Das Ende der Grundlast

Seit Wochen wird erbittert um den BMWi-Vorschlag eines nationalen „Klimainstruments“ gestritten, der den CO2-Ausstoß von alten Kohlekraftwerken senken soll. In der Debatte geht es auch immer wieder um „Grundlastkraftwerke“, die verschwinden. Diese Debatte wird uns wohl die kommenden sieben Jahre begleiten, wenn nach und nach die letzten deutschen Atomkraftwerke abgeschaltet werden. In Deutschland sind es traditionell Braunkohle- und Atomkraftwerke, die als Grundlastkraftwerke betrieben werden, also rund um die Uhr das ganze Jahr über Strom erzeugen. Der Deutsche Bundestag beschäftigt sich schon besorgt mit der Frage, was „regenerative Energieträger zur Sicherung der Grundlast“ beitragen können.

Wer füllt die Grundlastlücke? Welche Kraftwerke werden in Zukunft rund um die Uhr Strom erzeugen? Die beruhigende Antwort: Keine. Wir benötigen solche Kraftwerke nicht mehr. Die Grundlastlücke wird nicht gefüllt, sie verschwindet.

Mit dem Ausbau von Wind- und Solarstrom sinkt der Bedarf an Grundlastkraftwerken. Sonne und Wind stellen zeitlich variabel Energie bereit. Ein Stromsystem, das optimal an diese erneuerbaren Energiequellen angepasst ist, besteht nur noch aus Kraftwerken, die für den Mittel- und Spitzenlastbetrieb ausgelegt sind, also nur 50%, 20%, oder 1% aller Stunden im Jahr in Betrieb sind – nicht 100%. Kraftwerke „Strich fahren“, also konstant Strom erzeugen, gehört der Vergangenheit an. Basierend auf Hirth et al. (2015) zeigt die nachfolgende Abbildung für einen steigenden Anteil erneuerbarer Energien denjenigen Anteil des konventionell erzeugten Stroms, der kostenoptimal aus Grundlastkraftwerken kommt. Traditionell ist es optimal, 70% des Stroms in Grundlastkraftwerken zu erzeugen – bei 45% Wind und Sonne im System braucht man überhaupt keine solchen Kraftwerkstypen mehr.

Grundlast Verschwindet

Die Kurve basiert auf einer ökonomischen Optimierung – bei 45% Wind- und Sonnenanteil am Stromverbrauch ist es ökonomisch unsinnig, auch nur noch ein Grundlastkraftwerk am Netz zu halten. Die besten Technologien für Kraftwerke, die nur einen Teil der Zeit Strom erzeugen, sind solche, die geringe Kaptalkosten haben, also relativ günstig im Bau sind. Atom- und Braunkohlekraftwerke haben sehr hohe Kapitalkosten. Gasturbinen und Gas- und Dampfkraftwerke haben geringere Kapitalkosten. Der Niedergang des Grundlastkraftwerks wird sich also in einem technologischen Strukturwandel niederschlagen, hin zu kapitalärmeren Kraftwerkstypen. (Diese einfache Analyse basiert auf sogenannten Residuallastdauerlinien und lässt Vieles unberücksichtigt, darunter den Import und Export wie auch die Speicherung von Strom. Berücksichtigt man diese Faktoren, bleibt das qualitative Ergebnis robust: Der Bedarf an Grundlastkraftwerken verschwindet.)

Variable Erneuerbare, also Wind und Sonne, decken heute 15% des Stromverbrauchs in Deutschland (Abbildung 2). Die Preissignale, die diesen Strukturwandel einleiten, sind bereits heute am Markt zu sehen: Perioden von niedrigen und negativen Preisen zeigen an, dass konventionelle Stromerzeugung hier überflüssig ist.

Anteil Erneuerbare

 

Über den Autor:

Dr. Lion Hirth ist Geschäftsführer der Beratungsgesellschaft neon neue energieökonomik in Berlin. Kürzlich hat er seine Doktorarbeit am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) unter Ottmar Edenhofer abgeschlossen. Von 2011 bis 2014 arbeitete Hirth als Analyst für erneuerbare Energien für den schwedischen Energiekonzern Vattenfall. Seine wissenschaftliche Arbeit setzt er derzeit am Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change in Berlin (MCC) fort.

PrintShare

23 comments for “Das Ende der Grundlast

  1. Stubenvoll, Helmut
    26. Mai 2015 at 18:02

    “dass konventionelle Stromerzeugung hier überflüssig ist.”
    Überflüssig ist der Artikel hier. Da er aber nun mal geschrieben ist, wird er am Autor kleben bleiben wie Hundekot. Nach dem – sicheren – Scheitern der Energiewende wird man sich solcher Stilblüten erinnern.

