.. das gilt auch für die E-Mobilität und für Wärmepumpen, und das nicht nur bei den Kosten, sondern auch bei den Wirkungsgraden.
Allgegenwärtig sind die Grafiken, in denen die E-Fahrzeuge mit Batterien als das allein Glücklichmachende gepriesen werden und alles andere schlecht ist und verboten gehört. Analog gilt das auch für die Debatte um Wärmepumpen.
Bei diesen Analysen wird immer davon ausgegangen, dass der Strom für das Laden oder für den Betrieb der Wärmepumpe direkt von der Photovoltaik oder Windkraftanlage kommt. Wie oft ist das der Fall?
Jetzt wird es höchste Zeit zum Nachrechnen!
An heißen Sommertagen wir die spontane Antwort sein: immer! Und in den dunklen und verregneten Winterwochen: nie!
Geht es etwas genauer? Die schnellste Antwort bekommt man – wie immer – über Google und hier vom Deutschen Wetterdienst: Die Anzahl der Sonnenscheinstunden liegt im langjährigen Mittel bei etwa 1.600 Stunden pro Jahr. Das Jahr hat aber 8760 Stunden, und zu jeder Stunde erwarten wir ausreichend viel Strom für alles, auch für das Laden der Autobatterie und im Winter für die Wärmepumpe.
1600 von 8760 Stunden heißt, dass zu 82 Prozent der Zeit kein Strom aus Photovoltaikanlagen kommen kann, egal wie viel wir installiert haben. Auch wenn die Zahl der Sonnenstunden mit der Klimaveränderung über die letzten Jahre etwas zugenommen hat , ändert das am Grundsätzlichen nichts.
Bildquelle: Deutscher Wetterdienst – langjähriger Mittelwert für die jährlichen Sonnenscheinstunden: etwa 1.600; davon fallen im Winterhalbjahr (Oktober bis März) nur etwa 400 Stunden an Sonnenschein an.
Und was ist mit dem Windstrom? Damit sind wir in der Bodenseeregion auch nicht besonders gesegnet – sorry, liebe Seglergemeinde.
Und was ist mit Wasserkraft? Alle, die an das Vorarlberger Stromnetz angeschlossen sind – Lindau gehört dazu -, können sich glücklich schätzen. Aber im Rest der Republik spielt Wasserkraft keine große Rolle (siehe Grafiken weiter unten).
Was bedeutet das denn jetzt?
Schauen wir doch einfach und beispielhaft auf den Stromverbrauch und die Stromerzeugung in zwei ausgewählten Wochen:
In der letzten Januarwoche diesen Jahres herrschte typische Hochdruckwetterlage: In ganz Deutschland gab es kaum Wind und Sonne, und das über fünf Tage hinweg. Nur etwa 10 bis 20 Prozent der installierten Leistung (66.000 MW) aus Windkraft waren verfügbar. Beim Sonnenstrom war es noch viel weniger. Bis zu 50.000 Megawatt mussten fossile Kraftwerke (Erdgas und Kohle) beisteuern, damit jeder jederzeit genügend Strom zur Verfügung hat.
Wie wird das in sieben Jahren sein, wenn wir die Kapazitäten für Windstrom verdoppelt und für Sonnenstrom verdreifacht haben?
Nicht viel anders. In solch einer Woche wird die Lücke gleich groß bleiben: ohne Sonne und Wind wird die Erzeugung trotz der hohen installierten Leistungen sehr gering ausfallen. Gleichzeitig wird der Verbrauch aufgrund der vielen Wärmepumpen und Batterie-E-Fahrzeuge deutlich steigen. (Sachdienliche Hinweise zum zusätzlichen Leistungsbedarf für 15 Millionen E-Fahrzeuge und 5 Millionen Wärmepumpen in kalten Winternächten 2030 sind willkommen). Solange wir für die Stromerzeugung keinen grünen Wasserstoff zum Schließen der Lücke haben, wird der Großteil des Stromes aus fossilen Quellen erzeugt werden müssen. Damit bleibt auch die Klimabilanz für Batterie-E-Fahrzeuge und Wärmepumpen sehr schlecht. Woher der grüne Wasserstoff kommt besprechen wir im nächsten Blog.
Wie ist das dann im Sommer?
Letztes Jahr hatten wir im Sommer über sehr viele Wochen sehr viel Sonne und wenig Wind (in ganz Deutschland), wie die Grafik von der letzten Juniwoche 2022 zeigt. Tagsüber gab es sehr viel Strom aus Sonne (nachts gibt es natürlich keinen Sonnenstrom), aber auch wenig Wind. Somit musste die Nachtlücke wieder mit Strom aus Kohle und Erdgas geschlossen werden. Im Jahr 2030 werden wir dann dreimal so viel Strom aus Sonne haben, den wir aber zum größten Teil nicht brauchen können. Denn um diese Jahreszeit brauchen wir kaum Wärmepumpen und nur wenige E-Fahrzeuge können tagsüber geladen werden. Vor allem die E-Busse und Logistik-LKW haben nur nachts Zeit zum Laden.
Was wir mit dem überschüssigen Sonnenstrom machen können, erfahren Sie ebenfalls im nächsten Blog.
Was heißt das denn für die Wirkungsgrade und Kosten, wenn so häufig gar kein grüner Strom verfügbar ist?
Das zeigt die Darstellung unten:
Nur wenn der Strom zum Laden der Fahrzeuge direkt aus Wind und Sonne kommt, sind Wirkungsgrad und Kosten (vor allem beim Strom von der eigenen Photovoltaikanlage) richtig gut. Muss der Strom zum Laden der Batterie-E-Fahrzeuge über ein Gasturbine aus grünem Wasserstoff erzeugt werden, dann ist es vorbei mit dem tollen Wirkungsgrad – das ist in vielen Regionen zu 80 Prozent der Zeit der Fall. Auch die Kosten für den Strom steigen damit deutlich an. Die direkte Nutzung des Wasserstoffs in Brennstoffzellen-Fahrzeugen macht da sehr viel mehr Sinn?
Und wie ist das bei der Wärmepumpe?
Aus den Daten des Wetterdienstes, aber auch aus den Grafiken zur Stromerzeugung sieht man, dass in den Wintermonaten – von Oktober bis März – nur sehr wenig Sonne scheint und bei entsprechenden Wetterlagen auch häufig über viele Tage kein Wind weht. Da müsste der grüne Strom für die Wärmepumpe aus grünem Wasserstoff erzeugt werden, mit den entsprechenden Konsequenzen für Wirkungsgrad und Kosten. Da schneidet ein Blockheizkraftwerk, das direkt vor Ort den Wasserstoff in Strom und Wärme umwandelt vergleichsweise gut ab. Der Vorteil: Wir können das vorhanden Gasnetz nutzen und sparen uns den Ausbau des Stromnetzes, um die vielen Wärmepumpen zu bedienen!
Fazit: Ohne Wasserstoff wird weder die Energie- noch die Mobilitätswende funktionieren!