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Lokales Dresdner Physiker: Drewag-„Tauchsieder“ nutzt gefährliche Schwachstelle der Energiewende
Dresden Lokales Dresdner Physiker: Drewag-„Tauchsieder“ nutzt gefährliche Schwachstelle der Energiewende
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07:27 08.10.2019
Die schwankende Verfügbarkeit erneuerbarer Energien stellt uns mit ihrem weiteren Ausbau vor immer größere Herausforderungen, sagt Professor Sigismund Kobe. Quelle: Dietrich Flechtner
Dresden

Der Dresdner Physiker Professor Sigismund Kobe warnt immer wieder vor Gefahren für die Stromversorgung, die auftreten, wenn der Anteil von Wind- und Sonnenstrom am deutschen Strommix zu groß wird. Der kürzlich in Betrieb genommene 40-Megawatt-Elektrodenheizkessel der Drewag werde zwar als Beitrag zur Energiewende gepriesen, sagt der 78-Jährige, sei aber in Wirklichkeit Ausdruck einer gefährlichen Fehlentwicklung in der Energiepolitik.

Frage: Was ist denn falsch daran, überschüssigen Strom in Wärme umzuwandeln?

Prof. Sigismund Kobe: Aus der Sicht des Unternehmens macht die Drewag erst einmal alles richtig. Sie erwirbt Strom an der Strombörse und bekommt noch Geld dafür. Das eigentliche Problem besteht darin, dass diese negativen Preise überhaupt auftreten.

Inwiefern?

Jeder kennt die Situation kurz vor Ladenschluss am Wochenende. Ist noch ein Überschuss an verderblicher Ware übrig geblieben, so reduziert der Händler den Verkaufspreis zum Teil beträchtlich, um den Abverkauf zu befördern. Nun ist elek­trischer Strom die verderblichste Handelsware, die es gibt. Wenn zum Beispiel in einem Kraftwerk oder in einer Windenergieanlage eine bestimmte Menge Energie in elektrischen Strom umgewandelt wird, muss genau dieser Strom innerhalb einer Sekunde auch verbraucht werden. Treten wegen starker Schwankungen der Einspeisung Überschüsse auf, müssen diese sofort „entsorgt“ werden, notfalls auch gegen eine Gebühr. Nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) zahlen die deutschen Stromkunden mit einem Teil des Strompreises in einen EEG-Umlage-Topf ein, der ursprünglich dafür gedacht war, den Ausbau erneuerbarer Energien zu fördern und damit zur Verringerung von CO2-Emissionen beizutragen. Mit diesem Geld werden nun auch die zusätzlichen Entsorgungskosten gedeckt.

„Probleme mit der Versorgungssicherheit werden vielfach unterschätzt“

Geht es dabei nicht um seltene Ereignisse, die unterm Strich vergleichsweise geringe Kosten verursachen?

Das war in der Vergangenheit so. Mit dem enormen Zubau von Windenergie- und Photovoltaikanlagen gibt es jedoch immer häufiger Probleme. In diesem Jahr wurden bisher bereits mehr als 190 Stunden mit negativem Börsenpreis registriert, zuletzt an drei aufeinanderfolgenden Tagen am 28. bis 30. September. Am Pfingstsamstag mussten mehr als 40 Millionen Euro für diese unsinnige Art von Stromexport zum Beispiel an Betreiber von Pumpspeicherwerken in Österreich und in der Schweiz oder eben die Drewag aufgewendet werden. Die Menge des während der Zeiten mit negativem Börsenpreisen erzeugten Wind- und Sonnenstroms ist stetig angestiegen. Sie ist in diesem Jahr bisher bereits 28 mal so groß wie die im ganzen Jahr 2011. Ihr negativer Gegenwert von 1,5 Milliarden Euro kennzeichnet die Größenordnung der Verluste, die letztlich von der gesamten Volkswirtschaft und vor allem von den Stromkunden getragen werden müssen.

Sie warnen aber auch vor einer konkreten Gefahr für die Stabilität des öffentlichen Stromnetzes, worin besteht die?

Weniger in der Überproduktion. Im Notfall lassen sich die Stromerzeuger abregeln. Aber die Schwankungen gehen auch in die andere Richtung. Wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint, müssen konventionelle Kraftwerke einspringen und einen Großteil des aktuellen Bedarfs der Verbraucher decken. Da nach den Plänen der Bundesregierung in Zukunft immer mehr Kohle- und Kernkraftwerke vom Netz genommen werden, verringert sich der Anteil gesicherter Kraftwerksleistung. Die damit verbundenen Probleme mit der Versorgungssicherheit werden vielfach unterschätzt. An drei Tagen im Juni 2019 kam es zu Grenzsituationen mit drohendem Abfall der Netzfrequenz auf Werte unter dem Normwert von 50 Hertz. Die Mitarbeiter in den Netzzentralen arbeiten professionell und sind in der Lage, innerhalb weniger Minuten zu reagieren, um einen Blackout zu verhindern. Die Herausforderungen werden aber immer größer, denn mit dem weiteren Zubau fluktuierender Energiequellen kommt es auch immer öfter zu spontanen und größer werdenden Änderungen der Einspeisungen.