    • Holger Schneidewindt
      26. Mai 2015 at 22:10

      Der Artikel hat immerhin Substanz, ob man sie nun teilt oder nicht. Ich fände interessant, wenn Sie Ihrer Einschätzung auch Substanz zugrunde legen würden. Auf der Basis ließe sich besser diskutieren.
      MfG

    • Ralf Kersting
      27. Mai 2015 at 08:39

      Ihr Kommentar hört sich an wie ein von der Polizei überraschter Einbrecher, der in der Jackentasche einen Finger streckt und sagt: “Hände hoch.”

      Dass die Energieerzeugung aus regenerativen Quellen nicht nur aus Gründen des Klimaschutzes dringend geboten ist, sondern auch aus Kostengründen mittelfristig sinnvoller (Wind-, Sonnen- und die Energie des Wassers sind kostenlos), ist von vielen Seiten vielfach bewiesen.

      Da können Sie noch tausendmal die Hände vor die Augen halten und sagen: “Wenn ich dich nicht sehe, siehst du mich auch nicht.”

  2. Die wahre Energiewende
    26. Mai 2015 at 18:40

    Mehr zu Thema gibt es auch unter:

    http://www.windwaerts.de/de/blog/detail/grundlast-die-zeiten-sind-vorbei.html

    Für Grundlast ist einfach kein Platz mehr im System. D.h. auch, dass parallel zum Atomausstieg dringend der Braunkohle-Dreck-Strom aus dem Netz fliegen muss.

    Interessant finde ich immer die Argumentation, dass in Zeiten hoher PV und Windeinspeisung dieser Strom in das Ausland verschenkt wird. Der erneuerbare Strom hat aber lt.Gesetz Vorrang im Netz. Tatsächlich ist es ja so, dass der Strom aus praktisch nicht regelbaren Grundlastkraft-Werken zu diesen Zeiten überflüssig ist. Und das wird in Zukunft (siehe Artikel) massiv zunehmen.

    • hermann bawey
      8. März 2016 at 18:39

      Hallo , wo haben Sie denn diese Weisheit her, dass Grundlastkraftwerke nicht regelbar sind.
      Selbst ältere Braunkohlekraftwerke sind zwischen 40 — 100 % (bezogen auf ihre Nennlast ) regelfähig , die neueren Blöcke zwischen 30 — und 100 % !
      Wenn dies nicht der Fall wäre , wer würde dann die Frequenzregelung für das Stromnetz übernehmen ??

  3. Willi Stock
    26. Mai 2015 at 19:06

    Ein Doktorand von Edenkofer? Das qualifiziert ungemein. Mich würde mal die Funktion interessieren, die hinter seiner (mit Verlaub idiotischen) Kurve steckt. Seine Argumentation über die Investkosten ist ähnlich hanebüchen: Die konventionellen Kraftwerke im Markt sind investiert Gas und Steinkohle verabschieden sich gerade.
    Sicherlich geht der gute Mann auch davon aus, das es keine Grundlast im Netrz mehr gibt, weil die energieintensive Industrie schon lange das Land verlassen hat…
    Kleine Frage hätte ich noch: sicherlich sind die 45% bilanziell – was macht der gute Mann denn, wenn es so wie seit dem 20. Mai kaum Wind und wenig Sonne gibt? Dann greift sicherlich das Edenkofersche Gesetz: Was interessiert des Geschwätz von gestern…

    • Die wahre Energiewende
      26. Mai 2015 at 20:24

      Herr Stock, vielleicht war bei Ihnen vor der Haustür kein Wind und keine Sonne. Unter dem Agorameter können Sie die deutschlandweiten Daten betrachten:

      http://www.agora-energiewende.de/service/aktuelle-stromdaten/?tx_agoragraphs_agoragraphsinitialGraph=powerGeneration&tx_agoragraphs_agoragraphscontroller=Graph

      Einfach mal die letzten 7 Tage auswählen, oder zum Beispiel die letzten 31 Tage. Wenn Sie diese Grafiken hoch skalieren, dann sehen Sie dass da in Bälde nur noch Platz für konventionelle Lückenfüller-Kraftwerke bleibt.

