Energiegemeinschaften- Status, Entwicklung, Möglichkeiten und Probleme

Am 2. Mai fand ein von der Energie- und Umweltagentur NÖ (eNu) veranstaltetes Webinar mit dem Thema „Fachtreffen Energiegemeinschaften“ statt. Vorgestellt und diskutierten wurden

• statistische Daten zur Entwicklung von Energiegemeinschaften in NÖ, die Ergebnisse der „Task Force EG NÖ“ und wertvolle Tipps zum Umgang mit zahlreichen Problemen bei Administration und Abrechnung von EEGs,
• die Dienstleistungen der EDA und die verschiedenen Zugangsmöglichkeiten zu ihrer Infrastruktur,
• die seit Anfang dieses Jahres mögliche Teilnahme an mehreren Energiegemeinschaften, und
• verschiedene Geschäftsmodelle für Speicher in Energiegemeinschaften sowie reale Probleme, die sich aus der steigenden PV-Überschussproduktion, damit sinkenden Einspeisevergütungen und teilweise negativen Stromkosten am Spotmarkt ergeben

• Die Unterlagen aus diesem Webinar sind nicht dazu geeignet, um sich grundlegend zu Energiegemeinschaften zu informieren, sondern erfordern praktische Erfahrung mit PV-Stromerzeugung und Speicherung sowie Vorwissen zu Energiegemeinschaften.

Wie kann die Photovoltaik deutlich aufgewertet werden?

 

Das aktuelle Zusammenspiel von Photovoltaik und Speicher-Wasserkraftwerken.

Das für das Clearing des ungewollten Energieaustausches innerhalb des österreichischen Versorgungsgebietes zuständige Unternehmen, die APCS, veröffentlicht verschiedene Daten und Informationen zur leitungsgebundenen Energieversorgung.

Daraus sei ein recht anschauliches Beispiel herausgegriffen, nämlich die laufende Erzeugung elektrischer Energie aus Photovoltaik und mittels Speicherkraftwerken.

Während die Stromerzeugung aus Photovoltaik während des Tages erfolgt, tritt die größte Nachfrage etwa am täglichen Beginn und am Ende dieser Produktionsart auf. Die Photovoltaik kann somit während dieser Lastspitzen fast nichts zur Nachfragedeckung beitragen, wie im nachstehenden, aktuellen Diagramm zu erkennen ist.

In der nächsten Grafik ist sehr schön ersichtlich, wie dann die Speicherkraftwerke in Aktion treten und somit derzeit zu einem erheblichen Teil als wertvolle Ergänzung zur Photovoltaik betrieben werden.

Was aber, wenn die Photovoltaik weiter so stark ausgebaut wird? Es ist damit zu rechnen, dass der doch überraschend starke Preisrückgang bei Speicherbatterien, vor allem bei LFP (Lithium-Eisen-Phosphat) die Speicherkraftwerke unterstützen wird. Dies auch deshalb, weil die täglichen Preisschwankungen mit zunehmend ausgebauter erneuerbarer Energie stärker werden. Es ist zu erwarten, dass der Preis im Großhandel während der Tagesstunden weiter relativ niedriger wird, während der Strompreis in Zeiten großer Nachfrage noch stark ansteigen dürfte. Damit werden die Speicherbatterien immer wirtschaftlicher, auch im privaten Bereich.

Wie viel Speicherkapazität macht im privaten Bereich Sinn? Die Erfahrung zeigt, dass der durchschnittliche Tagesverbrauch während der Wintermonate ein guter Richtwert ist. Damit kann, in Verbindung mit einer ausreichend groß dimensionierten Photovoltaik, der Eigendeckungsgrad beim Strom von etwa 30% auf über 80% gesteigert werden (im dargestellten Beispiel inklusive Wärmepumpen-Heizung). Die Lebensdauer der LFP-Speicher gibt keinen Anlass zur Sorge. Die werden ähnlich zuverlässig lange arbeiten wie die Speicherkraftwerke.

Somit ist festzuhalten: Es wird noch einiges möglich sein bei der Stromerzeugung ohne fossile Brennstoffe.

