Wohlstand für alle dank Energiewende

von Dr. Rainer Stark
Wohlstand für alle dank Energiewende

Ein Leitartikel in der heutigen Tageszeitung „Windbürgergeld soll
Gegner von Windparks besänftigen“ wirft die Frage auf, wieviel Bürger
denn davon überhaupt betroffen sind oder mit anderen Worten „Wieviel
Windräder bzw. Windkraftanlagen (WKA) sind denn zu installieren, um
möglichst viele Windbürger zu beglücken?“

Dabei soll in einer ersten diesbezügliche Überschlagsrechnung davon
ausgegangen werden, dass lediglich die bisherige gesamte Stromerzeugung
in Deutschland und der motorisierte Individualverkehr (MIV) durch
alternative Energiequellen gedeckt wird. Fossile Energieträger für Raum-
und Prozesswärme sowie andere Verkehrsträger (Luftfahrt,
Straßengüterverkehr, Schifffahrt u. a.) sowie die Landwirtschaft, die
immerhin noch mehr als 50% der CO2-Emissionen verursachen, werden wie bisher genutzt.

Es gelten folgende Voraussetzungen:

  • Die gesamte derzeitige Stromerzeugung von jährlich 649 TWh[1] bleibt auf dem bisherigen Niveau und erfolgt durch erneuerbare Energiequellen.
  • Der motorisierte Individualverkehr erfolgt durch Elektrofahrzeuge.
  • Das fluktuierende Angebot von Wind und Sonne wird durch noch zu entwickelnde Energiespeicher mit einem Wirkungsgrad von 100%[2]
  • Die Stromerzeugung aus Photovoltaik, Wasser und biogene Brennstoffe lässt sich um 20% erhöhen.
  • Keine Nutzung von Kernenergie

In 2018 betrug die Bruttostromerzeugung in Deutschland gem.
Bundesumweltamt 649 TWh, davon aus erneuerbaren Energiequellen rd. 225
TWh. Diese setzten sich zusammen aus

Windenergie             110,0 TWh

Photovoltaik                45,8 TWh

Wasserkraft                18,0 TWh

Biogene Brennstoffe  50,8 TWh

224,6 TWh → 34,6 % der Bruttostromerzeugung

Ende 2018 waren 30.518 WKA (davon 1.305 Offshore) in Betrieb. Die
mittlere jährliche Stromerzeugung je WKA der jetzigen Leistungsklasse
beträgt somit

Voraussetzungsgemäß wird die Stromerzeugung aus Photovoltaik, Wasser und biogene Brennstoffe um 20% gesteigert. Das sind

                        1,2*(45,8 + 18,0 + 50.8) TWh = 137,5 TWh.

Damit ergibt sich folgende Bilanz, wonach noch 401,5 TWh durch WKA abzudecken sind:

aus Photovoltaik, Wasser biogene Brennstoffe            137,5 TWh

aus existierenden WKA                                                        110,0 TWh

aus noch zu errichtenden WKA                                         401,5 TWh

649,0 TWh.

Um diese 401,5 TWh zu erzeugen, sind noch

erforderlich. Mit den bereits existierenden WKA sind somit allein zur Deckung des bisherigen Strombedarfs zusammen

111.500 + 30.518 = 142.018 bzw. rd. 142.000 WKA

erforderlich.

Der MIV ist mit einem Endenergieverbrauch (Benzin, Diesel, Gas) von
400 TWh der größte Energieverbraucher im Verkehrssektor (750 TWh). Im
Fahrzeug wird Endenergie in Nutzenergie umgewandelt. Bei einem
durchschnittlichen Wirkungsgrad über alle Fahrzeugtypen und
Leistungsstufen von 30% folgen daraus 120 TWh als Nutzenergie. Diese
muss als Strom durch WKA bereitgestellt und bis zum E-Motor des
Fahrzeuges geleitet werden. Die Wirkungsgrade dieser Übertragung sollen
für Stromtransport und Umspannung 90%, Batterie 90% und E-Motor 85%
betragen,
d. h. 0,9 * 0,9 * 0,85 = 0,69 bzw. 69%. Daraus folgt ein Strombedarf von
120/0,69 = 174 TWh. Dieser Strom reicht allerdings nicht aus, um den
bisher üblichen Fahrkomfort zu gewährleisten. Es ist die Heizung, die
bei Otto- und Dieselmotoren durch Abwärme erzeugt wird. Diese
Fahrzeugheizung muss nunmehr durch Strom erfolgen, der ebenfalls durch
eine WKA bereitzustellen ist. Es wird im Folgenden angenommen, dass die
Fahrzeugheizung ca. 25% der Nutzenergie, d. h. 30 TWh ausmacht. Der
effektive Strombedarf für den MIV würde somit 174 + 30 = 204 TWh
betragen. Dafür sind

erforderlich. Damit ergibt sich ein Gesamtbedarf an WKA für

bisherigen Strombedarf                 142.000 WKA

motorisierten Individualverkehr      57.000 WKA

199.000 WKA.

Diese sind auf dem Territorium[3] von Deutschland, das ca. 390.000 km² beträgt, unterzubringen.

Nun gibt es viele Gebiete, die als Standorte für Windkraftanlagen
völlig tabu sind, so z. B. Natur- und Landschaftsschutzgebiete,
Parkanlagen, historische Stadtkerne, dicht besiedelte Gebiete,
Flugplätze, Kraftwerke, Bundeswehrgelände oder auch die
US-Atomwaffenlager in der Eifel. Werden in erster Näherung zunächst nur
die Naturschutzgebiete (gem. WIKIPEDIA 4,5%) und
Landschaftsschutzgebiete (gem. WIKIPEDIA 28,5%) als mögliche Standorte
abgezogen, verringert sich die verfügbare Fläche zur Aufstellung von WKA
auf

(1 – 0,045 – 0,285) * 390.000 km² = 261.300 km².

Daraus folgt eine WKA-Dichte von

Bei einer gleichmäßigen Verteilung dieser 199.000 WKA über die verfügbare Gesamtfläche Deutschlands[4]würde
somit auf einer quadratischen Grundfläche mit einer Seitenlänge von
1.150 m je eine WKA stehen. Der Abstand von jedem beliebigen Standort in
Deutschland zur nächsten WKA wäre folglich weniger als 580 m. Auf dem
Territorium von Potsdam (187,86 km²) müssten somit 143 und von Cottbus
(165,15 km²) 125 WKA aufgestellt werden.

Fazit: Wenn der gesamte jetzige und der für die Elektrifizierung des
motorisierten Individualverkehrs zusätzlich erforderliche Strom
ausschließlich durch alternative Energiequellen und insbesondere
Windräder (WKA) erzeugt werden soll, sind mindestens 199.000 WKA der
jetzigen Leistungsklasse erforderlich (bisher gibt es ca. 31.000 WKA).
Dies setzt allerdings voraus, dass hinreichend große Stromspeicher mit
einem phantastischen Wirkungsgrad von 100% existieren. Würden diese
199.000 WKA gleichmäßig auf dem Territorium von Deutschland
(ausschließlich Natur- und Landschaftsschutzgebiete und einschließlich
der Küstenzonen) verteilt, so kommen auf einer quadratischen Grundfläche
von 2 km Seitenlänge je 3 Windräder zu stehen.

Reicht diese Entfernung aus, sodass jeder Bürger in den Genuss von Windbürgergeld kommt?

[1] Alle hier verwendeten Energiewerte TWh, GWh beziehen sich auf ein Jahr

[2]
Ein geringerer Wirkungsgrad würde einen höheren Strombedarf zur Folge
haben. Zum Vergleich: Pumpspeicherkraftwerke haben einen Wirkungsgrad
von ca. 70%, Power-to-Gas-Anlagen von 30%.

[3]
Es setzt sich gem. WIKIPEDIA zusammen aus Staatsgebiet (einschl.
Flüsse, Seen, Naturschutzgebiete u. a.) mit 357.376 km² und Küstenzone
(Ausschließliche Wirtschaftszone) mit 32.832 km².

[4] einschl. Städte und Gemeinden, Flüsse und Seen, Flugplätze und Bundeswehrgelände, Parks und Gärten

Quelle

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