      • Willi Stock
        26. Mai 2015 at 20:39

        Mal kurz rechnen: Braunkohlenstrom aktuell so 15 GW im Mittel, macht pro Tag 360 TWh. Solarstrom (muss zugebaut werden, da der aktuelle ja für die Kernkraft draufgeht) erzeugt mit 40 GW im Mittel 140 GWh, oder auch weniger.
        Windkraft am aktuellen Beispiel 50 GW installiert erzeugen gut gerechnet 2 GW also 24 GWh. Differenz pro Tag ca. 200 GWh, x 5 Tagen sind das schon 1000 GWh, also das 22-fache deutscher Pumpspeicherkraftwerke. Selbst wenn Speicher vorhanden wären (Wirkungsgrad?), womit laden Sie die?. Wie hoch ist inzwischen dann die EEG-Subvention für die Verdopplung der Anlagen, wobei wir wissen, dass Windkraft nicht preiswerter wird und PV nur noch marginal.
        Mit gutem Willen erzeugt man keinen Strom, gelle?

        • Die wahre Energiewende
          26. Mai 2015 at 22:48

          Wow, 360 TWh schafft die Braunkohle an einem Tag! Bewundernswert. Da werde ich auch noch zum Braunkohle-Fan..
          Nebenbei die Summe regenerativer Leistung schwankt in den letzten 7 Tagen zwischen min. 8,5 und max. 30 GW. Das kann man auch aus der Grafik lesen. Ihre heiß geliebte Braunkohle geht bis teilweise bis auf knapp unter 10 GW.
          Übrigens, “wir” wissen das nicht, das Windkraft nicht preiswerter und PV nur noch marginal. Das ist Ihre Behauptung.

          • hermann bawey
            19. November 2016 at 18:24

            Was soll dieser Blödsinn, Sie vergleichen abgeregelte Braunkohleleistung mit einmal kurzzeitig erreichter Spitzenleistung aus Erneuerbaren !!
            Fakt ist, dass wir mit ca. 49 GW installierte Windleistun (kosten 10 Millarden € ) und nahezu 30 GW aus Photovoltaik nicht in der Lage sind, den Strombedarf Deutschlands für 24 h zu sichern !
            Bevor zu den derzeitigen Regularien der Netzregelung keine Alternativen da sind, bleibt die Energiewende ein Traum !

    • hermann Bawey
      12. Februar 2016 at 14:06

      wie naiv muß man sein, wenn man glaubt unter den heutigen Bedingungen der Energieversorgung auf “Grundlast” verzichten zu können.
      Vermutlich kennt der werte Herr nicht, was sich hinter dem Begriff der Grundlast verbirgt !
      Will er bei nicht vorhandener Sonne oder/und Windstille sich in seine finstere Sofaecke setzen oder hat er genügend Kerzen eingekauft !!! !
      Oder hofft er, dass wir in kürze den “Autoakku” für das Landesnetz haben !!

  4. Marktmechanismen
    27. Mai 2015 at 01:33

    Die Ausführungen leiden an einem grundsätzlichen Problem: Kraftwerke werden durch Unternehmen finanziert, die damit Geld verdienen wollen/müssen. Diese Unternehmen erfüllen gleichzeitig den Auftrag, das Land, die Bürger und die Industrie mit Strom zu versorgen. Wenn man die “Grundlast” abschafft, verschwindet die zentrale Verantwortung für das Aufrechterhalten der erforderlichen Strom-Kapazität, Unternehmen ziehen ihre Investitionen wieder ab. Wer soll die Kontrolle über den Import von Strom übernehmen, falls kein Wind weht und es zufällig morgens oder abends ist? Wäre Windenergie tatsächlich auch nur in irgendeiner Kategorie (Kosten, Wirkungsgrad, Versorgungssicherheit) hilreich, hätte sie sich auch massive Subvention durchgesetzt. Der MArkt behälz meist recht – Windkraft und deren Unternehmen scheitert.

    • 27. Mai 2015 at 10:33

      Schaut doch mal über den Zaun liebe Fossile Energie Lobbyisten! Ein weltweites Energienetz schließt alle Lücken, den Die Sonne scheint 24 Stunden und der Wind weht 24 Stunden auf unserem Planeten Sommer und Winter und nicht nur stundenweise vor eurer Haustür!! Die Grundlast verschwindet ob Ihr es wollt oder nicht! GLG

      • hermann bawey
        7. April 2016 at 20:52

        Hallo – Herr Warmuth, Sie sprechen vom weltweitem Energienetz ! Haben Sie schon einmal etwas von Leitungsverlusten gehört ? Unser europäisches Verbundsystem funktioniert nur, weil wir einheitliche Parameter ,Sollwerte und Regularien haben. Diese für ein weltweites Energienetz zu schaffen ist auch in den nächsten 50 Jahren nicht machbar !!!!
        Darüberhinaus sollten Sie sich mit dem Begriff der Grundlast ( minimaler Strombedarf der Tagesganglinie / ca. 40.000 MW derzeit ) nochmals
        vertraut machen !

