Solarenergie und Blackouts – welche Chance und Gefahren bringt die Energiewende

Bringt uns Solarenergie in der Energiewende voran? Stromausfälle über einige Tage hinweg, wie sie in den Vereinigten Staaten ab und zu vorkommen, sind in der Bundesrepublik Deutschland laut Statistik überaus selten. Gerade einmal um die elf Minuten müssen Verbraucher in Deutschland auf Strom verzichten. Die ansteigende Anzahl der Verbraucher und die aktuellen Wetterextreme können das Energieversorgungsnetz an die Grenze der Möglichkeiten bringen. Vor allem vor dem Hintergrund Mobilitätswende, die auf E-Autos setzt und der Veränderungen des Wetters in Deutschland aufgrund des Klimawandels.

Werden die Stromleitungen und Strommasten in Mitleidenschaft gezogen, kann es einige Tage dauern, bis die Energieversorgung wieder funktionsfähig ist.

Verfügen Sie über eine Fotovoltaikanlage, können Sie sich gegen einen solchen Fall schützen. Das ist auch dann machbar, wenn Sie Energie in das öffentliche Versorgungsnetz einspeisen. Bei einem Ausfall von Strom trennt sich nämlich eine Fotovoltaikanlage automatisch vom Stromnetz. Das dient zum Schutz der Personen, die Reparaturen am öffentlichen Versorgungsnetz durchführen, um die Energieversorgung wieder zu ermöglichen. Die Anlagen produzieren natürlich weiter Strom und könnten damit gefährliche Kurzschlüsse verursachen.

Solarspeicher mit Notstromfunktion

solarenergie photovoltaik

Hat sich eine Fotovoltaikanlage bei einem Stromausfall vom Energienetz getrennt, können Sie die damit produzierte Energie trotz Speicher nicht so einfach eigenständig nutzen. Das hängt damit zusammen, dass sich der Wechselrichter per Automatik abschaltet. Um die erzeugte Energie verwenden zu können, brauchen Sie einen Energiespeicher. Die Fotovoltaikanlage können Sie als Insellösung oder mit einem Notstromsystem verwenden.

Setzen Sie ein Ersatz- oder Notstromsystem ein, kann die im Speicher vorhandene Energie für alle oder einzelne Verbraucher in Ihrem Haushalt verwendet werden. Das ist so lange machbar, bis die Energie im Speicher zur Gänze verbraucht ist. Der Verbrauch ist auf die Aufnahmefähigkeit des Speichers begrenzt.

Anders sieht es bei einer Inselvariante aus. Die Versorgung der Verbraucher im Haushalt ist gewährleistet und nicht auf die Speicherkapazität des Stromspeichers eingeschränkt. Bei einem Ausfall des Stromnetzes kann der Speicher weiterhin von der Fotovoltaikanlage geladen werden. Im Inselbetrieb läuft die Anlage unabhängig vom Versorgungsnetz und erzielt einen Grad an Autarkie von nahezu 100 Prozent. So sind Sie nicht vom Stromausfall betroffen und können weiterhin die Vorzüge der modernen Gesellschaft nutzen.

Funktionsweise eines Inselsystems

Ein Inselsystem ist die beste Möglichkeit, um mit der Fotovoltaik Anlage für den Fall eines Stromausfalls entsprechend vorzusorgen. Solche Systeme eignen sich ebenfalls für die Umrüstung einer bestehenden Anlage. Möchten Sie ein Inselsystem mit Speicher anbringen, sollten Sie darauf achten, dass es vollkommen unabhängig vom Netz funktionieren kann.

Manche dieser Systeme werden auch Hauskraftwerk genannt und können ohne weitere Geräte ein vollkommen autarkes Stromnetz bilden. Solche Systeme ermöglichen die Produktion von Energie und verfügen über einen eingebauten Wechselrichter.

Andere inselstromfähige Gerätschaften sind mit einem Wechselrichter kombiniert. Der Vorgang der Ladung und Entladung des Speichersystems wird vom Wechselrichter gesteuert. Fällt das öffentliche Versorgungsnetz aus, kann sich das Speichersystem auch weiterhin mit der von der Fotovoltaikanlage produzierten Energie aufladen.

Voraussetzung für ein Inselsystem

Die Voraussetzung für ein Inselsystem ist eine Abtrennung vom öffentlichen Energienetz. So können sämtliche Phasen des Haushalts unabhängig von der Kapazität des Speichers mit Energie versorgt werden. Im Inselbetrieb kann der Speicher weiterhin mit Energie aus der Fotovoltaikanlage aufgeladen werden, um kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen.

Vorteile von Inselsystemen

  1. Man ist weniger auf das öffentliche Stromnetz angewiesen und unabhängiger vom Strompreis.
  2. Man erhält eine Vergütung für den ins Netz eingespeisten Strom.
  3. Mit einem Speicher kann man die überschüssige Energie vorerst speichern und zu einem späteren Zeitpunkt nutzen, wenn die Solaranlage keinen Strom produziert oder das öffentliche Stromnetz zusammenbricht.
  4. Solaranlagen können ohne große Anfangsinvestitionen mit Speicher gemietet werden.

Chancen durch erneuerbare Energien

Die Vorteile von erneuerbarer Energie sind mannigfaltig. Der wesentliche Aspekt ist die Dringlichkeit, die Treibhausgase zu reduzieren und auf diese Art und Weise den Klimawandel wesentlich zu verlangsamen. Teilweise wird sogar angenommen, dass man den Wandel mit den regenerativen Energien stoppen könnte. Stoppen heißt in diesem Kontext, dass die Erwärmung unter 1,5 bzw. 2 Grad bleibt.

Erneuerbare Energien verursachen, verglichen mit Öl oder Kohle, nahezu keine Emissionen. Zusätzlich stehen diese Energiequellen wie Sonne und Wind, unbegrenzt zur Verfügung und sind nicht knapp wie zum Beispiel fossile Brennstoffe. Weiterhin sind die Energiequellen weltweit verfügbar, was die Abhängigkeiten von einigen Staaten begrenzt und auf diese Weise die Stromversorgung für ein Land sichert.

Wenn Energie lokal erzeugt wird, können Transportkosten eingespart werden. Lokale Anlagen stärken die regionale Wirtschaftskraft, indem Jobs geschaffen werden. Auch die enorme Gefahr, welche zum Beispiel den Kernkraftwerken innewohnt, ist bei erneuerbaren Energiequellen marginal.

Nachteile von erneuerbaren Energien

Als größter Nachteil von erneuerbaren Energien galten lange Zeit die hohen Kosten. Denn die waren pro Kilowattstunde (kWh) höher als bei fossilen Energiequellen. Inzwischen sind die Kosten je Kilowattstunde in erster Linie bei großen Anlagen mit erneuerbaren Energien oftmals geringer. Bei kleineren Anlagen wie einer Fotovoltaik- oder Solarthermie-Anlage auf dem Dach hängt das Resultat vor allem vom Eigenverbrauch, den Preisen der Energie und den Fördergeldern ab.

Gibt es genügend Mittel und sind die Preise für fossile Energielieferanten hoch, können erneuerbare Energien auch besser abschneiden. Durch den steigenden Stromverbrauch mit der Nutzung von Speichern werden die Versorgungsnetze auch geringer belastet.

Die Förderungen und die Anpassung der erforderlichen Infrastruktur und Versorgungsnetze an erneuerbare Energien kosten zwar Geld, die Investitionen dürften sich aber längerfristig bezahlt machen. Fachleute gehen nämlich davon aus, dass die wesentlich geringeren Emissionen der erneuerbaren Energiequellen für weniger Unkosten sorgen als konventionelle Energiequellen.

Zu den oftmals angeführten Nachteilen der erneuerbaren Energien zählt die Verfügbarkeit im Tages- oder Jahresverlauf. Denn manche erneuerbaren Energien sind nicht ständig verfügbar, beispielsweise bei Fotovoltaik, wenn keine Sonne am Himmel steht, oder bei Windkraft, wenn kein Wind zu spüren ist. Doch auch dort haben sich die Vorzeichen geändert. Durch immer preisgünstigere und leistungsfähigere Speicher lässt sich die Verfügbarkeit wesentlich verbessern. Vor allem für Fotovoltaik gibt es mittlerweile bezahlbare Speichermedien in Form von Batterien.

Bei der längerfristigen Verfügbarkeit sind aber die erneuerbaren Energien im Vorteil: Während viele fossile Energieträger langsam zur Neige gehen, gibt es erneuerbare Energien im Überfluss. Aufgrund begrenzt verfügbarer Flächen und veralteter Netze gibt es jedoch auch bei Solarenergie Grenzen.

Was ist erneuerbare Energie?

solarenergie paneel

Unter dem Begriff erneuerbare Energiequellen fasst man Energiequellen, welche aus menschlicher Perspektive unendlich verfügbar sind. Darunter zählt man neben der Windkraft und der Solarenergie auch die Erdwärme, die Wasserkraft, sowie Biomasse und Biogas.

Die Arten erneuerbarer Energie

In den letzten Jahren ist der Anteil erneuerbarer Energie am Gesamtverbrauch an Energie stetig gestiegen. Das liegt auch daran, dass die Investitionen in diese Energiequellen vom deutschen Staat unterstützt wurden. Strom, der zu 100 % aus erneuerbaren Energiequellen stammt, bezeichnet man auch als Ökostrom.

Zu den erneuerbaren Energiequellen zählt man

  • Sonnenlicht / Sonnenwärme = Solarenergie
  • Wasserkraft
  • Windkraft
  • Erdwärme
  • Biomasse / Biogas

Auch Arbeitsplätze entstehen durch diese erneuerbaren Energien. Wie viele es genau sind, ist nicht leicht zu sagen. Das hängt natürlich auch davon ab, ob etwa Lieferanten mitgerechnet werden. Einschlägige Studien schätzen den Beschäftigungseffekt der erneuerbaren Energien auf 338.600 bis 530.000 Arbeitsplätze. Werden nur direkte Arbeitsplätze gezählt, sind es aber nur 12.000 bis 55.000. Erst im Jahr 2050 würde die Nettobeschäftigungswirkung, also der Zuwachs, bei 250.000 Jobs liegen.

Grünes Gas gegen den Blackout?

Eine weitere Entwicklung, die die Stabilität des Netzes garantieren soll und gleichzeitig Stromausfälle verhindert, ist es, ein Sicherheitsnetz von Gaskraftwerken zu bauen. Das wirkt auf den ersten Blick etwas komisch, da man zuerst an fossiles Gas denkt, welches alles andere als klimafreundlich ist. Allerdings wird nun schon seit Jahren an Gaskraftwerken geforscht, die mit Wasserstoff betrieben werden und wie bei Solarenergie fast emissionsfrei Strom erzeugen.

Rechnungen zufolge sollten für dieses Sicherheitsnetz um die 73 Gigawatt bis 2050 bereitgestellt werden. Der Studie zufolge liegt dabei zugrunde, dass alle Kohlekraftwerke bis zum Ende dieses Jahrzehnts abgeschaltet werden, was in Anbetracht der aktuellen EU-Klimaziele ein realistisches Szenario ist.

Philipp Litz, Projektleiter bei Agora Energiewende, zeigt sich zuversichtlich, dass die Zeit bis dahin ausreicht, um die nötigen Kapazitäten zu bauen. „Wir gehen davon aus, dass vor allem viele kleine, dezentrale Gasmotoren und -turbinen installiert werden. Das geht deutlich schneller als der Bau von Großkraftwerken.“

Die Zukunft von erneuerbarer Energie

Als dominierende Technologie bei erneuerbarer Energie haben sich die horizontalachsige Turbine mit drei Blättern und die Silizium-Solarzelle (Fotovoltaik) herausgestellt. Mit diesen lässt sich mittlerweile zu einstelligen Cent-Beträgen Energie produzieren – durch Solarenergie. Doch wenn auch die Bereiche Wärme (Wärmepumpe) und Verkehr (Elektroauto) beim Klimaschutz vorankommen sollen, wird sich der Bedarf an Grünstrom zumindest verdoppeln, wenn nicht gar verdreifachen. Hierfür ist die Kapazität an Solarenergie bei weitem noch nicht erreicht.

Der Platz für neue Windanlagen und Solarzellenparks ist nicht ohne Ende vorhanden. Gerade gegen die Windkraft protestieren bereits jetzt zahlreiche Naturschützer und auch die Felder mit Solarpaneels, die Solarenergie produzieren, sind ihnen ein Dorn im Auge. Deshalb tüfteln die Forscher und Experten an neuen Möglichkeiten, Strom aus erneuerbaren Quellen zu beziehen: mit schwimmenden Solarzellen, mit Winddrachen, mit Flusskraftwerken, mit Solarstraßen oder mit Wasserkraftwerken.

Dennoch gehen Experten davon aus, dass noch mehr erneuerbare Energie in der Bundesrepublik vor allem mit Windkraft und Solarenergie erschlossen wird. Das Potenzial für Wasser, für Erdwärme (Geothermie) oder für Biomasse gilt als eher gering. Größer ist es hingegen bei der Erzeugung von Solarenergie mittels Fotovoltaik und auch Solarthermie – vor allem auf den Dächern von Privathäusern.

Für die Zukunft von erneuerbarer Energie wird eine zusätzliche Technologie von Bedeutung sein: die der Speicher. Auch Solarenergie und Strom aus Solarthermie will gespeichert sein. Mit ausreichend Speicherkapazität kann man nicht zentrale Lösungen schaffen und Spitzen oder Flauten bei der Erzeugung und dem Verbrauch leichter bewältigen. Dank erneuerbarer Energien sind diese auch deutlich klimafreundlicher. Wichtig sind dafür aber auch geeignete Versorgungsnetze sowie Fortschritte bei der Digitalisierung. Hier gibt es noch Einiges zu tun.

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