Stromsituation

[Stromerzeugung und Stromverbrauch]

Der geografisch aufgeschlüsselte Kraftwerkspark von Deutschland

Erläuterung

Die Karte zeigt die geografisch verteilten Kraftwerke in den einzelnen Bundesländern Deutschlands mit Iststand 2023 an. Des Weiteren gibt die Karte die akkumulierte lokale Windkraftleistung an. Die drei eingezeichneten Kernkraftwerke mit einer Gesamnettotleistung von 4056 Megawatt [MW] sind am 15. April 2023 vom Netz genommen worden.

[Quelle: Umweltbundesamt]

Über acht Jahre gemittelte tageszeitliche Verläufe der Erzeugerleistungen [MW] ausgewählter emissionsfreier Kraftwerkstypen in Deutschland [2015 bis 2022]

Erläuterung

Dargestellt sind die über 8 Jahre gemittelten typischen tagesaktuellen jahreszeitlichen Leistungsverläufe [MW] aller in Deutschland installierten Wind- und Solarkraftwerke im Vergleich zu den installierten Kernkraftwerken. Hier fallen insbesondere die starken Leistungsschwankungen der an Land verbauten Windkraftanlagen ins Auge.

Es ist weiterhin zu erkennen, dass die Solarkraftwerke im Januar und Februar sowie im November und Dezember nur einen sehr geringen Leistungsausstoß haben. Diese fehlende Leistung wurde bisher durch die am Netz befindlichen Kernkraftwerke kompensiert. Da diese seit dem 15. April 2022 komplett vom Netz genommen wurden, muß diese fehlende Leistung zukünftig durch Hochfahren der noch vorhandenen Kohlekraftwerken oder/und durch gesteigerten Stromimport vorrangig aus Frankreich, den Niederlanden und Tschechien kompensiert werden.

[Quelle: energy-charts]

Mittlerer 10-jähriger Effizienzgrad [%] ausgewählter emissionsfreier Kraftwerkstypen in Deutschland [2012 bis 2022]

Erläuterung

Dargestellt ist der mittlere langjährige Effizienzgrad von Wind- und Solarkraftwerke im Vergleich zu den Kernkraftwerken. Der Effizienzgrad zeigt die über ein Jahr geleisteten Volllaststunden der Kraftwerkstypen bezogen auf das Jahresstundenmittel von 8760 Stunden an. Der ideale Wert wären 100%. So liefen alle am Netz befindlichen Kernkraftwerke von 2012 bis einschließlich 2022 zu 86,64% aller Jahresstunden (also im Mittel 8,664 Jahre) mit Volllast und lieferten in dieser Zeit ihre installierte Nennleistung. Solarkraftwerke hingegen lieferten in den ausgewählten 10 Jahren im Schnitt nur in 10% der Zeit (also im Mittel nur ein Jahr lang) ihre installierte Nennleistung.

Die Zahlen zeigen die sehr geringe Effizienz der erneuerbaren Kraftwerkstypen, insbesondere die der Solarkraftwerke an. Diese Effizienz ist auch völlig unabhängig von der installierten Systemleistung und hängt lediglich von den Wetterbedingungen ab. Das gleiche gilt auch für die Windkraftanlagen. Auch ein weiterer Zubau der wetterabhängigen Kraftwerke können den sehr geringen Effizienzgrad dieser Kraftwerkstypen nicht steigern. Bei den Solarkraftwerken führt ein Klimawandel mit mehr Jahressonnenstunden in Deutschland zu einer Effizienzsteigerung. Somit wäre diesbezüglich ein entsprechender Klimawandel sehr wünschenswert. Bei den Windkraftanlagen führt ein Klimawandel mit mehr windigen bis stürmischen Tagen in Deutschland zu deutlich mehr Ertrag und somit zu einer deutlich höheren Effizienz.

[Quelle: energy-charts energy-charts]

Flächenbedarf ausgewählter emissionsfreier 1000 MW - Kraftwerkstypen

Erläuterung

Das Beispielkernkraftwerk besteht aus einem Druckwasserreaktor AP-1000 und hat somit eine Nennleistung von 1170 MW. Zum einfacheren Vergleich wird im Weiteren mit einer Dauerleistung von 1000 MW gerechnet. Die benötigte Fläche für das Beispielkernkraftwerk wird mit 1 km² festgelegt. Der Beispielwindpark besteht aus 132 Winkraftanlagen vom Typ Enercon E-126 mit einem Rotordurchmesser von 127 m und einer größtmöglichen Leistung von 7,58 MW je Windrad. Damit sich die Windräder nicht gegenseitig den Wind entziehen, muß ein gewisser Abstand zwischen ihnen eingehalten werden. Hier wird ein Abstand der Windräder zueinander vom 5-fachen Rotordurchmessers gewählt. Da sich der Turm eines Windrades je nach Windrichtung um 360° drehen muß, gilt diese Abstandsregelung für alle Himmelsrichtungen um ein Windrad herum. Eine mögliche, vereinfachte Anordnung der Windkraftanlagen zeigt die nachfolgende Grafik:

Das blaue Quadrat in der obigen Grafik zeigt den Flächenbedarf für ein Windrad an. Die Fläche ergibt sich zu (6 x 127 m) x (6 x 127 m) = 580644 m² oder zu 0,580644 km².

