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Energie Macht Schule
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Schattenkraftwerke

sind zumeist konventionelle Kraftwerke, die bereitstehen, um den Bedarf an Energie durch einen längeren Ausfall eines Energieerzeugers zu decken. Meist handelt es sich um Kraftwerke,

  • die mit reduzierter Leistung arbeiten,
  • bei Bedarf schnell mehr Strom erzeugen,
  • ihre Leistung aber auch schnell wieder verringern können.

Sogenannte Spitzenlastkraftwerke decken dabei den kurzfristigen Bedarf. Es gibt darüber hinaus Kraftwerke, die überwiegend im jahreszeitlichen Verlauf, also zum Beispiel im Winter, wenn mehr Strom benötigt wird, zum Einsatz kommen. Sie nennt man kalte Reserve.

Schattenkraftwerke vor dem Hintergrund erneuerbarer Energien

Wie viel Strom zu welchem Zeitpunkt aus erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind erzeugt werden kann, hängt nicht zuletzt vom Wetter ab. Wenn der Anteil der erneuerbaren Energien stark zunimmt, wächst der Bedarf an Kraftwerken, die schnell hochgefahren oder heruntergefahren werden können, um Stromnachfrage und Stromerzeugung in Einklang zu bringen: die sogenannten Schattenkraftwerke. Wenn sich Wolken vor die Sonne schieben, sinkt die Stromerzeugung in Photovoltaikanlagen rapide. Ähnlich ist es beim Wind: Weht er, können Windkraftanlagen innerhalb kurzer Zeit viel mehr Strom ins Netz einspeisen, ebbt der Wind ab, sinkt die Leistung der Anlagen abrupt. Deshalb sind Schattenkraftwerke zum Ausgleich solcher Schwankungen notwendig. Das Problem: Laufen Kraftwerke in Teillast, sinkt in der Regel ihr Wirkungsgrad. Das verursacht Kosten und belastet die Umwelt. Außerdem sollen neue effiziente Schattenkraftwerke zwar die Umwelt schonen, ihr Bau lohnt sich aber kaum, wenn sie nur gelegentlich genutzt werden.

Regelleistung zum Ausgleich von Stromerzeugung und Stromverbrauch wird seit jeher zum Aufrechterhalten der Stabilität des Stromnetzes benötigt. Dafür werden unter anderem Pumpspeicherkraftwerke, die mit Wasserkraft arbeiten, und Gasturbinen eingesetzt. Aufgrund des massiven Ausbaus der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne, die vom Wetter abhängen und deren Beitrag zur Deckung des Strombedarfs deshalb nicht hinreichend sicher einkalkuliert werden kann, wird inzwischen Regelenergie in erheblichem Umfang benötigt. Fachleute diskutieren derzeit, ob es künftig einen sogenannten Kapazitätsmarkt geben muss, damit für den Ausgleich der unstetigen Stromeinspeisung aus Sonnenenergie und Windenergie jederzeit ausreichende Reservekapazitäten, also Schattenkraftwerke, zur Verfügung stehen. Im Prinzip heißt dies, dass ein Mechanismus für die Bezahlung von Kraftwerken gefunden werden muss, die nur dafür in Reserve stehen, dass sie im Fall der Fälle einspringen. Bisher werden Stromerzeuger nur dann bezahlt, wenn sie auch Strom liefern. Solange Kraftwerke nur Reserve stehen, verdienen sie gar nichts und verursachen nur Kosten.

Schwarzstartfähigkeit

ist die Fähigkeit eines Kraftwerks oder Kraftwerkblocks, unabhängig vom Stromnetz vom abgeschalteten Zustand ausgehend hochzufahren. Dies ist insbesondere bei einem flächendeckenden Stromausfall von Bedeutung, um das Netz wieder in Betrieb zu nehmen. Die Energie schwarzstartfähiger Blöcke kann dann zum Anfahren nicht-schwarzstartfähiger Blöcke verwendet werden.

Anders als Wasserkraftwerke benötigen Wärmekraftwerke ein hohes Maß an elektrischer Energie, bevor sie selber elektrische oder thermische Leistung bereitstellen können. Stellt man einem Kohle- oder Kernkraftwerksblock eine schwarzstartfähige Einheit mit ausreichender Leistung zur Seite, so kann für das Gesamtsystem auch hier Schwarzstartfähigkeit erreicht werden. Meist handelt es sich dabei um Gasturbinen, die mit Energie aus Akkumulatoren oder Stromerzeugungsaggregaten in Betrieb genommen werden.

