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Echos > 2015 > Raus aus dem Wolkenkuckucksheim der Energiepolitik

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DEUTSCHLAND


English translation

Traduction en Français (en cours)

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"Raus aus dem Wolkenkuckucksheim der Energiepolitik"
"Get out of the cloud cuckoo land energy policy"
"Arrêtez de promettre la lune cncernant la politique énergétique"

The analysis dated April 2015 with the title "Raus aus dem Wolkenkuckucksheim der Energiepolitik"
(Get out of the cloud cuckoo land energy policy) sets out the reasons that German financiers are now walking away from the German Energiewende

An excellent piece of financial analysis on wind and solar energy storage on the Deutscher Arbeitgeber Verband web site by Dr. Björn O. Peters, Head of Investment Division, Infrastructure and Natural Resources, German Asset and Wealth Management at

http://www.deutscherarbeitgeberverband.de/aktuelles/2015_04_22_dav_aktuelles_energiepolitik.html

This information and English translation are from our Irish members of EPAW

Nigel de Haashttp://www.westcorkwind.com/
Pat Sword Technical and Legal Adviser of EPAW
Val Martin (Spokesman and Vice-Chairman of Kingscourt Residents against wind farming, Ireland)


Irish Energy Blog at http://irishenergyblog.blogspot.ie/2015/10/storing-wind.html

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Dr. Björn O. Peters, Deutsche Asset & Wealth Management

Raus aus dem Wolkenkuckucksheim der Energiepolitik

Eine Umfrage der Fachzeitschrift BIZZ im Dezember 2014 unter führenden Investoren der Finanzbranche zur Frage, welche Energie-Investments im Jahr 2015 lukrativ werden, führte zum Ergebnis, dass keiner von den Befragten in Deutschlands Energie-Infrastruktur investieren möchte. Das ist bedenklich, da die Politik auf die Finanzbranche setzt, wenn es darum geht, die Kosten der Energiewende zu schultern, da die Energiebranche die finanziellen Herausforderungen alleine nicht bewältigen wird. Warum halten sich Investoren so stark zurück?

Es zeigt sich jetzt allmählich, dass die Energiewende nicht bis zum Ende durchdacht wurde. Ein Umbau der Energieproduktion auf erneuerbare Energieträger, der vor allem auf fluktuierende Sonnen- und Windkraftwerke (WSK) setzt und der die Physik des Wetters außer Acht lässt, ist zum Scheitern verurteilt. Die Produktionsdaten von WSK der letzten Jahre zeigen, dass sechs Monate im Jahr zehn Prozent und weniger der installierten Wind- und Solarkraftwerksleistung auch tatsächlich zur Verfügung steht. Die Gesellschaft, die immer noch mehrheitlich ein Gelingen der Energiewende herbeiwünscht, muss sagen, ob sie weiter auf Sonne und Wind setzen will oder andere Alternativen für die wind- und sonnenlose Zeit entwickeln wird. Wenn ein kohärentes Konzept für eine Stromversorgung aus erneuerbaren Quellen entwickelt und gesellschaftlich akzeptiert ist, dann wird die Finanzbranche wieder gerne bei der Finanzierung im deutschen Energiesektor beitragen.

Bei WSK gibt es jedoch ein Problem, für das Lösungen, die sowohl technisch umsetzbar als auch bezahlbar sind, noch jahrzehntelang entfernt sind: die Statistik von Wetter. Das zeigt sich auf drei Feldern. Das erste wurde bereits angesprochen. Wind- und Sonnenstrom steht manchmal zur Verfügung, manchmal nicht. Dies ist bei der Solarenergie weniger problematisch, sie wird hauptsächlich dann produziert, wenn wir auch sozial und wirtschaftlich aktiv sind. So wird die Mittagsspitze im Stromverbrauch heutzutage meistens von Solarenergie abgedeckt. Dagegen weht der Wind, wann er will, aber nicht unbedingt dann, wenn wir ihn benötigen. Technisch gesprochen errechnet sich die Korrelation zwischen stündlicher Windproduktion und stündlichem Lastgang je nach Jahr zu 0-3 Prozent. Gerade Inversions-Wetterlagen im Spätherbst, wo abends an Werktagen mit ca. 85 GW die Jahres-Lastspitzen erreicht werden und gleichzeitig die Sonne bereits untergegangen ist und die Windproduktion deutschlandweit oft unter 5% der installierten Kapazität liegt, zeigen die hohe Abhängigkeit von thermischen Kraftwerken.

