Energie Politik

Solarproduktion im Januar 2017

Was Solarpanels im Winter zur Stromproduktion tatsächlich beitragen
Zum ersten Mal werden hier aktuelle Stundenwerte der Schweizer Solarproduktion zugänglich gemacht

Die Stromproduktion aus Solarpanels schwankt ständig im Rhythmus der Tag/Nacht- und Jahreszeitenwechsel der Sonne sowie den unterschiedlichen Bewölkungszuständen. Obwohl dies Binsenwahrheiten sind, werden die Konsequenzen daraus aber sehr oft übersehen oder gar absichtlich ignoriert. Der einzige Weg, die Folgen dieser nicht steuerbaren Flatterstrom-Produktion aus Wind und Sonne realitätsnah abzubilden, ist eine Darstellung des Produktionsverlaufs auf der Zeitachse. Aufgeschlüsselt in stündlichen Paketen wird die tatsächliche Erzeugung in jedem Moment sichtbar. Diese sogenannte Ganglinien-Analyse ist aber in keiner offiziellen Schweizerischen Energiestatistik zu finden.
Die einzige Plattform, die solche Stundenwerte öffentlich zugänglich macht, ist die «Transparency Platform der Entso-E», eine Website des europäischen Verbunds der Elektrizitäts-Netzwerkgesellschaften von 35 Ländern. Dort werden via Energiepool Schweiz aktuelle Schweizer Werte von Wind und Solar laufend veröffentlicht. Auf den Angaben dieser Datenbank beruhen alle folgenden Daten und Grafiken, die zum ersten Mal in der Schweiz Auskunft über die tatsächliche Solarproduktion auf Stundenbasis geben.
Die folgende Detailanalyse konzentriert sich auf die Stromerzeugung aus Solarpanels, da Windstrom in der Schweiz praktisch keine Rolle spielt. Und innerhalb dieses Rahmens tritt der Winter besonders in den Fokus, weil hier die geringste Sonneneinstrahlung mit dem grössten Strombedarf zusammenfällt: Hier entscheidet sich, was ein Stromversorgungssystem Wert ist.
Zur Einordnung der nachfolgenden Zahlen dient folgender Ausgangsbefund: Im Jahr 2016 entsprach die gesamte Solarstromerzeugung 2 Prozent des Landesverbrauchs.

Grafik 1 (Click auf Bild zur Vergrösserung) zeigt die monatliche Solarstromproduktion und den Landesverbrauch der Schweiz im besonders kalten Januar 2017:


Trotz äusserst geringem Ertrag ist die typische Tagesproduktion der Solaranlagen mit Spitzenwerten über Mittag und Nullproduktion in der Nacht zu sehen.
Insgesamt erzeugten die Solarpanels im Januar 2017 18.5 GWh Strom, was 0.3 Prozent des Landesverbrauchs von 5’885 GWh im gleichen Monat entspricht.
Wieviele Solarpanels sind aber in der Schweiz montiert? Oder spezifisch für unser Thema: Wie hoch ist die installierte Leistung der Solaranlagen? Ein einfacher Vergleich mit den Kernkraft-Kapazitäten zeigt, dass die installierte Leistung aller Solaranlagen im Januar 2017 ungefähr den drei damals im Betrieb stehenden Schweizer Kernkraftwerken Gösgen, Beznau 2 und Mühleberg (1’700 MW) entsprach. Diese erzeugten allerdings im Januar 2017 1’289 GWh, also 70 mal mehr als die Solaranlagen! Und dies – wie gesagt – bei etwa gleicher Ausgangsleistung!
Da die grosse Herausforderung für eine jederzeit sichere Stromversorgung darin besteht, Angebot und Nachfrage permanent im Gleichgewicht zu halten, ist aber auch ein Vergleich auf Monatsbasis noch zu wenig aussagekräftig. Letztlich geht es um Wochen, Tage und Stunden.

Grafik 2 zeigt die Solarproduktion in der ertragsschwächsten Januarwoche: Woche 2 vom 9. – 15.01.2017:

Wegen Schneefalls und Hochnebellagen gab es in Woche 2 nur noch einen Solarertrag von vernachlässigbaren 1.66 GWh, was bei einem Verbrauch von 1’301 GWh 0.13 Prozent entspricht.
Und am sonnenärmsten Tag des Monats (10. Januar) waren es sogar nur noch 0.044 GWh gegenüber einem Verbrauch von 192 GWh, also 0.02 Prozent.
Dazu kommt noch, dass an diesen Tagen die Sonne ohnehin während zwei Dritteln der Zeit gar nicht am Himmel steht, sodass die Produktion dann auf 0 Prozent abfällt.
Dies zeigt in aller Deutlichkeit, wie verwirrend ja irreführend die Aussage ist, dass im Jahr X so und so viele Prozent des Verbrauchs durch Solarstrom abgedeckt wurden. Und natürlich gilt dasselbe auch für die immer wieder verbreitete Meldung, Solaranlage Y habe so und so viele Haushalte mit Strom versorgt.
Nimmt man den jährlichen Solaranteil 2016 von bereits sehr bescheidenen 2 Prozent am Verbrauch als Referenzgrösse von 100 Prozent, dann fällt der Ertrag aus diesen Anlagen im Januar 2017

  • monatlich auf bis zu 15 Prozent,
  • wöchentlich auf bis zu 7 Prozent und
  • täglich auf bis zu 1 Prozent ihres durchschnittlichen Jahrespotentials

Oder nochmals anders ausgedrückt: An den sonnenärmsten Wintertagen erzeugen Solarpanels bis zu 100 mal weniger als im Jahresdurchschnitt.
Entsprechend gross war denn auch der Stromimportbedarf im vergangenen Januar, da die Schweiz keine Gas- oder Kohlekraftwerke besitzt, die in die Bresche springen könnten.

