Windenergie-Analyse 2006-2017

Vorbemerkungen

Der Beitrag zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung von markanten Daten der Nutzung der Windenergie. Dies für den Zeitraum von 2006 bis 2017. Die analysierten Werte sind die „Installierten Leistungen“, die Viertelstunden-Leistungswerte der monatlichen Höchstwerte (maximale Werte) und der monatlichen Niedrigstwerte (minimale Werte). Die Daten werden von der „EEX-Strombörse Leipzig“ und vom „Verband der europäischen Übertragungs-Netzbetreiber – Entsoe, Brüssel“ veröffentlicht. Insoweit sind die Daten verlässlich.

Aus den genannten Quellen werden Daten-Zusammenfassungen in jüngerer Zeit von „Vernunftkraft – Landesverband Hessen, Verfasser Rolf Schuster“ zur Verfügung gestellt. Insbesondere wird die Veröffentlichung über den Monat Dezember 2017 genutzt. Davor hat der Verfasser Wagner direkt die Daten bei EEX und die installierten Leistungen auch bei Fraunhofer-IWES, Kassel, abfragen können (Internet).

Die Analyse umfasst die Onshore-Anlagen (Anlagen auf dem Festland) und Offshore-Anlagen (Anlagen in Nord- und Ostsee), letztere werden seit 2009 errichtet und betrieben.

Dimensionen:

Leistung:
1 MW (Megawatt) = 1.000 kW (Kilowatt).
Strom-Erzeugung:
1 GWh (Gigawattstunde) = 1.000 MWh (Megawattstunde) = 1 Mio. kWh (Kilowattstunden).
Volllaststundenzahl h/a (Stunden pro Jahr).

1. Betriebsergebnisse 2017

Leistung, Erzeugung, Volllaststundenzahl

Ende 2017 betrug die installierte Leistung aller Windkraft-Anlagen etwa 55.039 MW. Die Stromerzeugung betrug etwa 104.671 GWh. Das ergibt eine Volllaststundenzahl von 1.902 h/a. Dieser Jahres-Wert ist der bisher höchste aufgetretene Wert in den Jahren 2006 bis 2017.

Maximal-Leistung
Die höchste monatlich abgegebene Leistung (maximale Leistung) wurde im Oktober mit 39.740 MW erreicht. Das ist auch der höchste Wert seit 2006. Er entspricht 74 % der installierten Leistung im Oktober (53.591 MW). Im bisher jemals aufgetretenen windenergie-stärksten Monat – Dezember 2017 – lag der Höchstwert der abgegebenen Leistung mit 38.529 MW etwas niedriger.

Minimal-Leistung
Der geringste Wert der monatlich minimalen Leistungen trat im Juli auf – 158 MW, der Höchstwert im Dezember mit 1.293 MW. Das waren 0,3 % bzw. 2,3 % der jeweils installierten Monats-Leistungen. Diese Leistungen sind maßgebend für die Beurteilung der Zuverlässigkeit der Stromerzeugung aus Windanlagen für die gesamte Stromversorgung in Deutschland.

2. Gesamtergebnisse 2006 bis 2017

Wind-2006-b-2017

Diagramm 1

Im Diagramm 1 sind die Monats-Daten der Jahre 2006 bis 2017 dargestellt:
Installierte Leistungen,
Maximale abgegebene Leistungen,
Minimal aufgetretene Leistungen als
Viertel-Stunden-Mittelwerte und als Jahreswerte die
Strom-Erzeugungen und die sich aus der Strom-Erzeugung und der Installierten Leistung zum Ende des Berichtsjahres als Quotient ermittelbare
Volllaststundenzahlen (Fachbegriff Ausnutzungsdauer).

