Milchmädchenrechnung

Die Sonne schreibt keine Rechnung

In diesem Artikel geht es um Photovoltaik (PV), der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom. Die entsprechende Milchmädchenrechnung in ihrer einfachsten Form sieht folgendermaßen aus: Die Sonne liefert uns gratis und ohne ökologische Kollateralschäden pro Quadratmeter gut 1 kW elektromagnetischer Strahlung. Um den durchschnittlichen deutschen Pro-Kopf-Bedarf von 0,7 kW elektrischer Leistung zu befriedigen, bräuchten wir also nur pro Person einen knappen Quadratmeter Erdoberfläche zu reservieren und den einfallenden Sonnenschein in Strom zu verwandeln, um den ganzen Zinnober mit Kohle und Kernkraft vergessen zu können.

Hilfreiche Unternehmen importieren bereits solche Vorrichtungen aus Asien, die genau das tun, was wir suchen: Man legt sie in die Sonne und sie liefern Strom. So ein typisches chinesisches Solarmodul hat eine Fläche von anderthalb Quadratmeter, das ist ein kleinerer Esstisch, und liefert in der Mittagssonne rund 200 W elektrische Leistung. Damit kann man zur Not schon fernsehen.

Sie haben es bemerkt! Das Modul wandelt die Sonnenenergie nicht zu 100 % in Strom um, nämlich nicht 1 kW pro Quadratmeter, sondern nur etwa 15 % davon. Um den durchschnittlichen Bedarf pro Kopf in Deutschland zu befriedigen, bräuchte man dann eben statt des erwähnten knappen Quadratmeters derer fünf. Wollten wir für jeden der 80 Millionen Bundesbürger fünf Quadratmeter Photovoltaik-Fläche reservieren, dann kämen wir auf insgesamt 400 Quadratkilometer. Deutschland hat immerhin 400.000 davon; ein Tausendstel der bundesdeutschen Oberfläche würde ausreichen, um unseren Energiebedarf zu befriedigen! Warum pflastern wir dann nicht dieses lächerliche Tausendstel der Republik mit Photovoltaik-Modulen zu und sind alle Sorgen los?

Wir sind ja dabei, das zu tun, nur die Sorgen schwinden nicht. Als ehemaliger Bürger Oberbayerns kann ich das gut beurteilen. Wenn ich im Jahresrhythmus meine alte Heimat besuche, kann ich deutlich sehen, wie die Zahl der ehemals mit verwitterten Ziegeln gedeckten Scheunen und Bauernhäuser schwindet und dunkelblaue PV-Module sich auf den Dächern im Alpenland breitmachen. Bei manchem alten Schober bekommt man den Eindruck, er diene nur noch dazu, die Solarzellen hochzuhalten.

Aber nicht nur im Alpenvorland, auch in Mecklenburg-Vorpommern liegt man in Sachen PV voll im Trend. Mangels oberbayrischer Heuschober behilft man sich hier mit „Solarparks“, d. h. man stellt einfach Dächer mit Solarzellen auf, ohne die Häuser und Scheunen darunter. Gegen Ende 2016 hatte man so bundesweit immerhin rund 45 Gigawatt elektrischer Leistung installiert.

Vielleicht haben Sie ja Lust auszurechnen, was die oben erwähnten chinesischen Module dafür kosten würden? ich komme auf rund 70 Milliarden Euro. Wer soll das bezahlen? Sie! Sie sind ja schon kräftig dabei.

Der kleine Unterschied

Es gibt also heute in Deutschland Photovoltaik-Anlagen mit einer totalen installierten Leistung von 45 Gigawatt. Könnten wir nicht sofort die atomaren Monster dank unserer PV-Anlagen abschalten – und die meisten Kohlekraftwerke dazu? Ist die Energiewende also vollzogen?

Sie erinnern sich: Eine Milchmädchenrechnung unterdrückt ganz wesentliche Aspekte der Wirklichkeit und ist daher schlicht und einfach falsch. Die Aufrechnung von installierter KKW (Kernkraftwerk) -Leistung mit installierter Photovoltaik-Leistung ist solch eine Milchmädchenrechnung. Ob sie aus Dummheit, Arglist oder Selbstbetrug angestellt wird, das wollen wir später untersuchen.

