Die Lösung für ein überflüssiges Problem – reichen Dachflächen aus, um die BRD mit Solarstrom zu versorgen
Die Anregung für den heutigen Blog gab mir der Kommentar von Ralph mit Z. Ein Riesennachteil von Solarzellen ist ja das sie Verhältnis zur Stromerzeugung viel Fläche verbrauchen. Wenn man von 1500 kWh/Jahr pro Person ausgeht – im Durchschnitt: Singles mehr, Familien weniger, dann braucht man rund 8 m² pro Person und Jahr. Wenn dann noch ein Elektroauto hinzukommt (gerechnet: 20 kWh/100 km, 10.000 km/Jahr) dann sind es weitere 11 m² für die Familie.
Schon dies zeigt aber auch, die Fläche ist zwar groß aber nicht riesig, denn noch dominieren bei uns Häuser mit wenigen Geschossen und da haben die Leute ja auch mehr als 8 m² Wohnfläche pro Person.
Es gibt aber eine Studie wo sich die Autoren die Mühe gemacht haben nicht nur die Siedlungsfläche zu untersuchen, sondern insgesamt 3754 Gebäude in verschiedenen Regionen und Typen (Dorf, Kleinstadt, Vorstadt) zu vermessen und sie kamen auf ein Potenzial von 161 GWP für Deutschland.
Im Jahresmittel produzieren PV-Anlagen ungefähr das 1000-fache in KWh des Peaks bei optimaler Ausrichtung. Meine beiden Anlagen nicht ganz nach Süden ausgerichtet und mit stärkerer Dachneigung kommen auf das 850-fache, das nehme ich mal als Basis. Das sind dann 136 TWH pro Jahr. Im ersten Halbjahr wurden 245,1 TWh benötigt. Das würde also etwas mehr als ein Viertel des Bedarfs decken. Konkret lieferten PCVAnlagen schon 2019 im ersten Halbjahr 25,1 TWh, also ein Zehntel des benötigten Stroms und dabei sind PV-Anlagen noch nicht die Regel auf Dächern.
Klar ist aber auch, das dies nur ein Teil im Strommix sein kann, einfach, weil die Sonne nachts nicht scheint und im Winter erheblich schwächer. Die Verteilung ist sehr ungleich. Schon am Tag – meine Anlage liefert unter besten Bedingungen rund 7 kWh, mein mittlerer Tagesverbrauch liegt aber bei 6 kwh und der Tag hat 24 und nicht eine Stunde. Selbst mit Begrenzung (lt Gesetz) sind es über 40 Kwh an einem Sommertag. Doch das schwankt. Im Dezember erwartet man z.B. nur ein Fünftel der Produktion vom Juni. So lag im ersten Halbjahr 2019 der mittlere Anteil der Photovoltaik an der Stromerzeugung bei 10,2 %, der höchste Tagesanteil am 29.6.2019 bei 26,5 % und der höchste Stundenanteil an diesem Tag um 13:00 mit 52,1%.
Ergänzung lokaler Stromspeicher
Neben anderen Quellen für den Strom muss man eben speichern. Für den Privathaushalt würden sich (wenn die Preise sich, denen die KFZ-Hersteller für ihre Batterien zahlen annähern würden) kleine Speicher, im Prinzip Blei oder Lithiumbatterien anbieten. Man rechnet mit einer Solaranlage mit einem Autarkiegrad von 30 bis 40 %, je nach Familiengröße, Konsumverhalten und Größe der Solaranlage. Diesen auf 100 % zu bringen nur mit Speichern ist extrem teuer, man denke mal an Wetterlagen wie im Winter, wenn es tagelang nur bedeckt ist. Aber schon eine kleine Anlage die nur so viel Strom mehr liefert, wie man über eine Nacht benötigt hebt die Autarkie auf 70 % an. Dazu reicht ein Speicher, der 1/1000 des Jahresverbrauchs speichert, bei einem Single also eine 2 kWh und bei einer Familie ein 5 kWh Speicher. Der ist verglichen mit den Batterien, die in einem Elektroauto verbaut sind (50 bis 85 kWh) klein und würde das Problem der unsteten Solarstromerzeugung deutlich verringern. So ein Gerät ist dann auch nicht riesig und passt in jede Ecke. So ein Speicher würde nicht nur die Stromnetze entlasten, sondern auch die Schwankungen der Einspeisung verringern. Leider sind diese Speicher derzeit noch so teuer, das es sich nicht finanziell lohnt (kann man berechnen, indem man über die Lebensdauer des Speichers die Kilowattstunden mit der Differenz zwischen dem Geld das man für eingespeisten Strom bekommt und das man für bezogenen Strom bezahlt und die Summe mit den Kosten des Speichers vergleicht).
Elektroautos als Speicher
Falls es übrigens wirklich mal viele Elektroautos geben würde, sodass sie die Anzahl der heutigen Benziner und Dieseln entsprechen, wären diese die idealen Speicher, man müsste nur eben sie dafür auslegen. Es gibt 47 Millionen PKW in Deutschland. Wenn jeder nur jedes zweite elektrisch fährt, davon die Hälfte an einer Steckdose hängen (insgesamt 12 Millionen Elektroautos verfügbar) und jeder eine 50 kWh Batterie hat, die zur Hälfte voll ist, dann können die knapp die Hälfte des Stroms speichern, der täglich benötigt wird. (44 % um genau zu sein). Damit können sie locker die Nacht abfedern und es bleibt nur noch der Rest von Dauer-Trübwetter im Winter. Allerdings sehe ich Elektroautos nicht als die Problemlösung für die Mobilität an, sondern eher das Umgehen des Problems. Man macht eben weiter so wie bisher, nur mit einer anderen Energieversorgung.