Installierte Leistungen
Im Jahr 2006 waren Windanlagen mit etwa 20.000 MW maximal möglicher Abgabe-Leistung in Betrieb. Bis 2014 ist ein gleichmäßiger Anstieg des Anlagen-Zubaus erkennbar. Ende 2014 ist ein erheblicher Anstieg aufgetreten, was mit veränderten Vergütungen der Strom-Einspeisungen in Zusammenhang steht. Seit dieser Zeit ist der Trend des Zubaus höher als vordem – ist an den Steigungen der Trends erkennbar. Allein im Jahr 2017 betrug der Anlagenzubau gegenüber Ende 2016 etwa 5545 MW. Dieser Anstieg ist auf erneute Änderungen der Genehmigungs- und Vergütungs-Prozeduren zurückzuführen.

Maximale Leistungen
Im Diagramm 1 sind die wetterabhängigen erzielbaren Leistungen erkennbar. Tiefste maximale Leistungen treten in den Sommer-Monaten auf. Höchstwerte werden typisch in den Herbst- und Winter-Monaten erreicht. Die Schwankungen der abgegebenen Leistungen sind ersichtlich sehr groß. Daraus ergibt sich der zusätzliche Leistungsbedarf, der aus anderen, konventionellen Kraftwerken, mit planbaren Betriebsleistungen, bereitgestellt werden muss.

Andere Kraftwerksarten, mit erneuerbaren Energien betrieben, können diese Schwankungen nicht ausgleichen. Die Photovoltaik-Anlagen verschärfen die Versorgungsprobleme zusätzlich. Allein die „große Wasserkraft“ (meist nicht EEG-Anlagen) vermag generell planbare Leistungen bereitzustellen. Ebenso ist dies für Anlagen der Müll-Verbrennung und der Biomasse-Anlagen festzustellen.

Minimal-Leistung
Ein extremer Wert der monatlichen minimalen Leistungen ergab sich im Juli 2017 mit 158 MW. Die „größte“ minimale Leistung trat im Dezember 2017 mit 1.293 MW auf. Die Werte im November 2016 mit 1.331 MW und im Dezember 2015 mit 1.308 MW lagen gering höher. Das ist auffällig, da der Dezember 2017 historisch der stärkste Energie-Windmonat war.

Die monatlichen Minimalwerte verharren auf einem sehr niedrigen Niveau, im Diagramm 1 ersichtlich als braune untere Linie. Der Mittelwert aller Monate in den Jahren 2006 bis 2017 beträgt nur 292 MW.

Historisch niedrigste Werte wurden registriert:
November 2015 mit 93 MW,
Juli 2014 mit 24 MW, wobei im Jahr 2014 weitere Monats-Tiefstwerte auftraten – 35, 61, 62, 78 MW,
Oktober 2011 mit 90 MW,
Juni 2009 mit 75 MW,
April 2006 mit 69 MW.

Die minimalen Leistungen sind gleichbedeutend mit der Gesicherten Leistung. Diese Kenngröße ist Maß für den möglichen Ersatz von konventioneller Kraftwerks-Leistung. Als Prozentwert (Durchschnitts-Wert 292 MW bezogen auf die installierte Windanlagen-Leistung 55.039 MW) ergibt sich 0,5 %.

Volllaststunden
Der Volllaststunden-Mittelwert für die Jahre 2006 bis 2017 beträgt 1.573 h/a. 2017 war demnach mit 1.902 h/a ein sehr starkes Windjahr. Zu beachten ist, dass die Ermittlung der Volllaststundenzahlen, üblich immer auf den Höchstwert der installierten Leistung zu einem Jahresende erfolgt. Diese Rechen-Methode kann kritisiert werden. Eine Berechnung, z. B. bei Berücksichtigung des Zubaus während eines Jahres, bringt keinen erheblichen Erkenntnisgewinn. Der „Fehler“ nimmt mit dem Zuwachs des Anlagenbaues im Laufe der Jahre ab.

3. Trends der Leistungs-Entwicklungen

Im Diagramm 1 sind die Trendlinien für die „Installierten Leistungen“ (schwarze Linie) und die „Maximalen monatlichen Viertelstunden-Leistungen“ (rote Linie) eingezeichnet. Es zeigt sich eine auffallende Spreizung der Trendlinien. Eigentlich müsste man von einer Parallelität der Linien ausgehen können.