Der Beispielsolarpark mit einer Nennpeakleistung von 1000 MW besteht aus 2380952 Solarpanelen vom Typ HiDM CS1U-420MS mit einer jeweiligen Peakleistung von 420 W pro Panel und einer Panelfläche von 2,06 m². Der bereits im Betrieb gegangene Solarpark Gottesgabe besitzt eine Spitzenleistung von 150 MW und umfasst eine Betriebsfläche von 122 ha. Fast identisch ist der Solarpark Alttrebbin mit der gleichen Spitzenleistung von 150 MW und einer Fläche von 125 ha. Aus diesen Angaben läßt sich der Flächenbedarf für einen 1000 MWpeak Beispielsolarpark leicht hochskalieren. Somit wird die Fläche für den Beispielsolarpark von 1000 MW Spitzenleistung auf 1,25 km² / 150 MW x 1000 MW = 8,3 km² festgelegt.

Mithin benötigt das Kernkraftwerk mit seiner Nennleistung von 1 GW eine bauliche Fläche von 1 km² (oder 100 Fußballfelder), der Windpark benötigt eine Fläche von 132 x 0,581 km² = 76,6 km² (oder 7660 Fußballfelder) und der Solarpark verbraucht eine Fläche von 8,3 km² oder 830 Fußballfelder.

Die obere linke Grafik zeigt den Flächenbedarf der jeweiligen Erzeugereinheiten für eine nominelle Erzeugerleistung von 1000 MW.

Die obere rechte Grafik zeigt die in einem Jahr erzeugte elektrische Energiemenge in TWh an. Dabei wurden die jeweiligen Effizienzgrade der Kraftwerkstypen bei einer Nennleistung von 1000 MW berücksichtigt. Die mittlere linke Grafik zeigt die notwendige Anzahl an Kraftwerken für eine jährlich erzeugte Energie von 7,59 TWh an. Die mittlere rechte Grafik zeigt die notwendige Anzahl an Kraftwerken für eine jährlich erzeugte Energie von 700 TWh an. Um mit Solarkraftwerken eine Energiemenge von 700 TWh im Jahr zu generieren, müßte also eine Summenpeakleistung von 795 GW installiert werden. Das ist das 9-fache der dafür notwendigen Kernkraftwerksleistung. Um diese 700 TWh ausschließlich mit Windkraftwerken zu erzeugen, wären 418 Windparks mit je 132 Windkraftanlagen mit einer einzelnen Anlagennennleistung von 7,58 MW notwendig. Es müßten deutschlandweit also insgesamt 55176 Stück 7,58 MW-Windräder verbaut werden, die zusammen eine Fläche von 32001,61 km² einnehmen. Diese Windräder würden im Jahresmittel dann zwar die 700 TWh erzeugen, zu welcher Tageszeit sie aber überhaupt produktiv wären, hängt dann wiederum ausschließlich vom Wetter ab. So könnte Deutschland auch bei tagelangen Windflauten völlig ohne selbst produziertem Strom dastehen. Dasselbe gilt natürlich auch für die Solarkraftwerke, wie es jede Nacht eindrücklich erlebbar ist. Und auch ein adäquates Einspeichern von überschüssiger Energie und ein entsprechendes Ausspeichern der notwendigen Flauteenergie ist zwar auf dem Papier selbstverständlich möglich, scheitert in der Realität aber an der Technologie, an der Infrastruktur, an den dafür notwendigen technischen, technologischen und menschlichen Ressourcen, an der Zeit und letztendlich an den enormen Kosten und der damit verbundenen völligen Unwirtschaftlichkeit. Es sei denn, dass für eine Kilowattstunde Strom ein Preis von einer aktuellen Kugel Eis akzeptiert wird. Die untere linke Grafik zeigt den Flächenbedarf an der notwendig ist, wenn alle Kraftwerkstypen eine jährliche Energiemenge von 7,59 TWh erzeugen müssten. Die untere rechte Grafik zeigt den Flächenbedarf an der notwendig wäre, wenn ausschließlich durch den jeweiligen Kraftwerkstyp eine jährliche Strommenge von 700 TWh produziert werden müßte. Die 418 Beispielwindparks würden dabei ungefähr die gesamte Fläche von Nordrhein-Westfalen einnehmen. Das sind ca. 10 % der Fläche Deutschlands.

Allerdings muß bei den wetterabhängigen Kraftwerkstypen stets ein entsprechend groß dimensioniertes Backup-System (Gaskraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Batteriespeicherkraftwerke, Importe) vorgehalten werden, damit die Energieversorgung auch Nachts oder an trüben Tagen oder bei Windstille gewährleistet ist. Deutschland leistet sich gegebenenfalls also ein doppeltes Energieversorgungssystem und/oder ein Lastabwurfszenario mit einer entsprechenden Kostenstruktur.

