Die erneuerbaren Energien sollen bis 2030 einen Anteil von 65% am Energiemix haben. Dieses politisch motivierte Vorgehen bedarf einem Zuwachs von 4-5 Gigawatt jährlich, was bei 5 MW Windkraftanlagen (bei 5 Gigawatt Wachstum) einem Zuwachs von 1000 Windkraftanlagen entsprechen würde – wobei ein Teil auf Photovoltaik entfällt.

In Deutschland wurden 2017 gut 16% Strom durch Wind erzeugt. Das ist seit 2011 eine Verdopplung in sechs Jahren.

Es wird sich noch zeigen, ob und wie die Klimaziele erreicht werden. 2019 jedenfalls gibt es beim Bau der Windkraftanlagen nur Genehmigungsprobleme. So hat man im ersten Halbjahr nur 86 Anlagen gebaut (https://www.handelsblatt.com/unternehmen/energie/erneuerbare-energien-ausbau-der-windkraft-bricht-dramatisch-ein/24696524.html).

Dennoch gab es bereits erste Rekorde. So haben die erneuerbaren Energien bereits 65% der Stromproduktion übernommen und sind damit dem für 2030 gesteckten Ziel gerecht geworden – zumindest in den ersten Monaten 2019 (https://www.pv-magazine.de/2019/03/11/rekord-erneuerbare-energien-uebernehmen-fast-65-prozent-der-nettostromerzeugung-in-deutschland/).

Solche Rekorde sind allerdings wetterabhängig. Sie zeigen zwar, dass die gesteckten Ziele erreichbar sind, es jedoch noch Investitionen nötig hat, um solche Niveaus dauerhaft zu gewährleisten und da muss die Politik Wege öffnen, um den berechneten Zuwachs von 4-5 Gigawatt zu ermöglichen.

Größere Probleme entstehen dabei wenn Nutzung und Erzeugung zeitlich nicht beisammen liegen. Es müssen dann Speichertechnologien her, mit denen Engpässe abzusichern sind. Das gilt sowohl für Wind- als auch Sonnenstrom.

Hier gibt es klassische Lösungen mit unterirdischen Druckkammern, dem Hochpumpen von Wasser. Diese Speicher haben Wirkungsgrade von bis zu 85% ohne den Stromverlust beim Transport.

Eine weitere interessante Speichertechnologie ist Wasserstoff. Ungenutzter Strom kann mit Wirkungsgraden von über 70% zu Wasserstoff umgewandelt werden. Dabei entfallen die Probleme der Endlichkeit klassischer Speicher. Allerdings fangen die Probleme bei der Weiterverwendung an. Denn in Wasserstoffverbrennungsmotoren und Brennstoffzellenantrieben liegen Wirkungsgrade noch nicht über ca. 45% (Umwandlung von Strom zu Wassergas einberechnet). Das heißt wirklich sinnvoll ist aktuell nur die Einspeisung ins Erdgasnetz, und ansonsten anstatt Wasserstoffnutzung den Strom unverwandelt einzusetzen.

Wenn Wasserstoff wieder in Strom gewandelt werden soll, hat man aktuell das Problem nicht weit über Gesamtwirkungsgrade von 40% zu kommen, was denen beim Einsatz in Wasserstoffverbrennern entspricht und denen einer Brennstoffzelle.

Die beste Möglichkeit ist es, nicht direkt ins Netz einspeisbaren Wasserstoff in Methan umzuwandeln. Denn hier erzielt man im Gegensatz zur Verwendung andernorts nicht nur max. 45% Wirkungsgrad, sondern bis zu 60%.

Von daher sollte jede Strategie darauf ausgerichtet sein, bestenfalls den Strom direkt zu nutzen, und nur im Ausnahmefall Wasserstoff zu verwenden.

Wirkungsgrade (inkl. der durchschnittlichen Stromtransportverluste von 5,7%)

Strom in Elektromotor 84,3%

Strom zu Wasserstoff 64,3%

Wasserstoff aus Strom im Erdgasnetz 64,3% (bis 2% des Volumens)

Wasserstoff aus Strom als Methan im Erdgasnetz 54,3%

Wasserstoff aus Strom in Brennstoffzelle 37,7% (wobei Forscher sagen, dass bald Mittel zur Verwirklichung von 50% zur Verfügung stehen könnten – was inkl. Stromverlust 44,3% sind)

Wasserstoff aus Strom in Wasserstoffverbrennungsmotor 30,7%

Diese Zahlen zeigen, welcher Einsatz der sinnvollste ist. Offensichtlich ist es das Beste, den Strom direkt zu verwenden. Man erkennt allerdings auch, dass es weitere Möglichkeiten gibt, unnutzbaren Strom zu speichern oder zu nutzen.

 

 

 

 

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