Günter Bramböck

Prognosen sind schwierig, besonders wenn sie die Zukunft betreffen

 

Bekanntlich sind für unser physisches Wohlbefinden nicht nur ausreichend Licht und Nahrung wichtig, sondern auch die erträgliche Umgebungstemperatur. Im Winter ist das die Raumheizung und diese wird in unserem Ort zum überwiegenden Teil durch das Verbrennen von Erdgas bereitgestellt. Selbst die Fernwärme entsteht nur zum Teil aus Biomasse. Damit sind wir beim Thema, dessen Zukunft wir betrachten wollen.

Abseits der Diskussion um Klimapolitik geht es um die Frage der Energiesicherheit. Die Folgen von Pandemie - und noch mehr - der sich häufenden Konflikte bis hin zu militärischen und wirtschaftlichen Kriegen müssen diskutiert werden. Wie sieht es mit unserer Widerstands-fähigkeit in einem zunehmend unsicheren Umfeld aus? Das Bundesheer hat dazu eine große und stark beachtete Präsentation des Risikobildes veranstaltet.

Bei der Rohstoffversorgung wird das Risiko als sehr hoch eingeschätzt. Das betrifft  wahrscheinlich ganz besonders die Erdgasimporte. Dafür gibt es hauptsächlich drei Gründe:

• Das Konfliktpotential zwischen EU und Russland wird als sehr hoch bezeichnet. Für die Durchleitung von Gas durch die Ukraine gibt es ab dem nächsten Jahreswechsel keinen Vertrag.
• Die schon massiv gestiegenen Importe aus Nordamerika können nicht weiter gesteigert werden, weil die zusätzlich notwendigen Verladestellen nicht genehmigt werden
• Der arabische Raum kann infolge sich häufender Konflikte nur sehr schwer einspringen. 

Für den kommenden Winter ist das Risiko stark steigender Preise für das Erdgas somit relativ hoch und die Versorgungssicherheit damit schwächer als derzeit. Das ist zwar aus den aktuell für diesen Lieferzeitraum geltenden Börsenpreisen nicht ableitbar, aber starke Preissprünge sind dort schon in der Vergangenheit aufgetreten.

Der Ersatz von Erdgas durch Pellets hat bei letzteren zu einem erheblichen Preisanstieg geführt. Es werden z.B. aus der Ukraine auch Pellets aus Stroh importiert, die aber die Heizanlage technisch stärker beanspruchen.

In letzter Zeit sind auch in unserem Ort viele Erdgasheizungen (auch solche mit Heizkörpern) durch Wärmepumpen ersetzt worden, die zum größten Teil die Energie aus der Umgebungsluft entnehmen und dem Heizsystem zuführen. Die als Strom zu beschaffende Energiemenge ist bei einer korrekt dimensionierten Wärmepumpe etwa viermal niedriger als bei einer Gasverbrennung, aber der Preis je kWh ist etwa doppelt so hoch.

Elektrische Energie wird in Österreich vor allem im Winter importiert, womit auch hier eine Abhängigkeit von Importen gegeben ist. Diese Abhängigkeit kann durch eine eigene Photovoltaikanlage deutlich reduziert werden. In unserem Ort gibt es zumindest ein normal großes Einfamilienhaus, welches sogar im Jänner 2024 einen Energieüberschuss aufweist, wobei in diesem Fall etwas mehr als ein Viertel des Verbrauchs über das Netz ausgetauscht wird. Der Rest ist direkt aus der eigenen Stromerzeugung gekommen. Bei vielen Häusern würden zumindest einmal zusätzliche Wärmeschutzmaßnahmen das Problem verkleinern. 

Günter Bramböck

Photovoltaik-Freiflächenanlagen anstelle von Ackerwirtschaft verbessern Biodiversität

Peer-Reviewed Veröffentlichung; DOE/ARGONNE NATIONAL LABORATORY

Insektenpopulationen florieren in den wiederhergestellten Lebensräumen von Solarenergieanlagen.
In weniger als fünf Jahren verdreifachte sich die Insektenpopulation

Hummeln schwirren von Blüte zu Blüte und halten unter dem klaren blauen Himmel von Minnesota kurz inne. Vögel zwitschern, und hohe Gräser wehen im Wind. Dies ist keine Szene aus einem unberührten Naturschutzgebiet oder Nationalpark. Sie ist eingebettet zwischen Photovoltaik (PV)-Solaranlagen auf saniertem Ackerland.

