser Länder.

Das Konzept sieht außerdem vor, dass Strom aus der Wüste etwa 15 Prozent des europäischen Strombedarfs decken wird. Dabei übernimmt die Stromleitung aus der Wüste eine wichtige Funktion: Strom aus Sonnenkraftwerken (solarthermischen Kraftwerken) ist regelbare Erneuerbare Energie, während Windkraft- und Photovoltaikanlagen nur dann Strom produzieren, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint. Solarkraftwerke können die Sonnenenergie sehr gut in Form von Wärme speichern und dann Strom erzeugen, wenn er gebraucht wird. Damit kann der Wüstenstrom ein europäisches Stromnetz mit einem hohen Anteil an fluktuierender Erneuerbarer Energie stabilisieren.

Die zweite Frage: Warum wird das Szenario den kompletten Energie bzw. Strombedarf Europas durch riesige Solarthermischen Kraftwerksfelder zu decken nicht genauso in die Tat umgesetzt?

Hierzu finden Sie aktuellen Beitrag auf unserem Blog:

http://www.dlr.de/blogs/de/desktopdefault.aspx/tabid-6192/10184_read-622/

Ergänzend dazu: das Energiesystem ist ein globales, gewachsenes System. Hier ein Konzept wie DESERTEC umzusetzen, ist ein sehr langfristiger Prozess. Zudem ist DESERTEC ist ein internationales Konzept, für das die politischen, wirtschaftlichen und infrastrukturellen Bedingungen erst geschaffen werden müssen. So gibt es zum Beispiel in den Ländern südlich des Mittelmeers so gut wie keine Regelungen für Strom-Einspeisetarife. Damit Investoren bereit sind, Sonnen- oder Windkraftwerke zu bauen, müssen sie wissen, wie und zu welchem Tarif der Strom ins jeweilige Netz eingespeist werden kann. Das bedeutet langwierige Verhandlungen, die die Dii derzeit unter anderem führt.

Beste Grüße

Dorothee Bürkle