Zentrale oder dezentrale Energieversorgung für die Energiewende

Im Zuge des Ausbaus von erneuerbaren Energien kommt immer wieder die Frage auf, was ist eigentlich sinnvoller ein zentrale oder eine dezentrale Energieversorgung?

Was ist eine zentrale und eine dezentrale Energieversorgung?

Ein großes Kraftwerk in Deutschland produziert Strom. Dieser Strom wird aber nicht nur in der unmittelbaren Umgebung genutzt, sondern über das ganze Land hinweg verteilt. Dieses Konzept nennt man eine zentrale Energieversorgung. Zentral an einem Punkt wird etwas produziert, in dem Fall Strom und verteilt. Dabei gibt es nicht nur einen Punkt, sondern mehrere. Ein Atomkraftwerk, welche bis zuletzt noch in Betrieb waren, wären ein solches zentrales Kraftwerk.

Anders ist es bei einer dezentralen Energieversorgung. Hier wird an einer Stelle Strom produziert und dieser auch in der unmittelbaren Nähe verwendet. In Deutschland gibt es bereits mehrere private Solaranlagen auf Hausdächern, die dezentral die Privatpersonen versorgen. Eine vollständige dezentrale Energieversorgung sieht es vor, dass an ganz vielen Punkten kleine Kraftwerke entstehen, die die Stromversorgung aufrecht zu halten. Damit es nicht zu Stromengpässen kommt, muss nicht kilometerweit weg erst Strom hertransportiert werden, sondern es wird alles in unmittelbarer Nähe erzeugt.

Aktuelle Energieversorgung

Aktuell gibt es in Deutschland mehrere zentrale Kraftwerke, die die Stromversorgung aufrechterhalten. Dazu zählen große Windparks, aber auch die Kohlekraftwerke. Neben der zentralen Versorgung gibt es allerdings auch ein dezentrales Netz, bestehend aus privaten Energiekraftwerken, die den Eigenstrombedarf decken.

Vorteile einer dezentralen Energieversorgung

Eine dezentrale Versorgung bringt Vorteile mit sich. So fallen die langen Transportwege weg und damit auch die Übertragungsverluste. Es könnte mehr von der ursprünglichen produzierte Menge Strom verwendet werden, da sie tendenziell weniger verloren geht. Ein weiterer Punkt, der für eine dezentrale Versorgung spricht, ist die Unabhängigkeit. Ein Kraftwerk an einem zentralen Ort führt zur Versorgungsabhängigkeit. Zudem bietet eine dezentrale Versorgung an, sich selbst zu versorgen, in dem zum Beispiel eine PV-Anlage installiert wird.

Nachteile einer dezentralen Stromversorgung

Eine dezentrale Stromversorgung kann ineffizient sein und deswegen teurer. Kurz und simpel gehalten gibt es Gebäude, die sich mehr für Solar eignen als andere. Da spielen verschiedene Faktoren mit rein. Dezentrale private Dachanlagen haben nicht den Luxus sich den Standort aussuchen. Besitzt die Privatperson bereits ein Haus und möchte eine Solaranlage montieren. Muss sie mit den Gegebenheiten leben. Dieselbe Anlage an anderer Stelle kann jedoch unter Umständen mehr Ertrag abwerfen. Die Wirtschaftlichkeit dieser zweiten Anlage ist also wesentlich höher. Effizienter ist es also, die Anlagen an die Stellen zu bauen, an denen die Gegebenheiten optimal sind. Zu einem großen Teil haben Freiflächenanlagen diesen Luxus, sofern sie die Baugenehmigung für den Standort erhalten.

Ein weiterer Punkt ist die Abhängigkeit an die Witterungsbedingungen bei einem erneuerbaren Energienetz, welches dezentral ist. Sorgen diese für schlechte Stromerträge, kann das zu Engpässen führen.

Dezentral nur mit Photovoltaik

Photovoltaik kann sowohl in einem dezentralen, als auch einem zentralen Energieversorgungs-Ansatz verwendet werden. Da private Dachanlagen dezentral versorgen, während große Freiflächenanlagen zentral versorgen könnten. Doch nur Solar reicht nicht, um dezentral zu versorgen. Im Szenario Winter oder sehr bewölktes Wetter mit keinen Sonnenstunden, wird die Solaranlage nur wenig Strom erzeugen können, wenn sich das Wetter eine ganze Woche so verhält, wird es langsam schwierig mit der Energieversorgung. Solar ist von den Sonnenstrahlen abhängig.