Ursachen für das Auseinanderlaufen der Trendlinien können sein:

  • Der Anlagen-Zubau erstreckt sich immer mehr in Schwach-Wind- Gebiete.
  • Die Wind-Ergiebigkeiten (Natur) sind grundsätzlich fallend. Wobei das Berichtsjahr 2017 sich positiv abhebt. – Die Haupt-Windrichtungen (Natur) haben sich in ihrer Häufigkeit zeitweise bedeutsam geändert.
  • Die gegenseitige – negative – Beeinflussungen der Windanlagen in Parks haben sich durch Zubauten vergrößert; die Anlagen stehen zu nahe beieinander (Park-Wirkungsgrad).
  • Die technische Anlagen-Verfügbarkeit ist abnehmend, wegen Alterung der Anlagen.
  • Die Anlagen müssen wegen insgesamt nicht benötigter Leistung der Verbraucher, zunehmend mit geringerer Leistung betrieben werden. In der Folge sind Absteuerungen/Abregelungen durch Vorgaben der Netzbetreiber notwendig. Es entsteht auch der Effekt der „Negativen Strompreise“ an der Börse. Das EEG sieht für diese Situationen eine Weiterzahlung für den „Nicht-Produzierten Strom“ bzw. den „Nicht-benötigten Strom“ vor!

Diese „Strommengen“ werden theoretisch durch die Anlagen-Betreiber berechnet und den Normal-Stromkunden in Rechnung gestellt!

4. Offshore- und Onshore-Windanlagen

Die Offshore-Anlagen (seit August 2009 mit steigender Anlagenzahl in Betrieb) zeigen noch keinen wirksamen Einfluss auf eine durchschnittliche „Erhöhung“ der Minimalwerte. Die installierte Leistung in Nord- und Ostsee betrug Ende 2017 etwa 4.500 MW. Das Diagramm 2 zeigt die Werte für den Monat Dezember 2017. Der Verlauf der Viertelstunden-Leistungs-Mittelwerte zeigt auffällige minimale Werte für den 2. Dezember, den 17./18. Dezember und den 20. Dezember. Daraus ergibt sich, dass die Offshore-Anlagen ebenfalls „Windflauten“ erleben, wie es aus dem Onshore-Bereich bekannt ist.

2018-01-Offshore-Windkraft

Diagramm 2

Das Diagramm 3 zeigt die addierten Leistungswerte für die Onshore- und Offshore-Anlagen, die die vorgenannten Naturgegebenheiten belegen. Eindeutig sind die fast identischen Leistungsverläufe von maximalen und minimalen Leistungen ersichtlich. Daraus ist abzuleiten, dass die Windgeschwindigkeiten, sowohl „offshore“ als auch „onshore“ nicht grundsätzlich und dauerhaft voneinander abweichen. Die Wind-Verteilung erfolgt großflächig über ganz Deutschland (und Europa, wie sich zeigen lässt). Offshore-Wind kann demnach nicht generell windschwache Situationen auf dem Festland kompensieren. Der Berichtsmonat Dezember 2017 ist diesbezüglich keine Besonderheit.

2018-01-On--&-Offshore

Diagramm 3

5. Beitrag der Wind- und PV-Anlagen zur Bedarfsdeckung

Im Diagramm 4 sind für den Monat Dezember 2017 die abgegebenen Leistungen aus den Wind- und PV-Anlagen (blaue bzw. gelbe Flächen) einerseits, dem Verlauf des Leistungsbedarfs (braune Fläche) andererseits für Deutschland gegenübergestellt. Es zeigen sich erhebliche Differenzen zwischen den natürlich auftretenden Wind- und PV-Leistungen und den gesamten Leistungs-Anforderungen. Augenfällig sind die Minimalwerte von Wind– und PV-Leistungen. Auch eine Verzichfachung der Wind- und PV-Anlagen kann dem gezeigten Defizit nicht abhelfen. Es kommen noch andere, technische Erschwernisse hinzu, z. B. die elektrische Netzstabilität, eine Voraussetzung für den Betrieb der EEG-Anlagen überhaupt, kann nach Lage der Dinge nur durch konventionelle Kraftwerke sichergestellt werden.