Sektorkopplung

NEU!

ist die energietechnische und energiewirtschaftliche Verknüpfung von Strom, Wärme, Mobilität und industriellen Prozessen sowie deren Infrastruktur. Ziel ist die Dekarbonisierung und Flexibilisierung der Nutzung von Energie in allen Bereichen.

Sensor

Sensoren spielen eine wesentliche Rolle beim Steuern von Prozessen. Der Begriff leitet sich vom lateinischen Wort sentire ab, was übersetzt so viel wie „fühlen“ oder „empfinden“ bedeutet. Synonyme Begriffe sind unter anderem Detektor, (Messgrößen- oder Mess-)Aufnehmer oder (Mess-)Fühler.

Ein Sensor ist ein technisches Bauteil, welches bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften wie zum Beispiel Wärmestrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schall, Helligkeit oder Beschleunigung) und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder quantitativ als Messgröße quantitativ erfassen kann. Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst und in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal umgeformt. Prinzipiell besteht ein Sensor meist aus dem Sensorelement und einer Elektronik, die der Applikation ein digitales oder analoges Messsignal zur Verfügung stellt.

Sensorik

bezeichnet in der Technik die Wissenschaft und die Anwendung von Sensoren zur Messung und Kontrolle von Veränderungen von umweltlichen, biologischen oder technischen Systemen.

Die Ermöglichung einer systemoptimierenden

  • Netzsteuerung,
  • Einspeisesteuerung und
  • Verbrauchssteuerung

setzt eine Verbesserung der Informationsbasis für alle Akteure im Energiesystem voraus. Damit auch künftig eine hohe Versorgungsqualität der Netze in Deutschland gewährleistet werden kann, muss die Kenntnis über den aktuellen Netzzustand verbessert werden. Erst auf Basis dieser Informationen wird zum Beispiel eine sinnvolle Steuerung von Lasten, das normgerechte Einhalten des Spannungsbandes oder eine Auslastungsbewertung der Netzsegmente möglich.

Damit wird der Aufbau von Sensorik zur Erfassung der Netzsituation zur Pflichtübung einer intelligenten Netznutzung und Netzsteuerung, soweit Verbrauchsstruktur und Laststruktur im entsprechenden Netzgebiet dieses erfordern. Verbunden ist hiermit eine entsprechende IT-Infrastruktur zur Verarbeitung der Informationen. So muss in den Aufbau von Kommunikationsanbindungen, Serverstrukturen und Rechenzentren investiert werden. Die Sensorik im Netz liefert schließlich eine Fülle von aktuellen Messwerten. Diese Werte können an ausgewählten Punkten durch weitere Messungen mittels des Einsatzes von Smart Metern ergänzt werden.

Smart grid

ist die englische Bezeichnung für "intelligentes Stromnetz“. Es umfasst die kommunikative Vernetzung und Steuerung von:

  • Stromerzeugern,
  • Stromspeichern,
  • elektrischen Verbrauchern und
  • Netzbetriebsmitteln

in Netzen der Energieübertragung und Energieverteilung der Energieversorgung. Es kann auch mit "Internet der Energie“ umschrieben werden. Darüber soll das Versorgungsnetz stabilisiert und energieeffizient gesteuert werden können. Zentrale und dezentrale Ansätze werden mit Informationstechnik, Kommunikationstechnik, Messtechnik, Steuertechnik und Regelungstechnik sowie mit modernen Methoden des Netzbetriebs kombiniert. Künftig sollen Kühlhäuser oder Elektrofahrzeuge Ausgleichs- und Speicherfunktionen übernehmen. Solaranlagen und Windkraftanlagen, Brennstoffzellen, motorgetriebene Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, Kraftwerke, Energiespeicher und Leitungsnetze stimmen sich dann automatisch über den aktuellen Energiebedarf ab ― und berücksichtigen auch schon den Bedarf des nächsten Tages.

 

Vision eines Netzes der Zukunft

Schuabild  Vision zur intelligenten Stromversorgung

Smart Home

NEU!