Der Unterschied ist, dass ein Kraftwerk seine installierte Leistung abgibt, wenn diese benötigt wird. Eine PV-Anlage gibt sie ab, wenn die Sonne scheint – genauer gesagt, wenn die Sonne mit ihrer theoretischen vollen Leistung, ohne Behinderung durch Dunst oder Wolken, senkrecht über den Modulen steht.

Wie oft ist das der Fall? Nie! Erst einmal können wir ganz offensichtlich die Nachtstunden vergessen. Aber auch die Stunden kurz nach Sonnenaufgang und kurz vor Sonnenuntergang bringen so gut wie nichts. Da strahlt die Sonne dermaßen schräg durch die Atmosphäre, dass das meiste Licht auf diesem langen Weg durch Streuung in der Luft verloren geht. Für die Wintermonate gilt das übrigens den ganzen Tag über, das ist ja auch der Grund, warum es da so kalt ist. Ein weiterer Faktor ist, dass unsere Solarmodule fast nie genau in die Sonne schauen. Man richtet sie natürlich nach Süden aus, damit sie die kräftige Mittagssonne voll einfangen; das bedeutet aber, dass sie für den Rest des Tages mehr oder weniger schief zu den Strahlen positioniert sind.

Wir müssen also akzeptieren, dass die Module die meiste Zeit ziemlich schräg und nutzlos in die Sonne schauen. Wie viele brauchbare Stunden pro Tag bleiben dann noch übrig? Für die Sommermonate sind es vielleicht je die vier Stunden vor und nach Mittag, macht insgesamt 8 Stunden. Lassen Sie uns das für einen Wintertag auf 4 reduzieren und nehmen wir als Jahresdurchschnitt 6 Stunden pro Tag. Also: An sechs Stunden des durchschnittlichen Tages kann die PV-Anlage ihre installierte Leistung liefern. Die jeweils verbleibenden Stunden mit dem schrägen Einfall des Sonnenlichtes vergessen wir, auch wenn da vielleicht noch ein paar kümmerliche Watt aus den Panelen tröpfeln. 6 Stunden sind nur ein Viertel der Dauer des gesamten Tages.

Ein Solarpanel, welches als 200-W-Modul verkauft wird, leistet im Tagesdurchschnitt also bestenfalls ein Viertel davon, nämlich 50 Watt. Die geballte deutsche Photovoltaik, die dem Bundesbürger mit einem Label von 45 Gigawatt verkauft wird, kann also maximal ein Viertel davon leisten, nämlich gut 11 Gigawatt. Aber warten Sie, es kommt noch schlimmer.

Die Entdeckung der Wolken

Wir müssen ja damit rechnen, dass es sowohl in Mecklenburg-Vorpommern als auch im bayrischen Oberland regnen kann oder zumindest die Sonne hinter dunklen Wolken verschwindet oder die Solarmodule gar von winterlichem Schnee bedeckt werden. Das ist von Bedeutung.

Denn auch wenn es bei schlechtem Wetter noch nicht stockdunkel ist, so bleibt dennoch fast alle Sonnenstrahlung in den Wolken hängen bzw. sie wird an deren Oberseite ins All reflektiert. Es kommt so gut wie nichts mehr durch. Dass wir bei Regenwetter trotzdem noch sehen können, haben wir der enormen Adaptationsfähigkeit unserer Augen zu verdanken. Diese stellen sich in kürzester Zeit auf ein Tausendstel der Helligkeit ein oder, wenn’s sein muss, auch auf ein Millionstel – wobei dann allerdings das Farbensehen verloren geht; deswegen sind nachts alle Katzen grau.

Mit anderen Worten: Für unsere PV-Installationen ist bei Bewölkung Feierabend. Ein typisches deutsches Jahr hat, mit viel Optimismus, die Hälfte der Tage Bewölkung und die andere Zeit blauen Himmel. Von den berechneten 6 nützlichen Stunden pro Tag bleiben also wetterbedingt nur noch 3 übrig! Mit anderen Worten: 21 der 24 Stunden des Tages stehen oder liegen die teuren PV-Module nutzlos in der Gegend herum; nur während drei Stunden ihres Daseins liefern sie Strom.