Flächenbedarf ausgewählter emissionsfreier 1000 MW - Kraftwerkstypen pro erzeugter Terrawattstunde im Jahr [km²/TWh im Jahr]

Erläuterung

Um eine Terrawattstunde im Jahr zu prodzuieren, benötigt das Beispielkernkraftwerk pro eingesetzter Leistung von 1 Gigawatt eine Fläche von 0,13 km². Der Beispielsolarpark benötigt unter den gleichen Bedingungen eine Fläche von 9,43 km² und der Beispielwindpark mit jetzt 1 Gigawatt Leistung benötigt für die Erzeugung von einer Jahresterrawattstunde eine Fläche von 45,72 km². Damit verbraucht ein auf volatilem Windangebot gestütztes Kraftwerk eine 352 mal größere Fläche als ein leistungsgleiches Kernkraftwerk. Ein vergleichbares Solarkraftwerk benötigt 73 mal mehr Fläche für den gleichen Energieertrag.

Prozentuale Aufteilung der tagesaktuellen deutschen Stromproduktion am 04.12.2023

Erläuterung

Dargestellt ist die Aufteilung der tagesaktuellen Stromproduktion für ausgewählte Primärenergieträger.

[Quelle: entso-e]

Prozentuale Aufteilung der monatlichen deutschen Stromproduktion im Dezember 2023

Erläuterung

Dargestellt ist die Aufteilung der monatsaktuellen Stromproduktion für ausgewählte Primärenergieträger.

[Quelle: entso-e]

Prozentuale Aufteilung der bisherigen deutschen Stromproduktion im Jahr 2023

Erläuterung

Dargestellt ist die Aufteilung der jahresaktuellen Stromproduktion für ausgewählte Primärenergieträger.

[Quelle: entso-e]

Der deutsche Strommix im aktuellen Monat sowie im aktuellen Jahr 2023

Erläuterung

Die linke Grafik zeigt den deutschen Strommix im aktuellen Monat. Dieser Strommix beinhaltet sowohl die eigene deutsche Stromproduktion als auch die monatlichen Stromimporte aus Deutschlands Nachbarländern. Die rechte Grafik zeigt diesen deutschen Strommix für das aktuelle Jahr.

[Quelle: entso-e]

Mittlere jährlich erzeugte und verbrauchte elektrische Leistung [GW] in Deutschland von 2015 bis 2023

Erläuterung

2022 wurde eine durchschnittliche elektrische Leistung von 57 GW erzeugt und eine durchschnittliche elektrische Leistung von 55 GW verbraucht.

Das entspricht in der Erzeugung der Produktionsmenge von 40 Atomkraftwerken (KKW) mit einer einzelnen Nennleistung von 1,4 GW. Oder der Produktionsmenge von 40000 Windkraftanlagen (WKA) mit einer einzelnen Nennleistung von 6 MW bei 2000 Volllastwindstunden im Jahr. Oder einer verbauten PV-Fläche von 1000 km² mit einem 400 Wpeak-Solarmodul von 2 m² Fläche und einer jährlichen durchschnittlichen Erzeugerleistung von 114 W als Grundlage. [Stand 2022: 28443 bereits aufgestellte WKA und eine verbaute PV-Fläche von ca. 670 km² in Deutschland]

2022 herrschte im Mittel eine positive Leistungsdifferenz von 1,563 GW zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung und damit lag ein Leistungüberschuß vor. Deutschland konnte (oder mußte) Strom exportieren.

[Quelle: energy-charts]

Jährlich erzeugte und verbrauchte elektrische Energiemenge [TWh] in Deutschland von 2015 bis 2023

Erläuterung

2015 wurde in Deutschland eine elektrische Energiemenge von 550,1 TWh erzeugt und eine elektrische Energiemenge von 500,2 TWh verbraucht.

2015 herrschte eine positive Energiedifferenz von 49,9 TWh zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Energie und damit lag ein Energieüberschuß vor. Deutschland konnte eine Strommenge von 49,9 TWh  exportieren.

[Quelle: energy-charts]

Mittlere monatlich erzeugte und verbrauchte elektrische Leistung [GW] in Deutschland 2023

Erläuterung

Im Juni wurde eine durchschnittliche elektrische Leistung von 43 GW erzeugt und eine durchschnittliche elektrische Leistung von 50 GW verbraucht.

Das entspricht im Verbrauch der Produktionsmenge von 36 Atomkraftwerken (KKW) mit einer einzelnen Nennleistung von 1,4 GW. Oder der Produktionsmenge von 3600 Windkraftanlagen (WKA) mit einer einzelnen Nennleistung von 6 MW bei 2000 Volllastwindstunden im Jahr. Oder einer verbauten PV-Fläche von 900 km² mit einem 400 Wpeak-Solarmodul von 2 m² Fläche und einer jährlichen durchschnittlichen Erzeugerleistung von 114 W als Grundlage. [Stand 2022: 28443 bereits aufgestellte WKA und eine verbaute PV-Fläche von ca. 670 km² in Deutschland]

Im Juni herrschte im Mittel eine negative Leistungsdifferenz von 6,887 GW zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung und damit lag ein Leistungsmangel vor. Deutschland mußte zur Lastdeckung Strom importieren.

[Quelle: energy-charts]

Monatlich erzeugte und verbrauchte elektrische Energiemenge [TWh] in Deutschland 2023

Erläuterung

Im Juni wurde in Deutschland eine elektrische Energiemenge von 30,8 TWh erzeugt und eine elektrische Energiemenge von 36,2 TWh verbraucht.