In einem Smart Home, einem „intelligenten Zuhause“, sind die elektrischen Geräte und Anlagen miteinander vernetzt und entsprechend den Bedürfnissen der jeweiligen Bewohner programmiert. Dies umfasst unter anderem die Beleuchtung, Heizung, Türöffner, Jalousien, Alarmanlage und Gartenbewässerung in privaten Häusern, Betrieben und öffentlichen Gebäuden. Sie können mit einem Touchpad, Tablet-PC, Smartphone oder einer Smartwatch zentral oder dezentral gesteuert werden. Bestimmte Abläufe können sogar vollautomatisch ablaufen, sodass zum Beispiel die Jalousien herunterfahren, wenn die Sonne stark scheint, sich die Heizung einschaltet, wenn die Rauminnentemperatur unter 20 Grad Celsius fällt oder man in Abwesenheit gewarnt wird, wenn zu Hause unbefugt Fenster oder Türen geöffnet werden. Auch elektronische Geräte wie Kühlschrank, Waschmaschine und Fernseher können in das intelligente Hausnetzwerk eingebunden und gesteuert werden.

Ziel eines Smart Homes ist es, Energie sparsam und effizient zu nutzen. Vor allem aber soll es den Menschen, die darin leben oder arbeiten, mehr Sicherheit, Komfort, Wohn- und Lebensqualität bieten.

Smart Meter

Ganz allgemein handelt es sich dabei um einen intelligenter Energiezähler. Bei der Bezeichnung wird kein Unterschied gemacht, ob es sich um einen intelligenten Strom-, Wasser- oder Wärmezähler handelt, denn alle werden mit Smart Meter bezeichnet. Die gesetzliche Bezeichnung für ein Smart Meter ist "intelligentes Messsystem". Ein Smart Meter ist in der Lage, Netzzustandsdaten zu liefern, die für die Netzsteuerung oder das Asset-Management genutzt werden können. Dem Messstellenbetreiber ermöglicht der Smart Meter die Fernablesung der Zählerstände. Unter bestimmten Bedingungen sind Einsparmöglichkeiten auf der Betriebskosten-Ebene gegeben.

Für Stromzähler und Anlagen, die Strom erzeugen gelten seit 2017 neue Regelungen. Schrittweise sind hier Smart Meter einzubauen. So müssen unter anderem bestehende Anlagen mit einem Jahresverbrauch von mehr als 10.000 aber weniger als 100.000 Kilowattstunden (kWh) bis spätestens Ende 2024 ein solches System eingebaut haben. Für neue Verbrauchsanlagen gilt diese Regelung sogar ab sofort. Ab 2020 bis spätestens 2017 müssen dann auch Anlagen mit einem Verbrauch von über jährlich 6.000 kWh ein Smart Meter haben.

Solarenergie

Aktualisiert!

wird auch als Sonnenenergie bezeichnet. Sie beschreibt die Energie der Sonnenstrahlung, welche in Form von Strom, Wärme oder chemischer Energie genutzt werden kann.

Solarenergie ist nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich. Die gesamte Strahlungsleistung der Sonne, die pro Quadratmeter auf die Erdatmosphäre trifft, wird durch die Solarkonstante von 1.367 Watt pro Quadratmeter beschrieben. Sie beträgt im Mittel am Äquator 800 Watt pro Quadratmeter. Je nach Standort hat die eingestrahlte Sonnenenergie in Deutschland bei völlig wolkenlosem Himmel eine solare Leistung von 700 bis 1.000 Watt pro Quadratmeter. In der Sahara kann diese Leistung bis zu 2.500 Watt pro Quadratmeter betragen. Obwohl die Erde nur einen winzigen Teil der Energiemenge der 150 Millionen Kilometer entfernten Sonne auffängt, würde allein die auf Deutschland auftreffende Sonnenenergie ausreichen, um den hiesigen Energiebedarf etwa 80fach zu decken.

Sonnenenergie kann auf vielfältige Weise genutzt werden:

Die Intensität der Sonnenstrahlung ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Unter anderem:

  • von der Jahreszeit,
  • vom Wetter,
  • von der Tageszeit.