Das erwähnte PV-Panel von gut einem Quadratmeter Fläche, das als „200-Watt-Modul“ verkauft wird, bringt also tatsächlich im Jahresdurchschnitt nur 25 Watt. Dieser Etikettenschwindel rechnet sich entsprechend hoch. Statt von insgesamt 45 Gigawatt installierter PV-Leistung kann man tatsächlich nur von 6 Gigawatt reden.

Lassen Sie mich das noch mal zusammenfassen:

Im Jahresdurchschnitt gilt:

Von den 24 Stunden des Tages sind 12 Stunden Nacht. Die 3 Stunden nach Sonnenaufgang und die 3 Stunden vor Sonnenuntergang leisten praktisch keinen Beitrag zur Stromerzeugung, weil einerseits das Licht so schwach ist, andererseits die Solarpanels zu schräg zum Lichteinfall stehen. Somit bleiben pro Tag 6 nützliche Stunden für die Stromerzeugung.

Von diesen 6 Stunden gehen aber wiederum die Hälfte durch schlechtes Wetter verloren, sodass nur 3 voll produktive Stunden pro Tag übrig bleiben. Ein Solarmodul, das bei vollem Sonnenschein 200 W abgibt, liefert im Jahresdurchschnitt also nur 25 Watt!

Die in der Öffentlichkeit als 45 Gigawatt angegebene installierte PV-Leistung ist also in Wirklichkeit nur 6 Gigawatt. 45 Gigawatt wären es nur, wenn die Solarparks auf einem Planeten Erde installiert wären, der sich nicht drehen würde, keine Wolken hätte und wo die Sonne 24 Stunden am Tag senkrecht auf Deutschland herabschiene.

Das hält die Grüne Lobby nicht davon ab, das Erreichen jeder Marke von installierten PV-Gigawatt Leistungen – und sich selbst – lautstark zu feiern, weil man damit endlich Kernkraft und Kohle überflüssig gemacht hat. Diese Milchmädchenrechnung wird ganz offensichtlich aus Arglist angestellt, um dem Steuerzahler die Solarenergie schönzurechnen.

Die offizielle Statistik gibt unserer Abschätzung recht. 2017 wurden in Deutschland rund 6 % der benötigten Elektrizität durch PV gewonnen. Das ist noch eine gute Nachricht. Die schlechte Nachricht kommt jetzt.

Die Launen von Mutter Natur

Wir möchten, dass die Segnungen der Technik dann verfügbar sind, wenn wir sie brauchen. Ein Kühlschrank, der alle paar Tage warm wird, eine Herz-Lungen-Maschine, die bei Sonnenuntergang ausfällt, ein Fließband, dass stillsteht, wenn die Wolken kommen, würden wir kaum akzeptieren.

Daher müssen 100 % unseres Energiebedarfs durch Kraftwerke abgesichert sein, die von Wind und Wetter unabhängig sind. Wenn dann die Sonne scheint oder der Wind weht oder beides, dann werden die herkömmlichen Kraftwerke – Kohle, Gas, Atom und Wasser – entsprechend gedrosselt und die alternativen Energiequellen springen ein.

Es ist sogar schon zu Situationen gekommen, dass in gewissen Regionen an sonnigen Sommerwochenenden die PV-Module für ein paar Stunden tatsächlich ihre installierte Leistung abgaben, dass aber, weil Sonntag, in den Industriebetrieben der Region die Fließbänder stillstanden, die Familien im Auto unterwegs waren und zu Hause nur der Kühlschrank und der Radiowecker Strom zogen. An solchen Tagen wurde dann durch PV alleine mehr Strom produziert als abgenommen werden konnte. Solche von den Grünen Lobbyisten abermals lautstark gefeierten Ereignisse deuten einmal mehr auf die Sinnlosigkeit der launenhaften Sonnenergie in ihrer heutigen Form.

Diese Launenhaftigkeit der PV kann man auch nicht dadurch beseitigen, dass man nochmals doppelt so viele Module auf die Dächer schraubt, so wie von der Regierung geplant. Auch die werden bei Wolken keinen Strom liefern, dafür aber bei Sonnenschein das Problem mit der Überschussenergie verschärfen. PV würde nur Unabhängigkeit von konventioneller Energie bieten, wenn man Strom in praktikabler Form speichern könnte. Aber da ist keine Lösung in Sicht.

