Folgen der Energiewende Stromspeicher werden benötigt

Ein beschleunigter Ausstieg aus der Kernenergie ist technisch möglich. Mit dieser Meldung reagierte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fünf Tage nach dem verheerenden Erdbeben in Japan auf die Fragen, die von der deutschen Öffentlichkeit nach Katastrophen irgendwo auf der Welt gestellt werden: Sind wir betroffen? Gehen bei uns die Lichter aus? Kommt die aus den havarierten Reaktoren in Fukushima freigesetzte Radioaktivität nach Deutschland? Können wir beim Japaner um die Ecke noch Sushi essen?

Jetzt, einige Wochen später, hätte der bei der DLR für Energie und Verkehr zuständige Vorstand Professor Ulrich Wagner wahrscheinlich lieber eine differenziertere Antwort gegeben. Denn welche Fülle an Konsequenzen ein rascher Ausstieg aus der Kernkraft nach sich zieht, lässt sich in wenigen Zeilen nicht zusammenfassen. Doch mehr Platz stand in der kurz nach dem Horrorereignis verbreiteten Meldung nicht zur Verfügung. So hatte man sich auf wenige Kernbotschaften konzentriert: Das Abschalten von sieben Altanlagen bereite keine Probleme, stehe doch ausreichend gesicherte Leistung im deutschen Kraftwerkspark zur Verfügung. Und, wie es weiter heißt, Zukunftsszenarien des DLR hätten gezeigt, dass sich innerhalb eines Jahrzehnts alle (deutschen) Kernkraftwerke durch erneuerbare Energien und einen forcierten Ausbau von flexiblen Gaskraftwerken ersetzen ließen.

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Durch das schnelle Abschalten der alten Meiler komme es kurzfristig allerdings zu einem Anstieg der jährlichen CO2-Emissionen in Höhe von 40 Millionen Tonnen - und zu höheren Stromerzeugungskosten. Damit sind die von der Bundesregierung formulierten Klimaziele gefährdet. Völlig illusorisch werde ihre Realisierung, wie Wagner sagt, wenn bis 2020 alle Atomkraftwerke abgeschaltet werden sollten. Denn dann stiege der jährliche CO2-Ausstoß um rund 100 Millionen Tonnen, was dem notwendigen vermehrten Verbrennen fossiler Brennstoffe, vor allem Kohle und Gas, geschuldet sei. Heute liegt die von deutschen Kraftwerken in die Atmosphäre geschickte CO2-Menge bei 280 Millionen Tonnen.

Ein kompletter Ausstieg bis 2020 sei nur möglich, wenn alle derzeit in Bau befindlichen (und geplanten), fossil befeuerten Wärme-Kraftwerke rechtzeitig ans Netz gingen. Und wenn der Ausbau der Windkraft zügig weiter ginge und der vor allem in Norddeutschland erzeugte Windstrom über neue oder verstärkte Hochspannungstrassen zu den Verbrauchern transportiert werden könnte.

„Illusorisch hoher“ Wert

Den in der Dena-Netzstudie genannten Ausbaubedarf von 3600 Kilometer hält Wagner für „illusorisch hoch“. Dieser Wert entspreche einem für einen schnellen Ausbau der erneuerbaren Energien wünschenswerten Optimum, ging man doch bei der Definition dieser Zielmarke davon aus, dass man unter allen Umständen verhindern müsse, dass durch Engpässe im Netz auch nur eine einzige von einem Windrad erzeugte Kilowattstunde verlorengeht.

Welchen Anteil die erneuerbaren Energien in Deutschland (wie schnell) werden übernehmen können, hänge vor allem von politischen Entscheidungen ab, davon ist Wagner überzeugt. „Langfristig“ sei eine überwiegend nachhaltig ausgerichtete Stromwirtschaft aus technischer Sicht möglich, wobei er sich nicht festlegt, wie hoch dieser Anteil sinnvollerweise sein sollte. Zwischen 50 und 100 Prozent werde es ein Optimum geben, sagt er. Fest stehe jedoch schon heute, dass es immer schwerer werde, dieses Ziel zu erreichen, je näher man ihm komme. So könne man mit einem Windrad heute etwa zehn Prozent der Leistung eines konventionellen Kraftwerks ersetzen: Mit einer Zwei-MW-Windkraftanlage ließen sich 200 Kilowatt Leistung eines Kohlekraftwerks substituieren. Dieser Wert werde sich halbieren, wenn vermehrt Windräder ans Netz gehen.

Sollte Realität werden, was heute als zu erwartendes Szenario gehandelt wird, nämlich das Abschalten aller deutschen Kernkraftwerke, wird es nach den Aussagen von Wagner auf zwei unterschiedlichen Spielwiesen lebhaft werden: Alten, fossil befeuerten Kraftwerken werde man ein Maß an Dynamik und Flexibilität beibringen müssen, für das sie ursprünglich nicht ausgelegt waren. Einen Großteil dieser Anlagen werde man „gedrosselt“ und damit entfernt vom optimalen Wirkungsgrad betreiben müssen, damit sie bei auftretenden Lastspitzen rasch auf höhere Leistung gebracht werden können. Und es würden deutlich mehr flexible (Erd-)Gaskraftwerke benötigt, wobei Wagner diese Entwicklung wenig charmant findet. Gas sei ein viel zu wertvoller Energieträger, als dass es massenhaft zur Stromerzeugung verfeuert werden sollte. Viel sinnvoller sei, das Gas in Brennwertkesseln und damit für Hauswärme einzusetzen, es als chemischen Grundstoff oder als Treibstoff in Automobilen zu nutzen.

Kein fertiges Speicherkonzept

Das zweite intensiv zu beackernde Feld sei das der Speichertechnik. Nur wenn es gelinge, überschüssigen Ökostrom für die Zeiten hoher Nachfrage zu puffern, können die erneuerbaren Energien den von ihnen erwarteten hohen Anteil am Stromverbrauch übernehmen. Die Crux sei nur, dass derzeit kein fertiges Speicherkonzept vorliege und die in Frage kommenden Speichertechniken erst noch entwickelt werden müssen. Eine Ausnahmen spielten Pumpspeicherkraftwerke, eine etablierte und bewährte Technik, deren Kapazität sich aber nicht beliebig ausbauen lasse. Zudem seien diese Anlagen keine klassischen „Stromspeicher“, sondern spielten eine wichtige Rolle bei der Netzstabilisierung.

Eine zukunftsweisende Speichertechnik wird derzeit von der DLR am Solarrinnenkraftwerk im südspanischen Carboneras erprobt, wo man erstmals nicht Thermoöl, sondern Wasser durch die von der Sonne erhitzten Receiverrohre schickt. Man erzeugt so überhitzten Wasserdampf von 500 Grad und einem Druck von 120 bar, den es für schattige Stunden zu puffern gilt. Dazu nutzt man einen Salzspeicher, in dem das Salz bei 350 Grad vom Aggregatszustand fest in den flüssigen wechselt und so deutlich mehr Energie aufnehmen kann. Zudem wird die fühlbare Wärme des überhitzten Dampfs in der Pilotanlage in Carboneras in einem Betonspeicher „abgelegt“. Damit sei dieser Speicher der derzeit größte Hochtemperatur-Latentwärmespeicher der Welt.