Forscher des Argonne National Laboratory und des National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) wollten den ökologischen Wert von PV-Solarenergieanlagen verstehen, die mit einheimischen Gräsern und Wildblumen bepflanzt sind. Sie untersuchten, wie sich die Vegetation etablieren würde und wie die Insektengemeinschaften auf den neu geschaffenen Lebensraum reagieren würden. Die fünfjährige Feldstudie untersuchte zwei von Enel Green Power North America betriebene Solaranlagen im Süden von Minnesota. Beide Standorte wurden auf stillgelegten landwirtschaftlichen Flächen errichtet.

Raus aus Gas - auch in Bestandsgebäuden

 

Bis 2015 waren 7000 Wohnungen der Sozialbau-Gruppe mit Gasetagenheizungen beheizt. Nach einer Gesamtumstellung besteht heute in allen betroffenen Häuser die technische  Infrastruktur für fossilfreies Beheizen ohne Mehrkosten für die Mieter. Ein Großteil der Mieter hat bereits dieses Angebot genutzt und auf die Beheizung durch ein zentrale Erdwärmepumpe umgestellt.

Damit wurde praktisch bewiesen, dass es technisch und ökonomisch möglich ist, in einem überschaubaren Zeitraum von zehn bis 20 Jahren aus der fossilen Verbrennung im Wohnbau auszusteigen.

https://www.falter.at/zeitung/20240109/wie-herr-bach-7000-gasthermen-abschraubte

Portugal vor den Vorhang!

Anfang November ist es Portugal gelungen, seinen gesamten nationalen Stromverbrauch mehr als sechs Tage lang ununterbrochen ausschließlich aus erneuerbaren Quellen zu decken. In diesen regnerischen, stürmischen Tage kam den Windkraftwerken eine entscheidende Rolle zu. Alle fossilen Kraftwerke waren 149 Stunden am Stück außer Betrieb. 

Das war ein bedeutsamer Zwischenerfolg zu dem Ziel, letztlich über ein ganzes Jahr hinweg von fossilen Energieträgern unabhängig zu werden. Und er hatte auch erhebliche Auswirkungen auf die Endverbraucher, weil die Strompreise in dieser Zeit extrem niedrig waren. Das portugiesische Stromnetz hat auch bewiesen,  auf einen sehr hohen Anteil an Strom aus erneuerbaren Energien und auf die zu erwartenden Schwankungen vorbereitet zu sein. Es war in der Lage, sowohl den starken Anstieg der Wasser- und Windenergieproduktion als auch die Rückkehr zu einem geringeren Anteil erneuerbarer Energien zu bewältigen, als wieder Erdgaskraftwerke angefordert werden mussten, um einen Teil der Nachfrage des Landes zu decken.

Portugal hat sich bereits 2016 verpflichtet, bis 2050 Netto-Null bei den CO2- Emissionen zu erreichen, und auch einen detaillierten Plan erstellt, um dieses Ziel zu erreichen. Anstatt bei der Stromerzeugung in erster Linie auf Wind, Wasser oder Sonne zu setzen, hat sich Portugal auf die Diversifizierung und optimale Ergänzung dieser erneuerbaren Ressourcen konzentriert. Auch in Zukunft sollen zusätzliche Offshore-Windkraftanlagen und Solaranlagen errichtet und ältere Onshore-Windkraftanlangen an den besten Standorten leistungsmäßig ausgebaut werden.

Dem Land ist in den letzten Jahren eine historische Verschiebung bei den Energiequellen gelungen. Portugal hat kein Atomkraftwerk, das letzte Kohlekraftwerk wurde 2022 stillgelegt. Allein heuer ist der Erdgasverbrauch für die Stromerzeugung von Januar bis Oktober 2023 im Vergleich zum Vorjahr um 39 % und auf den niedrigsten Stand seit 2006 gesunken.