2018-01-Diagramm-4

Diagramm 4

6. Strombörse, Negative Strompreise

Die volkswirtschaftliche Absurdität der Bildung von sog. „Negativen Strompreisen“ an der Strombörse wird im Diagramm 5 ersichtlich. Strom, der nicht in Deutschland gebraucht wird, muss exportiert werden, um die elektrische Netzstabilität sicher zu stellen. Diese Strommengen werden nicht nur kostenlos abgegeben, sondern zusätzlich mit einer Prämie versehen, um überhaupt Abnehmer zu finden. Üblicherweise sind die Abnehmer, Betreiber von Pumpspeicher-Kraftwerken in den Nachbar-Staaten. Der Strom wird als „Pumpstrom“ eingesetzt, zur Füllung der Oberbecken mit Wasser. In Spitzenbedarfszeiten in Deutschland wird der (sog. veredelte) Strom zurückgekauft (echt gekauft!).

Das Diagramm 5 verdeutlicht, dass nur bei großen Wind- und PV-Strom-Aufkommen negative Strompreise entstehen, blaue Flächen in den roten Flächen.

2018-01-Diagramm-5

Diagramm 5

Resümee

Diese Analyse belegt, dass es illusorisch ist, mit der Nutzung von Wind- und Sonnen-Energie allein, eine bedarfsgerechte, sichere und preiswerte Stromversorgung zu realisieren. Auf die katastrophalen Folgen der Errichtung besonders von Windanlagen und Sonnenanlagen (diese auf Acker- und Weideflächen) für alle Kreaturen ist hinzuweisen.

Advertisements

Schlagwörter: , , ,

6 responses to “Windenergie-Analyse 2006-2017”

  1. Michael ANTON says :

    Ein sehr interessanter Artikel der gleich zwei Schwachstellen aufzeigt.
    Wind und Sonne können den Bedarf alleine nicht darstellen – Aber auch: Schlecht regelbare Kraftwerke wie Atomkraft und insbesondere alte Braunkohle-KW taugen nicht in einem System das erneuerbare Energie einsetzen möchte. Benötigt werden Erdgas – und evtl. noch moderne gut regelbare Steinkohle-KW. Speicher werden ebenfalls zur Problemlösung beitragen. Dabei ist klar- Pumpspeicher werden nur mit billigem Strom gefüllt und…es ist egal ob diese in Deutschland, Österreich, Norwegen oder wo auch immer stehen.
    Pumpspeicher alleine werden das Problem aber auch nicht in den Griff bekommen, weil deren Speicherkapazität zu gering ist.
    Eine Lösung kann Wasserstoff aus Elektrolyse sein. Natürlich benötigen auch diese Anlagen eine ausreichende Auslastung. Sie können aber auch unser Verkehrsproblem lösen, was ich persönlich der Batterie nicht zutraue – zumindest noch nicht. Auch Wärmespeicher zur späteren Stromproduktion (wie sie auch Bestandteil von solarthermischen KW sind) oder die schlichte Nutzung von Stromüberschüssen zum Heizen sind Lösungsmöglichkeiten. Auch der Verbrauch ließe sich zumindest in Teilen an die Produktion von Ökostrom anpassen, wenn Unternehmen nicht mehr mit Netzentgelten bestraft werden wenn deren Verbrauch schwankt, sondern für die Abnahme von Überschuss-Strom belohnt werden.
    Der beste Speicher von allen wäre aber ein, zumindest in Teilen, umgesetztes Gasnetz mit Wasserstoff statt Erdgas und Brennstoffzellen beim Endverbraucher – und das wäre sicherer im „handling“ als das heutige Erdgasnetz. …..und es gibt noch viel mehr Möglichkeiten…..
    Dass es vielleicht auch notwendig ist 5-10% des erzeugten Ökostroms einfach nicht zu nutzen steht auf einem anderen Blatt. Waren Sie schon mal nach Regenfällen an einem Laufwasserkraftwerk. Wie viel Wasser läuft da über das Wehr und wird „verschwendet“?
    Fazit: Die alleinige Betrachtung von Windkraft und Solar führt zu einer Verengung des Horizontes die zu einem negativen Bild kommen muss.
    Es wäre schön, wenn die „Vernunftkraft“ ihren Horizont öffnen würde. Das know how ist bei Menschen wie Ihnen, Herr Wagner, sicherlich vorhanden.
    Michael Anton

