Thesen zum Strommarkt
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1 Um den Klimawandel zu stoppen und zum Teil zurückzudrehen, müssen so schnell wie möglich große Mengen erneuerbarer Energie bereitgestellt werden
Dies ist bekannt, daher soll hier nicht weiter darauf eingegangen werden. Siehe die zunemend alarmierenden Berichte des IPCC und bereits des Club of Rome, 1972. Selbst die allerersten Prognosen des Club of Rome sind weitgehend bestätigt worden.
Natürlich reicht es nicht, die Energiequellen zu wechseln aber das soll hier nicht besprochen werden.
2 Selbst Deutschland kann mit moderaten Kosten 100% erneuerbare Energie in den eigenen Grenzen erzeugen
Siehe Fraunhofer-Institut Solare Energiesysteme, Energieszanario 2045 sowie umfangreiche Informationen bei Volker Quaschning
3 Energieimporte sind mittelfristig nicht nötig
Volker Quaschning diskutiert das in einem Youtube-Video
4 Auch Grundstoffe der Chemie wie Methan und Öl müssen mittelfristig aus dem CO2 der Luft bereitgestellt werden
Würden wir der Chemie weiterhin Erdölprodukte erlauben, könnten wir den Klimawandel nicht mehr aufhalten
5 Das Potential der Wasserkraft in D ist bereits weitgehend erschöpft, Regenmengen bundesweit rückgängig
Kleine Wasserkraft könnte zwar technisch noch hier und da ausgebaut werden, stünde leider in der Regel in Konflikt zu den kleinen und wichtigen wässrigen Ökosystemen wie Fischen und vielen anderen Wasserlebewesen. Natürlich bringt weder Wasserkraft noch Naturschutz was wo Flüsse austrocknen.
6 Das Potential von Biomasse ist weitgehend erschöpft, aus weniger Tierhaltung folgt in Zukunft weniger Biogasnutzung
Zwar hat Biogas im Moment einen Anteil von etwa 5% der bundesdeutschen Stromerzeugung, dennoch muß in Zukunft der Fleischkonsum stark abnehmen, weil bei heißerem Klima immer mehr Fläche für die Ernährung der Menschheit (statt Tieren) benötigt wird. Mit mehr Biogas ist allenfalls bei der Müll- und Abwasserbehandlung zu rechnen, in der Summe wird der Wert stagnieren oder abnehmen, siehe auch:
7 Die Nutzung von Energiepflanzen ist extrem ineffizient
Energiepflanzen nutzen nur 1% der Sonnenenergie zum Aufbau von Biomasse. PV-Anlagen dagegen über 20%. Selbst eine PV-Anlage mit schlechtem und teurem Speicher würde immer noch die Speicherung von Enegie durch Biomasse weit überflügeln.
8 Geothermie ist regional sehr begrenzt und hat eine lange Anlaufzeit
Das Fraunhofer-Institut hat Informationen dazu (PDF)
9 Wir haben nicht die Zeit (und Ressourcen) um auf "neue Technologien" zu warten, aktuelle sind bereits gut und sicher genug
Die ewige FDP-Leier: In dem Moment wo etwas "erfunden wurde" ist es noch weit von der Durchdringng der Gesellschaft entfernt. So wurde die heutige Bauart von Computern vor etwa 70 Jahren festgelegt aber erst in diesem Jahrtausend fand er Einzug in jeden Haushalt. Die Lithiumbatterie wurde Anfang der 90er erfunden, erst jetzt zeichnet sich ab daß die sicheren Eisenphospahtbatterien gut und günstig genug geworden sind um zu starten. Bis Natriumbatterien sie ablösen werden, können leicht 20 Jahre vergehen. Soviel Zeit haben wir nicht.
10 Atomkraft wird nicht nur aus Kostengründen keine Rolle spielen, obwohl sie ähnlich wenig CO2 ausstößt wie Windkraft
Sie dazu Sabine Hossenfelder's Video auf YouTube. Atomkraft wird vielleicht 2-3% des weltweiten Energiebedarfs decken aber es ist viel zu teuer und wir haben nicht genug Uran um Atomkraft wesentlich auszubauen.