Monatliche Stromerzeugung aus Photovoltaikanlagen 2015 und 2016 im Vergleich
(differenziert nach Monaten)

Schaubild monatliche Stromerzeugung aus Photovoltaikanlagen 2015 und 2016

 

In Deutschland trug die direkte Umwandlung des Sonnenlichts in Photovoltaikanlagen 2016 mit 38 Milliarden Kilowattstunden etwa 5,9 Prozent zur Deckung des Stromverbrauchs bei. Die Zahl der Photovoltaikanlagen in Deutschland ist in den letzten Jahren erheblich gewachsen. Schätzungen zufolge betrug die installierte Leistung der Photovoltaikanlagen in Deutschland zum Jahresende 2016 insgesamt rund 1,4 Gigawatt.

 

EEG-Regenerativanlagen
(Anteile an der installierten Leistung und der Stromerzeugung von Regenerativanlagen 2015)

Schaubild EEG-Regenerativanlagen und deren Anteile an der installierten Leistung und an der Stromerzeugung im Jahr 2015

 

In den letzten beiden Jahrzehnten gab es erhebliche technische Fortschritte bei der solarthermischen und photovoltaischen Nutzung der Sonnenenergie. Während allerdings solarthermische Anlagen zur Warmwasserbereitung je nach Einsatzart auch in Deutschland wirtschaftlich sein können, ist die photovoltaische Stromerzeugung aus Sonnenenergie immer noch um ein Vielfaches teurer als die konventionelle Stromproduktion. Solarthermische Kraftwerke gibt es Deutschland nicht. Diese Art der Stromerzeugung wird unter anderem in Spanien erforscht. Im heißen Südwesten der USA wurden Anfang der 1990er Jahre ebenfalls einige Anlagen gebaut. Das Konzept der Desertec Foundation sieht vor, Strom im heißen Wüstengürtel der Erde in solarthermischen oder eventuell photovoltaischen Anlagen oder auch mit Hilfe von Windkraftanlagen zu erzeugen. Der Strom soll dann in Industriestaaten übertragen werden, eventuell mit der sogenannten Hochspannungsgleichstromübertragung-Technik, die geringe Übertragungsverluste verspricht.

Solarthermie

ist die Bezeichnung für die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie.

Solare Wärmeenergie kann zur Warmwasserbereitung, zur Raumheizung oder als Prozesswärme Verwendung finden. Darüber hinaus kann sie über eine Dampfturbine auch zur Stromerzeugung genutzt werden. Zum Einsatz kommen hierfür Flachkollektoren, beziehungsweise konzentrierende Kollektoren. Die Internationale Energieagentur, kurz IEA, belegt den weltweiten Vormarsch der solarthermischen Wärmenutzung. Danach wird sich die weltweite Photovoltaik-Kapazität bis 2018 insgesamt 308 Gigawatt erreichen und sich somit mehr als verdoppeln. Die Kapazität solarthermischer Kraftwerke soll sich im gleichen Zeitraum mehr als verdreifachen und 12 Gigawatt erreichen. Die Solarthermie-Kapazität zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung soll sich laut IEA mehr als verdoppeln und bis 2018 rund 500 GWth erreichen.

Solarthermisches Kraftwerk

bündelt über Parabolspiegel Sonnenstrahlen, um mit der dabei entstehenden Wärme aus Dampf Strom zu erzeugen. Bei Solaranlangen ist eine größere Anzahl von Rinnenkollektoren oder Brennspiegeln, sogenannten Parabolspiegeln so zusammengestellt, dass der erhitzte Wärmeträger in einem zentralen Wärmetauscher Dampf zum Antrieb einer Turbine mit Generator oder Prozesswärme abgibt. Entsprechend der erzielbaren Strahlungskonzentration erreicht man mit Rinnenkollektoren eine Arbeitstemperatur von etwa 300 bis 400 Grad Celsius, mit Parabolspiegeln sogar über 1.000 Grad Celsius. Durch Salzwasserspeicher lässt sich am Tag erzeugte Wärme auch in der Nacht nutzen.