    • Eberhard Wagner says :

      Lieber Herr Anton,
      besten Dank für Ihren Kommentar. Ihr vorletzter Satz bringt die Situation auf den Punkt: „Die alleinige Betrachtung von Windkraft und Solar führt zu einer Verengung des Horizontes …“. Die Energiepolitik macht und predigt aber genau dies!
      Bei der „Vernunft kraft“, wenn SIe diese Organisation meinen, können sie sicher sein, dass diese für eine vernünftige Energiepolitik eintreten. Jedenfalls gemäß den Vorgaben des EnWG §1. Fragen Sie bitte Energiepolitiker nach der Einhaltung des Gesetzes.
      Ihre vielen Vorschläge sind nichts Neues. Diese haben vor allem den Nachteil der enormen Kosten (wirkt in die Strompreise). Die Steuerfähigkeit der konventionellen Anlagen, auch der Kernkraftwerke, ist nicht so schlecht wie Sie meinen. Auch Erdgas-befeuerte Gasturbinen benötigen etwa 15 Minuten bis zur Abgabe der vollen Leistung.
      Wie es um den Zubau von Speicher-Kraftwerken (Wasser) steht, können Sie an der Beendigung der Genehmigungs-Prozedur des Projektes PSW Atorf erkennen (1400 MW). Dazu und einiges andere (Power to Gas) lesen Sie bitte nach, in „Energiepolitik-Irrtümer“ in diesem Blog.
      Zur Wasserkraft: Sie beklagen die Nichtnutzung von Wasserkräften im Falle von „Hochwasser“.. Hochwasser ist generell schädlich für die Anlagen (Rückstau). Die Bestimmung der Anlagengröße ist kein Kinderspiel. Man muss dazu das energiewirtschaftliche Handwerkszeug nutzen . Das sind u. a. genaue Analysen der Ganglinien und Dauerlinien, ich gebe Ihnen gerne Literaturhinweise.
      Der Ober-Irrsinn der Nichtnutzung von Laufwasser-Kraftwerken wird in Punkt 48 des o. g. Blog-Beitrages beschrieben. Die „Erneuerbaren“ kannibalisieren sich gegenseitig!!
      Damit sind wir wieder bei Ihrer Eingangs-These angelangt.
      Gruß
      Eberhard Wagner

    • howetzel says :

