Deutsche Erfindung: Sonnenkraftwerk arbeitet im Dunkeln

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Deutsche Tüftler haben ein Solarkraftwerk gebaut, das selbst dann malocht, wenn gar keine Sonne scheint: Es regelt nachts die Spannung in den Netzen. Die Entwickler behaupten sogar, ihre Technik mache den Bau neuer Leitungen überflüssig, gegen den so viele Bürger auf die Straße gehen.

Fotostrecke: Solarkraftwerk stabilisiert die Netze Fotos
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Die deutsche Energiewende ist überall, auch im nordbayerischen Schwarzach am Main. Am Dienstagabend saß dort ein Mann in einem weitgehend möbellosen Raum und veranstaltete ein seltsames Experiment.

Der Mann heißt Constantin Wenzlik und ist Geschäftsführer der Firma Padcon. Er blickt auf einen Bildschirm, der die Spannung im Stromnetz von Schwarzach anzeigt. Sie liegt stabil bei rund 232 Volt. Wenzlik ändert ein paar Einstellungen, und die Kurve reagiert: Im Bruchteil einer Sekunde sinkt sie auf 230 Volt. Wenzlik wartet, dann tippt er neue Werte ein. Die Spannung schnellt zurück auf 232 Volt. "Ich habe soeben das Stromnetz eines 3600-Einwohner-Dorfs manipuliert", jubelt der Mann mit der Nerd-Brille. "Mit einem Solarkraftwerk."

Das ist umso eindrucksvoller, weil es draußen dunkel ist. Und ein Sonnenkraftwerk, das nachts arbeitet, ist ja schon etwas Besonderes. Zwar produziert es im Dunkeln keine Elektrizität, doch es leistet etwas, das für die Stabilität der Stromversorgung fast genauso wichtig ist: Es regelt die Spannung in den Netzen. Würde die Spannung nicht reguliert, hätte das verheerende Folgen. Zahlreiche elektronische Geräte können dann beschädigt werden - Maschinen zum Beispiel oder Computer, die die Infrastruktur regeln.

Durch den Atomausstieg aber wird es immer schwieriger, die Spannung in den Netzen stabil zu halten. Denn diesen Job haben die AKW - bei all ihren Sicherheitsrisiken - bislang mit Bravour erledigt (Details: siehe Infobox). Genau in diese Lücke wollen Wenzlik und seinem Geschäftspartner Bernhard Beck stoßen. Geht es nach ihnen, sollen künftig immer mehr Solarkraftwerke die Spannung regulieren - und die deutsche Energiewende dadurch schneller, besser und günstiger machen als es sich die Regierung bislang ausgemalt hat.

Das Problem der Spannung
Warum schwankt die Spannung in den Netzen?
Entlang einer Stromtrasse gibt es meist mehrere Kraftwerke, die Strom einspeisen, was die Spannung erhöht. Gleichzeitig sind oft Ortschaften oder Industriebetriebe mit derselben Leitung verbunden. Sie ziehen Strom aus dem Netz, was die Spannung senkt.
Wodurch werden die Schwankungen zu stark?
Es kann zum Beispiel vorkommen, dass ein Kraftwerk zwar eine ausreichende Menge Strom produziert, um alle Verbraucher zu versorgen, die über die folgenden 200 Kilometer an eine Leitung angeschlossenen sind. Da aber jeder Verbraucher die Spannung etwas senkt, fällt sie entlang der Leitung immer weiter ab - und droht in zu großer Entfernung vom Kraftwerk unter den Mindestwert zu fallen. Solche Schwankungen müssen ausgeglichen werden - zum Beispiel, indem weitere Kraftwerke, die entlang der Leitung stehen, ihre Stromproduktion erhöhen.
Warum macht der Atomausstieg die Spannungsregulierung schwieriger?
Die Atomkraftwerke, die durch den Ausstieg nach und nach wegfallen, stehen genau dort, wo besonders viel Strom verbraucht wird. Die Wege zwischen Produzenten und Verbrauchern waren also bislang kurz, die Regulierung der Spannung entsprechend leicht. Künftig soll immer mehr Strom von Hochsee-Windparks im Norden Deutschlands produziert werden; Industriegebiete, die besonders viel Strom brauchen, liegen aber meist im Süden der Republik. Die Transportwege für Elektrizität werden also länger, die Regulierung der Spannung komplizierter.
Pimp my Kraftwerk

Beck ist der Chef von Belectric, einem der weltweit größten Produzenten von Solarkraftwerken, ein kleiner, drahtiger Mann, der schnell denkt und noch schneller redet. Während Wenzlik die Technik austüftelt, versucht Beck, sie der Welt zu verkaufen. Er spricht von einer Revolution, davon, dass die Energiewende neu gedacht werden muss.