Solarturmkraftwerk

Beim Solarturmkraftwerk, auch Zentralreceiverkraftwerk genannt, wird ein ganzes Feld von Spiegeln, auch Heliostate genannt, auf einen Brennpunkt ausgerichtet, in dem sich der zentrale Absorber mit dem zu erhitzenden Medium befindet. Der Absorber wird entweder mit Wasser, flüssigem Natrium oder Luft gekühlt. So können Temperaturen bis zu 1.200 Grad Celsius erreicht werden. Damit die Heliostaten das Sonnenlicht ungehindert zum Absorber reflektieren können, platziert man diesen auf einem Turm. Die Heliostaten müssen genau auf den Brennpunkt ausgerichtet bleiben. Sie sind in der Horizontalachse und Vertikalachse schwenkbar und können der Sonne nachgeführt werden.

Die größte Anlage dieser Art mit einer Nennleistung von 392 Megawatt ist das Ivanpah Sonnenwärmekraftwerk. Es liegt in der Mojave-Wüste im nordöstlichen San Bernardino County (Kalifornien), 60 km südwestlich von Las Vegas.

Demonstrationsanlagen wurden darüber hinaus unter anderem in Spanien, Japan, Frankreich, Italien, Russland und den USA errichtet. In Deutschland wurde im Juli 2006 mit dem Bau eines solarthermischen Demonstrations- und Versuchskraftwerks in Jülich (NRW) begonnen, das im Januar 2009 den Testbetrieb aufnahm und 1,5 MWel Leistung erbringen soll.

 

Funktionsweise eines Solarturmkraftwerks

 

Schematische Darstellung eines Solarturmkraftwerks

Quelle: Wikipedia: RobbyBer; Schema eines Solarturm-Kraftwerks

Sonnenenergie

Sonnenkollektoren

sind Vorrichtungen, um die im Sonnenlicht enthaltene Energie zu sammeln. Die einfallende Sonne trifft auf einen Kollektor, dessen Rückfläche geschwärzt ist. Die absorbierten Sonnenstrahlen werden in Wärme umgewandelt. Der Kollektor enthält einen Absorber, zum Beispiel ein Rohr oder eine Platte aus Metall oder Kunststoff, innerhalb eines wärmegedämmten Kastens. Dieser Kasten ist mit einer transparenten Abdeckung aus Glas oder Kunststoff versehen. Abgeleitet wird die gesammelte Wärme über ein Röhrensystem. Darin zirkuliert eine Flüssigkeit als Wärmeträger, angetrieben durch eine zentrale Pumpe.

In Mitteleuropa kommt aufgrund des hohen diffusen Strahlungsanteils für die direkte Umwandlung der Sonnenenergie in Wärme in erster Linie der Flachkollektor infrage, der Temperaturbereiche bis 150 Grad Celsius abdeckt.

Zentrale Einsatzgebiete sind:

  • die Warmwasserversorgung,
  • die Erwärmung von Schwimmbädern und
  • je nach Jahreszeit vollständig oder zum Teil eine Beteiligung an der Raumheizung.

In besonderen Fällen ist auch eine Nutzung als Prozesswärme möglich.

Soziale Marktwirtschaft

Ist neben der freien Marktwirtschaft eine weitere idealtypische Variante einer marktwirtschaftlichen Ordnung. Ihr Hauptmerkmal ist die Verbindung des Systems der freien Marktwirtschaft mit der Idee der sozialen Gerechtigkeit: Dabei sind die Prinzipien des freien Marktes und des Wettbewerbs auch in einer sozialen Marktwirtschaft gültig. Lediglich an Stellen, an denen der freie Wettbewerb sozial unerwünschte Folgen nach sich ziehen würde, hat der Staat die Aufgabe, korrigierend und regulierend einzugreifen. Dies kann mit dem Prinzip „So viel Freiheit wie möglich und so viel Staat wie nötig“ umschrieben werden.

In der sozialen Marktwirtschaft ist der Staat verantwortlich,

  • dafür zu sorgen, dass der Wettbewerb auf dem Markt funktioniert (Wettbewerbspolitik),
  • Beschäftigte und finanziell Schwache durch ein soziales Netz, beispielsweise durch Arbeitslosengeld, Erziehungsgeld oder eine gesetzliche Rente, abzusichern (Einkommens-, Vermögens- und Sozialpolitik),
  • Konjunkturschwankungen durch geldpolitische Maßnahmen zu dämpfen (Konjunkturpolitik),
  • Aufgaben zu übernehmen, die über den Markt nicht oder nicht ausreichend angeboten werden (zum Beispiel Bildungs- oder Strukturpolitik).

