Ähnlich wie heute die Erdgasspeicher im Sommer mit Erdgas gefüllt werden, um den Brennstoff für die Versorgung im Winter nutzen zu können, findet die Generierung von Wasserstoff im Frühjahr, Sommer und Herbst und der Verbrauch im Winter statt. Dieses Verfahren ist erst dann sinnvoll einsetzbar, wenn der Stromüberschuss derart hoch ist, dass die bei der Produktion entstehenden Verluste keine große Rolle mehr spielen.
März bis November mit permanent hohem Strom-Überschuss
Im Idealfall wird nach dem Jahr 2030 die PV- und Solarproduktion soweit über die Last angehoben, dass von März bis November ein permanent hoher Strom-Überschuss entsteht. Der dann noch für die Stromproduktion im Winter notwendige Wasserstoff wäre leicht unter Einkalkulierung der Wandlungsverluste von März bis November herstellbar (folgender Chart). Wir haben den Chart mit dem Faktor 6 gegenüber heute für Solarstrom und dem Faktor 4 für Wind erstellt.
Quelle: EnergyCharts / Wellenreiter-Invest
Hoher Spread wichtig für Speicher
Die Frage nach den Preisentwicklungen am Energiemarkt stellt sich. Schon im Jahr 2021 war an einzelnen Stunden der Mittagszeit eine Komplettabdeckung des Verbrauchs durch erneuerbare Energien zu beobachten. Der Strompreis sank jedes Mal auf die Negativseite. Mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien wird sich dieser Effekt in den kommenden Jahren verstärken.
Der Spread zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Strompreis erreichte im Herbst 2021 ungeahnte Höhen. Wir nehmen an, dass diese Spanne hoch bleiben wird. Dieser Zustand ist für den Aufbau und die Verwendung von Speicherlösungen ideal. Bei einem Negativpreis erhält der Speicherbetreiber Geld dafür, dass er den Strom abnimmt, sagen wir 20 Euro/MWh.
Gleichzeitig verkauft er den Strom im Winter für sagen wir 300 Euro/MWh. Er bekommt zweimal Geld, einmal für das Einspeichern und einmal für das Ausspeichern. So können nennenswerte Langfristspeicherkapazitäten - insbesondere Wasserstoffspeicher - finanziert und aufgebaut werden. Die Durchschnittskalkulation für den Versorger wird schwieriger. Aber er kann sein Portfolio unter anderem mit Lieferabnahmeverträgen (PPAs) stabilisieren.
Der Stromverbrauch wird auch nach dem Jahr 2030 zunehmen, weil sich der Anteil der E-Autos weiterhin erhöhen wird und auch der Beheizung von Gebäuden - Fernwärme, Wärmepumpe - immer mehr ein Stromerzeugungsprozess voranstehen wird. Elektrifizierung der Primärenergie ist das Stichwort. Dieser Prozess wird sich über Dekaden hinziehen. An einem Punkt X wird das, was sinnvoll elektrifiziert werden kann, ausgereizt sein. Der Langstreckenflugverkehr wird ohne synthetische Kraftstoffe wohl nicht auskommen können.
Erst der stetige Ausbau von Solar- und Windenergie kann in einigen Jahren einen Zustand der Strom-Überproduktion aus erneuerbaren Energien herstellen. Dies ist die Voraussetzung für den Aufbau von Speicherkapazitäten, der durch einen hohen Börsenstrompreis-Spread unterstützt werden wird. Zunächst werden Kurzfristspeicher (Pumpspeicher, Batterien) effektiv im Frühjahr, Sommer und Herbst Lücken schließen.
PV als Basisversorgung von März bis Oktober
Wenn Batteriespeicher bis zum Jahr 2030 auf 50 bis 100 GW Kapazität ausgebaut werden, kann die Solarenergie von März bis Oktober den Part der Basisversorgung, den bisher fossile Kraftwerke innehatten, übernehmen. Nachfolgend eine idealtypische Darstellung, wären die Kurzfristspeicher bereits im Jahr 2021 im Einsatz gewesen.
Quelle: EnergyCharts / Wellenreiter-Invest
Wasserstoff für den Winter
Die Winterlücke wird zunächst noch durch Erdgas ausgefüllt werden. Ist die Strom-Überproduktion durch erneuerbare Energien derart gewachsen, dass im Frühling, Sommer und Herbst durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff im Winter für die Stromversorgung der Bevölkerung ausreicht, wird Erdgas für die Stromerzeugung durch Wasserstoff verdrängt werden können.
Die Windenergie tritt deutlich unregelmäßiger als die Solarenergie in Erscheinung. Sie wird den Part der Basisversorgung nicht ausfüllen können. Das muss sie aber auch nicht. Windenergie ist auf Sicht von ein bis zwei Wochen vorhersehbar. Wenn der Wind weht, werden häufig große Mengen Energie erzeugt. Wasserstoff- und auch Wärmespeicher werden bereitstehen, um die gewaltigen Energien aufzunehmen, die dann die Winterlücke schließen werden.
Nicht nur in Deutschland
Der Ausbau der erneuerbaren Energien findet nicht nur in Deutschland statt. Bis zum Jahr 2025 möchte China Batteriespeicher mit einer Leistung von 30 GW installieren. Weltweit könnten 1.000 GW Batteriespeicher bis zum Jahr 2030 errichtet werden, so Bloomberg NEF. Das sind lohnende Investitionen, wenn man berücksichtigt, dass allein Deutschland im Jahr 2021 voraussichtlich Erdgas im Wert von 35 Mrd. Euro importieren wird (1995: 4,5 Mrd. Euro). Davon dürften etwa 18 Mrd. Euro auf Russland und damit auf Gazprom entfallen. Zur Einordnung: Die Errichtung der Erdgaspipeline Nord Stream 2 kostete etwa 8 Mrd. Euro.
Weniger CO2, weniger Kapitalabfluss
Eine weitgehende Energie-Autarkie Deutschlands und Europas reduziert den Kapitalabfluss für Energieimporte und sorgt weltweit für einen geringeren CO2-Ausstoß. Zudem wird der Hebel für nervige politische Spiele im Hinblick auf internationale Energielieferungen geringer.
Jahresausblick 2022
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© Robert Rethfeld
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