Wer das verstehen will, muss Schwarzach am Main verlassen. Auf Straßen, die an Maisfeldern vorbeiführen, gelangt man zu einer großen Wiese. Auf dieser stehen, Hunderte Meter weit, Solarmodule in Reih und Glied. Es ist das Kraftwerk, das Wenzlik von seinem Monitor aus steuern kann. Mitten auf der Wiese steht ein Container mit laut brummender Lüftung. In seinem Inneren hängt ein Kasten voller Kabel - jenes Gerät, das die nächtlichen Experimente der Solar-Tüftler erst ermöglicht.

Es handelt sich um einen sogenannten Wechselrichter. Im Prinzip sind Wechselrichter simple Geräte. Sie wandeln den Gleichstrom, den eine Wind- oder Solaranlage erzeugt, in Wechselstrom um und speisen diesen ins Netz.

Der Wechselrichter in dem Kraftwerk nahe Schwarzach kann weit mehr. Er gehört zu einer neueren Generation, die auch ohne Sonnenlicht eine spezielle Art von Energie erzeugen kann: sogenannte Blindleistung. Eine Art Phantomstrom, der zwar keine Glühbirnen zum Leuchten bringt, der aber wie regulärer Strom dazu eingesetzt werden kann, die Spannung im Stromnetz zu regulieren.

Und zwar in beide Richtungen: Der Wechselrichter kann dem Netz Blindleistung zuführen oder ihm welche entziehen und damit große Spannungsschwankungen ausgleichen, in einem Umkreis von mehreren Kilometern, binnen Zehntelsekunden, rund um die Uhr. Die Pilotanlage in Schwarzach am Main soll bis Ende des Jahres mit voller Kraft laufen und die Spannung dann blitzartig um bis zu zehn Volt erhöhen oder senken.

Kampf den Stromtrassen

In kleineren Solar- und Windanlagen wird diese Technologie schon eingesetzt. Beck verspricht ihr eine große Zukunft. Seine Solarkraftwerke sollen en passant ein weiteres großes Problem der Energiewende mitlösen.

In Deutschland sollen in den kommenden Jahren viele neue Stromleitungen gebaut werden. Denn den Strom, den bislang die Atomkraftwerke erzeugten, sollen künftig zu einem großen Teil Windparks auf hoher See produzieren. Die sollen im Norden der Republik entstehen, die großen deutschen Industriegebiete befinden sich aber im Süden. Es muss also viel Strom über weite Strecken transportiert werden.

3600 Kilometer Trassen sind nach Schätzung der Deutschen Energieagentur bis 2020 dazu nötig. Das wird teuer - und stressig. Denn zahlreiche Bürger wünschen keine neuen Strippen vor ihrer Haustür und versuchen, den Bau der Leitungen mit allen Mitteln zu blockieren.

Beck sagt nun: Einen Teil der neuen Trassen könne man sich sparen - dank seiner Solarkraftwerke.

Statt Windparks mit einer Leistung von 25 Gigawatt auf See aufzustellen, fordert er den Bau von Solarkraftwerken mit einer Leistung von 50 Gigawatt und zusätzliche Windräder an Land: Die Solarkraftwerke würden genau dort gebaut, wo ihr Strom gebraucht werde; die Transportwege von Elektrizität bleiben so kurz - was manch neue Trassen überflüssig mache.

Offshore-Windparks vs. Solarkraftwerke
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Stromerzeugung
Solarkraftwerke mit einer Leistung von 50 Gigawatt würden jährlich rund 50.000 Gigawattstunden Strom erzeugen.
Offshore-Windanlagen mit einer Leistung von 25 Gigawatt schaffen nach Angaben des Branchenverbands WAB 85.000 bis 100.000 Gigawattstunden. Die Stromlücke soll durch zusätzliche Windräder an Land ausgeglichen werden.
Investitionskosten
Die Investitionskosten für 50 Gigawatt Solarparks taxiert der Unternehmer Bernhard Beck auf rund 75 Milliarden Euro, inklusive aller Kosten, auch für den Ausbau der Stromnetze. Der Bau von Überlandleitungen soll begrenzt werden, da mehr Strom dort produziert wird, wo er verbraucht wird.