Ansonsten gäbe es wirklich genug Fläche. Mir fallen da zuerst mal die Parkplätze ein. Gefühlt stehen nämlich 90 % der Autos auf der Straße herum und blockieren in den Stellen, wo ich durchkomme ganze Fahrbahnen. Bei 3 x 6 m Parkplatz pro Auto sind das bei 40 Millionen geparkten Autos 720 km² Fläche, die wenn man sie mit Solarzellen belegt, und eine mittlere Leistung von nur 800 Kuh/ 1 kwP Peak annimmt, weitere 122 Twh pro Jahr liefern – schon hätte man genügend Fläche, um den ganzen Strom den wir heute brauchen, nur aus Solarzellen zu gewinnen. Nebenbei kann man so auch die Autos die darunter parken zumindest teilweise aufladen. (18 m² Fläche liefern eine Spitzenleistung von 3 kWh und je nach Jahreszeit zwischen 4 und 18 kWh am Tag).
Umweltschutz und Solaranlagen
Wenn ich ins Allgäu fahre, komme ich immer an mehreren Solarfarmen vorbei, wo größere Weideflächen nur mit Solarzellen belegt sind. Eine Satellitensicht eines Parks lege ich mal bei. Man vergleiche die Dimension mit dem Dorf oben links oder der dreispurigen Autobahn unten. Wir reden ja immer von naturnaher Landwirtschaft. Wenn man 50 % der Fläche unter den Paneelen frei lässt, gibt es noch genügend Licht für den Bewuchs (die Farm ist dichter belegt, und trotzdem wächst darunter Grass, das dann übrigens von Schafen ökologisch verträglich abgeweidet wird) dann würden rund 2.600 km², das sind 1,3 % der landwirtschaftlichen Fläche, ausreichen um den ganzen Strombedarf Deutschlands zu decken. (Aber es gibt wie schon gesagt ja noch die Dachflächen und Parkplätze zusätzlich) Nebenbei würde man was für den Naturschutz tun, denn die Flächen wären ja aus der intensiven Nutzung raus, würden nicht mit schweren Maschinen bewirtschaftet und damit auch was für den Gewässerschutz (Wasserrückhalt, Nitratbelastung).
Klar wird es in Wirklichkeit nicht dazu kommen das nur Solaranlagen Strom liefern und natürlich gibt es Verluste beim Speichern von Strom, egal ob in Batterien oder in Pumpspeicherwerken. Ich sehe die Lösung für den Strom auch nicht so sehr in einer nationalen Lösung als vielmehr einer internationalen. Ebenso gibt es ja noch Windkraft als weitere Quelle. Aber anders als geunkt haben wir die Fläche um den Strom nur aus Photovoltaik zu decken.
Fazit
Was mich an der Klimadiskussion stört, ist aber das sie sich nur um Strom dreht. Die Politik konzentriert sich auf den Sektor, weil sie hier am besten lenkend eingreifen kann wie über die Ökostromumlage oder den Kohleausstieg. Der Strom macht aber bei den meisten nur wenig bei der Kohlendioxidbilanz aus. Im deutschen Durchschnitt macht der Strom 0,76 t von 11,61 t Kohlendioxid pro Einwohner und Jahr aus, also nicht mal 7 %. Der Hauptverursacher ist der Konsum (4,56 t), dann kommt das Heizen. Bei beiden ist klar, dass ein Umstieg erheblich folgenreicher für jeden ist. Den Konsum einschränken wollen wohl wenige und so viel regenerierbare Ressourcen, die man verbrennen könnte, also Biomasse oder Holz, damit sie für die ganze BRD reichen gibt es nicht.
Hallo Bernd!
Danke für die belastbaren Fakten zur Solarenergie!
Pessimissmus an:
Jetzt müssen wir nur noch die Stromleitungen von den Solarfeldern zu den Verbrauchern akzeptieren,
die nötigen Geldmengen herzaubern und die eventuellen Klagen gegen die Solarfelder durchhalten.
Nur die Stromspeicherung ist ein kritischer Punkt: Bestehende Pumpspeicherwerke können zur Zeit, nach meinem Wissen, für maximal 2 Stunden den maximalen Strombedarf Deutschlands abdecken. Neue Speicherwerke sind meines Wissens nicht geplant, oder von lokalen Umweltschützern gewünscht.
Und ob genügend Lithium für 22 Mio Autos (inkl. 95% Recycling) zur Verfügung stehen?
Pessimissmus aus.
Faktencheck:
bekannte Lithiumvorkommen gesamt 58 mio. Tonnen
https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium
Abschätzung der Reichweite der Lithiumvorkommen mit verschiedenen Szenarien bis zu 100 Jahre
https://www.ffe.de/themen-und-methoden/ressourcen-und-klimaschutz/298-reichweitenabschaetzung-der-lithiumvorkommen
https://www.n-tv.de/wirtschaft/Versorgung-mit-Lithium-bis-2025-gesichert-article20142304.html
Es reicht also erstmal.