Im Juni herrschte eine negative Energiedifferenz von 5,4 TWh zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Energie und damit lag ein Energiemangel vor. Deutschland mußte eine Strommenge von 5,4 TWh importieren.

[Quelle: energy-charts]

Mittlere elektrische Leistungsflüsse [GW] aus und nach Deutschland 2023

Erläuterung

Im Juni wurde eine gemittelte Dauerleistung von 6,64 GW zwischen Deutschland und dem Ausland hin und her geschoben und belastete die beteiligten Grenzkuppelstellen.

Das entspricht der Produktionsmenge von 5 Atomkraftwerken (KKW) mit einer einzelnen Nennleistung von 1,4 GW. Oder der Produktionsmenge von 5000 Windkraftanlagen (WKA) mit einer einzelnen Nennleistung von 6 MW bei 2000 Volllastwindstunden im Jahr. Oder einer verbauten PV-Fläche von 100 km² mit einem 400 Wpeak-Solarmodul von 2 m² Fläche und einer jährlichen durchschnittlichen Erzeugerleistung von 114 W als Grundlage. [Stand 2022: 28443 bereits aufgestellte WKA und eine verbaute PV-Fläche von ca. 670 km² in Deutschland]

[Quelle: energy-charts]

Maximale elektrische Leistungsflüsse [GW] aus und nach Deutschland 2023 [positive Werte --> Energieexport / negative Werte --> Energieimport]

Erläuterung

Im Juni wurde kurzzeitig (gemittelter 15 min Wert) eine maximale Leistung von 14,53 GW aus dem Ausland importiert und belastete die beteiligten Grenzkuppelstellen.

Das entspricht der Produktionsmenge von 10 Atomkraftwerken (KKW) mit einer einzelnen Nennleistung von 1,4 GW. Oder der Produktionsmenge von 10000 Windkraftanlagen (WKA) mit einer einzelnen Nennleistung von 6 MW bei 2000 Volllastwindstunden im Jahr. Oder einer verbauten PV-Fläche von 250 km² mit einem 400 Wpeak-Solarmodul von 2 m² Fläche und einer jährlichen durchschnittlichen Erzeugerleistung von 114 W als Grundlage. [Stand 2022: 28443 bereits aufgestellte WKA und eine verbaute PV-Fläche von ca. 670 km² in Deutschland]

[Quelle: energy-charts]

Elektrisch erzeugte und verbrauchte Leistung in Deutschland am 04.12.2023 [positive Differenzwerte --> Leistungsüberschuß / negative Differenzwerte --> Leistungsmangel]

Erläuterung

Angezeigt wird die über eine Viertelstunde gemittelte erzeugte und verbrauchte Leistung über den gesamten Tag.

[Quelle: SMARD entso-e]

Elektrisch erzeugte und importierte Leistungen in Deutschland am 04.12.2023

Erläuterung

Angezeigt wird die über eine Viertelstunde gemittelten erzeugten und importierten Leistungen über den gesamten Tag. WKA: Leistungsumme aller in Deutschland produzierender Onshore- und Offshore Windkraftwerke PV: Leistungsumme aller in Deutschland produzierender Photovoltaik-Kraftwerke Fossil: Leistungssumme aller in Deutschland produzierender Steinkohle-, Braunkohle- und Erdgaskraftwerke Importe: Leistungssumme aller Auslandsimporte (positive Wert --> Stromimporte / negative Werte --> Stromexporte)

[Quelle: SMARD entso-e]

Solarleistung und Windkraftleistung im Verhältnis zur gesamten in Deutschland installierten erneuerbaren Leistung am 04.12.2023

Erläuterung

Dargestellt sind die tagesaktuellen Leistungsverläufe aller in Deutschland installierten PV- und Windkraftanlagen und ihr Verhältnis zur gesamten installierten EE-Leistung. WKA: Leistungsumme aller in Deutschland produzierender Onshore- und Offshore Windkraftwerke PV: Leistungsumme aller in Deutschland produzierender Photovoltaik-Kraftwerke EE: Leistungssumme aller in Deutschland produzierenden Kraftwerke mit Erneuerbaren Energien

Weiterhin ist der prozentuale Ausnutzungsgrad der aktuell erzeugten erneuerbaren Leistung zur gesamten installierten erneuerbaren Leistung in Deutschland dargestellt. Dementsprechend ist auch der prozentuale Ausnutzungsgrad der aktuell produzierenden konventionellen Kraftwerke dargestellt. Ein Ausnutzungsgrad von 100 % wäre sowohl technisch als auch ökonomisch das Optimum.

[Quelle: SMARD]

Elektrisch erzeugte Leistung aller Gas- und Kohlekraftwerke in Deutschland sowie die stündlichen Großhandelspreise am 04.12.2023

Erläuterung

Angezeigt wird die über eine Viertelstunde gemittelte durch alle Gas- und Kohlekraftwerke erzeugte Leistung über den gesamten Tag. Ebenfalls dargestellt sind die (auf die Viertelstundenwerte verteilten) stündlichen Großhandelspreise der Strombörse.