Grafik 3 zeigt die Import/Export-Strombilanz im Januar 2017:


32 Prozent
des Landesverbrauchs musste die Schweiz im Januar 2017 durch Auslandstrom decken (vor allem Kohle- und Gasstrom aus Deutschland)!
Grafik 3 zeigt aber auch noch deutlich, dass der stündliche Bedarf äusserst volatil ist: Die Kurve schwankt zwischen ausnahmsweisem und marginalem Exportüberschuss und fast durchgehendem Importbedarf von bis zu mehr als zwei Drittel des Verbrauchs.
Zusätzlich waren die Speicherseen der Schweiz Ende Januar auf einem Langzeittief! Um die grössten Engpässe einer europäischen Stromknappheit (Dunkelflaute in Deutschland) mit rekordhohen Börsenpreisen im Januar zu überbrücken, wurden die Speicherreserven viel stärker als in früheren Jahren beansprucht.
Und die einzige heute bekannte weitere Form der saisonalen Speicherung, das Power-to-Gas-to-Power Verfahren (Elektrolyse-Methansynthese-Wiederverstromung) brächte laut Angaben des Paul-Scherer-Instituts 80 Prozent Verluste! Das wäre also kein Speicher- sondern ein Energievernichtungsverfahren.

Zum Schluss noch ein Gedankenexperiment:
Nehmen wir an, der Ausbau der Solaranlagen in der Schweiz sei viermal so hoch wie heute, und zudem seien alle KKW stillgelegt worden. Wie hätte die Strombilanz im Januar 2017 unter diesen Bedingungen ausgesehen? Anstelle der 18.5 GWh wären aus den Solaranlagen 74 GWh gekommen, dafür wären die 1’289 GWh Nuklearstrom weggefallen. Insgesamt also hätte dies eine Verminderung der Gesamtstromerzeugung um 1’230 GWh bedeutet: Obwohl die installierte Leistung der Solaranlagen 7 KKW vom Typ Gösgen entsprochen hätte, wäre ein zusätzlicher Stromimportbedarf von über 20 Prozent des Januarverbrauchs entstanden.

Man kann es drehen und wenden wie man will, mit Flatterstrom aus Solaranlagen kann in der Schweiz niemals in grösserem Ausmass Bandstrom aus traditionellen Kernkraftwerken ersetzt werden. Je stärker man auf Wind und Sonne setzt, desto grösser wird der Bedarf nach Reserve-Kraftwerken und/oder Stromimport.

Dieser Artikel ist in leicht redigierter Form in der Basler Zeitung vom 29. April 2017 erschienen: BAZ 29.04.17

 

  1. Johannes Hammer

    Kommentar zu „Was Solarzellen tatsächlich liefern“ vom 29.4.2017 in der BaZ
    Herr Prof. Schlumpf, Sie sprechen mir aus der Seele: Wenn ich beispielsweise höre, man könne mit der neuen Solaranlage auf dem Werkhofdach einer beliebigen Gemeinde künftig 400 Wohnhäuser versorgen, dann ist das Lug und Trug vom Feinsten. Bei integraler Betrachtung über ein Kalenderjahr klingt es sehr eindrücklich und mathematisch bei verschwiegenen Randbedingungen richtig. In der Praxis kann mit dieser pompösen Solaranlage nicht ein einziges Wohnhaus versorgt werden. Da werden zwar um teures Geld Lithium-Ionen-Batterien mit 4 oder 8 kWh angeboten, aber mit denen kommt man nur im Sommer und nur bei Sonnenschein bis zum Frühstück des nächsten Tages. Im Winter und bei Schlechtwetter müssen diese 400 Wohnhäuser definitiv weiterhin durch Gas-, Kohle- oder Kernkraftwerke versorgt werden, schweizerische oder ausländische.
    Das, bitteschön, wissen die Damen und Herren im UVEK und im BfE nur zu genau. Sie reden aber bewusst nicht darüber, weil damit die Energiestrategie 2050 nicht «sicher, sauber, schweizerisch», sondern im Gegen¬teil «unsicher, unsauber, unschweizerisch» wäre, wie Sie, Herr Prof. Schlumpf richtig schreiben. Für mich ist das NEIN zum EnG 2016 ganz klar, denn hier irrt der Bundesrat kollektiv.
    Dr. Johannes Hammer, Physiker mit einem Hang zur Kirchenmusik, Stein AG

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