Dumm gelaufen

Noch einen, nicht unwichtigen Aspekt muss ich ansprechen, auch wenn Sie das vielleicht nicht hören wollen. Das oben erwähnte „Drosseln“ der konventionellen Kraftwerke bei Sonnenschein ist nicht ganz einfach. Nicht alle Kraftwerke lassen sich auf Knopfdruck beliebig schnell regeln. Ein typisches Kohlekraftwerk verbrennt pro Minute immerhin 5 Tonnen Kohle. In jedem Moment liegen da Hunderte von Tonnen weißglühender Briketts im Ofen – was soll mit denen passieren, wenn sich die Sonne gerade dazu entschließt, für eine viertel Stunde zu scheinen? Wir müssen das Kraftwerk einfach so weiterlaufen lassen. Und auch ein KKW lässt sich nicht so leicht zurückdrehen wie ein Autoradio.

Wir brauchen also andere Kraftwerke, die rasch geregelt werden können, wenn wir den Segen von PV nutzen wollen. Das sind die Anlagen, die mit Wasserkraft oder Erdgas betrieben werden. Es ist nun eine bittere Ironie des Schicksals, dass dies ausgerechnet diejenigen Energieformen sind, die am wenigsten bzw. gar kein CO2 produzieren.

Das Gesamtszenario sieht dann also folgendermaßen aus: Atom-, Kohle-, Erdgas- und Wasserkraftwerke teilen sich brüderlich die Last der Stromversorgung. Nun kommt die liebe Sonne hinter den Wolken hervor und die von ihr gesegneten PV-Module beginnen Strom ins Netz einzuspeisen. Wasserkraft und Erdgas werden entsprechend zurückgefahren, Kohle und Kernkraft laufen unverändert weiter.

Wie viel CO2 sparen wir nun ein? So gut wie nichts, denn Braun- und Steinkohle werden weiterhin in gleichem Umfang verfeuert. Wir reduzieren lediglich den Verbrauch des zu Recht als „umweltfreundlich“ gepriesenen Erdgases, welches pro Kilowattstunde nur ein Drittel der CO2-Emission von Braunkohle hat.

Fazit: Der Beitrag von PV zur Stromversorgung ist in Anbetracht des Aufwandes schon lächerlich gering. Aber es kommt noch schlimmer: Die Einsparung an CO2 entspricht nur ein paar Promille; anders ausgedrückt: so gut wie null. Können Sie sich noch erinnern? War die ganze PV-Kampagne ursprünglich nicht angestoßen worden, um CO2-Emission zu reduzieren, um der Erwärmung der Erdatmosphäre Einhalt zu gebieten, um den Planeten zu retten?

Fakt ist: Seit Start der Energiewende wurden zwölfstellige (!) Eurobeträge für Wind- und Solaranlagen ausgegeben. Der Ausstoß an CO2 in Deutschland ist dennoch fast konstant geblieben, nämlich bei rund 800 Millionen Tonnen pro Jahr.

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Und hier die ingenieursmäßige Darstellung dessen, was ich Ihnen in blumigen Worten erklärt habe:

Dargestellt ist die deutsche Stromversorgung vom 15.-31. Januar 2019. Die purpurne Kurve zeigt den Bedarf, der zwischen 60 und 75 Gigawatt pendelt. Tages- und Wochenrhythmus sind deutlich zu sehen. Unten im Bild, das grüne und graue Band sind die Beiträge von Wasser und Biomasse – konstant aber kümmerlich. Das blaue Gebirge ist die Windenergie. Mal liefert sie die halbe Miete, mal gar nichts. Und wenn Sie genau hinschauen, dann sehen Sie ab und zu spitze gelbe Hütchen. Das ist sie, die Sonnenenergie. Wenig hilfreich aber dafür sehr teuer. Und die weiße Fläche zwischen den Bergen und der roten Linie, das ist doch der Löwenanteil – wer liefert hier den Strom? Das wird von Kohle, Atom und Gas besorgt. So ganz ist die Energewende also noch nicht implementiert.

Quelle: Dr. Hans Hofmann-Reinecke