[Quelle: SMARD entso-e]

Residuallast in Deutschland am 04.12.2023

Erläuterung

Eine positive Residuallast kennzeichnet den Restbedarf an Strom, welcher für eine vollständige Lastdeckung notwendig ist aber nicht durch Wind- oder Solarenergie abgedeckt werden kann. Dieser Restbedarf wird durch den konventionellen Kraftwerkspark und/oder Importen gedeckt. Eine negative Residuallast kennzeichnet ein Überangebot an Wind- und Sonnenstrom. Dieses Überangebot muß im Sinne der Netzstabilität exportiert und/oder durch zusätzliche Lasten verbraucht werden, da es in Deutschland und in Europa nur völlig unzureichende Stromspeichermöglichkeiten gibt. Im Falle einer Dunkelflaute und einem 100-prozentigen Ausbau der Stromerzeugung mittels Wind- und Solarkraftwerken beträgt die Residuallast nahezu dem durchschnittlichen Lastmittel von 57 GW verbrauchter Leistung in Deutschland. Diese Leistung müßte aus Speichern geliefert oder durch Importe gedeckt werden. 57 GW entspricht der Nennleistung von 41 Atomkraftwerken. Laut der Seite energy-charts (Stand: 31.07.2023) beträgt die in Deutschland aktuell installierte Batterieleistung 6,05 GW. Das entspricht dem Äquivalent von 4,3 Atomkraftwerken. Bei einer durchschnittlich in Deutschland benötigten Tagesleistung von 57 GW, stehen durch die Batteriespeicher also nur rund ein Zehntel der benötigten Tagesleistung zur Verfügung. Die installierte Batteriespeicherkapazität beträgt 8,92 GWh. Demgegenüber steht ein durchschnittlicher Tagesbedarf an Elektroenergie in Deutschland von 57 GW mal 24 h = 1368 GWh. Demzufolge können die installierten Batteriespeicher lediglich 10,6 % (6,05 GW durch 57 GW mal 100 %) der Tagesleistung  zur Verfügung stellen und das auch nur für 1,47 Stunden (8,92 GWh durch 6,05 GW). 89,4 % (100 % minus 10,6 %) der Verbraucher würden gar keinen Strom aus den Batteriespeichern erhalten. Zu den Batteriespeichern kommt noch eine installierte Leistung von 9,70 GW der sich in Betrieb befindlichen Pumspeicherkraftwerke hinzu. Bei einer angenommenen maximalen Volllastlaufzeit (Stromproduktion bei vollständig gefülltem Oberbecken) aller Pumpspeicherwerke von durchschnittlich 6 Stunden, liefern diese für 6 Stunden 17 % (9,70 GW durch 57 GW mal 100 %) der notwendigen Tagesleistung. 83 % der Verbraucher würden gar keinen Strom durch die Pumpspeicherkraftwerke erhalten. Da realistischerweise davon auszugehen ist, dass die sehr teuren und platzraubenden Batteriespeicher in naher Zukunft nicht zur Verfügung stehen werden (und wenn, dann nur mit einer damit verbundenen deutlichen Strompreiserhöhung) und der Bau neuer Pumpspeicherkraftwerke von der Planung bis zur Fertigstellung ca. 10 Jahre in Anspruch nimmt (und es keine geeigneten Standorte in Deutschland mehr gibt), kann die anfallende Residuallast bei Wegfall aller deutschen konventionellen Kraftwerke (Nullemission) nur durch importierten Strom zur Verfügung gestellt werden (Vorausgesetzt, dass das Ausland noch einen ausreichend großen konventionellen Kraftwerkspark für den Stromexport nach Deutschland zur Verfügung stellt.). Ein anderer (womöglich paralleler Weg) wäre die Verringerung des Strombedarfs, also eine deutliche Reduzierung des Verbrauchs durch Industrie- und Haushaltskunden bzw. durch einen angebotsorientierten Verbrauch entsprechend des durch das Wetter zur Verfügung gestellten Stroms.

[Quelle: SMARD]

Anteil an der deutschlandweit installierten Stromerzeugungsleistung [GW] im Jahr 2023

Erläuterung

Aktuell stellen die in Deutschland an Land errichteten Windkraftanlagen eine installierte Leistung von 60,445 GW zur Verfügung.

[Quelle: energy-charts]

Anteil der Volllastbenutzungsstunden [h] der relevanten Energieträger am durchschnittlichen Jahresstundensatz von 8760 Stunden im Jahr 2023

Erläuterung

Vom 01. Januar 2023 bis heute liefen die in Deutschland an Land errichteten Windkraftanlagen mit 1657 mittleren Volllastbenutzungsstunden (von den verfügbaren 8760 Jahrestunden). Die errechneten mittleren Volllastbenutzungsstunden ergeben sich aus der vom 01. Januar 2023 bis heute erzeugten gesamten Elektroenergiemenge und der gesamten bis heute installierten Leistung aller an Land errichteten Windkraftanlagen (Volllastbenutzungsstunden = Erzeugte Elektroenergiemenge geteilt durch die installierte Leistung). Je mehr Volllastbenutzungsstunden ein Kraftwerk im Jahr läuft, desto effizienter arbeitet es und umso planungssicherer ist die Anlage.