„Wer Vorreiter sein will, muss das Ziel und den Weg kennen“

Lässt sich das denn nicht mit Speichern wie dem Drewag-„Tauchsieder“ lösen?

Nur zum Teil. Dazu muss man schon etwas genauer hinschauen. Die Drewag hat hier einen Wärmespeicher installiert, aber keinen Stromspeicher. Mit diesem kann zwar überschüssiger Strom in Wärme umgewandelt werden, aber umgekehrt kann kein Strom geliefert werden, wenn Bedarf dafür besteht. Betrachten wir dazu ein ganz anderes Beispiel, das in dieser Beziehung funktionieren würde: Zur Wiederherstellung der vollen Betriebsfähigkeit des Pumpspeicherwerkes (PSW) Niederwartha wäre eine vergleichsweise niedrige Investitionssumme erforderlich. Werden nun fünf bis zehn Windenergieanlagen direkt, also nicht über das öffentliche Netz, mit dem PSW gekoppelt, so könnte man im Prinzip grünen Strom bereitstellen. Eine grobe Abschätzung ergibt, dass damit zum Beispiel fünf Straßenbahnen kontinuierlich betrieben werden könnten. Dieses Konzept lässt sich leider nicht auf alle 30 000 Windenergieanlagen in Deutschland übertragen, weil die zugehörigen Technologien mit den dafür notwendigen gigantischen Speicherkapazitäten gegenwärtig nicht vorhanden sind und auch in absehbarer Zeit nicht zur Verfügung stehen werden.

Eine Reaktivierung des Pumpspeicherwerkes wird ja sogar politisch diskutiert, war aber bisher unter anderem wegen der EEG-Umlage nicht rentabel.

Ja, das EEG hat sich in den vergangenen Jahren immer mehr zu einem Hemmnis für eine erfolgreiche Weiterführung der Energiewende entwickelt. Für die triviale Erkenntnis, dass ein Stromspeicher wie das PSW kein Verbraucher ist, hat die Politik viel zu lange gebraucht. Wer Vorreiter sein will, muss das Ziel und den Weg kennen und darf nicht auf das falsche Pferd setzen. Den richtigen Weg zu finden, ist eine große Herausforderung bei der Optimierung komplexer Systeme, dem Forschungsgegenstand während meiner beruflichen Laufbahn. Als erster Schritt wäre aus meiner Sicht eine ehrliche Analyse des gegenwärtigen Standes der Energiewende erforderlich. Das EEG ist „teuer und ineffizient“, so haben es ja kürzlich die Wirtschaftsweisen formuliert, für die Zukunft könnte es abgeschafft werden.

Diskussion um das Pumpspeicherwerk Niederwartha

Die Chance: Speicherkapazität für die Energiewende. Das Speichervermögen über die potenzielle Energie des Oberen Stausees beträgt nach Angaben der Vereinigung zur Förderung Erneuerbarer Energien Sachsen (VEE) rund 560 Megawattstunden. Das entspricht in etwa dem Zweihundertfachen des Batteriespeichers der Drewag in Reick. Dresden hätte also, wäre diese Energie nutzbar, einen richtig großen Speicher für den fluktuierenden Wind- und Sonnenstrom.

Das Problem: Sanierungskosten. Das 1930 in Betrieb genommene Pumpspeicherwerk (PSW) in Niederwartha ist sanierungsbedürftig. Von ursprünglich sechs Turbinen sind nur noch zwei funktionsfähig. Die veraltete Technik ist zudem nicht in der Lage, sehr schnell von Pumpen- auf Generatorbetrieb umzuschalten. Die Kosten für eine Instandsetzung werden auf bis zu 200 Millionen Euro geschätzt. So viel Geld wollen zurzeit weder Betreiber Vattenfall noch die Stadt Dresden investieren.