Das Modell der sozialen Marktwirtschaft ist die Wirtschaftsordnung der Bundesrepublik Deutschland. Es wurde nach dem Zweiten Weltkrieg maßgeblich durch Alfred Müller-Armack und Ludwig Erhard geprägt. Die Grundlage bildeten dabei die wirtschaftstheoretischen Vorstellungen des Neoliberalismus und des Ordoliberalismus, insbesondere die Ideen von Walter Eucken und der Freiburger Schule. Während Müller-Armack die Idee und den Begriff der sozialen Marktwirtschaft entwickelte, sorgte insbesondere Ludwig Erhard dafür, dass dieser Begriff Einzug in die Bundespolitik fand und die soziale Marktwirtschaft praktisch umgesetzt wurde.

Stromausfall

Aktualisiert!

ist die unbeabsichtigte Unterbrechung der Versorgung mit Elektrizität. Elektrischer Strom muss im selben Moment erzeugt und transportiert werden, in dem er gebraucht wird. Anlass für einen Stromausfall eines ganzen Gebiets kann sein:

  • ein Defekt in einem Kraftwerk,
  • die Beschädigung einer Leitung,
  • ein Kurzschluss oder
  • eine lokale Überlastung des Stromnetzes.

Lässt sich für den momentanen Bedarf im jeweiligen Netz nicht genügend Energie aktivieren, sinkt die Netzfrequenz. Dieser Fall heißt Unterfrequenz. Lässt sich durch die kurzfristige Aktivierung von Reserven das System nicht stabilisieren, wird der automatische Lastabwurf vollzogen. Kann auch dadurch keine Stabilisierung erreicht werden, erfolgt als letzte Konsequenz eine Auftrennung in mehrere, zueinander asynchrone Netzbereiche, zwischen denen kein Leistungsfluss mehr stattfindet. In einzelnen Netzbereichen kommt es damit zu totalen Ausfällen, da sich die Kraftwerke automatisch vom Netz trennen. So kommt es zu einer Untergliederung nach Art des Stromausfalls in Netzwischer, Brownout oder Blackout.

 

Stromerzeugung

Aktualisiert!

ist die Bezeichnung für die technische Gewinnung elektrischer Energie, die über Stromnetze zum Verbraucher transportiert wird. Aus physikalischer Sicht findet keine Stromerzeugung, sondern eine Umwandlung anderer Energieformen wie beispielsweise Sonnenenergie, Windenergie oder chemische Energie statt. Letztere findet sich dabei in fossilen Energieträgern wie Kohle oder Erdöl.

Die Anteile der Energieträger an der Stromerzeugung haben sich in den vergangenen zehn Jahren deutlich verändert. Kohle und Kernenergie waren 2016 mit einem Anteil von 53 Prozent zwar weiterhin die wichtigsten Energieträger, 1999 waren es allerdings noch etwa 80 Prozent. Stattdessen wurde in Deutschland mehr Strom aus erneuerbaren Energien und Erdgas produziert.

Bruttostromerzeugung
(Anteile der einzelnen Energieträger 2015 und 2016 an der erzeugten Strommenge)

Infografik Anteile der einzelnen Energieträger 2015 und 2016 im Vergleich an de erzeugten Bruttostrommenge

 

Die Erzeugung aus erneuerbaren Energien hat sich seit 1999 mehr als verdreifacht und stieg 2016 auf einen Anteil von 29 Prozent, Erdgas hatte einen Anteil von 12 Prozent. 1999 trugen regenerative Energieträger fünf Prozent zur Stromerzeugung bei, Erdgas zehn Prozent.

Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien
(Anteile der einzelnen Energieträger 2015 und 2016 an der aus erneuerbaren Energien erzeugten Strommenge)

Schaubild Anteile der einzelnen Energieträger 2015 und 2016 an der aus erneuerbaren Energien erzeugten Strommenge

 

Tiefgreifende Veränderungen des Energiemixes bei der Stromerzeugung

Die Bundesregierung strebt vor allem aus Gründen des Klimaschutzes eine tiefgreifende Veränderung des Energiemixes bei der Stromerzeugung an. Nach ihrem Energiekonzept in der Entwurfsfassung vom 7. September 2010 soll bis 2020 der Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch 35 Prozent betragen. Dabei strebt die Bundesregierung folgende Entwicklung des Anteils der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch an:

  • 50 Prozent bis 2030,
  • 65 Prozent bis 2040,
  • 80 Prozent bis 2050.