Zweitens sind Windstromproduktion und Wolkenbedeckung über große Entfernungen korreliert. Es kommt nur selten vor, dass Windkraftwerke im Harz bei einer Flaute an der Küste Windstrom liefern können, meistens produzieren sie gleichzeitig oder stehen gleichzeitig still. Die Korrelationslänge von Windstrom liegt in der Größenordnung von 600 km. Ein Leitungsausbau innerhalb von Deutschland oder nur nach Frankreich wäre daher nicht genug. Erst bei einem Leitungsausbau bis nach Portugal, Tschad und Aserbeidschan würden sich hinreichende räumliche Ausgleichseffekte in der Windstromproduktion einstellen. Dies ist übrigens auch ein starkes Argument gegen den Ausbau von Offshore-Windanlagen. Diese können wetterbedingt immer nur dann Strom liefern, wenn die küstennah aufgestellten Windkraftanlagen an Land bereits ein Überangebot an Strom liefern. Dafür kosten Offshore-Windanlagen einschließlich des Anschlusses ans Übertragungsnetz etwa das Vierfache von Windenergieanlagen an Land. Volkswirtschaftlich effizient wäre das nicht. Genauso ineffizient ist es volkswirtschaftlich übrigens, Windenergieanlagen heute noch an windschwache Standorte zu bauen.

Der Leitungsausbau für den europaweit theoretisch möglichen Ausgleich von Windstrom dürfte nicht einfach werden. Die RWTH Aachen hat einmal im Zusammenhang mit dem Desertec-Projekt errechnet, dass zur Errichtung einer 1 GW-Stromleitung von Südsizilien bis nach Aachen über 2.000 behördliche Einzelgenehmigungen notwendig wären – und hier sind die allfälligen Bürgerproteste noch nicht einmal mit berücksichtigt. Zum europaweiten Ausgleich von Windstrom wären aber Dutzende solcher Stromleitungen in jeder Himmelsrichtung und über viele tausend Kilometer nötig. Der räumliche Ausgleich von Solarstrom gelingt dagegen nur in Ost-West-Richtung – Desertec hätte hierzu keinen Beitrag geleistet – und das über sehr viele Zeitzonen hinweg, sodass gewaltige Leitungen quer durch ganz Asien und durch den Nordatlantik gezogen werden müssten, was eine erhebliche Änderung der heutigen Energiepolitik erfordern würde.

Drittens sind die Überschüsse aus WSK sehr ungleich übers Jahr verteilt. Daher können Stromspeicher derzeit nicht wirtschaftlich betrieben werden, um WSK-Strom auf Netzebene auszugleichen. Die existierenden Pumpspeicher wurden einmal errichtet, um, flapsig gesprochen, den billigen Atomstrom nachts auf den Berg zu pumpen, um ihn während der mittag- und abendlichen Bedarfsspitzen zu veredeln. Die existierenden Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland und im Alpenraum wurden daher alle auf eine Speicherzeit von 4 – 8 Stunden ausgelegt. Da die Mittagsspitzen jetzt von Solaranlagen abgedeckt werden, verdienen die Pumpspeicher derzeit nicht genug Geld. Schlimmer noch: Zum Ausgleich von Windenergie müssten Speicheranlagen auf mehrere hundert Speicherstunden ausgelegt werden, also das Fünfzigfache heutiger Speicher. Grund ist, dass Wind über ca. 18 Stunden an- und abflaut und manchmal mehrere Wochen am Stück stark weht oder fast gar nicht.