      Sehr geehrter Herr Anton,
      leider sind Sie zu Braunkohlekraftwerken sehr schlecht informiert! Zunächst sollten sie unterscheiden zwischen Kraftwerken aus Adenauers Zeiten (Dr. Hofreiter, 4.12.2014) und neueren Kraftwerken. In Ostdeutschland gibt es seit 1995 keine Kraftwerke aus Adenauers Zeiten mehr, da solche Altkraftwerke nach Einigungsvertrag. bis 1995 stillzulegen waren. Das Braunkohlekraftwerk Jänschwalde (3000 MW) kann nach meiner Information von 20% bis 120% geregelt werden. Die weiteren Ausführungen von Dr. Hofreiter zeigen weiterhin seine fehlende Sachkunde. Richtig ist, dass Gasturbinen sehr schnell regelbar sind, nur die sind nicht hocheffizient! Wirkungsgrad 31%. Hocheffizient sind GUD-Kraftwerke durch die Kopplung von Gasturbine, Dampfturbine und Wärmeauskopplung. Aber gerade wegen dieser Kopplung können Sie nur in einem engen Leistungsbereich effektiv und wirtschaftlich arbeiten.
      Zu Pumpspeicherkraftwerken (PSW). Es sind nicht nur die geringe Speicherkapazität, sondern umso mehr die Diskriminierung von PSW, dass sie für den Ausgleich der fluktuierenden Einspeisungen ausreichend wirksam sein können. Der Einspeisevorrang der fluktuierenden Erneuerbaren verdrängt durch Merit-Order-Effekt an der Börse Grundlaststrom. Andererseits hat durch die doppelte Belastung mit Netzentgelt und den fehlenden Einspeisevorrang das PSW keine Möglichkeit den eingespeicherten Strom wirtschaftlich wieder abzuarbeiten.
      Power-to-Gas (PtG) wird vielfach als neue erfolgversprechende Lösung angeboten. Haben Sie sich schon mal um den Speicherwirkungsgrad dieser Lösung gekümmert? 18%, theoretisches Potential ist 36%! Bei 20% heißt das doch, dass sich der Strompreis nur wegen des Wirkungsrades verfünffacht! Die hohen Fixkosten des Elektriseurs werden diesen Preis weiter in die Höhe treiben!
      Hören sie bitte auf von Überschussstrom zu reden. Da es lt. EEG den Einspeisevorrang gibt, wird auch aller Strom abgenommen! Der wegen Netzüberlastung nicht einspeisbarer Strom kann auch zu keinem Speicher übers Netz geführt werden wird ebenfalls vergütet!
      Und hören sie auf in Gas eine Alternative zu sehen. Auch wenn es aus der Erde kommt, hat es wenig mit Natur (wie es die engl. Bezeichnung vermuten läst) zu tun. Eine Studie hat bewiesen, dass die Mehremissionen durch den langen Transport des höchstreinen Methans von Rußland nach Deutschland kaum ins Gewicht fallen. Das ist richtig! Darin liegt aber nicht das Problem. Störung des Dauerfrostbodens und die Emissionen bei der Aufreinigung des geförderten Gases zu Reinstmethan führen zu Emissionen. Ein Methanverlust von 2% egalisiert den Vorteil bei der Verstromung von Gas gegenüber Kohle!
      Auch sind die Investitionskosten für eine Batterielösung um eine Größenordnung höher als ein PSW. Das PSW wird für 99 Jahre genehmigt, eine Batterie hat nach 2 Jahren ihr Ende erreicht.
      Kommen Sie bitte zu Vernunftkraft.
      howetzel

  2. Eberhard Wagner says :

    Kommentar von Heinz Nabielek (War leider beim falschen Thema abgelegt)

    “‚„Windflauten“ erleben, wie es aus dem Onshore-Bereich bekannt ist’……

    Windflauten gibt es nicht: ich habe 155.000 gemessene Windgeschwindigkeiten auf Nabenhöhe bei 3 Stationen auf der Parndorfer Platte [Österreich, Anm. Wagner] analysiert über das gesamte Jahr 2015. Die Windgeschwindigkeiten sind gleichförmig verteilt, beschreibbar mit einer Weibull Funktion, zwischen 0 und 22 m/s. Keine Flauten, keine Böen, keine Tornados

    Das Gerede von Windflauten ist eklatanter Unsinn.“

    • Eberhard Wagner says :

      Herr Nabielek,
      besten Dank für Ihre Hinweise. Die von Ihnen erfassten Daten sind sicherlich richtig. Ihre Schlussfolgerungen allerdings nicht. Es ist nun mal so, dass es zeitweise sehr geringe bis Null-Windgeschwindigkeiten gibt, die keine Stromerzeugung möglich machen. Wenn Sie dieses Faktum negieren, dann müssten Sie auch die Daten der Strombörse, Daten von Entsoe etc. diesbezüglich als falsch anprangern.
      Im Übrigen, den Begriff „Dunkelflaute“ las ich vor Jahren bereits in Veröffentlichungen der deutschen Bundesnetzagentur.
      Eberhard Wagner

Trackbacks / Pingbacks

  1. Windenergie-Nutzung in Deutschland | Energie-Fakten - 17. Januar 2018

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden / Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden / Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden / Ändern )

Google+ Foto

Du kommentierst mit Deinem Google+-Konto. Abmelden / Ändern )

Verbinde mit %s

%d Bloggern gefällt das: