Windkraft und Energiespeicher am Beispiel einer mittelgroßen deutschen Stadt

Medien, Grüne und Journalisten sprechen in letzter Zeit häufig darüber, dass die unzuverlässigen erneuerbaren Energien mit Speichersystemen zu einer echten Konkurrenz für die traditionelle Energieversorgung werden könnten. Aber niemand spricht über die tatsächlichen Kosten oder legt eine Berechnung vor. Deshalb präsentieren wir Ihnen hier auf GFrei.News, was eine Energiespeicherlösung tatsächlich bedeuten würde.

Ein Energienetz ist kompliziert. So kompliziert, dass man sich all die Zusammenhänge als Laie nur schwer vorstellen kann. Um zu verdeutlichen, welche Kosten eine „Energiewende“ mit Windkraft und Energiespeichern tatsächlich verursachen würde, stellen wir hier eine Beispielrechnung für die Energieversorgung der Stadt Würzburg vor. Ziel ist es, den Bedarf der Stadt ausschließlich mit Windrädern und entsprechenden Speichersystemen zu decken, um gleichzeitig die Ausfallsicherheit zu gewährleisten.

Was würde es bedeuten, eine Stadt wie Würzburg (rund 70.000 Haushalte) exemplarisch mit Windenergie und einem modernen Energiespeichersystem zu versorgen? Dieser Artikel beleuchtet die Herausforderungen sowie die Auswirkungen auf Verbraucher und Industrie.

1. Das Szenario: Windkraft und Batteriespeicher

Als Modell für eine erneuerbare Energieversorgung wurde ein System aus Windkraftanlagen und Batteriespeichern konzipiert:

• Windkraft: 29 Windräder mit je 2,5 MW Nennleistung und einer durchschnittlichen Jahresproduktion von 4.500 MWh pro Anlage. Insgesamt ergibt sich eine Jahresproduktion von 130.500 MWh.
• Batteriespeicher: Ein Lithium-Ionen-Speicher mit einer initialen Kapazität von 2,3 GWh, der erforderlich ist, um Schwankungen in der Stromproduktion auszugleichen und auch in windstillen Zeiten Energie bereitzustellen.
• Redundanz: Zur Sicherstellung der Versorgungssicherheit wurden 20 % zusätzliche Windkraftkapazität (sechs weitere Windräder) und eine Verdopplung der Speicherkapazität eingeplant.

Das Ziel ist, den gesamten Energiebedarf der Stadt, etwa 649.000 kWh pro Tag (237 GWh pro Jahr), mit Windkraft und einem modernen Lithium-Ionen-Speicher ausfallsicher zu decken.

2. Platzbedarf und Eingriffe in die Natur

a) Platzbedarf für Windkraftanlagen und Infrastruktur

Ein modernes Windrad benötigt inklusive der Schutzzonen und den notwendigen Zufahrtswegen, Stellflächen für Baukräne sowie Infrastrukturgebäuden rund 0,12 km² Fläche. Für 35 Windräder ergibt sich ein Flächenbedarf von 4,2 km² (420 Hektar).

b) Rodung von Wald

Sollten die Windräder in Waldgebieten errichtet werden, müsste für die gesamte Anlage ein Waldgebiet von etwa 4,2 km² (420 Hektar) gerodet werden. Dies entspricht der Größe von etwa 588 Fußballfeldern. Die Rodung würde zu erheblichen Eingriffen in das ökologische Gleichgewicht führen und Lebensräume von Tieren beeinträchtigen.

c) Platzbedarf für Speicheranlagen und Umspannwerke

Ein Batteriespeicher mit 2,3 GWh Kapazität benötigt je nach Bauweise etwa 2 Hektar. Bei einer Verdopplung der Kapazität für die Redundanz steigt der Platzbedarf auf 4 Hektar. Hinzu kommen Flächen für Umspannwerke, die zusätzliche 2 Hektar beanspruchen. Der Gesamtbedarf für Speicher und Umspannwerke beträgt somit 6 Hektar.

3. Die Kostenübersicht

Die Kosten für den Aufbau und Betrieb des Systems setzen sich aus mehreren zentralen Komponenten zusammen, die jeweils spezifische Anforderungen und Herausforderungen mit sich bringen:

a) Windkraftanlagen

• Gesamtzahl der Anlagen: 35 Windräder (inkl. Redundanz).
• Kosten pro Windrad: Durchschnittlich 5,8 Mio. Euro (Bau und Installation).
• Wartungskosten: Geschätzt bei 2–3 % der Investitionssumme pro Jahr.
• Gesamtkosten: 203,5 Mio. Euro.

b) Batteriespeicher

• Speicherkapazität: 4,6 GWh (inkl. Verdopplung für Redundanz).
• Kosten pro kWh Kapazität: 300 Euro/kWh.
• Wartungskosten: Etwa 2 % der Investitionssumme pro Jahr.
• Austauschzyklen: Alle 10 Jahre, vollständiger Austausch erforderlich.
• Gesamtkosten: 1.213,93 Mio. Euro.

c) Umspannwerke

• Anzahl: Mehrere Standorte für effiziente Netzabdeckung.
• Kosten pro Umspannwerk: Durchschnittlich 5 Mio. Euro.
• Gesamtkosten: 15 Mio. Euro.

d) Gesamtprojektkosten

Die Gesamtkosten für die Windkraft- und Speicherinfrastruktur über 20 Jahre belaufen sich auf 1,432 Mrd. Euro.

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4. Stromgestehungskosten und Endkundenpreis

Die Stromgestehungskosten (LCOE) für das System umfassen die folgenden Hauptkostenpunkte:

• Kapital- und Investitionskosten: ~50 % der Gesamtkosten.
• Wartung und Betrieb: ~30 % der Gesamtkosten.
• Finanzierungskosten: ~20 % der Gesamtkosten.
• Speicherverluste: Verluste durch Ineffizienzen (ca. 10 % Wirkungsgradverlust).

Zusätzliche Endkundenkosten:

• Netznutzungsentgelte: ~25 % (etwa 13,83 Cent/kWh).
• Steuern und Abgaben: ~45 % (etwa 24,89 Cent/kWh).
• Vertriebskosten: ~5 % (etwa 2,77 Cent/kWh).

Die Gesamtkosten führen zu Stromgestehungskosten von 55,32 Cent/kWh und einem Endkundenpreis von 97 Cent/kWh.

5. Herausforderungen und Auswirkungen

a) Kosten für Verbraucher und Industrie

• Haushalte: Der aktuelle Strompreis in Deutschland liegt bei etwa 30 bis 40 Cent/kWh. Ein Anstieg auf 97 Cent/kWh würde die Stromrechnung um mehr als das Dreifache erhöhen und für viele Haushalte eine enorme finanzielle Belastung darstellen.
• Industrie: Für fast alle produzierenden Betriebe, inklusive Bäckereien und andere Nahrungsmittelhersteller, wäre ein solcher Strompreis das sofortige Aus. Für alle anderen Unternehmen wäre die Wettbewerbsfähigkeit erheblich gefährdet.
• Traditionelle: Stromentstehungskosten für Kohle- und Atomkraftwerke liegen bei einem 10tel der Kosten oder günstiger.

b) Technische und wirtschaftliche Herausforderungen

• Redundanz: Zusätzliche Kapazitäten für die Versorgungssicherheit treiben die Kosten erheblich in die Höhe.
• Speicherverluste: Energieverluste bei der Speicherung erfordern eine zusätzliche Energieerzeugung.
• Wartung und Austausch: Speicher müssen regelmäßig ersetzt werden, was zusätzliche Kosten und endlose Bautätigkeit verursacht.
• Netzausbau: Zusätzliche Investitionen in das Übertragungsnetz sind notwendig.

6. Günstiger, wenn weitflächiger und Strommix?

Natürlich liegt es nahe, dieses extrem reduzierte Szenario als unrealistisch zu erklären. Man könnte annehmen, dass die Diversifizierung mit anderen erneuerbaren Energien Probleme lösen würde, die dieses Szenario aufwirft.

Das Gegenteil ist der Fall. Aufgrund des langen, dunklen Winters in Deutschland wäre ein Szenario mit Solarzellen im Mix noch mal um 30% teurer, da diese Nachts keinen Strom und in dunklen Wintertage nur 10% ihrer Kapazität bringen.

Aufgrund des Stadtmodells sind Negativenergiepreise die wir zahlen müssten, noch nicht einmal in der Kalkulation enthalten. Diese entstehen, wenn wir eine Stromüberproduktion in das europäische Stromnetz einspeisen und unsere Nachbarstaaten dazu zwingen, spontane Überproduktionen abzunehmen. Die Negativstromkosten die bereits jetzt für Deutschland im Jahr 2023 anfielen, lassen sich auf etwa 280–300 Millionen Euro schätzen.

Deutschlandweit würde solch ein Szenario bedeuten, wir bräuchten knapp 100.000 Windräder, die mehr als 3 % der gesamten Landesfläche bedecken würden und 20 Millionen Tonnen Batterien! Damit würde Deutschland alle 10 Jahre 3 % der gesamten Lithiumreserven unseres Planeten verbrauchen! Industrielle Produktion wäre aufgrund der Kosten unmöglich.

Dieses einfach aufgebaute, aber sachlich richtige Szenario sollte für jeden verständlich aufzeigen, dass die „Energiewende“ ein undurchführbares Projekt ist, das auf nichts als Ideologie und  fehlender Bildung grüner Politiker und Journalisten basiert.