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„Wir wollen weg von der Kohle“

Seit Ende Mai 2019 steht‘s fest: Kessel 13 kommt. Oder anders gesagt: Wir bauen eine zweite, hocheffiziente, erdgasbetriebene Kraft-Wärme-Kopplungsanlage (KWK). Warum? Wir wollen weg von der Kohle – und das geht trotz hinderlicher Rahmenbedingungen der Bundesgesetzgebungen auch schneller als 2038. Zumindest bei uns in Flensburg. In diesem Beitrag erläutern wir die energiewirtschaftlichen Zusammenhänge dahinter.

Der Kohleausstieg kann locker vor 2030 realisiert werden

Den Anfang dieses Beitrags macht das öffentlichen Tool „Agorameter”, das auf www.agora-energiewende.de zur Verfügung steht. Es zeigt für einen beliebig wählbaren Zeitraum an, wieviel Strom in Deutschland verbraucht und mit welchem Energieträger der benötigte Strom produziert wurde.

Um die verschiedenen möglichen Aussagen dazu interpretieren und diskutieren zu können, bedarf es allerdings einiger technischer Grundlagen. Wichtig diesmal: Die Unterscheidung von Leistung und Arbeit.

Grundlage: Leistung und Arbeit

Ein braune Tafel voll mit Formeln.

Strom ist nicht speicherfähig – daher müssen Stromverbrauch und Stromerzeugung in der Leistung (Watt = W)* immer im Einklang stehen. In der Kundenabrechnung oder öffentlichen Kommunikation wird oft die „Arbeit“ betrachtet. 1 Watt Leistung über 24 Stunden sind dann 24 Wattstunden (Wh) Arbeit.

Es ist richtig, dass im ersten Quartal 2019 rund 44 % des Stromverbrauches – also der Arbeit – aus erneuerbaren Quellen kam. Es ist aber auch richtig, dass an manchen Tagen der Leistungsbedarf von 75 GW nur zu 3 % aus den Erneuerbaren kam. 

* je nach Menge auch Kilowatt (kW) oder Megawatt (MW) oder Gigawatt (GW)

Und hier liegt ein – aus unserer Sicht – entscheidender Knackpunkt für den Wandel des Energiesystems:

„Solange die Erneuerbaren nicht im großen Maßstab speicherfähig sind, muss eine flexible (jederzeit verfügbare) Erzeugung den ‚restlichen Bedarf‘ decken.“

Maik Render, Geschäftsführer Stadtwerke Flensburg GmbH

Ohne Speicher geht es nicht

Bis heute denken viele Akteure in der Energiewirtschaft, dass es Anlagen geben muss, die die komplette Grundlast stemmen. Dabei bezeichnet die Grundlast, die Belastung eines Stromnetzes, die während eines Tages nicht unterschritten wird.

Aus unserer Sicht ist dieser Aspekt jedoch immer weiter zu vernachlässigen. Warum? Weil die „restlichen”, nicht erneuerbaren Erzeugungsanlagen zukünftig im besten Fall immer nur die Lücke zwischen Stromverbrauch und Stromerzeugung (seitens der Erneuerbaren) füllen. Weshalb wir diesen Standpunkt vertreten, wird klar, wenn wir die nachfolgende Darstellung des Stromverbrauchs (rote Linie) und der Stromerzeugung im Jahr 2018 betrachten.

Ein Diagramm zeigt die Versorgung mit unterschiedlichen Energiesorten in Deutschland.
Quelle: BND

Kernenergie / Atomstrom

Atomstrom wird das ganze Jahr mehr oder weniger gleichmäßig produziert, ist in Deutschland allerdings kein großes Thema mehr. Der Atomausstieg ist beschlossen und wird auch so kommen.

Hier liegt ein wichtiger Unterschied zu vielen Ländern, die schneller auf die Nutzung von Kohle verzichten werden wie z. B. Frankreich: Die Franzosen behalten ihre Kernkraft – und können damit einfacher der Kohle den Rücken kehren. Der Preis dafür sind selbstverständlich die Risiken der Kernenergie.

Braunkohle

Auch aus Braunkohle wird nahezu konstant Energie gewonnen. Die Anlagen werden dabei nicht rauf- oder runtergefahren, je nachdem wie viel erneuerbare Energie gerade zur Verfügung steht. Warum verzichtet man auf dieses eigentlich logische Vorgehen?

Hauptgrund ist, dass die Braunkohle in Deutschland im Tagebau dank vieler Begünstigungen quasi umsonst eingekauft werden kann. Damit ist sie, wenn man auf die hohen CO₂-Emmissionen bei der Verbrennung schaut, irrsinnigerweise immer die wirtschaftlichste aller Erzeugungsarten, bei denen Rohstoffe beschafft werden müssen.