Ein optimaler Partner für Solar wäre allerdings die Windenergie. Studien zeigen, dass die beiden sich gegenseitig ausgleichen und demnach für eine stabile Stromversorgung sorgen. So ist es im Winter bei wenigen Sonnenstunden weniger, als im sonnigen Sommer. Wo viel Solarstrom ist, ist weniger Windenergie und umgekehrt.

Geographische Einflüsse von Wind- und Solarenergie

Die Geographische Lage hat einen Einfluss auf die Erzeugung von Wind und Solarenergie. Einen großen Einfluss auf den Solarstromertrag hat die Globalstrahlung. Diese setzt sich aus der Diffusstrahlung und der Direktstrahlung zusammen. Die Globalstrahlung ist nicht konstant und variiert. Jedoch kann man Aussagen über die Mittelwerte treffen. So ist in Äquator-Nähe die Globalstrahlung höher. Je weiter in Richtung der Polkappen geht, nimmt die Globalstrahlung ab.

Für Deutschland betrachtet bedeutet das konkret, dass in Bayern und Baden-Württemberg eine höhere Globalstrahlung herrscht, als in Schleswig-Holstein oder Mecklenburgs-Vorpommern. Solaranlagen arbeiten in der Theorie also effizienter im Süden Deutschlands als im Norden.

Beim Wind ist es genau andersherum. Ein Blick auf die Windkarte des deutschen Wetterdienstes zeigt, dass im Mittelwert, es im Süden windstiller ist und dafür an der Nord- und Ostsee im Norden Deutschlands deutlich windiger. Doch nicht nur an der Nord- und Ostsee ist es windig. Auch an den Gebirgszügen Deutschlands lassen sich höhere Windgeschwindigkeiten finden. So ist auch im Alpenvorland im Süden Bayerns durchschnittlich ein Gebiet mit hohen Windgeschwindigkeiten. Aus diesem Grund lassen sich viele Windkraftanlagen in Norddeutschland finden.

Kombination aus zentraler und dezentraler Energieversorgung.

Um die Klimaziele zu erreichen, müssen die erneuerbaren Energien ausgebaut werden. Dabei entsteht automatisch ein dezentrales Netz, insbesondere durch den Ausbau von privaten Solardachanlagen. Ob eine reine dezentrale Energieversorgung ausreichen wird, sind sich die Meinungen nicht einig.

Das deutsche Institut für Wirtschaftsforschung hat hierzu 2021 eine Studie veröffentlicht und dabei unter anderem den wirtschaftlichen Aspekt berücksichtigt. Demnach gibt es kaum einen nennenswerten Unterschied in den Kosten einer dezentralen und einer zentralen Energieversorgung. Bei einer dezentralen Energieversorgung aus Erneuerbaren Energien braucht es hohe Speicherkapazitäten, die Geld kosten. Für die zentrale Energieversorgung braucht es einen starken Netzausbau, der ebenfalls kostspielig ist.

Aufgrund der Speichertechnologie gibt es auch negative Stimmen für eine reine dezentrale Versorgung. Der Professor für regenerative Energien an der Fachhochschule Kiel, Andreas Luczak hat in einem Artikel für Telepolis geschrieben, dass speichern sei ineffizient. Ein Netzausbau wäre wesentlich ökonomischer. Hinzukommt, dass Andreas Luczak sagt, dass mit demselben Aufwand, bei dem Ökostrom gespeichert werden würde, ebenfalls zusätzlicher Ausbau von PV- und Windkapazität stattfinden könnte.

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Langfristige Kombination

Die Energiewende kann nur funktionieren, wenn auch Privatpersonen sich umstellen und beteiligen. Das passiert in Form von installierter Solarleistung auf privaten Dächern. Dadurch entsteht bereits ein dezentrales Versorgungsnetz. Gleichzeitig baut Deutschland allerdings weiter ein zentrales Netz aus. So werden in Norddeutschland mehrere on- und offshore Windkraftanlagen gebaut, dessen Strom zum Teil dezentral, aber auch zentral verteilt wird. Auch große kommerzielle Solarparks werden gebaut, um die große Stromnachfrage zu decken. Den aktuellen Entwicklungen zur Folge nach läuft es also langfristig auf eine Kombination hinaus.

In der veröffentlichten Stellungnahme von der acatech, Leopoldina und Akademieunion geht hervor, dass hier sich die Institute einig sind, dass eine Energiewende nur dann möglich ist, wenn der Netzausbau stattfindet und das unabhängig davon, ob es auf eine zentrale oder dezentrale Versorgung hinausläuft. Ein dezentraler Ausbau kann jedoch dazu führen, dass Ausbauziele kurzfristig noch erreicht werden können.