Die Herausforderung ist gewaltig. Das System der Stromversorgung muss grundlegend erneuert werden. Soweit nicht kostengünstiger Ökostrom aus dem Ausland importiert werden kann, müssen vor allem neue Windkraftwerke, Biomassekraftwerke und Solarkraftwerke errichtet werden. Für die wetterabhängige Stromerzeugung aus Solarkraftanlagen und Windkraftanlagen müssen konventionelle Kraftwerke für jene Zeiten in Reserve stehen, wenn der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint. Diese werden auch als Schattenkraftwerke bezeichnet.

Fossile Kraftwerke sollen nach dem Energiekonzept der Bundesregierung überwiegend in Kraft-Wärme-Kopplung betrieben werden und mit Carbon Capture and Storage-Technik, kurz CCS-Technik versehen sein. Neue Speichertechnologien müssen erforscht und entwickelt werden. Das Stromnetz muss ebenfalls komplett umgebaut werden, denn Strom aus erneuerbaren Energien kann nur noch in begrenztem Umfang verbrauchsnah erzeugt werden. So muss beispielsweise Windenergie von den Erzeugungsschwerpunkten an der Küste mit neuen Übertragungsleitungen zu den Nachfrageschwerpunkten im Westen und Süden Deutschlands transportiert werden. Darüber hinaus sind die vorhandenen Netze bisher nicht auf die Stromeinspeisung durch zahlreiche dezentrale Erzeugungsanlagen ausgerichtet. "Das zu erwartende Investitionsvolumen liegt in einer Größenordnung von rund 20 Milliarden Euro jährlich“, heißt es im Energiekonzept der Bundesregierung. Dies sind in 40 Jahren also zusammen etwa 800 Milliarden Euro.

Stromverbrauch

Aktualisiert!

ist die Menge an elektrischer Energie, die von elektrischen Geräten in einem definierten Zeitraum verbraucht wird.

Im Jahr 2016 betrug der Netto-Stromverbrauch in Deutschland 525,1 Milliarden Kilowattstunden. Gut zwei Drittel des Stroms wurden für Produktionsprozesse in der Industrie sowie im Sektor Gewerbe, Handel und Dienstleistungen genutzt.

Die Anteile der einzelnen Verbrauchergruppen blieben in den vergangenen zehn Jahren weitgehend stabil. Größter Verbraucher war auch 2016 die Industrie mit einem Anteil von 47 Prozent. Die zweitgrößte Gruppe bildeten Gewerbe, Handel und Dienstleistungen mit einem Anteil von 26 Prozent. Die rund 40 Millionen Haushalte nutzten 24,5 Prozent des Stroms in Deutschland, der Verkehr kam auf drei Prozent.

 

Stromverbrauch in Deutschland nach Verbrauchergrupen für das Jahr 2016
(Angaben in Prozent)
 

Tortendiagramm Stromverbrauch in Deutschland nach Verbrauchergrupen für das Jahr 2016

Subsidiarität

ist eine politische und gesellschaftliche Maxime, die Selbstverantwortung vor staatliches Handeln stellt. Demnach sind bei einer staatlich zu lösenden Aufgabe zuerst und im Zweifel die untergeordneten, lokalen Glieder wie Stadt, Gemeinde oder Kommune für die Umsetzung zuständig, während übergeordnete Glieder zurücktreten.

Systemdienstleistungen

sind jene für die Funktionstüchtigkeit notwendigen Dienste in der Elektrizitätsversorgung, die Netzbetreiber neben der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie zusätzlich erbringen. Dies sind unter anderem:

  • Frequenzhaltung,
  • Spannungshaltung,
  • Versorgungswiederaufbau,
  • Betriebsführung.

Die Bereitstellung von Regelenergie zur Frequenzhaltung ist die Systemdienstleistung mit dem ökonomisch höchsten Gewicht.