Dissertation

Zusammenfassung:

Speicherbedarf bei einer Stromversorgung mit Erneuerbaren Energien

Der Kapazitätsbedarf für Speicherkraftwerke zum Ausgleich zwischen einer wetterabhängigen Stromgewinnung und dem Verbrauch lässt sich für die Länder Europas aus verfügbaren Daten zu Windgeschwindigkeit und  Sonneneinstrahlung ermitteln. In Form von Ladungsabweichungen und Speicherleerungskurven wurden geeignete Berechnungsverfahren für diesen Zweck entwickelt. Die gute Datenlage in Deutschland ermöglicht den Vergleich der tatsächlichen Einspeisungen aus Wind- und Solaranlagen mit den aus digitalen Wetterarchiven berechneten Werten. Dadurch konnten die Berechnungen validiert werden.

Wenn jedes Land mit einer gewissen Erzeugungsreserve den eigenen Durchschnittsverbrauch mit Wind- und Solarenergieanlagen produzieren kann, dann liegt der Speicherbedarf für den Ausgleich mit der Nachfrage zwischen wenigen Tagesladungen und einigen Monatsladungen des durchschnittlichen Verbrauchs. Dieser große Unterschied hängt von verschiedenen Einflüssen ab. Einerseits von der kontinentalen Verteilung und Vernetzung der volatilen Stromerzeugung, die erhebliche Ausgleichseffekte zwischen zeitweiliger Überproduktion und Defiziten bewirkt, weil Hoch- und Tiefdruckgebiete über den Kontinent hinweg ziehen und für unterschiedliche Wetterlagen in den Teilregionen sorgen. Zudem treten starke Winde in Europa vorwiegend im Winter auf. Eine geschickte Kombination der Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie reduziert daher andererseits drastisch den Ausgleichsbedarf im Vergleich zu einer Monostruktur die nur auf Wind- oder nur auf Solarenergie setzen würde.

Erheblichen Einfluss hat auch der Benutzungsgrad von Windenergieanlagen. Dieser gibt an, wie hoch die durchschnittliche Leistungsabgabe, bezogen auf die installierte Nennleistung, ist. Der Anlagenbestand im Deutschland des Jahres 2010 weist einen Benutzungsgrad von ca. 20% auf. Das erweist sich als unvorteilhaft bei der beabsichtigten Steigerung des Windenergieanteils an der Stromversorgung. Der Ausgleichs- und damit Speicherbedarf ließe sich durch Einsatz von Windenergieanlagen mit einem Benutzungsgrad von beispielsweise 50% erheblich reduzieren.

Ein weiterer starker Hebel zur Reduzierung des Ausgleichsbedarfs ist die Erzeugungsreserve. Je mehr davon vorgehalten wird, desto weniger werden Speicher in Anspruch genommen und desto schneller werden sie wieder gefüllt.

Die geschickte Abstimmung aller Parameter ermöglicht eine sichere, bedarfsgerechte Stromversorgung mit einem Speicherbedarf von wenigen Tagen. Das wäre wesentlich mehr, als im Jahr 2010 zur Verfügung steht. Mit Ringwallspeichern werden neue Typen von Pumpspeicherkraftwerken zur Diskussion gestellt, die in allen Ländern errichtet werden und die Speicherlücke schließen könnten.

Eine sichere Stromversorgung, allein mit Wind-, Solar- und Speicherkraftwerken in Europa ist daher eine reale Option.

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