Zudem steht die Akku-Entwicklung ja nicht still.
Akkus mit weniger Li-Bedarf sind bereits in der Entwicklung.
Akku Recycling ist momentan noch nicht entwickelt. Da die heutigen Batterien aber aus vielen gleichen Einzelzellen bestehen, dürfte das Recycling ganz oder größtenteils automatisierbar sein.
Zudem gibt es als Zweitanwendung von verbrauchten Li-Autobatterien (~ 80% verbleibende Kapazität bei Ausmusterung) die Möglichkeit, diese noch einige Jahre als stationäre Stromspeicher in dezentralen Photvoltaikanlagen zu nutzen und später dann zu recyceln.
Meine Schwester, die in der Branche arbeitet, sagt das Autoakkus auf folgende Weise recycelt werden:
Akkus werden geschreddert, und dann im Hochofen mit anderen Rohstoffen aus den Minen gemischt. Das Plastik verbrennt und heizt den Ofen mit. Danach werden die Metalle auf gewöhnliche Weise extrahiert.
Ich würde aber tippen das sich das auf Bleiakkus bezieht. Wie Fabienne sicher weiß würde Lithium wenn man die Akkus schreddert, sich sofort entzünden und das ist wohl nicht das was man möchte.
Lithiumakkus werden vor dem Recyclen passiviert, sonst explodieren sie.
Siehe auch:
https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2019/06/11/lithium/
Hallo Bernd,
Zitat: „Ein Riesennachteil von Solarzellen ist ja das sie Verhältnis zur Stromerzeugung viel Fläche verbrauchen.“
Ich bin nicht der Ansicht, dass es viel Fläche ist, zumindest nicht im Vergleich zum Flächenverbrauch anderer Formen der Stromerzeugung.
Im Gegenteil, ich finde, dass der geringe Flächenverbrauch der Solarzellen ein Vorteil ist.
Bei Windenergie könnte man auf weniger Fläche kommen, aber nur wenn man nur den Flächenbedarf am Boden berücksichtigt. Berücksichtigt man auch die überstrichene Fläche und den Abstand zwischen den Windrädern sind es deutlich mehr.
Kernkraftwerke würden deutlich weniger Fläche benötigen, aber nur wenn es keine, oder nur selten, Unfälle wie in Tschernobyl oder Fukushima gibt, die große Flächen für längere Zeit verstrahlen.
Wasserkraftwerke können bei geeignetem Gelände einen geringeren Flächenverbrauch haben, aber sie benötigen ein großes Einzugsgebiet an Niederschlägen und können daher nicht beliebig dicht an dicht gebaut werden.
Bei der Stromerzeugung aus Biomasse ist allein die Anbaufläche so groß, dass im Vergleich dazu die Fläche von Solarzellen winzig ist.
Bei der Stromerzeugung aus Kohle oder Erdgas erscheint der Flächenverbrauch zunächst geringer, wenn nur die Fläche des Kraftwerks berücksichtigt wird. Aber es gibt auch noch Tagebaue oder Einbrüche von Kohlebergwerken. Am größten sind jedoch die Flächen, die durch den Anstieg des Meeresspiegels verloren gehen werden.
Damit hat die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen den mit Abstand höchsten Flächenverbrauch.
Eine detaillierte Berechnung habe ich hier in einem Schreibwettbewerb eingereicht:
https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2015/10/05/der-flaechenverbrauch-der-energieversorgung/
Beim Flächenverbrauch ist zu beachten, ob ober- oder unterhalb der betrachteten Fläche noch eine gängige Zweitnutzung möglich ist. Also unter einer Fläche mit Solaranlage kann man z.B. noch bequem wohnen, mit gewissen Einschränkungen Landwirtschaft betreiben. Oberhalb von Solarzellen kann man Auto fahren oder gehen. Die Landwirtschaft funktioniert auch noch unterhalb von Windkraftwerken. Bei Wasserkraftwerken könnte man sich noch Fischzucht innerhalb von Wasserspeichern vorstellen. Innerhalb oder in der Nachbarschaft von Braunkohletagebauen oder Kernkraftwerken fehlt mir die Vorstellung einer Zweitnutzung.
Hallo Martin,
die gibt es längst:
Renaturierung!
Ist bereits öfters gemacht worden, außerdem (in den stillgelegten Braunkohletagebau) kann man Seen aufbauen, Erlebnisparks etc, etc….
Das ist keine echte Renaturierung. Zum einen fehlt das Oberflächenmaterial, sodass es nur Seen gibt und die haben das Problem, das es immer noch einen Rest des Gesteinsschichten mit der Braunkohle gibt. Die enthält aber Sulfide die im Wasser zu Schwefelsäure hochoxidiert und die Gewässer sind dann für viele Organismen zu sauern oder man muss aufwendig den pH neutralisieren.
Richtige Biotope, landwirtschaftlich doer forstwirschaftlich nutzbare Flächen erhält man so nicht mehr. Das ist wie wenn man über eine Mülldeponie Erde aufgeschüttet und das dann „Renaturierung“ nennt. Da möchte aber auch keiner wohnen.