Das Problem: Rahmenbedingungen. Die rechtliche Einstufung von Speichern als Stromverbraucher kann zu hohen Abgaben wie der EEG-Umlage führen. Seit 2017 sieht eine Neuregelung zwar eine EEG-Umlagenbefreiung von Speichern unter bestimmten Bedingungen vor, die Regelung ist aber offenbar komplex und schwer umzusetzen. Ende 2018 hatten sich EU-Rat und EU-Parlament darauf geeinigt, die Doppelbelastung mit Steuern und Abgaben für Energiespeicher bei Netzdienstleistungen abzuschaffen. Das Klimakabinett der Bundesregierung müsste das nun auch für die Pumpspeicherwerke auf den Weg bringen.

Der Stand der Debatte: Im Wartemodus. Anfang dieses Jahres forderten unter anderem der VEE und der CDU-Landtagsabgeordnete Lars Rohwer eine Reaktivierung des PSW Niederwartha. Umweltbürgermeisterin Eva Jähnigen (Bündnis 90/Die Grünen) erteilte dem ebenso wie Vattenfall mit Verweis auf die Rahmenbedingungen eine Absage. Im DNN-Sommerinterview wollte Jähnigen allerdings ein Umdenken nicht ausschließen. Die Drewag setze zwar zur Zeit vor allem auf Batterie- und Wärmespeicher, aber wenn sich in Sachen PSW eine Handlungsmöglichkeit ergäbe, werde die Stadt sie nutzen.

„In Netzen kann der Strom nicht gespeichert werden“

Mit Blick auf Niederwartha gibt es ja aber noch ein weiteres Problem. Fünf bis zehn Windräder am Stadtrand würden die Anwohner wohl nicht akzeptieren.

Diese Anlagen müssten ja nicht genau neben dem Pumpspeicherwerk stehen. Wichtig ist nur, dass sie mit ihm gekoppelt sind und nicht direkt ins Netz einspeisen. Natürlich spielt aber die Entfernung auch eine Rolle als Kostenfaktor für die Länge der zu verlegenden Leitungen.

Ist der verstärkte Netzausbau nicht auch ein Weg, die Schwankungen bei erneuerbaren Energien besser ausgleichen zu können?

Das ist ein weit verbreiteter Irrtum. In Netzen kann der Strom nicht gespeichert werden. Es macht keinen Sinn, den extrem stark schwankenden Windstrom von der Nordsee nach Süden zu transportieren, wenn er dort zum gleichen Zeitpunkt keine Abnehmer findet und er demzufolge zu negativen Preisen nach Österreich weitergeleitet werden muss. Ohne Speicher für Elektroenergie können Stromtrassen die Probleme der Energiewende nicht lösen.

Jahrzehntelange Erfahrung bei Stromversorgung nicht einfach ignorieren

Das Konzept des Drewag-„Tauchsieders“ ist also nach Ihrer Auffassung unsinnig?

Durchaus nicht. Er könnte sich sogar in Zukunft als wirkungsvolles Instrument für die Umsetzung einer realistischen Sektorenkopplung herausstellen. Das geht aber nur unter der Voraussetzung, dass genügend Strom aus CO2-emissionsfreier bzw. -armer Produktion kontinuierlich zur Verfügung steht. Dies ist zum Beispiel in Norwegen und Frankreich der Fall. Im Übrigen ist ein sinnvoller Einsatz von Elektroautos und Wärmepumpen an die gleiche Voraussetzung geknüpft.

Wie beurteilen Sie in diesem Zusammenhang die Entscheidung des Klimakabinetts über den weiteren Zubau von Windenergie- und Photovoltaikanlagen, um die Klimaziele für 2030 zu erreichen?

Meist wird mit dem Klimaziel für 2030 mit der Vorstellung verbunden, man könne den Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromproduktion auf 65 Prozent erhöhen. Unter den gegenwärtigen technologischen Bedingungen ist dies nicht möglich. Politische Zielstellungen führen in eine Sackgasse, wenn dabei das Wirken physikalischer Gesetze außer Acht gelassen wird. Das Wissen und die jahrzehntelange Erfahrung unserer Ingenieure bei der Stromversorgung sollte man nicht einfach ignorieren.

Das Klimakabinett hat aber auch Vorschläge zur Realisierung einer Verkehrs- und Wärmewende gemacht...

Grundsätzlich gehen Maßnahmen zur Vermeidung von CO2-Emissionen als Folge der Verbrennung fossiler Energieträger sowie deren sparsame und effiziente Verwendung und ein Vorgehen gegen jegliche Verschwendung von Energie in die richtige Richtung. Allerdings stehen die zumeist kleinteiligen Eckpunkte für das Klimaschutzprogramm 2030 nicht im Einklang mit wissenschaftlichen Erkenntnissen über die Grundprinzipien globaler Optimierung eines komplexen Systems.

Von Holger Grigutsch

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