Windräder und Photovoltaik werden immer wichtiger für die Stromerzeugung. Foto: Pixabay
Wind- und Sonnenstrom: Wetterbedingte Risiken
Der Anteil der regenerativen Energiequellen Wind und Sonne an der Stromerzeugung in Deutschland ist in den vergangenen zehn Jahren stark gewachsen – Tendenz: weiter steigend. Mit der zunehmenden Bedeutung von Wind und Sonne für den Strom-Mix steigt aber die Abhängigkeit der Energieerzeugung vom Wetter. Der Deutsche Wetterdienst hat deshalb in einer Untersuchung ermittelt, wie stark die Stromproduktion aus Sonne und Wind wetterbedingt schwankt.
Laut Statistik der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V. lag der prozentuale Anteil von Wind- und Solarstrom an der gesamten Bruttostromerzeugung in Deutschland im Jahr 2017 bei 22,3 %. Im Einzelnen betrug der Anteil von Windrädern 16,2 % und der von Photovoltaik-Modulen 6,1 %. Der Gesamtanteil von 22,3 % mag im ersten Augenblick wenig beeindruckend sein, doch man muss sich die zeitliche Dynamik vor Augen halten: Noch im Jahr 2007 kamen Wind und Sonne zusammen nur auf einen Anteil von 6,8 % an der gesamten Stromerzeugung. Es gab also einen starken Anstieg in nur zehn Jahren, und in Zukunft wird die Bedeutung von Wind- und Sonnenenergie sicher noch deutlich wachsen.
Wind und Sonne werden „systemrelevant“
Angesichts des zunehmend großen Anteils am Strom-Mix wird die Verfügbarkeit der regenerativen Stromquellen immer wichtiger für die Versorgungssicherheit. Man kann gewissermaßen sagen, dass Wind und Sonne allmählich „systemrelevant“ für den Strommarkt werden. Fallen diese Energiequellen längere Zeit aus, wird das in Zukunft immer problematischer für die Versorgung von Haushalten und Unternehmen werden.
Vor diesem Hintergrund scheint es sinnvoll, dass sich Forscher frühzeitig Gedanken über die wetterbedingten Risiken der Stromproduktion machen. Genau das hat der Deutsche Wetterdienst (DWD) kürzlich getan. In seiner im März 2018 vorgestellten Untersuchung geht es um die Frage: Wie häufig kommt es bei erneuerbaren Energien zu Ertragsausfällen durch fehlenden Wind oder zu wenig Sonnenschein?
Die gute Nachricht vorweg: Größere Ausfälle lassen sich vermutlich weitgehend vermeiden, wenn alle Potenziale bei der regenerativen Stromproduktion genutzt werden. „Durch den kombinierten Einsatz von Windkraft an Land und auf See, Photovoltaik und einen europäischen Stromverbund können die Risiken durch Windflauten und sonnenscheinarme Phasen deutlich reduziert werden“, betont Dr. Paul Becker, Vizepräsident des DWD.
48-Stunden-Ausfälle
In seiner Untersuchung hat der DWD ausgewertet, wie oft in der Vergangenheit über einen Zeitraum von 48 Stunden in bestimmten Gebieten die mittlere Energieproduktion aus Wind und Sonne unterhalb von 10 % der Nennleistung blieb. Unter dem Begriff Nennleistung ist die maximal mögliche elektrische Leistung zu verstehen, welche die Windkraft- und Photovoltaikanlagen unter idealen Einsatzbedingungen erreichen können.