Es geht nicht um eine spätere Nutzung (Renaturierung), sondern um eine gleichzeitige Nutzung. Bei einem solargedeckten Dach gibt es keinen zusätzlichen Flächenverbrauch gegenüber einem Normaldach. Landwirtschaft ist auch unter WKA möglich.
Ich habe ja nur von der Fläche gesprochen und bewusst Flächen angeführt die man eh zur Verfügung hat. Ob auf einem Dach nun Solarzellen oder nur Dachpfannen sind ist beim Flächenverbrauch des Hauses egal, genau das gleiche bei Parkplätzen oder Stellplätzen.
Das Beispiel mit den Solarfarmen zeigt sogar, das Photovoltaik gut für die Natur ist, denn diese Fläche kann dann nicht mehr intensiv genutzt werden. Und Schafe sind immer besser als Mähdräscher.
Hallo Bernd,
Zitat: „Der Strom macht aber bei den meisten nur wenig bei der Kohlendioxidbilanz aus. Im deutschen Durchschnitt macht der Strom 0,76 t von 11,61 t Kohlendioxid pro Einwohner und Jahr aus, also nicht mal 7 %.“
Es wäre schön, wenn es so wenig wäre. Leider sind es aber viel mehr. Vielleicht hat deine Quelle nur den Stromverbrauch der Haushalte berücksichtigt? Dann könnte es in etwa hinkommen. Die machen aber nur einen kleinen Anteil am Gesamtstromverbrauch aus. Ein nicht unbeträchtlicher Anteil des Kohlendioxids im Konsum dürfte bei der Stromerzeugung freigesetzt worden sein, ein anderer beim Transport/Verkehr.
Nach Angaben des Umweltbundesamtes waren die CO2 Emissionen der Stromerzeugung in Deutschland 2016 bei 303 Millionen Tonnen, 2017 bei 284 Millionen Tonnen und 2018 bei 273 Millionen Tonnen. Das sind bei 82 Millionen Einwohnern 3,7 Tonnen CO2 pro Kopf und Jahr allein aus der Stromproduktion für 2016, bzw. 3,3 Tonnen pro Kopf und Jahr für 2018.
https://www.umweltbundesamt.de/themen/co2-emissionen-pro-kilowattstunde-strom-sinken
Dort kann auch ein PDF mit jährlichen Daten von 1990 bis 2017/18 heruntergeladen werden.
Ja und meine Quelle ist auch das Bundesumweltamt mit ihrem Co2 rechner:
https://uba.co2-rechner.de/de_DE
Ich habe mich auch nur auf die privaten Haushalte bezogen, klar ist das in den 4,5 t Co2 für „sonstigen Konsum“ – der mit Abstand größte Brocken jede Menge Strom drin steckt.
Sehr geehrter Herr Leitenberger,
mit Interesse verfolge ich Ihre Gedankengänge zum Problem Solarstrom. Und wie Sie schon geschrieben haben „…Lösung für ein überflüssiges Problem“. Nicht das ich nicht auch der Meinung bin, dass langfristig die Stromerzeugung auf andere Füße gestellt werden muss. Aber in der heutigen Zeit muss ja das „Klima gerettet“ werden. Und da versuche ich mich mal an einem Gedankenspiel:
Laut Wikipedia „verbraucht“ (entschuldigen Sie diese Formulierung) ein Deutscher etwa 165 Gigajoul pro Jahr und Kopf. Das entspricht einem Stromverbrauch von etwa 46000 kWh. Gleichzeitig hat der Durchschnittsdeutsche einen CO2 Fußabdruck von 8800kg pro Jahr und Kopf. Bei der Annahme das man etwa 700g CO2 produziert um 1KW zu erzeugen ergäbe das einen Jahresverbrauch von 12571 kWh. Bei einem angenommen Wirkungsgrad von 50% dürfen wir die Zahl also verdoppeln und landen bei 25000 kWh. Ich erkenne hier eine signifikante Lücke welche ich aber mal mit Mittelung und Rundung auf 35000 kWh festlege. Dies bedeutet, würden wir wie gefordert, unseren CO2 Fußabdruck gegen Null (gefordert sind 5% was für mich aufs gleiche rauskommt) bringen wollen, müssten wir pro Kopf und Jahr min. 35000 kWh produzieren. Streng genommen sogar etliches mehr, da sich viele Produkte nur mit hohen Energieverlusten produzieren lassen (vielleicht tatsächlich die 46000 kWh).
Langer Rede, kurzer Sinn: Wir bräuchten Pro Kopf einen etwa zehnfachen Ansatz als in Ihrem Gedankenspiel, der sich auf den Stromverbrauch beschränkt. Dann könnte mit Strom geheizt, gefahren (vielleicht sogar geflogen) und produziert werden. Wenn man also die Produkte die Kohlenstoff (langfristig gebunden) beinhalten rausnimmt ergäbe das ein „dekarbonisierte Gesellschaft“….nur der 80 Millionen Deutschen.
Die Ressourcen sollten aber für 7700 Millionen Erdenmenschen reichen. Und da wird es jetzt interessant. Wie viele qm Solarzellen würde man brauchen um den Weltenergiebedarf zu decken (mit der Annahme das der Rest der Welt mit unserem Komfort leben möchte). Dann sind wir (bei angenommen 35000 kWh) bei etwa 187 m² pro Kopf oder besser gesagt bei 1,4 Millionen Km² Solarzellenfläche.