Anteil der relevanten Energieträger an der akkumulierten Stromproduktion [TWh] im Jahr 2023

Erläuterung

Vom 01. Januar 2023 bis heute wurde durch die in Deutschland an Land errichteten Windkraftanlagen eine Energiemenge von 100,31 TWh produziert.

Effizienzgrad der jeweiligen Kraftwerkstypen im Jahr 2015 und im Jahr 2023

Erläuterung

Vom 01. Januar 2023 bis heute produzierten die in Deutschland an Land errichteten Windkraftanlagen den Strom mit einem Effizienzgrad von 18,94 %. Der Effizienzgrad errechnet sich aus den geleisteten Volllastbenutzungsstunden bezogen auf das Jahresstundenmittel von 8760 Stunden (Effizienzgrad = Volllastbenutzungsstunden geteilt durch das Jahresstundenmittel mal 100 %). Je höher der Effizienzgrad, desto ausglasteter und umso wirtschaftlicher arbeitet die Anlage auf Jahressicht. Würde ein Kraftwerkstyp 8760 Stunden im Jahr mit seiner installierten Nennleistung Strom produzieren (Volllast), hätte dieser Kraftwerkstyp einen Effizienzgrad von 100 %. Das wäre technisch und ökonomisch das Optimum. In die Nähe dieses Optimums kommen nur die konstant durchlaufenden Kraftwerke wie beispielsweise die Biomassekraftwerke und insbesondere die im April 2023 vom Netz genommenen Kernkraftwerke.

[Rechenbeispiel]

Im Jahr 2015 betrug die gesamte an Land installierte PV-Leistung 39,2 GW. Im selben Jahr produzierten all diese Solarkraftwerke mit der installierten elektrischen Leistung von 39,2 GW eine elektrische Energiemenge von 41470 GWh. 41470 GWh geteilt durch 39,2 GW ergeben 1057,91 Volllastzeitstunden. Diese 1057,91 Volllastzeitstunden bezogen auf das Jahresstundenmittel von 8760 h multipliziert mit 100 % ergibt einen Effizienzgrad von 12,077 %. Bis zum heutigen Zeitpunkt ist in Deutschland eine gesamte elektrische PV-Leistung von 77,672 GW installiert worden. Also doppelt soviel wie im Jahr 2015. Allerdings ist dadurch im bisherigen Jahresverlauf der Effizienzgrad gegenüber 2015 nicht etwa gestiegen, sondern die heute installierten Solarkraftwerke weisen mit derzeit 7,62 % eine nochmals deutlich schlechtere Ausnutzung ihrer installierten elektrischen Leistung auf wie im Jahr 2015.

Prozentualer Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromproduktion

[Quelle: energy-charts]

Tagesaktueller prozentualer Anteil der Wind- und Sonnenenergie [%] an der Energieerzeugung im Jahr 2023 in Deutschland

[Quelle: energy-charts]

Tagesaktueller prozentualer Anteil der Wind- und Sonnenenergie [%] an der Lastdeckung in Europa und in Deutschland im November 2023

[Quelle: windeurope.org energy-charts]

Tagesaktueller absoluter Anteil der Wind- und Sonnenenergie [GWh] an der Lastdeckung [GWh] in Europa und in Deutschland im November 2023

[Quelle: windeurope.org energy-charts]