  5. Stubenvoll, Helmut
    28. Mai 2015 at 01:22

    @ Holger Schneidewindt: “Auf der Basis ließe sich besser diskutieren.” Ich habe sehr viel Erfahrung im Umgang mit Anhängern der erneuerbaren Energien sammeln dürfen. Diese haben mir gezeigt, dass Diskussionen sinnlos sind. Mangelnde fachliche Qualifikation wird durch Ideologie und pseudoreligiöse Glaubenssätze ersetzt. Wie will man da diskutieren, wenn fundamentales technisches Wissen fehlt?

    • hermann bawey
      4. Mai 2016 at 13:42

      Klasse – Ihr Beitrag trifft den Kern !
      Dieser Spuk – Grundlast verschwindet – wie kommt jemand der sich auskennen will mit der Materie darauf ?
      mfg. h.b.

  6. Günther Mohr
    28. Mai 2015 at 03:37

    Am 19.07.2014 um 9h45 lieferten in “D” die 24.800 produzierenten Windmühlen gerade mal 24 MW ab, obwohl deren installierte Leistung ca. 35.000 MW beträgt (also so viel wie gerade mal 10 Windmühlen, voraus- gesetzt diese würden mit 55 Km/h Windgeschwindigkeit angeblasen und somit Ihre Nennleistung abliefern).
    An diesen paar einfachen Zahlen lässt sich schon beweisen, daß ein Verlass auf Windkraftstrom hirnrissig ist. Und das gemeinste an der Sache ist, dass die installierte Leistung der Photovoltaik ähnlich hoch ist wie bei der Windkraft und trotzdem in 90% der Jahreszeit auch ein Totalausfall ist. Wer da von den Ökostrom – Faschisten von verläßlicher Versorgung faselt, der ist entweder korrupt oder sehr dumm.

  7. Holger Schneidewindt
    29. Mai 2015 at 12:12

    Hallo Herr Hirth,

    auf Twitter wurde von Herrn Herbert Sax (@kritischergeist) die folgende Kritik an Ihrem Beitrag geäußert (alles wortwörtliche Wiedergabe). Können Sie dazu etwas sagen? Fände ich als Vertreter derjenigen, die bei dieser Diskussion in technischer Hinsicht an Ihre Grenzen stoßen, sehr aufschlussreich.

    - “Beitrag ist Unsinn. Dem Autor fehlt das notwendige technische Fachwissen in Energietechnik. Ohne Grundlast keine Netzstabilität.”

    - “Ein Scenario für einen sonnigen Sommertag. Im Winter wenn PV wochenlang 0 ist und Wind ausbleibt, wer liefert dann?”

    - “Grundlast ist der Lastpuffer im Netz und bestimmt die Frequenz.”

    - “Die Trägheit der Hochleistungsgeneratoren nimmt alle Laständerungen auf und stabilisiert die Frequenz.”

    - “Der gesamte, fluktuierende EE-Strom richtet sich bei der Einspeisung nach der Grundlastfrequenz als Taktgeber.”

    MfG

    Schneidewindt

  8. Detlef Matthiessen
    30. Mai 2015 at 02:29

    Ergänzend kann man feststellen, dass Biogasverstromung mit 8000 Volllaststunden wie Grundlast gefahren wird, was nicht sein müsste. Mit größerem Motor und Gasspeicher könnten sie mehr auf Leistung gefahren werden. Zur Zeit erhöht Biogasstrom den ohnehin schon überdimensionierten Grundlastsektor.
    Vor einigen Jahren wurde noch als “Gegenargument” gesagt, Windkraft sei ja nicht grundlastfähig, als sei Grundlast was Tolles.
    Grundlasterzeugung ist jedenfalls keine Tugend., sondern das Unvermögen, flexibel zu sein.

  9. Jakob Schlandt
    1. Juni 2015 at 19:19

    Vielen Dank für die vielen kritischen und zustimmenden Kommentare, die zeigen, dass das Thema Zusammensetzung des zukünftigen Kraftwerksparks auf großes Interesse stößt. Vor dem Fachlichen aber zunächst ein Aufruf zu akzeptabler Diskussionskultur: Die Formulierungen “Hundekot” und “Ökostromfaschisten” liegen wirklich am äußersten Rand des noch Akzeptablen hier in diesem Forum. Die Kommentare wurden nur deshalb nicht gelöscht, weil sich die Ausdrücke nicht direkt gegen eine Person richten. Ich gebe zu bedenken: Die Wortwahl fällt vor allem negativ auf den Autor des Kommentars zurück und richtet dort mehr Schaden an, als bei dem, der eigentlich getroffen werden soll. Im eigenen Interesse: Bitte vermeiden Sie das Schleudern solcher Bumerangs in Zukunft.