Dies entspricht in etwa der Größe des Irans.
Will man das alles auch in Dollar/Euro berechnen, dann braucht es in etwa das 1,8fache Welt-Brutto-Sozialprodukt, um so ein Vorhaben umzusetzen. (Bei angenommen 100€ pro m² Solarfläche, real zurzeit etwa 200€) Wenn man sich also Anstrengt, und wenn jeder in der Lage ist pro Kopf, sagen wir mal aufgerundet 20000€ für Solarzellen auszugeben, dann wären wir wieder da wo wir jetzt sind, halt ohne (5%) CO2 Fußabdruck.
Dinge wie Power-to-Gas und Stromspeicher sind in meiner Rechnung noch nicht enthalten. Bei großzügigen 50% Wirkungsgrad (Netze, Speicherung, Energieumwandlung) verdoppeln sich die Investitionskosten für die Stromerzeugung und das ganze verdoppelt sich nochmal, wenn man den Strom bzw. die Energie mittelfristig (mehre Tage) speichern oder vorhalten möchte.
So ganz grob kommen wir dann pro Person auf etwa 80000 Investitionskosten. Wir bewegen uns also im Bereich der Kosten fürs Wohnen. Kurz, CO2 „freie“ Energie wird uns (und allen Anderen) so viel kosten wie das Dach überm Kopf. Für ein Einfamilienhaus zahlt man üblicherweise zwischen 15 und 30 Jahre. Die gleiche Belastung fällt dann in etwa für die Energie (bzw. den Komfort der damit verbunden ist) an. OK, ein EFH hat eine höhere Lebensdauer als eine Solar/Speicher/Umwandlungsanlage wobei in Sachen Lebensdauer die Solarzellen (und Anderes) noch nicht ausentwickelt sind.
Nun zum Staatswesen. Unser jetziges Staatswesen (nicht nur Deutschland, sondern alle einigermaßen modernen Staaten) finanziert sich im großen Maße über den Energieverbrauch (direkt und indirekt über den Konsum) Es muss davon ausgegangen werden, dass sich dies nicht ändert.
In der ganzen Kalkulation habe ich bewusst ein paar Dinge unter den Tisch fallen lassen. Z.B. das viele Dinge erst produziert und gebaut werden müssen, was ja wiederum CO2 produziert. Auch die nötige Infrastruktur ist noch nicht vorhanden. Vom nötigen weltweitem Bewusstsein ob dieser Problematik sind wir auch noch sehr weit weg. Auch die nötigen Maßnahmen wegen des Klimawandels habe ich nicht mit einkalkuliert.
Mich würde interessieren ob echte Fachleute auf ähnliche Berechnungen kommen und ob dies den Politikern auch bewusst ist.
Sie sollten den langen Kommentar in mehrere thematisch abgeschlossene kleinere aufteilen. Daher hier einige Korrekturen. Viele annahmen die sie machen sind nicht ganz korrekt:
Nach Bundesumweltamt beträgt der CO2-Verbrauch 11,3 t pro Person.
Im Prinzip hängt es an den Wirkungsgraden. Kohlekraftwerke kommen nie auf 50 %. Der Gesamtenergieverbrauch hat zudem auch anderen Energien mit drin wie Verbrennungsmotoren (ottomotor: 30 bis 35 % Wirkungsgrad). Dazu gibt es Verluste beim Transport. So kommt man zu der Diskrepanz.
Zur Fläche und Kosten:
Es ist bekannt das die BRD etwa 2,5-mal mehr ressourcen verbraucht als nachhaltig nachwachsen. Mit ihren 1,8 sind sie also noch zu gering.
Auf der anderen Seite sind nur Solarzellen auch nicht die Lösung weil der Strom zeitlich zu variabel ist und es eben nur Strom ist. Man kann zwar im Winter mit Strom heizen, aber dann hätte man wenn man die Flächen dafür auslegt im Sommer enorme Übergapazität (Solarzellen bringen im Juni den vier bis fünffachen Ertrag des Dezembers).
Es ging mir im Blog auch nicht darum eine preiswerte Lösung für alles vorzustellen, sondern nur um zu zeigen das für die Stromerzeugung der BRD es genügend Dachflächen gibt.
Preiswert ist es nicht, Windenergie kostet etwa halb so viel pro kwh und die Kosten die sie zitieren sind nur für die Solarpaneele. Mit Montage und Wechselrichter lag ich bei meinen beiden Anlagen bei 260 bzw. 310 €/m².
Hallo Bernd,
„Preiswert ist es nicht, Windenergie kostet etwa halb so viel pro kwh und die Kosten die sie zitieren sind nur für die Solarpaneele.“
Ich denke, das Photovoltaikstrom mittlerweile billiger ist als Strom aus Windenergie.
Die Kostenunterschiede liegen in der Größe der Anlagen. Große Anlagen sind wesentlich billiger als kleine Anlagen.
In den letzten Ausschreibungen lagen große Photovoltaikanlagen bei 4,9 cent/kWh, Windenergie bei 6,2 cent/kWh.