11 In der Photovoltaik, Agriphotovoltaik und bei der Windkraft gibt es ein sofort nutzbares, großes Potential
Die Firma Next2Sun und andere hat einen Weg gefunden, Photovoltaikmodule senkrecht und in Nord-Süd-Achse auf die meisten felder zu stellen: Die nutzbare Fläche für den Bauern wird nur um 10% reduziert, Anbau von Feldfrüchten ist ebenso möglich wie Weideland. Durch die Nutzug bifazialer Module können sogar 1000 kWh pro kW peak geerntet werden, im Winter sogar mehr als durch jede andere PV-Anlagenart da die Module senkrecht stehen werden sie nicht beschneit.
12 Nicht nur der Strombereich, sondern auch Heizung und Prozeßwärme müssen zu 100% auf erneuerbare Energie umgestellt werden
13 Durch die Nutzung von Wärmepumen können etwa 3 Teile Wärme durch 1 Teil Strom bereitgestellt werden
14 Photovoltaikmodule sind relativ einfach zu recyceln
In Frankreich gibt es eine größere Anlage, die nur noch kaum ausgelastet ist weil selbst die große Mehrzahl der ersten generationen Module deutlich länger läuft als gedacht..
15 Graue Energie von PV und Wind amortisieren sich energetisch bereits heute in etwa einem Jahr
Bisher haben wir nur über die Energiemengen z.B. eines Jahres gesprochen aber noch nicht das Hauptproblem der fluktuierenden Erzeugung bei den Erneuerbaren
Thesen zur Energiespeicherung
31 Solarstrom (und zum Teil Windstrom) erzwingt Tag-/Nachtspeicher
Selbst im Sommer (bei einem absehbaren Überangebot von Solarstrom) muß der Strom für die Nacht gespeichert werden. Dies ist bereits heute mit vertretbaren Kosten ,öglich: Lithium-Eisenphosphatbatterien kosten bereits heute etwa 300 €/kWh (mit Konverter). 5000 Zyklen sind bei guter Steuerung realistisch. Daraus folgen die Kosten für die Speicherung von etwa 6 cent/kWh. Batterien könnten dezentral neben die Mittelspannungstransformatoren gestellt werden und würden lanfristig sogar Hochspannungsnetze erübrigen.
32 Die Tag-/Nachtspeicherung wird über Lithium geschehen
Es ist zwar absehbar, daß die heutige Lithium-Speichertechnik eines Tages durch Natriumspeicher oder Redox-Flow-Batterien abgelöst werden wird. Diese Zeit haben wir nicht mehr.
33 Das Wasserstoffauto ist tot
Siehe dazu Maximilian Fichtner, der selbst über 10 Jahre an Wasserstoff geforscht hat, bevor er sich der Batterieforschung zuwandte.
34 Es gibt selbst in Deutschland genug sauber abzubauendes Lithium für Batterien für 400 Millionen Autos
Siehe dazu das KIT in Karlsruhe
35 Lithium-Eisenphosphatbatterien kommen ohne Kobalt aus, sind sicher und erlauben 5000 Zyklen = 13 Jahre Betrieb
36 Lithium-Batterierecycling läuft bereits heute zu 90%
Siehe dazu Firma Duesenfeld in Braunschweig
37 Batterietechnik wird sich weiterentwicklen (Natrium..), wir können aber nicht darauf warten
Genau wie die Speicherung durch Lithium bereits in den 60er Jahren des vorigen Jahrhunderts bekannt war und erst jetzt in den Markt kommt, kam sie erst 1991 in den Markt und erst 2019 gab es für drei wesentliche Beiträge den Nobelpreis.
38 Die Tag-/Nachtspeicherung könnte in der Summe allein durch den nachts stehenden Verkehr bereitgestellt werden
Eine einfache Rechnung: 30 Millionen Elektroautos (mehr sind angesichts des notwendigen Umstiegs auf den ÖPNV unrealistisch) würden bei einer Speichergröße von ja 100 kWh über eine Stromspeicherkapazität von bis zu 1,5 Terawattstunden anbieten können wen man davon ausgeht daß maximal 50% des Akkus über Nacht bereitgestellt wird. Der Stromverbrauch eines ganzen Sommertages in Deutschland liegt heute bei 50 GW x 24 h = 1,2 TWh. Natürich reicht das nicht aus wenn in Zukunft auch die komplette Wäre mittelbar und unmittelbar aus Strom bereitgestellt werden muß, dennoch ist das mehr als ein guter Anfang, noch dazu kostet dieser Speicher nur wenig (man muß den Autohaltern einen Anreiz bieten, ihre Akkus zur Verfügung zu stellen).
