Windenergie ist derzeit in aller Munde. Vor allem dem Klima soll sie zu Gute kommen. Die Windenergie verspricht unter den Erneuerbaren Energien (EE) am meisten Ausbaupotential und wurde in den letzten beiden Jahrzehnten bereits stark ausgebaut. An Land setzt man vor allem auf das so genannte Repowering, dabei werden alte Anlagen durch neuere, leistungsfähigere Anlagen ersetzt. Im Meer setzt man auf Offshore-Anlagen. Derzeit stellt die Windenergie den größten Anteil an den EE in Deutschland. Ca. sieben Prozent des Strombedarfes in Deutschland werden aktuell aus Windenergie gedeckt. Wie bedarfsgerecht wird aber der Windstrom produziert?

In Deutschland gibt es vier große Übertragungsnetzbetreiber und Regelzonen. transpower (TenneT/ E.ON), 50Hertz (Vattenfall), EnBW und Amprion (RWE).

Das System

In Deutschland gibt es ein Fördersystem für Erneuerbare Energien (EE), das durch das EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) geregelt wird. Das EEG garantiert jedem Kraftwerk, das Strom aus Erneuerbaren Energien ins Netz einspeist und bestimmte zusätzliche Voraussetzungen erfüllt, eine langfristige und kostendeckende Vergütung. Die Vergütungssätze liegen in der Regel deutlich über dem normalen Marktpreis, zu dem Kraftwerke ihren Strom verkaufen können. Somit wird über das EEG der Bau und Betrieb von EE-Kraftwerken bezuschusst, die sonst nicht wettbewerbsfähig wären. Der von EEG-Kraftwerken eingespeiste Strom muss vom lokalen Netzbetreiber aufgenommen und vergütet werden. Nach einem komplizierten Wälzungsmechanismus werden die Kosten für die EEG-Förderung dann auf alle Stromverbraucher in Deutschland umgelegt. Somit finanziert jeder Letztverbraucher von Strom per Gesetz einen gewissen Anteil der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien. Der Strom aus EE wird schließlich ins öffentliche Stromnetz eingespeist und kommt allen Stromkunden zu Gute. Physikalisch bekommt also jeder Kunde den gleichen Strommix – schließlich hängen alle Erzeuger und Abnehmer am gleichen Stromnetz.

Seit Inkrafttreten des novellierten EEG am 1. August 2004 sind die Übertragungsnetzbetreiber im Rahmen des bundesweiten Belastungsausgleichs verpflichtet, Schwankungen der Windenergieeinspeisung unverzüglich untereinander auszugleichen. Die Übertragungsnetzbetreiber gewährleisten in ihrer Regelzone die vollständige Abnahme und Übertragung der eingespeisten Energie aus EE gemäß dem EEG. Dabei handelt es sich in erster Linie um Windenergie, deren stochastische Einspeisung ausgeglichen werden muss. Diesen Ausgleich führen die Übertragungsnetzbetreiber durch. Die hohen, windbedingten Fluktuationen der eingespeisten Leistung sind entscheidend für den Ausgleichsbedarf (so genannter EEG-Nebenprozess) und damit wesentlicher Kostentreiber.

Die nachfolgenden Grafiken zeigen die Windenergie, welche im Jahre 2009 in die Regelzonen von transpower (TenneT/ E.ON), 50Hertz (Vattenfall) und EnBW eingespeiste wurde. Gezeigt werden die 15-minütigen Mittelwerte der eingespeisten Windenergie in MW-Leistung (Hochrechnungen aus Messwerten). In der Regelzone von EnBW liegen die 15-minütigen Mittelwerte erst ab August 2009 vor. Für die Regelzone von Amprion (RWE) liegen leider keine Daten vor.

transpower (TenneT/ E.ON): Die 15-minütigen Mittelwerte der eingespeister Windenergie zeigen Schwankungen zwischen ca. 0 – 8.000 MW. D.h. die eingespeiste Leistung schwankt innerhalb von kürzester Zeit um mehrere tausend MW. Im Winterhalbjahr ist die Windenergieeinspeisung im Mittel höher, als im Sommerhalbjahr.

50Hertz (Vattenfall): Die 15-minütigen Mittelwerte der eingespeister Windenergie zeigen Schwankungen zwischen ca. 0 – 9.000 MW. D.h. die eingespeiste Leistung schwankt innerhalb von kürzester Zeit um mehrere tausend MW. Im Winterhalbjahr ist die Windenergieeinspeisung im Mittel höher, als im Sommerhalbjahr.

EnBW: In der kleinsten Regelzone, fern ab von jeder Küste, wird auch am wenigsten Strom aus Windenergie produziert und eingespeist. Die 15-minütigen Mittelwerte der eingespeister Windenergie zeigen Schwankungen zwischen ca. 0 – 350 MW. D.h. die eingespeiste Leistung schwankt innerhalb von kürzester Zeit um mehrere hundert MW. Im Winterhalbjahr ist die Windenergieeinspeisung im Mittel höher, als im Sommerhalbjahr.

Die Herausforderung

Die hohen, windbedingten Fluktuationen der eingespeisten Leistung machen ein hoch komplexes Regelsystem erforderlich, dass einerseits dem Bedarf der Verbraucher gerecht wird und gleichzeitig für eine Stabilität der Netze sorgt. Denn durch den eingespeisten Windstrom wird entweder zu wenig Strom produziert, oder aber zu viel. Je nachdem, wie der Wind gerade weht. Der Bedarf der Stromkunden muss also durch Regelkraftwerke ausgeglichen werden. Je weiter die Windenergie ausbaut wird, desto schwerer fällt es diese Schwankungen zu kompensieren. Immer leistungsfähigere Regelkraftwerke müssen her. Bisher können das nur konventionelle Kohle-, Gas-, oder Kernkraftwerke kompensieren, so genannte Schattenkraftwerke, die hinter jedem Windpark stehen müssen. Ein immenser Kostenpunkt. Eine hinreichende Speichertechnologie ist bisher nicht vorhanden und entwickelt.

Zudem ist eine zuverlässige Wetter- und Windvorhersage erforderlich, um rechtzeitig auf die windbedingten Einspeisungsschwankungen reagieren zu können. Mit dem Ausbau der Windenergie werden die Stromnetze vor eine gewaltige Herausforderung gestellt. Auch die Übertragungsnetze müssen entsprechend verstärkt werden, um die Strom weiter leiten zu können, diese Kosten werden dann ebenfalls per Durchleitungsgebühren an die Stromkunden weiter gegeben.

Zudem sollte man bedenken, mit ein paar Windrädchen in Deutschland kann das Klima nicht gerettet werden. Den Berechnungen nach kann der Ausbau der Windenergie in Deutschland gerade mal eine Ersparnis im TAUSENDSTEL GRAD BEREICH am globalen Klimawandel leisten. Vorteile und Nachteile gilt es hier abzuwägen. Mit der Ausbau der EE, wie Windenergie und Photovoltaik, gilt es vor allem geeignete und bezahlbare Speichertechnologien zu entwickeln. Ohne diese wird der Ausbau irgendwann an seine Grenzen stoßen.

Datenquelle

windmonitor