Bei kleinen Anlagen ist der Strom wesentlich teuer. Allerdings glaube ich, dass eine Kleinwindkraftanlage von wenigen kW Leistung, die ebenso viel Strom im Jahr erzeugt wie deine Photovoltaikanlage, noch teurer gekommen wäre als diese. Ich habe keine aktuellen Zahlen, aber das hier könnte ein Anhaltspunkt sein:
https://www.klein-windkraftanlagen.com/allgemein/preise-fuer-kleinwindkraftanlagen-fehlinvestitionen-vermeiden/#tab-con-2
Allerdings fand ich deine Kosten für die Photovoltaikanlagen doch etwas hoch. Ich bin bisher davon ausgegangen, das eine 10 kW Anlage heutzutage 15000 bis 18000 Euro ohne Mehrwertsteuer kostet.
Bei mir waren es für die 7,1 kwh Anlage 11.500 € und für die 10 kwp Anlage 19.100 e aber mit Mehrwertsteuer. Die zweite wurde so teuer weil der Netzbetreiber sie nicht am alten Stromkasten anschließen wollte, sodass für 2.800 € noch ein neuer Stromkasten hinzukam. Ohne das lag sie bei 16.300 €.
[Edit, da ab einer bestimmten Tiefe kein Antworten mehr auf UMa möglich]
die obigen daten sind die kwp Werte. Wegen der seit 2012 geltenden Vorschrift darf man aber maximal 70 % der Peakleistung (die man aber sowieso nur im Sommer um die mittagszeit erreicht) einspeisen. Der Beitrag den Du angegeben hast, bezieht sich dagegen über die eingespeiste Maximalleistung eben wegen der 70 % Kappung 5 bzw 7 kw. Bei großen Anlagen kann man mit dem Stromversorger reden und eine Steuerung einbauen lassen, die dann die Abnahme dynamisch regelt, kostet aber auch Geld.
Hallo Bernd,
ok, es sind 7 und 10kW. Steht ja auch schon hier
https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2019/04/27/die-energiewende-beim-strom-wie-es-klappen-koennte/#more-13899
Dann hatte ich
https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2019/07/26/ich-bin-klimaneutral/
falsch verstanden. Ich war davon ausgegangen, dass die größere Anlage 7 kW und die kleinere knapp 5 kW hat.
So sind die Anlagen eher günstig.
Bis auf den Stromkasten natürlich.
Hallo Johann Gerner,
die Angabe des Primärenergieverbrauchs pro Kopf stimmt noch, der Rest ist zu hoch.
Quelle für den Primär- und Energieverbrauch:
https://ag-energiebilanzen.de/10-0-Auswertungstabellen.html
Der Primärenergieverbrauch in Deutschland war 158 GJ/Kopf, Tendenz fallend, 2006 waren es noch 183 GJ/Kopf.
Strom wäre nicht so viel nötig, denn ein Teil der Primärenergie geht bei der Umwandlung in Strom als Wärme verloren.
Der Endenergieverbrauch 2018 in Deutschland war 108 GJ/Kopf, 2006 waren es noch 115 GJ/Kopf
Die Differenz sind 50 GJ/Kopf für 2018 und 68 GJ/Kopf für 2006.
Zusätzlich gibt es noch Verluste bei Verbrennungsmotoren. Ein Elektroauto braucht viel weniger Energie als Strom als ein vergleichbares Benzin oder Dieselfahrzeug wegen des höheren Wirkungsgrades des Elektromotors von etwa 90% statt 30%.
Auch bei einer Heizung mit einer Wärmepumpe benötigt man viel weniger Energie als Strom, als bei direkten einer Heizung mit Gas oder Strom.
Nach meiner Berechnung würden dadurch für den heutigen Energieverbrauch knapp 20000 kWh Strom pro Kopf und Jahr in Deutschland ausreichen.
Zusätzlich würden noch etwa 18 GJ/Kopf an Biotreibstoffen oder Biogas benötigt, z.B. für Flugzeuge.
Dabei sind die Speicher- und Umwandlungsverluste schon eingerechnet.
Etwa 25% des Stroms würden durch Photovoltaik erzeugt, 60% durch Windenergie, 13% aus Gas als Backup und der kleine Rest von weniger als 1.5% aus Wasserkraft und sonstigen sowie aus Speichern.
Dabei werden etwa 9% der Stromproduktion, davon größtenteils Solarstrom während sonnenreicher Sommertage abgeregelt. Die Einspeicherung in Pump- oder Batteriespeicher ist minimal mit 0.07%.
Aus 13% des Stroms wird über Power-to-Gas-Anlagen Gas produziert um einen Teil des Biogases zu ersetzen.
38% der Stromproduktion entspricht der heutigen und wird so verwendet wir heute.
13% der Stromproduktion werden im Straßenverkehr für PKW und LKW und Busse benötigt.
27% der Stromproduktion dient zum Heizen und andere Wärme, größtenteils über Wärmepumpen, aber auch mit direkte Stromheizung für höhere Temperaturen.
Etwa ein Drittel der Biomasse wird zu Biotreibstoffen. Der Rest dient zusammen mit dem Gas aus Power-to-Gas zur Stromerzeugung, wenn nicht genug Wind oder Sonne zur Verfügung steht.
Weltweit ist der Energieverbrauch heute geringer. Es würden 10000 kWh elektrischer Strom pro Kopf benötigt, wenn noch zusätzlich die heutige Menge an Biomasse für Biogas und Biokraftstoffe (Flugzeug) zur Verfügung seht.