Auslastungsgrad der installierten Wind- und Solarkraftwerke im Jahr 2023

Erläuterung

Der Auslastungsgrad berechnet sich aus dem Viertelstundenwert der erzeugten Leistung der jeweiligen Kraftwerksart geteilt durch die gesamte installierte Leistung der jeweiligen Kraftwerksart multipliziert mit 100 %. Der mittlere Auslastungsgrad der Kraftwerksart ergibt sich aus dem arithmetischen Mittelwert über alle vorhandenen Viertelstundenwerte des berechneten Auslastungsgrades der jeweiligen Kraftwerksart. Vom 01. Januar 2023 bis heute wurden alle in Deutschland installierten Windkraftwerke im Mittel lediglich nur zu 21,7 % ausgelastet. Das bedeutet, dass von der aktuell installierten Leistung aller Windkraftanlagen von 67,946 GW im zeitlichen Durchschnitt lediglich 14 GW genutzt werden. Das zeigt deutlich, wie ineffizient diese Art der Stromversorgung (ohne zugehörige Speicher) eigentlich ist. Es ist ein Vielfaches an (größtenteils ungenutzter) Kraftwerksleistung notwendig, um ein gewisses Maß an gelieferter Durchschnittsleistung zu erhalten. Grund sind die übers Jahr so häufigen Windflauten bzw. Schwachwindzeiten. In diesen Zeiten stehen die Anlagen still oder liefern entsprechend der herrschenden Windstärke nur einen Bruchteil ihrer eigentlichen Nennleistung. Das ist weder technisch noch ökonomisch und schon gar nicht ökologisch (großer Platzbedarf, im Boden verbleibende Stahlbetonfundamente, Einfluß auf die natürliche Luftströmungen, kaum recycelbare Windflügel) sinnvoll. Wollte man die in Deutschland durchschnittlich benötigte Leistung von 57 GW nur durch Windkraftanlagen zur Verfügung stellen, müßte ein Maschinenpark von 263 GW  (57 GW durch 21,7 % mal 100 %) an Winkkraftanlagen installiert werden (bei einem bisher maximalen deutschen Leistungsbedarf von ca. 80 GW). Aber auch dieser Kraftwerkspark würde bei Windstille genau Null GW liefern und Deutschland müßte an windstillen Tagen 57 GW an elektrische Leistung importieren. Noch viel schlechter stehen die Solarkraftwerke da. Diese lieferten vom 01. Januar 2023 bis heute lediglich 8,8 % ihrer installierten Spitzenleistung von 76,482 GW. Gerade in den Wintermonaten, und natürlich Nachts, liefern die Solarkraftwerke keinen bzw. keinen nennenswerten Beitrag zu einer zeitkontinuierlichen Stromversorgung in Deutschland. 90 % der installierten Leistung bleibt im zeitlichen Mittel völlig ungenutzt. Das ist weder technisch noch ökonomisch und schon gar nicht ökologisch (enormer Platzbedarf, kaum recycelbare Panele) sinnvoll. Im Vergleich dazu wird ein Kernkraftwerk im Normalbetrieb nahezu stets im Dauerbetrieb mit seiner Nennleistung gefahren und somit zu fast 100 % ausgenutzt. Damit ist im Schnitt die Auslastung (und damit auch die technische und wirtschaftliche Effizienz) eines Kernkraftwerkes gegenüber einem Windkraftwerk 5 mal und gegenüber einem Solarkraftwerk 10 mal so hoch. Das ist sowohl technisch als auch ökonomisch und besonders ökologisch (geringer Platzbedarf, kein CO2-Ausstoß, mit neuer Technologie wiederverwendbare Brennstäbe) sinnvoll. Noch wichtiger aber ist, dass ein Kernkraftwerk (außerhalb von Wartungszeiten) kontinuierlich 24/7 Strom liefert, während die wetterabhängigen Wind- und Solarkraftwerke nur sporadisch (Nenn-)Strom erzeugen.

[Quelle: energy-charts]

Auslastungsgrad der bis April 2023 installierten und betriebenen Kernkraftwerke im Jahr 2022

Erläuterung

Vom 01. Januar bis zum 31. Dezember 2022 wurden die verbliebenen drei Kernkraftwerke Emsland A, Isar 2 und Neckarwestheim 2 im Jahresschnitt zu 91,9 % ausgelastet. Nur die turnusmäßigen Wartungen eines oder mehrerer Kernkraftwerke verhinderten in diesem Jahr eine noch höhere Auslastung. Die drei Kernkraftwerke lieferten im Jahr 2022 also eine durchschnittliche und emissionsfreie Leistung von 3,97 GW bei einer installierten Nettoleistung von 4,06 GW. Das ist hocheffizient. Ähnlich effizient in ihrer Leistungsausbeute sind alle (konstant durchlaufenden) wetterunabhängigen Kraftwerkstypen wie die fossilen Kohlekraftwerke oder z.B. auch Biomassekraftwerke und zum Teil die Laufwasserkraftwerke.

[Quelle: energy-charts]

Historische Auslastungsgrade der emissionsfreien Kraftwerkstypen in Deutschland

Erläuterung

Dargestellt sind die jährlich gemittelten prozentualen Auslastungsgrade der verschiedenen Kraftwerkstypen ab 2015. Der Auslastungsgrad berechnet sich aus der durchschnittlich erbrachten Jahresleistung eines Kraftwerkstyps geteilt durch die in diesem Jahr gesamte installierte Leistung dieses Kraftwerkstyps und ist in Prozent dargestellt. Auch hier wird deutlich, wie schlecht die erneuerbaren Energiequellen abschneiden. So betrug der Auslastungsgrad aller am Netz laufenden Kernkraftwerke im Jahr 2022 92,15 %. Es wurden bei den Kernraftwerken im Jahr 2022 also 92,15 % der installierten Leistung von 4,06 GW auch tatsächlich ausgenutzt. Bei den Offshore Windkraftwerken wurden im selben Zeitraum durchschnittlich 34,67 % der installierten 8,15 GW ausgenutzt. Bei den Onshore Windkraftwerken waren es lediglich 19,32 % der installierten 58,01 GW und bei den Solarkraftwerken sogar nur 9,74 % der installierten 67,55 GW.

[Quelle: energy-charts]

Historische Stromernten [GWh pro installiertem GW] der emissionsfreien Kraftwerkstypen in Deutschland

Erläuterung

Dargestellt sind die jährlich gemittelten Stromernten der verschiedenen Kraftwerkstypen ab 2015. Unter Stromernte wird hier der Wert verstanden welcher anzeigt, wieviel Energie durch eine Gigawattstunde installierter Kraftwerksleistung im Jahreszeitraum erzeugt wird. Im Jahr 2022 lieferten alle am Netz befindlichen Kernkraftwerke aus einem installierten Gigawatt eine Energiemenge von 8079 Gigawattstunden. Im selben Zeitraum lieferten alle am Netz befindlichen Offshore Windkraftwerke aus einer installierten Leistung von einem Gigawatt eine Energiemenge von 3043 Gigawattstunden, die Onshore Windkraftwerke lieferten pro installiertem Gigawatt 1693 Gigawattstunden und die Solarkraftwerke lediglich nur 619 Gigawattstunden je installiertem Gigawatt. Im Durchschnitt erzeugte zwischen 2015 und 2023 ein installiertes Gigawatt Kernkraft 2,5 mal mehr Energie als ein installiertes Gigawatt Offshore Windkraft, 4,5 mal mehr Energie als ein installiertes Gigawatt Onshore Windkraft und 8,5 mal mehr Energie als ein installiertes Gigawatt Solarkraft. Auch das zeigt die völlige Ineffizienz der wetterabhängigen erneuerbaren Energien gegenüber der Kernkraft.