Die Verhältnisse in Portugal sind mit denen bei uns sicher nicht 1:1 vergleichbar. Aber es zeigt sich, dass rechtzeitige Planung, eine konsequente Umsetzung und ein ausgewogener Mix alternativer Energiequellen zusammen mit einem entsprechenden Ausbau von Speichern und Stromnetz das Ziel erreichbar machen kann, von fossilen Energieträgern unabhängig zu werden.

https://www.canarymedia.com/articles/clean-energy/portugal-just-ran-on-100-renewables-for-six-days-in-a-row

Der Charme der Windkraft.

Um die Erderhitzung noch einigermaßen abbremsen zu können, müssen wir einerseits den Energieverbrauch reduzieren und andererseits auf CO2 - neutrale Energiequellen umsteigen. Windkraft kommt dabei ein wichtige Rolle zu. Denn während Photovoltaik-Anlagen untertags den meisten Strom liefern, können sie in der Nacht nichts beitragen. Wind ist jedoch in der Nacht und vor allem im Winter am stärksten, also genau dann, wenn die Sonne weniger scheint und der Wasserstand der Flüsse niedrig ist. Daher brauchen wir neben dem Ausbau von Speichern und Stromnetz einen Mix aus allen erneuerbaren Stromquellen. 

Schwankungen der Stromerzeugung aus Wind, Wasser und Sonne im jahreszeitlichen Verlauf

Niederösterreich hat mit Abstand das größte Windkraftpotential in Österreich und somit eine besondere Verantwortung bei der Energiewende:

Windkraftpotential je Bundesland in TWh

Die kinetische Energie bewegter Luft steigt quadratisch mit der Windgeschwindigkeit. Daher steigt die Leistungsdichte, d.h. die in einem Luftstrom enthaltene Leistung, mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit. Das bedeutet, dass doppelte Windgeschwindigkeit zu einer 8-fachen Leistung führt und umgekehrt eine Halbierung der Windgeschwindigkeit die Leistung auf 1/8 sinken lässt. Windkraftanlagen werden daher so ausgelegt, dass sie ihre Nennleistung schon bei relativ geringen, häufig vorkommenden Windgeschwindigkeiten erreichen. Wird diese Nenngeschwindigkeit überschritten, werden die Rotorblätter so verstellt, dass die Nennleistung möglichst lang gehalten werden kann. Überschreitet die Windgeschwindigkeit die Abschaltgeschwindigkeit, so schaltet die Windkraftanlage ab, um Beschädigungen zu vermeiden. Somit erhält man eine Abhängigkeit zwischen Windgeschwindigkeit und Leistung, die zunächst mit der dritten Potenz ansteigt, dann eine Weile konstant bleibt und schließlich relativ abrupt auf Null abfällt: 

Die Höhe über Grund, in der die Windenergie angezapft wird, spielt eine entscheidende Rolle, da durch landschaftliche Strukturen, Bebauung und Vegetation der Wind in Bodennähe gebremst und die Luft verwirbelt wird. Neben der Höhe spielt bei Windkraftanlagen natürlich auch die Größe des Rotors eine entscheidende Rolle, weil die mögliche Leistung quadratisch mit dem Rotordurchmesser steigt. Daher sehen Windkraftwerke so aus, wie sie aussehen: Möglichst hohe Türme mit möglichst großem Rotor. 

Windkraftanlagen können in vielen Fällen günstiger elektrische Energie produzieren als konventionelle Kraftwerke. Auch der Weltklimarat IPCC hielt in seinem 2022 erschienenen Sechsten Sachstandsbericht fest, dass die Stromerzeugung mit Windkraftanlagen mittlerweile in vielen Regionen der Erde günstiger ist als die Stromerzeugung mit fossilen Energieträgern. Alleine zwischen 2015 und 2020 fielen die Kosten für Windstromerzeugung um 45 %. Aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit kommt der Windenergie eine wichtige Rolle zur Dämpfung des Strompreisanstiegs zu. Durch das Merit-Order-Prinzip senkt sie durch die Verdrängung konventioneller Kraftwerke auch den Strompreis an der Börse.

Quellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Windenergie
https://fridaysforfuture.at/media/pages/windkraft-im-waldviertel/32db8145ca-1700599479/windkraft-broschure_s4f.pdf
https://fridaysforfuture.at/windkraft-im-waldviertel