Hallo UMa,
Zitat:“Der Primärenergieverbrauch in Deutschland war 158 GJ/Kopf, Tendenz fallend, 2006 waren es noch 183 GJ/Kopf.“
Da haben Sie sicherlich recht. Die Ursachen dafür sind vielfältig und eine wesentliche Ursache für den geringeren Energieverbrauch ist, dass in Deutschland kaum noch energieintensive Produktion zu finden ist. Stahl, Aluminium, Chemie und Zement werden zwischenzeitlich im Ausland produziert. Dieser CO2-Fußabdruck ist spätestens dann bei uns zu verrechnen, wenn wir diese Güter wiedereinführen. Den Fakt, dass diese Produkte jetzt in Anlagen mit schlechterem Wirkungsgrad produziert werden, ignoriere ich mal.
Ich pauschalisiere mal ganz grob: Lebensstandard = Energieverbrauch. Und der ist in den letzten Jahrzehnten zumindest nicht gesunken (bei uns). Sicherlich sind Wirkungsgrade angehoben worden (siehe Energie für Beleuchtung) aber gleichzeitig sind andere Energieverbräuche (siehe Internet) hinzugekommen. Ein Spiel das schon seit der Dampfmaschine/Kohle bekannt ist. Ein Ende ist nicht in Sicht (siehe KI, Mechanisierung der Öko-Landwirtschaft u.a.)
Wie sieht „mein“ Primärenergiebedarf (4-Personen Haushalt) aus. Laut Tabellen benötigt mein Haushalt etwa 4800kWh Strom, 16000 kWh Gas (ich heize tatsächlich mit Gas) und ich fahre im Jahr etwa 20000km mit dem Auto bei etwa 6,5 Liter/100Km ergibt das 1300 Liter Kraftstoff was in etwa nochmal 13000kWh entspricht (ganz grob). In der Summe bin ich dann bei 33800 kWh. Bis das alles bei mir ankommt, gehen etwa 30% verloren ergibt aufgerundet 44000kWh für 4 Personen oder 11000kWh pro Person.
AAAAABER, das ist im wahrsten Sinne nur die halbe Miete. Nicht gerechnet ist der Energieanteil aller „Produkte“ die ich benötige, wie Lebensmittel, Staatswesen (Verwaltung, Bildung, innere und äußere Sicherheit usw.) , Konsumartikel und deren Herstellung, Anlagen, Transport. Es mag pessimistisch sein, aber eine Verdopplung meines pro-Kopf Energieverbrauch wird nicht reichen. Damit komme ich mit meiner und auch Ihrer Abschätzung wieder nahe an die 25000kWh, die ich schon (auf der Basis der 8,8 Tonnen CO2) angenommen habe, und liege dennoch weit unter den Zahlen des Primärenergieverbrauch von 115GJ/Kopf = 31944,4 kWh.
Zugegebener Weise mache ich mir die Welt relativ einfach, in dem ich alle Energie auf „elektrische Energie“ reduziere, wohlwissend das dies nicht vollumfänglich korrekt ist. Andererseits sind heute sehr viele Energieträger auf der Basis von „Strom“ darstellbar. (z.B. Power to Gas, bzw. Power zu Fuel bei einem Wirkungsgrad von sagenhaften 60%… den ich noch nicht ganz glauben kann).
Ich will damit sagen, dass eine moderne Gesellschaft durchaus zum größten Teil „nur“ mit Strom leben kann. Das Schöne am Strom ist, dass er relativ gut regenerativ erzeugt werden kann. Nur zweifle ich, dass die Öffentlichkeit die Dimension des Problems erfasst.
Und was die Kosten für die Energieerzeugung betrifft, da bin ich ganz großzügig und mache keinen Unterschied ob der nötige Strom mit Wind oder Solar erzeugt wird. Es ist einzig eine Frage des „Geschmacks“ gemeint sind damit die Gesamtkosten, auch die der Gesellschaftlichen Akzeptanz.
Aber ich schweife ab, wollte ich doch bei den reinen Zahlen bleiben. Nehme ich also „meine“ 25000kWh an und setze 10Cent pro KWh (in etwa der Betrag welcher zurzeit für erneuerbare elektrische Energie investiert werden muss) dann komme ich auf 2500€ pro Jahr und Kopf für Energie. (Ohne Steuern!)
Derzeit bezahle ich für meinen Haushalt etwa 4200€ für 4 Personen oder 1050€ pro Kopf und Jahr mit Steuern. Wären etwa 500€ ohne Steuern.
Und genau das muss sowohl dem Staat als auch dem Verbraucher klarwerden. Der Aufwand wird sehr groß werden, er wird sich verfünffachen, ohne dass ich die Steuern berücksichtigt habe.
Zusammengefasst: Ich teile Ihre Meinung, dass ich den Verbrauch zu hoch angesetzt habe. Ich möchte aber dagegenhalten das ich soweit nicht danebengelegenen habe… verzeihen sie mir den Widerspruch, leite ich diesem schließlich dem Genauigkeitsanspruch eines Physikers ab der gemeint hat „eine Zehnerpotenz hin oder her…passt schon)
Ihre Annahme das der weltweite pro Kopf Energieverbrauch geringer ist (10000kWh) teile ich. In meiner Betrachtung nahm ich jedoch an, das die Weltbevölkerung unseren Lebensstandard anstrebt und wenn man die Formel Lebensstandard=Energieverbrauch akzeptiert, dann ist eine Verdoppelung nicht komplett illusorisch.
Schöne Grüße.
Hallo!
Die Diskussion hat sich aus meiner Sicht völlig in Details verzettelt.
Die Einsparung von Energie, Negawatts müssen berücksichtigt werden.
Den besseren Überblick geben FUNDIERTE umfangreiche Szenario-Studien.
Hier mal zwei, bewusst aus völlig verschiedenen Ecken: Shell und fraunhofer Institut.
Selbst Shell geht von drastischen Rückgängen dee Energiebedarfs aus.
https://www.shell.de/medien/shell-publikationen/energieszenarien/_jcr_content/par/relatedtopics_8666.stream/1505305389981/f8e7d4039198ddc71f38de822ba5dadf90149050/german-etcc-brochure.pdf
https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/Fraunhofer-ISE_Energiesystem-Deutschland-2050.pdf
Hallo Peter,
ich habe etwas ähnliches gemacht, wie die am Fraunhofer ISE, nur vielleicht etwas weniger komplex.
Die Unterschiede sind folgende:
*Bei mir war der heutige Endenergiebedarf vorgegeben, der zu decken war, also keine Energieeinsparungen durch Dämmung, Änderungen im Verkehr oder im Stromverbrauch, auch kein Demand-Management.
Die Einsparung von Primärenergie ergibt sich bei mir ausschließlich durch 3 Effekte.
-Bei Windenergie und Photovoltaik gilt der erzeugte Strom direkt als Primärenergie, bei einem thermischen Kraftwerk die thermische Energie.
-Wärmepumpen statt direkte Heizung, wobei ich die entnommene Umgebungswärme nicht der Primärenergie hinzugerecht habe.
-Elektroautos, der Strombedarf (Primärenergie aus Sonne und Wind) ist wegen des besseren Wirkungsgrades viel geringer als bei Benzin- oder Diesel-betriebenen Fahrzeugen.
*100% erneuerbare Energie. Das ist zu heutigen Kosten noch nicht kosteneffektiv, die Nutzung von Erdgas anstelle von Biogas oder Power-to-Gas Anlagen ist noch viel billiger und eine drastische CO2-Reduktion kann durch CCS relativ kostengünstig erfolgen.
*Keine Kraftwärmekopplung, war mir zu kompliziert.
*Heutige Kosten von existierenden oder im Bau befindlichen Anlagen, daher sind meine Power-to-Gas auch viel höher als beim Fraunhofer und es wird eher Energieerzeugung überinstalliert und dann abgeregelt als gespeichert.
Hallo Johann Gerner,
der Rückgang des Primärenergieverbrauchs, zumindest im Stromsektor, dürfte hauptsächlich darauf zurückzuführen sein, dass eine Kilowattstunde Strom erzeugt als Primärenergie aus Photovoltaik oder Windkraftanlagen als nur eine Kilowattstunde Primärenergie gilt. Wird eine Kilowattstunde Strom dagegen in Kernkraftwerken erzeugt, gilt sie als 3 Kilowattstunden Primärenergie. Wird jetzt Strom aus Kernenergie durch Strom aus Photovoltaik oder Windkraftanlagen ersetzt, sinkt der Primärenergieverbrauch automatisch, ohne dass Strom gespart wird.
Eine Verlagerung stromintensiver Unternehmen in Ausland dürfte in Deutschland falls überhaupt nur in geringem Umfang vorgekommen sein, da diese in Deutschland durch die niedrigen Strompreise und die fast vollständige Befreiung von Steuern und EEG-Umlage durch andere Stromverbraucher quersubvensioniert werden.
„Ich pauschalisiere mal ganz grob: Lebensstandard = Energieverbrauch. “
Nein, eben nicht. Sondern:
BIP = Energieeffizienz * Energieverbrauch
Wobei die Energieeffizienz die Menge an BIP in Euro (oder $) ist die pro GJ erzeugt wird.
Und letztlich liegen beim BIP pro Kopf meist jene Staaten vorn, die eine hohe Energieeffizienz aufweisen.
Das kann man sehr schön beim internationalen Vergleich, oder aber auch an den Vereinigten Staaten sehen.
Ich habe, wie bereits in der Antwort an Peter geschrieben, keinerlei Effizienzsteigerungen angenommen, sondern den heutigen Energiebedarf gedeckt. Obwohl natürlich eine bessere Wärmedämmung billiger, wäre als eine größere Wärmepumpe.
Die Hauptkosten liegen bei mir nicht in der Energieerzeugung sondern in Akkus für Fahrzeuge, in Wärmepumpen und und Power-to-Gas Anlagen. Sollten diese Technologien in den nächsten Jahren deutlich billiger werden als ich annahm, ist keine große Kostensteigerung zu erwarten.
Die scheinbar niedrigeren Kosten von fossilen Brennstoffen liegen hauptsächlich darin, dass Kosten durch externe Schäden wie Luftverschmutzung oder Klimawandel und andere externe Kosten nicht von den Verursachern getragen werden. Würden die Verursacher aber anstelle der Geschädigten diese Kosten tragen, müssten sie diese an die Verbraucher weitergeben, sodass bereits bei heutigen Preisen Energie aus fossilen Brennstoffen nicht mehr konkurrenzfähig wäre.