Man kann aus den heutigen Produktionsdaten leicht errechnen, wie groß ein hypothetischer Speicher sein müsste, der es ermöglichen würde, Deutschland alleine aus WSK zu versorgen. Deutschland verbraucht im Mittel etwa 63 GW, und durchschnittlich könnte man dies mit WSK von je ca. 125 GW an Wind- und Solarkraftwerken abdecken. Tatsächlich würden die WSK nur in einem Sechstel der Jahresstunden Überschüsse erzeugen und an fünf Sechsteln des Jahres weniger produzieren als verbraucht wird, was durch Speicher ausgeglichen werden müsste. Die Größe des hypothetischen Speichers ist enorm: Während alle Großspeicher in Zentraleuropa heute ein Speichervolumen von ca. 60.000 MWh haben, müssten in dem hypothetischen Szenario der Vollversorgung aus WSK und einem Speicher dieser ein Speichervolumen von ca. 80.000.000 MWh haben, also etwa das Tausendfache. Ein Pumpspeicherkraftwerk in dieser Größenordnung müsste bei einer Höhendifferenz zwischen oberem und unterem Speicherbecken von 600 Metern etwa so groß wie der ganze Bodensee sein. Auch dürften die Kosten ein unüberwindliches Hindernis darstellen. Die günstigsten Speicher kosten heute etwa über 100 EUR/kWh (moderne Lithium-Ionen-Speicher noch das 5-10-fache) und Ausgaben von 8.000 Mrd. EUR sind auch für die deutsche Volkswirtschaft nicht zu verkraften. Hinzu kommt das Problem des niedrigen Wirkungsgrads. Jede Energie, die im Speicher nicht gespeichert wird, muss als Abwärme abgeführt werden. Insofern könnte es sinnvoll sein, die künftigen Großspeicheranlagen an die Standorte heutiger Kernkraftwerke zu bauen und die existierenden Kühltürme zur Entsorgung der Abfallwärme weiter zu nutzen.

Diese drei Probleme der Statistik des Wetters und der daraus resultierenden Häufigkeitsverteilung von Wind- und Solarstrom werden leider in der gesellschaftlichen Diskussion über die Energiewende noch immer nicht ausreichend berücksichtigt. Wir neigen alle seit Jahrzehnten dazu, Energiepolitik aus einer ideologischen Brille heraus zu betreiben – erst wurde Kernenergie als die Lösung aller künftigen Probleme angesehen, später verteufelt und nur noch Erneuerbare akzeptiert. Dabei wurde jede Energietechnik in der einen oder anderen Form staatlich unterstützt und vielleicht ist das auch legitim. Wenn wir jetzt noch ein Energiekonzept entwickeln, das eine ehrliche Antwort auf die Frage gibt, wie viel Sonne und Wind der deutsche Strommarkt überhaupt verträgt, dann ist die Finanzbranche wieder bei der langfristigen Finanzierung der Energiewende dabei.

Namensbeitrag von Dr. Björn O. Peters.
Dr. Peters ist Leiter des Investment-Bereichs
Infrastruktur und natürliche Ressourcen
bei Deutsche Asset & Wealth Management

20. April 2015

 

uk

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(GERMAN EMPLOYER ASSOCIATION)

Get out of the cloud cuckoo land energy policy
( translation not certified)

A survey by the trade magazine BIZZ in December 2014 of leading investors in the financial sector as to which energy investments in 2015 are lucrative, led to the conclusion that no one wants to invest in Germany's energy infrastructure. This is problematic, as it is government policy that the financial sector should shoulder the costs of the energy transformation, since the energy sector is unable to cope with the financial challenges on its own.  Why investors are holding back so strongly?
 
It is now gradually becoming apparent that the energy transformation has not been thought through to the end. A transformation of energy production to renewable energy sources, which is mainly from to fluctuating solar and wind power plants (WSP) and leaves the physics of weather aside, is doomed to failure. The production data of WSP in recent years show that for six months of the year, and ten percent of the time, the installed wind and solar power plant actually provides less than its rated capacity.
 
Those companies which wish to make a success of the energy transformation, have to say whether they will continue to rely on sun and wind, or will develop other alternatives for the wind and sunless time.   The financial sector will only be happy to contribute again in financing the German energy sector if a consistent and socially acceptable approach is developed for power supplied from renewable sources.
 
With WSP however, there is a problem, namely the statistics of weather.  We are decades away from solutions that are both technically feasible and affordable, which can be seen in three areas. The first has already been mentioned. Wind and solar power is sometimes available, sometimes not. This is less of a problem in the case of solar energy, which is mainly produced when we are also socially and economically active.
 
By contrast, the wind, blows when it wants to, which is not necessarily when we need it. Technically speaking, the correlation between hourly wind production and hourly load profile is calculated to be less than 3%, subject to year to year variation.  Inversion weather conditions in late autumn, where the weekday evening demand will reach the yearly peak of about 85 GW, after the sun is already set and the German wind production is often well below 5% of the installed capacity, shows the high dependence on thermal power plants.
 