  10. Jakob Schlandt
    2. Juni 2015 at 10:01

    Vielen Dank für die kontroverse Diskussion. Ein zentraler Punkt scheint mir sowohl bei einigen “Gegnern” als auch “Befürwortern” der Analyse von Lion Hirth etwas aus dem Blick geraten zu sein. Bei der Argumentation geht es nicht um eine technische Betrachtung des Stromnetzes und seiner Stabilität, sondern um die ökonomische Fragestellung, ob Kraftwerke, deren gesamte wirtschaftliche Auslegung auf einen Dauerbetrieb abzielt, noch eine Zukunft haben. Dies stimmt mit der gängigen Definition von “Grundlastkraftwerk” in der Energiewirtschaft überein. Hier ein Link zum Netzbetreiber Amprion: http://www.amprion.net/grundlast-mittellast-spitzenlast . Zitat zu Grundlastkraftwerken darin: “Unter diesen Bedingungen kann aber nur kostengünstig Strom produziert werden, wenn die Anlagen fast ohne Unterbrechung mit voller Leistung betrieben werden.”

    Dass es auch bei 45% erneuerbaren Energien noch fossile Kraftwerke (oder, in ferner Zukunft Speicher) geben muss, also sogenannte dargebotsunabhängige Kraftwerke, ergibt sich auf der einen Seite schon von selbst: Die restlichen 55% müssen schließlich anders erbracht werden als mit Windkraft oder Photovoltaik. Ob es darüber hinaus zum technischen Betrieb eines Stromnetzes aus Stabilitätsgründen zu jedem Zeitpunkt eine geringe Zahl fossiler Anlagen braucht, die als “Taktgeber” und Regelenergie-Lieferanten arbeiten, bleibt abzuwarten. Die notwendigen Systemdienstleistungen (Trägheit, Regelleistung, Blindleistung) könnten in fernerer Zukunft auch von Speichern (z.B. Schwungrädern und Batterien) und, wenn mit entsprechender Leistungselektronik ausgestattet, zum Teil von Wind- und Solarerzeugern selbst erbracht werden.

    Darum geht es aber bei Lion Hirths Analyse nicht, sondern um die Frage, ob die Wirtschaftlichkeit von Anlagen, die auf Grundlastbetrieb und damit eine sehr hohe Auslastung über das ganze Jahr ausgelegt sind, in Zukunft noch gewährleistet ist. Sein Fazit ist, dass diese Anlagen nicht mehr wirtschaftlich zu betreiben sind, wenn die Energiewende weiter voranschreitet. Andere fossile Anlagen, zum Beispiel Gaskraftwerke, sind für geringere Auslastungen besser geeignet, vor allem, weil die Baukosten geringer sind.

    Ganz kurz zusammengefasst: Klar braucht es noch fossile Kraftwerke, auch jenseits der 45% Erneuerbarenanteil. Aber: Die klassischen Grundlastkraftwerke sind dann nicht mehr wirtschaftlich, weil die Auslastung zu gering wird.

  11. hermann bawey
    10. April 2016 at 16:59

    —– Ihre Worte “wenn die Energiewende weiter voranschreitet” – eine gute Hoffnung !
    Nach meiner Meinung hat die Energiewende nicht einmal begonnen ! Warum ?
    – weil trotz großer Investitionen und enormer Förderungen wir mit ca. 30 GW inst.
    Leistung in Wind dto. in Photovoltaik nicht in der Lage zum Stromaustausch sind, d.h.
    für jede GW aus EEG-Anlagen auch eine GW aus Kohlestrom still zu setzen ???.
    Es fehlen dazu die für die konventuellen Kraftwerke vorhandenen Regularien zur
    Sicherung des Stromnetzes ! Solange diese für die EEG-Anlagen nicht vorhanden sind, wird es auch keine Energiewende geben !

  12. 4. Oktober 2016 at 01:33

    Unquestionably believe that which you stated. Your favorite justification appeared to be on the web the easiest thing to be aware of. I say to you, I certainly get annoyed while people consider worries that they just don’t know about. You managed to hit the nail upon the top as well as defined out the whole thing without having side-effects , people can take a signal. Will probably be back to get more. Thanks

Hinterlassen Sie eine Antwort

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *