Photovoltaik
Teil 2 – Möglichkeiten zur Substitution von Bandenergie
Wie viel Solarstrom erträgt das Netz? Eine forcierte Nutzung von Solar- und Windstrom erhöht den Bedarf an schnell regulierbarer Leistung und an Kraftwerken, die fähig sind, Energie kurz- und mittelfristig zu speichern. Bei der Energiespeicherung variiert der Aufwand zur Lösung dieses Problems je nach dem Standort der PV-Anlagen sehr stark. Heinrich Häberlin* Zur Sicherstellung einer kontinuierlichen Stromversorgung ist immer auch ein gewisser Anteil an Grundlastkraftwerken notwendig. Ideal ist die Produktion von Grundlast- oder Bandenergie durch Laufkraftwerke, die jedoch nicht überall in genügendem Umfang zur Verfügung stehen. Zum Ersatz von Bandenergie aus nicht erneuerbaren Quellen (z. B. die Energie von Kohle-, Öl-, Gas- oder Kernkraftwerken) eignen sich prinzipiell auch neuere CO2neutrale Technologien, zum Beispiel Biomassekraftwerke und geothermische Kraftwerke, die zwar ein gewisses Potenzial haben, aber gegenwärtig noch nicht in grossen Einheiten im Einsatz stehen. Auch solarthermische Kraftwerke in sonnenreichen Gebieten können mit geeigneten thermischen Speichern (z. B. mit flüssigem Salz, Projekt Andasol, Kurzübersicht in [1]) auch in der Nacht Strom produzieren, sodass sie ausser in seltenen längeren Schlechtwetterperioden einen gewissen Teil Bandenergie beisteuern können. Biomassekraftwerke haben sogar noch gewisse Regelmöglichkeiten, was bei verstärktem Einsatz von Strom aus PV-Anlagen und Windkraftwerken sehr erwünscht ist. Allerdings ist das Potenzial von Biomassekraftwerken wegen des relativ schlechten Wirkungsgrades
bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Biomasse ziemlich beschränkt. Soll ein nennenswerter Teil der Bandenergie durch Strom aus PV-Anlagen (oder Windkraftanlagen) ersetzt werden, so muss immer ein Teil der produzierten Energie für stromarme Zeiten zwischengespeichert werden. Die Windenergie ist in Europa heute bereits wesentlich stärker ausgebaut als die Photovoltaik und es ist geplant, sie noch viel weiter auszubauen (siehe Bild 6), sodass sich das Speicherproblem wegen der Windenergie bereits wesentlich früher stellen wird als bei der
Photovoltaik. Bei der Speicherproblematik und den Methoden zu ihrer Lösung bestehen somit gewisse Parallelen zwischen Windenergie und Photovoltaik. Eine forcierte Nutzung von Solarund Windstrom erhöht also den Bedarf an schnell regulierbarer Leistung und an Kraftwerken, die fähig sind, Energie kurz- und mittelfristig zu speichern. Weitsichtige EVU erhöhen deshalb bereits heute ihre entsprechenden Kapazitäten. Bei der Energiespeicherung variiert der Aufwand zur Lösung dieses Problems je nach dem Standort der PV-Anlagen sehr stark. Sind die PV-Anlagen vorwiegend für die Winterenergieproduktion ausgelegt und an Orten mit wenig Nebel aufgestellt (z. B. in den Alpen oder in Südeuropa), so genügt eine Speicherung für wenige Tage zur Überbrückung von Schlechtwetterperioden und zum Ausgleich zwischen Tag und Nacht. Dieses Problem könnte mit
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* Prof. Dr. Heinrich Häberlin, Berner Fachhochschule, Technik und Informatik, Photovoltaiklabor, Burgdorf.
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Geplanter weiterer Ausbau der Windenergie in Europa. Die effektive Entwicklung bis Ende 2008 verlief bisher annähernd entsprechend dieser 2004 erstellten Prognose. Die Ende 2008 in Europa installierte Leistung betrug nach Angaben der EWEA etwa 66 GW. (Grafik: Kraftwerke Oberhasli, Datenquelle European Wind Energy Association EWEA).