Die Kosten für 25 Megawatt Offshore-Wind inklusive der benötigten Hafen-Infrastruktur und aller See- und Landkabel beziffert der Branchenverband WAB auf 82 bis 102 Milliarden Euro.
Förderkosten
Für eine Energievision, die statt auf Offshore-Windanlagen auf Solarkraftwerke setzt, soll die Vergütung von Ökostrom deutlich gesenkt werden:
  • Die Förderung von Solaranlagen soll Anfang 2012 deutlich sinken. Freiflächenanlagen sollen dann für jede Kilowattstunde, die sie ins Netz speisen, 15 Cent erhalten, größere Dachanlagen 17 Cent, kleinere Dachanlagen 20 Cent.
  • Die Anlagen würden Strom dadurch unter dem Einkaufspreis von derzeit rund 23 Cent produzieren - was Kunden dazu bringen soll, ihren Solarstrom selbst zu verbrauchen. Der direkt verbrauchte Strom wird nicht über das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet.
  • Betreiber von Solar-Freiflächenanlagen sollen Gemeinden direkt mit Strom versorgen. Kunden sollen dadurch weniger Strom vom Versorger beziehen. Der direkt verkaufte Strom soll überhaupt nicht über das EEG vergütet werden.
  • Onshore-Windparks sollen in den ersten Jahren weniger Förderung erhalten, in späteren Jahren etwas mehr.
  • Der Bau von Offshore-Windparks wird deutlich reduziert - entsprechend entstehen weniger Kosten, da die Stromproduktion dieser Hochsee-Parks bislang recht hoch vergütet wird.
Gesamtkosten
Fokus auf Offshore (Energiekonzept der Regierung): Laut Berechnungen des Solarherstellers Juwi kostet jeder Prozentpunkt, den die erneuerbaren Energien mehr an der Stromversorgung übernehmen, rund 1,5 Milliarden Euro.

Fokus auf Solarkraftwerke (Becks Energiekonzept): Hier soll jeder Prozentpunkt nur 0,8 Milliarden Euro kosten.

Weitere Trassen sollen gespart werden, indem man aus den vorhandenen Stromleitungen mehr herausholt. Dabei spielt wieder die Regulierung der Spannung eine Rolle. Je genauer sie sich in einer Leitung regeln lässt, desto größere Strommengen kann man darüber transportieren. In Becks Energievision würde die Kapazität steigen: Schließlich regulieren Solarkraftwerke entlang wichtiger Leitungen in regelmäßigen Abständen die Spannung.

Auch Experten halten den Transport größerer Strommengen für technisch machbar. "Die bestehende Netzinfrastruktur kann noch besser genutzt werden", sagt Gerald Höfer vom Energieunternehmen N-Ergie, in dessen Einzugsgebiet Beck und Wenzlik ihre Pilotanlage testen. Die Strommenge könnte im Idealfall um 10 bis 20 Prozent erhöht werden, sagt Eckhard Grebe, Technikspezialist beim Netzbetreiber Amprion.

Lob von Experten

Generell loben Experten das Projekt. Die Regulierung der Spannung sei ein zentrales Problem der Energiewende, sagt Heike Kerber vom Forum Netztechnik und Netzbetrieb. Je größer der Ökostromanteil an der Energieversorgung wird, desto größer werde dieses Problem. "Wir müssen Netze neu denken." Und ein Solarkraftwerk, das die Netze stabilisiert, sei ein interessanter Denkansatz.

Grebe von Amprion wirft der Bundesregierung im Bereich der Spannungsregulierung gar Versäumnisse vor. Die Regierung denke zu wenig darüber nach, welchen Kraftwerksmix man bräuchte, um mit möglichst wenig neuen Stromleitungen auszukommen, sagt er. Gut, dass das nun andere täten.

Das sieht man auch im Parlament so. Die CDU-Umweltpolitikerin Maria Flachsbarth etwa bekam das Projekt bei einer Anhörung im Umweltausschuss vorgestellt. Sie findet die Idee "spannend", merkt aber an, dass man die Ausführung noch nicht abschließend beurteilen könne. Das Bundesumweltministerium, dem das Projekt ebenfalls präsentiert wurde, nahm keine Stellung. Auch Stephan Kohler, der Chef der halbstaatlichen Deutschen Energie-Agentur will sich nicht äußern.