Steinkohle

Der Blick auf die Grafik zeigt, dass Steinkohle offensichtlich wesentlich marktorientierter gefahren wird, als es in der Branche oft unterstellt wird. Die Anlagen produzieren zwischen 3 und 17 GW – je nachdem, wie die Erneuerbaren produzieren.

Produziert wird zudem nach Marktgesetzen: Fällt der Strompreis an den Börsen, also die Erlöse, wird weniger produziert. Steigt er, wird mehr produziert. Angebot und Nachfrage bestimmen also das Geschehen. Der Börsenstrompreis steigt und fällt im Tagesgeschäft übrigens mit der Erzeugungsmenge der Erneuerbaren: Viel erneuerbare Energie und wenig Verbrauch führt zu niedrigen Strompreisen – und umgekehrt. Das werden wir in einem weiteren Beitrag mit dem Titel „Energiewirtschaft – die Rohstoffmärkte” noch im Detail aufzeigen.

Solarstrom

Solarstrom gibt es naturgemäß nur tagsüber, wenn die Sonne scheint. Beispielsweise im Winter produzieren Solarkraftwerke daher kaum Strom und nachts ist die Leistung selbstverständlich ebenfalls gleich null.

Unsere Meinung ist daher: Die Solarenergie sollte zwar weiter ausgebaut werden, aber nicht nach dem aktuell in Deutschland vorherrschenden Schema. Denn zurzeit wird schlicht isoliert und am Bedarf vorbei Photovoltaik installiert. Sinn macht der Ausbau aber nur einhergehend mit besseren Speichertechnologien. Betrachtet man die einzelnen Tage und die Produktion über den Tagesverlauf, wird dies noch deutlicher:

An Wochenenden, an denen der Gesamt-Stromverbrauch aufgrund der ruhenden Betriebe geringer ist, verfügen wir bereits heute über x % Sonnenstrom. Viel mehr macht an diesen Tagen kein Sinn. Denn jede weitere Anlage wird an den sonnenreichen Tagen nicht benötigt – der überflüssige Strom wird „weggeregelt”.

Aber was ist im Winter? Auch dann haben mehr Anlagen keinen Effekt. Die Sonne scheint –wenn überhaupt – nur von 8 bis 17 Uhr und die sonnenreichen Tage sind generell selten. Da helfen auch zehn mal so viele Photovoltaik-Anlagen nichts – 10 mal Null bliebt Null.

Daher unsere Meinung: Hier muss die Entwicklung effizienterer Speichertechnologie abgewartet werden.

Windstrom

Der Wind ist im Herbst etwas stärker als im restlichen Jahr, über die einzelnen Tage allerdings sehr schwankend. Wir nennen das volatil.

Aber der große Vorteil: Ein Windrad produziert auch nachts! Im Unterschied zu den Solaranlagen liefert es also das ganze Jahr über viel gleichmäßiger Strom – und dieser ist, wenn Wind weht, den gesamten Tag über verfügbar.

Schaut man sich eine Woche mit viel oder wenig Wind an, wird ebenfalls deutlich, dass der Vorteil der 24-Stunden-Produktion gegenüber Solarstrom vorliegt.

Fotos eines Wasserkraftwerkes.

Wasserkraft / Biogasanlagen / EEG-Anlagen / Holz

Fast 6 GW werden „grüne” Anlagen in Grundlast zur Verfügung gestellt. Denkt man den Ausbau weiter, sodass noch mehr Wind- und Sonnenenergie vorhanden ist, ist dieses Vorgehen nicht zielführend: Denn aktuell werden die Anlagen in Grundlast gefördert. Sprich jede kWh gibt Geld – ganz egal, wann sie entsteht.

Damit ist eine gegenläufige Produktion zu den Erneuerbaren nicht wirtschaftlich, dabei wäre sie wesentlich sinnvoller. Die „grünen” Anlagen könnten jene Lücken füllen, die bei Wind- und Sonnenenergie nun mal entstehen. Gefördert wird diese netzdienlichere Fahrweise leider völlig unzureichend.

Wäre da noch die Wasserkraft. Ein guter Weg der Energiegewinnung, der in Deutschland aufgrund der Topographie jedoch weitestgehend erschlossen und damit kaum noch ausbaubar ist.

Grundlage: Spezifischer CO₂-Gehalt:

Eine Tabelle zeigt die CO2-Anteile je kWh verschiedener Brennstoffarten.