39 Der Ablauf der Jahreszeiten in Kombination mit mangelnder Dämmung und höherem Strombedarf im Winter erzwingt saisonale Speicher
40 Saisonale Speicherung wird niemals über Lithium oder Nachfolger bereitgestellt werden
Das kan sehr schnell bewiesen werden: Die Speicherung wird über die Anzahl der Zyklen finanziert: Eine Investition in eine Batterie die auch nur 3000 Zyklen aufweist (wir ignorieren die kalenxarische Alterung hier) würde sich erst nach 3000 Jahren amortisieren.
Das bedeutet, wir brauchen dringend Batterieformen die billiger sind. Dabei können wir in Kauf nehmen, daß es erheblich größere Verlste gibt als die 10-20% bei Lithium.
41 Redox-Flow-Batterien sind noch nicht erreichbar und stellen ein weiteres Ressourcenproblem dar (Vanadium)
42 Aktuell verfügen wir dagegen bereits über 228 TWh Gasspeicher
Deutschland ist Weltspitze im Gas speichern.
43 Die mit Abstand schnelleste Art der Nutzug dieser Speicher wäre über Methansynthese aus erneuerbarem Wasserstoff
Bereits vorhandene Anlagen auf der Verbrauchsseite könnten ebenso weiterverwendet werden wie die bereits vorhandene Speicherkapazität. Hinzu kämen lediglich große Elektrolyseure (Wirkungsgrad 80%) und dann eine Umwandlung in Methan (Wirkungsgrad 50%)
44 Große Mengen Methan müssen ohnehin als wichtiger Grundstoff für die chemische Industrie (Düngemittel, Kohlenstoffprodukte) - vermutlich aus Luft-CO2 - bereitgestellt werden
44 Ammoniakspeicherung wäre evtl. eine Alternative für die Speicherung, leider nur sehr begrenzt für den Transport
Unfälle mit Ammonikalastern wären ein großes, lebensgefährliches Problem. ich sehe daher Ammoniakspeicher fast nur innerhalb der chemischen Industrie, die darin auch Erfahrung hat.
In dieser gigantischen Herausforderung können wir jeden Euro nur einmal ausgeben
Zur Zeit kaufen sich vor allem Privatleute sogenannte "Wallboxen" mit denn sie ihr Elektroauto hauptsächlich nachts laden - wenn Solarstrom nicht direkt zur Verfügung steht. Erlauben wir dieses System weiterhin, werden wir die doppelte Menge Lithiumspeicher bereitstellen müssen. Dies verschafft uns eine großen wirtschaftlichen Nachteil gegenüber Ländern mit intellgenteren Systemen.
61 Es ist enorm wichtig daß die Umstellung auf Erneuerbare so schnell und so effizient wie möglich vonstatten geht
62 Wir können uns keine Doppel- oder Dreifachspeicherung leisten!
63 Es muß faire Anreize Speicherung, Verlagerung und Einsparen geben
64 Ein neues System muß Monopol-, Kartellbildung und Korruption verhindern
65 Der Strompreis muß täglich fluktuieren um der Realität der Stromverfügbarkeit Rechnung zu tragen
66 Diese Fluktuation darf nicht diskret passieren, also durch stufenweise Umaschaltung
67 Ein zu allen Zählern z.B. minutenweise übermitteltes Preissignal übers Internet wäre mit einem massiven Aufwand und nicht unterbrechungsfrei zu gewährleisten
68 Als Basis für die Preisbildung von Bezug und Verbrauchspreis bietet sich die Netzfrequenz an
69 Ein frequenzbasierter Strompreis würde ein dezentraleres Stromnetz automatisch extrem resilient gegen jede Störung machen (Anschläge, Korruption, technische Ausfälle)
70 Die Frequenz wird automatisch und unbestechlich direkt über den Stramanschluß vermittelt
Die Netzfrequenz ist nicht manipulierbar, die Zahl der Zyklen in einer Minute (3000) kann einfach gezählt werden. Ein Zyklus mehr oder weniger bedeutet eine Abweichung der Frequenz von 0,03% vom Sollwert. Dies erlaubt bereits eine exrem feine reaktion im Minutenbereich. Würden wir der Frequenz erlauben auf 49 Hz oder 51 Hz zu steigen, hätten wir 120 Steuerstufen für eine Preisbildung.
71 Zur exakten Messung in den Zählstellen wäre nur ein perioder Abgleich der Zeit mit eienr Atomuhr nötig
Dies ließe sich übers Internet, aber auch offine über das DCF77-Zeitsignal bewerkstelligen wie es heute schon in vielen Stromzähler empfangen wird.