Neuer Markt für Wechselrichterfirmen

Manche glauben, dass Ökostrom-Kraftwerke die Spannung in den Netzen künftig zuverlässig regulieren können. Zum Teil sei solche Technologie schon bei kleinen Photovoltaik-Dachanlagen und bei Windrädern im Einsatz, sagt Bernd Engel, Vizepräsident für Technologie beim Wechselrichterhersteller SMA. Moderne Wechselrichter in großen Solarkraftwerken seien der nächste logische Schritt.

An Becks großer Energievision dagegen zweifeln viele Wissenschaftler. Sie glauben weder, dass in Deutschland bald Tausende neue Solarkraftwerke gebaut werden, noch dass diese den Bau neuer Stromleitungen signifikant verringern.

Erstens wäre der Bürgerprotest gegen Tausende Solarkraftwerke und Landwindräder wohl ebenso groß wie der gegen neue Stromtrassen. Zweitens ist die Wechselrichtertechnik noch nicht ausgereift genug, um ihr alsbald die Energieversorgung einer großen Industrienation anzuvertrauen. Schon beim Pilotversuch in Schwarzach gab es immer wieder Komplikationen; statt wie geplant im August brachten die Solar-Tüftler ihre Anlage erst im Oktober zum Laufen.

"Für die Energiewende kann nur erprobte Technologie verwendet werden", sagt Kerber vom Forum Netztechnik. "Das Risiko teurer Fehlinvestitionen oder technischer Probleme können wir uns nicht leisten. Sonst wird die deutsche Energiewende keine Erfolgsstory."

Solar- und Windanlagen, die die Stromspannung regulieren, sind also eher eine etwas fernere Zukunftsvision. Sinnvoll aber sind sie allemal. Und sollte sich die Technik letztlich durchsetzen, darf nicht nur Bernhard Beck auf massig neue Aufträge hoffen. Auch Hersteller entsprechender Wechselrichter könnten einen Nachfrageboom erleben.

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insgesamt 170 Beiträge
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    Seite 1    
1. Klar
gsm900, 13.10.2011
Zitat von sysopDeutsche Tüftler haben ein Solarkraftwerk gebaut, das*selbst dann*malocht, wenn gar keine Sonne scheint: Es*regelt nachts die Spannung in den Netzen.*Die Entwickler behaupten sogar,*ihre Technik*mache den Bau neuer Leitungen überflüssig, gegen den so viele Bürger auf die Straße gehen. http://www.spiegel.de/wirtschaft/unternehmen/0,1518,791119,00.html
schliesslich scheint in Deutschland die Sonne an allen Orten gleichzeitig (über den Wolken allerdings).
2. Stromspannung...
aluisiuz 13.10.2011
Siehe auch: http://www.stupidedia.org/stupi/Stromspannung
3. Erst lesen
Silverhair, 13.10.2011
Zitat von gsm900schliesslich scheint in Deutschland die Sonne an allen Orten gleichzeitig (über den Wolken allerdings).
Tja, die Sonne scheint über den Wolken gleichmäßig, und dafür grssiert die Dummheit unter den Wolken wie im Gallop. Vielleicht wäre es mal angesagt erst den Artikel zu lesen bevor man sich darüber in gewohnter Art mokiert einfach nur damit man was zum motzen hat?
4. dsgerh
Marginalius 13.10.2011
Zitat von aluisiuzSiehe auch: http://www.stupidedia.org/stupi/Stromspannung
Das hab ich auch als erstes gedacht. ;-) Viele Grüße
5. Was ist daran neu?
LEGEIPS, 13.10.2011
Frequenzumrichter für grosse Elektromotoren können auch die Blindleistung kompensieren. Dies wird auch in grossen Industriewerken gemacht, da diese die Blindleistung bezahlen müssen. Und anstelle eines Trafos mit festem Spannungsverältnis kann ein Umrichter die Ausgangspannung sehr fein regeln. Auch dies ist nichts neues. Klar ist es effizienter wann man im Netz möglichst keine Blindleitung überträgt. Aber ob man so wirklich Trassen einsparen kann darf bezweifelt werden. Man könnte einfach die Toleranzen für das Netzt lockern. Spannung und Frequenz müssten gar nicht so streng eingehalten werden. Ein Laptopnetzteil kann auch von 100V-240V und 50-60HZ alles Verwerten.
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