Energieträger ist nicht gleich Energieträger. Denn jeder Brennstoff, der in einer Anlage verfeuert wird, um Strom zu generieren, hat einen spezifischen Kohlendioxid-Ausstoss. So gibt Braunkohle aus dem Rheinland beispielsweise 0,41 kg Kohlendioxid pro kWh Energie bei der Verbrennung frei, während Erdgas nur 0,20 kg Kohlendioxid pro kWh abgibt.

Betrachtet man diese Tabelle genau, wird deutlich, warum der Kohleausstieg für Deutschlands Klimabilanz so wichtig ist. Kohle ist mit Abstand der „schmutzigste Energieträger”, der im großen Stil zu Energiegewinnen genutzt wird.

Erdgas

Erdgasanlagen laufen überraschenderweise aktuell gar nicht so stark schwankend wie erwartet. Die Steinkohleanlagen fahren stärker hoch und runter als die Erdgasanlagen, die es eigentlich auch sehr gut können sollten. Erdgas erzeugt bei der Verbrennung spezifisch 40 % weniger CO₂ als Kohle.

Wir haben uns Gedanken gemacht, warum die Erdgasanlagen nicht flexibler gefahren werden, und vermuten, dass solche Anlagen oft „preisfixiert“ werden. Das heißt, um die Geschäftsergebnisse einer Gesellschaft planbar zu machen, werden Gaseinkauf und Stromverkauf auf Terminpreisbasis gemacht. So lässt sich fixieren, wie das Ergebnis sein wird.

Im Spotmarkt (also tagesaktuell) Erdgas zu kaufen und Strom zu verkaufen, birgt das Risiko, dass Erdgas-Anlagen stunden-, tage- oder wochenweise gar nicht bzw. nicht mit 100-prozentiger Auslastung produzieren. Das wiederum ist mit den Arbeitszeitmodellen der „Anlagenfahrer” (jene, die die Anlage steuern) nicht vereinbar – und darüber hinaus meist auch nicht mit den Finanzierungsmodellen der Betreiber und Banken. Im extremsten Fall könnten Erdgasanlagen aufgrund hoher Erdgaspreise und niedriger Strompreise am Spotmarkt auch monate- oder sogar jahrelang gar nicht betrieben werden. Das wiederum würde selbstverständlich die Existenz der Inhaber stark gefährden. Zur Risikominimierung werden also Preisfixierungsgeschäfte getätigt.

Hier kann und wird ein Umdenken erfolgen müssen: Erdgasanlagen sollten dann laufen, wenn der Strom teuer ist – und das ist immer dann der Fall, wenn die Erneuerbaren wenig produzieren. Noch deutlicher wird diese Notwendigkeit werden, wenn Atom-, Braunkohle- und Steinkohlekraftwerke stillgelegt wurden. Ist das passiert, muss der systemdienlichere Einsatz von Erdgas folgen – allein aus wirtschaftlichen Gründen. Den mit Wärmespeichern kombinierten KWK-Anlagen wird dann ein extrem flexibler Einsatz ermöglicht, der auch nötige ist, um eine künftig auf erneuerbaren Energien basierende Versorgung abzusichern.

Zusammenfassung

Es ist noch sehr viel zu tun und leider wird nicht konsequent genug mit der Arbeit begonnen. Wir sind der Meinung, dass der späte Kohleausstieg 2038 in Deutschland neue Investitionen in grünere Technologien verhindert, da wir zu viele Bestandskraftwerke zu lange am Netz haben.

Aktuell lohnt es sich einfach nicht, Anlagen mit höheren Brennstoffkosten als Braunkohle zu bauen – weil diese zu stark gefördert wird und auf absehbare Zeit (2038) wirtschaftlich ist. Und das ist mit Blick auf die Umwelt, den Klimawandel und eine nachhaltige Politik falsch. Förderungen und Anreize müssen verändert werden:

  • Die Erforschung der Speichertechnologien sollte jene Gelder erhalten, die aktuell für die Braunkohle verbrannt werden.
  • Der Ausbau der Windenergie darf nicht gestoppt werden, schließlich haben wir gezeigt, welch wichtiger Baustein diese volatile aber tageszeitunabhängige Energiequelle ist.

Erst wenn eine flexible Fahrweise, die sich am Bedarf orientiert, belohnt wird, können moderne Anlagen und sauberere Energieträger ihr Potenzial und ihre Stärken ausschöpfen und damit wirtschaftlich attraktiv sein.

Geschäftsführer Maik Render der Stadtwerke Flensburg steht am Flensburger Wasserturm.

Maik Render

Geschäftsführer

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