Laut DWD-Analyse liegt die tatsächliche Leistung der Windkraftanlagen auf dem deutschen Festland im Mittel etwa 23 Mal pro Jahr über einen längeren Zeitraum (48 Stunden) bei einem Wert von weniger als 10 % der Nennleistung. Das wäre bedrohlich für die Versorgungssicherheit, wenn Windräder an Land die einzigen regenerativen Energiequellen wären. Nimmt man allerdings die Offshore-Windkraftanlagen in Nord- und Ostsee hinzu, muss die Energiewirtschaft nach DWD-Angaben nur noch mit 13 kritischen Fällen pro Jahr rechnen. Der DWD-Vizepräsident betont: „Diese Verbesserung zeigt, dass die Offshore-Gebiete aus meteorologischer Sicht einen wesentlichen Beitrag zu einer zuverlässigen Stromversorgung aus erneuerbaren Energien leisten können.“
Wind und Sonne ergänzen sich gut
Mit einem kombinierten Einsatz von Windkraft und Photovoltaik in einem europäischen Stromverbund lassen sich Ertragsausfälle minimieren. Grafik: Deutscher Wetterdienst
Nimmt man nun auch noch die Photovoltaik-Anlagen hinzu, betrachtet man also die Kombination von Windkraft und Sonnenenergie, dann ergibt die DWD-Analyse für Deutschland im Mittel nur noch zwei Fälle pro Jahr, in denen die tatsächliche elektrische Leistung weniger als 10 % der Nennleistung beträgt. Bei einer europaweiten Betrachtung, die den europäischen Stromverbund miteinbezieht, trat der Musterfall sogar nur noch 0,2 Mal im Jahr auf.
„Im Durchschnitt ergänzen sich Wind und Sonne gut“, urteilt Dr. Paul Becker. „Das stabilisiert die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien.“ Es könnten aber in Deutschland trotzdem Situationen auftreten, in denen beide Energieformen gleichzeitig nur wenig Strom einspeisen – so der DWD-Vizepräsident weiter. Ein weiterer Ausbau erneuerbarer Energien erfordere deshalb zugleich Strategien, wie zum Beispiel durch Reservekraftwerke, Speicher oder großräumigen Stromaustausch die Netzstabilität garantiert werden kann.
Globale Erwärmung geht weiter
An einem weiteren Ausbau der Wind- und Sonnenstrom-Anlagen führt aus Sicht des DWD übrigens kein Weg vorbei. Der Ausbau erneuerbarer Energien sei wichtig, um die deutschen und weltweiten Klimaziele zu erreichen. Zumal der Klimawandel weiter voranschreitet. Auf einer Pressekonferenz im März 2018 hob der DWD hervor, dass das Jahr 2017 weltweit erneut eines der drei wärmsten Jahre seit Aufzeichnungsbeginn 1881 war. Der Trend zur globalen Erwärmung sei nach wie vor ungebrochen, so Klimaexperte Dr. Thomas Deutschländer.
Nach den Zahlen des DWD ist es in Deutschland seit 1881 im Jahresmittel um 1,4 Grad wärmer geworden. Ähnliche Verhältnisse wie in Deutschland gibt es auch im übrigen Europa. Aufgrund steigender Temperaturen fürchten viele Klimaforscher, dass extreme Wettersituationen in Zukunft weiter zunehmen. Der DWD beobachtete auch 2017 wieder auffallend viele Sturm- und Starkregen-Ereignisse.
Hinzu kamen extreme Witterungsabschnitte, wie eine andauernde Trockenheit im Frühjahr oder das anhaltend trübe Wetter zwischen September 2017 und Januar 2018. Dadurch schien die Sonne in diesem ohnehin eher sonnenscheinarmen Zeitraum deutschlandweit noch deutlich seltener als sonst zu dieser Jahreszeit üblich. Das Beispiel zeigt, dass der Klimawandel möglicherweise noch viele unangenehme Überraschungen für uns bereithält. Denn sollte es in Zukunft regelmäßig zu Perioden mit so starkem Sonnenscheindefizit kommen, wäre das ein großes Problem für die Solarstromerzeugung.
Über den Autor
Roland Grimm ist seit Februar 2013 freier Journalist mit Sitz in Essen und schreibt regelmäßig Fachwissen-Artikel für
BaustoffWissen. Zuvor war er rund sechs Jahre Fachredakteur beim Branchenmagazin
BaustoffMarkt und außerdem verantwortlicher Redakteur sowie ab 2010 Chefredakteur der Fachzeitschrift
baustoffpraxis.
Kontakt:
freierjournalist@rolandgrimm.com
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