[Quelle: energy-charts]

Jährliche Entwicklung der installierten Leistung [GW] aller Wind- und Solarkraftwerke in Deutschland zwischen 2015 und 2023

[Quelle: energy-charts]

Jährliche Leistungsausbaudifferenz [GW] von Wind- und Solarkraftwerken in Deutschland zwischen 2015 und 2023

Erläuterung

Zwischen 2015 und 2016 wurde in Deutschland  eine solare Leistung von 1,46 GW zugebaut. Zwischen 2022 und 2023 waren das bereits 8,932 GW.

[Quelle: energy-charts]

Jährliche Energiedifferenz [TWh] von Wind- und Solarkraftwerken in Deutschland zwischen 2015 und 2023

Erläuterung

Zwischen den Jahren 2015 und 2016 wurden 3,98 GW Onshore Windleistung hinzu gebaut (siehe Grafik oberhalb). Trotz der hinzugebauten Erzeugerleistung von knapp 4 GW sank der Stromertrag zwischen 2015 (70,9 TWh) und 2016 (66,3 TWh) um 4,6 TWh. Zwischen 2020 und 2021 wurden 1,63 GW Onshore Windleistung hinzugebaut. Dennoch sank in diesem Zeitraum der Stromertrag von 102,7 TWh auf 88,5 TWh um 14,2 TWh. In diesem Jahr gab es offensichtlich besonders viele Schwachwindzeiten bzw. völlige Windflauten (oder die WKAs wurden aus Netzstabilitätsgründen in der Leistung heruntergefahren), so dass der Leistungszubau völlig ungenutzt herumstand.

[Quelle: energy-charts]

Jährliche Energieerzeugung [TWh] von Wind- und Solarkraftwerken in Deutschland zwischen 2015 und 2023

[Quelle: energy-charts]

Jährlicher prozentualer Leistungsaufwuchs von Wind- und Solarkraftwerken und die daraus resultierende prozentuale Ertragsmenge in Deutschland zwischen 2016 und 2023

Erläuterung

Zwischen den Jahren 2015 und 2016 wurde 8 % mehr Solar- und Windkraftwerksleistung hinzugebaut. Der daraus resultierende jährliche Energiezuwachs betrug minus 1 %. Es kam also im Jahr 2016 trotz 8-prozentigem Leistungsaufwuchs zu einer geringeren Stromausbeute als im Jahr 2015. Anders sah es zwischen 2016 und 2017 aus. In dieser Zeit wurde gegenüber dem Jahr 2016 ein Leistungszuwachs der Solar- und Windkraftwerke von 9 % realisiert. Dieser 9-prozentige Leistungsausbau führte zu einer 23-prozentigen Steigerung des Energieertrags gegenüber dem Jahr 2016. Das Jahr 2021 war offensichtlich besonders windschwach und/oder sonnenarm. Zwischen 2020 und 2021 wurde die PV- und WKA-Leistung um weitere 6 % erhöht. Der erwartete Ertragszuwachs blieb aber aus. Im Gegenteil, die Energieproduktion sank zwischen 2020 und 2021 um 10 %.

[Quelle: energy-charts]

Verhältnis von Ertragszuwachs zu Leistungszuwachs

Erläuterung

Die Kurve gibt noch einmal zusammengefasst den historisch erzielten Nutzwert aus dem jährlichen Leistungszubau bei den in Deutschland installierten Solar- und Windkraftwerken an. So war der Nutzen durch den Leistungszubau zwischen den Jahren 2016 und 2017 besonders hoch. Es wurde durch den realisierten Leistungszuwachs von 9 % eine 2,7 mal so hohe prozentuale Energieausbeute erzielt. Der Energiezuwachs war also überproportional hoch. Zwischen 2019 und 2020 wurde in Deutschland 6 % mehr Solarkraftwerks- und Windkraftwerksleistung hinzugebaut und die resultierende Energieausbeute war ebenfalls 6 % größer, stieg also um den Faktor 1 im gleichen Maße an. Der Leistungszubau von weiteren 6 % zwischen den Jahren 2020 und 2021 führte jedoch zu keiner gleichartigen prozentualen Produktionssteigerung von 6 %. Im Gegenteil, dass herrschende Wetter führte trotz höherer installierter Erzeugerleistung zu einem prozentualen Produktionsrückgang von minus 10% oder um das 1,5-fache.

[Quelle: energy-charts]

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Prognosen: Eigene Berechnung [GW = Gigagawatt  GWh = Gigawattstunde  TWh = Terawattstunde]

Daten: Bundesnetzagentur GIE|AGSI energy-charts SMARD netztransparenz