Second, there is strong correlation between wind power production and cloud cover over large distances. It is rare that wind power plants in the inland Harz region can deliver electricity at same the time that there is a lull in the wind at the coast.  The correlation length of wind power is of the order of 600 km. A transmission line expansion within Germany, or to France, would therefore not be enough. It would take a transmission line extension to Portugal, Chad or Azerbaijan to achieve sufficient spatial compensation effects to adjust wind power production.
 
Incidentally, this is also a strong argument against the expansion of offshore wind farms. The offshore weather conditions can only ever supply electricity when the coastal onshore wind turbines are already producing an oversupply of power. The cost of offshore wind turbines, including connection to the transmission system, is about four times that of wind turbines on land. This is not economically viable.  Construction of wind turbines at low-wind sites today is equally economically unviable.
 
The theoretically possible compensation of wind power by line expansion across Europe will not be easy.  For example, in the case of the Desertec project, RWTH Aachen University has calculated that over 2,000 official individual licenses would be needed to establish a 1 GW power line from southern Sicily up to Aachen - and this is without considering any possible protests by citizens. Dozens of such power lines would be needed in every direction, spanning thousands of kilometres, for pan-European equalization of wind power.
 
The spatial compensation of solar power is possible however only in an east-west direction, and that across very many time zones (Desertec would have made no contribution to this). Huge transmission lines would be required spanning the whole of Asia and the North Atlantic, which represents a considerable change in today's energy policy.
 
Third, the surplus from WSP is very unevenly distributed throughout the year. Therefore, power storage cannot be operated economically at present to compensate for WSP-stream at the network level. In reality, the existing pumped storage schemes were constructed to store cheap nuclear electricity by pumping water up the mountain at night and releasing it during lunch and evening peak demand.
 
The existing pumped storage power plants in Germany and the Alps were therefore designed for a storage cycle time of 4 - 8 hours. This means that the pumped storage schemes are running at a loss as the midday demand is now covered by solar systems. Worse: The wind may be off over about 18 hours, or subside, and at other times blow strongly for several weeks at a time, or hardly at all.  To compensate for this, energy storage facilities would need to be designed to store several hundred hours, fifty times today's capacity.
 
It is easy to calculate current production data as to how big a hypothetical storage capacity would have to be, to make it possible to supply Germany alone from WSP.   Germany consumes an average of about 63 GW, and on average, you could cover it with WSP of approximately 125 GW of wind and solar power plants.   In fact, the WSP would produce surpluses for only one sixth of the annual hours, and for five sixths of the year, would produce less than is consumed, which would have to be compensated for by storage.
 
The size of this hypothetical storage is enormous; whilst the total of all major storage in Central Europe today has a capacity of approximately 60,000 MWh, the hypothetical scenario of full supply of WSP would require a storage capacity of approximately 80 million MWh, or about a thousand times what we have today.  A pumped storage power plant of this magnitude would have to be about as large as the entire Bodensee and be at a height difference of 600 meters between the upper and lower reservoirs.
 
The costs are likely to constitute an insurmountable obstacle. The best storage today cost about €100/kWh (modern lithium-ion storage is still 5-10 times more expensive) and expenses of €8,000 billion would be incurred for the German economy alone. There is also the problem of low efficiency.  Any energy that is not stored must be dissipated as waste heat.  So it might make sense to build the future bulk storage facilities at the sites of today's nuclear power plants and to continue to use the existing cooling towers for disposal of waste heat.
 
Unfortunately, in the social debate about the energy transformation, these three problems of the statistics of the weather and the resulting frequency distribution of wind and solar power are still not sufficiently taken into account.   We have tended for decades to operate energy policy as an ideological spectacle; first, nuclear energy seen as the solution to all future problems, only to be demonized later and now only renewable are acceptable.
 
Each energy technology in one form or another has been supported by the state and maybe that's legitimate.  The financial sector will again shoulder long-term financing of the energy transformation when we develop an energy concept which gives an honest answer to the question of how much sun and wind of the German electricity market can withstand.
 
Dr. Björn O. Peters, Head of Investment Division, Infrastructure and Natural Resources,
German Asset and Wealth Management.   April 20, 2015

 

 

 


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