2024

Klimatologische Einordnung der „Dunkelflaute“ im November 2024

Deutscher Wetterdienst

Vom 2.11.2024 bis 7.11.2024 herrschte in Mitteleuropa die Großwetterlage „Hoch Mitteleuropa“ vor, die zu unterdurchschnittlichen Windverhältnissen in weiten Teilen von West- und Mitteleuropa geführt hat. Daraus resultierte in Deutschland auch eine unterdurchschnittliche Windstromerzeugung, insbesondere am 6.11.2024. Entsprechend der typischen räumlichen Struktur dieser Großwetterlage traten u.a. im Norden Skandinaviens überdurchschnittliche Windverhältnisse auf. Studien zum Zusammenhang zwischen Großwetterlagen und Energieproduktion haben aufgezeigt, dass generell besonders für die Großwetterlage „Hoch Mitteleuropa“ unterdurchschnittliche Windenergieproduktion in Deutschland zu erwarten ist. Die langfristige Analyse für das Winterhalbjahr zeigen für diese GWL keine signifikante Änderung, sowohl für die Anzahl der Tage wie auch die maximale zusammenhängende Andauer. Aus den Daten des analysierten Zeitraums ergeben sich also keine Hinweise auf ein zunehmendes Risiko für die Windenergieerzeugung im Kontext des fortschreitenden Klimawandels.

Die Großwetterlage „Hoch Mitteleuropa“ tritt regelmäßig auf. Abbildung 7 zeigt die Anzahl der Tage mit dieser GWL im Winterhalbjahr (Oktober bis März) im Zeitraum seit Winter 1950/51 bis heute. Die bisher in diesem Jahr aufgetretene Anzahl von Tagen mit dieser GWL ist im Vergleich zur gesamten Zeitreihe nicht ungewöhnlich. Über den gesamten Zeitraum beträgt die mittlere Anzahl pro Winterhalbjahr 8,19 Tage (1991 – 2020: 8,4 Tage). Die maximale Anzahl trat mit 23 Tagen im Winterhalbjahr 2011/12 auf. In 6 Fällen trat im Winterhalbjahr kein Tag mit dieser GWL auf.

„Bei tiefen Temperaturen darf nicht mehr viel schiefgehen“

Stromversorgung bei Dunkelflaute: Im Winter benötigen wir dagegen Wind, aber der weht eben nicht täglich, sondern in einem gewissen Rhythmus: fünf oder sechs Tage stark, dann vier oder fünf Tage kaum. Diese Lücken sind so lang, dass wir sie nicht mit Batteriespeichern und Pumpspeicherkraftwerken überbrücken können. Dafür benötigen wir konventionelle Kraftwerke. Die werden heute noch mit Kohle und Erdgas betrieben. Wenn wir aus der Kohle ausgestiegen sind, nutzen wir nur noch Gaskraftwerke. Die sollen später von Erdgas auf erneuerbaren Wasserstoff umgestellt werden.

Noch haben wir genügend Kraftwerkskapazitäten, aber es werden immer mehr Kraftwerke abgeschaltet. Das ist ein Problem, davon bin ich kein Freund. Für eine gesicherte Stromversorgung sollten wir zuerst Erneuerbare zubauen, bevor wir fossile Kraftwerke abschalten. Das war ein Problem der Bundesregierungen unter Angela Merkel: Die haben Pläne für die Abschaltung der Kernkraftwerke bis 2022 und für den Kohleausstieg bis 2038 gemacht, aber keinen für den Einstieg in die erneuerbaren Energien. Deswegen hängen wir den Ausbauzielen hinterher.

Das große Defizit gibt es aber bei Batteriespeichern. Die hätten wir viel früher ausbauen sollen. Wir benötigen große Batteriespeicher im Netz. Die werden erst jetzt gebaut, obwohl es schon vor Jahren eine EU-Direktive gab, dass Batteriespeicher nicht mit doppelten Netzentgelten belegt werden dürfen.

Ein schmaler Grat, falls es eine längere Dunkelflaute geben sollte? Es darf nicht mehr viel schiefgehen, vor allem bei tiefen Temperaturen. Im europäischen Stromverbund könnte uns eigentlich das Ausland helfen. Aber Frankreich hat im Winter einen doppelt so hohen Stromverbrauch wie im Sommer. Mit jedem Grad unter null, was es kälter wird, benötigt Frankreich 2,5 Gigawatt mehr Strom. Das schaffen die französischen Kernkraftwerke nicht. Deshalb kam es in kalten Wintern schon öfter vor, dass Frankreich zum Stromsparen aufruft und wir fossilen Strom für Frankreich produzieren.

Nach unseren Berechnungen benötigen wir mehr oder weniger eine Parallelstruktur für den Notfall. In unserer neuesten Ausgabe kommen wir in Summe für 2045 auf eine Kapazität von 110 Gigawatt an Gaskraftwerken. Aber meiner Meinung nach ist der aktuell geplante Zubau (13 GW) eher das Minimum dessen, was wir benötigen.

Wir müssen noch viel mehr Gaskraftwerke bauen? Nach unseren Berechnungen ja. Ich bin Ingenieur für Elektrotechnik. Versorgungssicherheit ist für mich das höchste Gut. Die muss gewahrt bleiben. Deshalb sollten wir ein fossiles Kraftwerk lieber zu spät abschalten als zu früh. Und wenn es nur wenige Stunden pro Jahr läuft, sind die Emissionen gering und tun uns nicht weh.

Unser Stromverbrauch wird sich in den kommenden Jahren unter anderem durch E-Mobilität und das elektrische Heizen von 550 auf 1600 Terawattstunden pro Jahr (TWh) verdreifachen.

Quelle: energy-charts.info

2017

Quelle: www.welt.de

Im Januar fielen Ökostromanlagen in Deutschland wochenlang als Energielieferanten fast komplett aus. Verantwortlich war eine sogenannte Dunkelflaute. Ein Hochdruckgebiet sorgt für Windstille und Nebel. Während zugleich der Strombedarf in Deutschland stark ansteigt, auch weil es so kalt ist.

In wenigen Monaten ist es wieder so weit: Am Pfingstsonntag werden erneuerbare Energien aus Wind- und Solarkraft wohl über Stunden hinweg fast den gesamten deutschen Strombedarf decken können. Energiewendeprotagonisten und Grünen-Politiker werden dann wie stets in dieser Jahreszeit die Erfolge der Ökostromrevolution preisen – und die schnellstmögliche Abschaltung aller Kohlekraftwerke fordern.

In den langen, dunklen Wintermonaten allerdings schweigen die Lobbyisten der erneuerbaren Energien lieber. Aus gutem Grund, wie ein Blick auf die Erzeugungsdaten der zurückliegenden Wochen zeigt. Im Januar fielen die deutschen Ökostromanlagen wochenlang als Energielieferanten fast völlig aus.

In der ersten Januarwoche und dann wieder von der Monatsmitte an stellten rund 26.000 Windkraftanlagen und mehr als 1,2 Millionen Solaranlagen ihre Arbeit für lange Zeit ein. Verantwortlich war eine sogenannte Dunkelflaute: Ein für diese Jahreszeit typisches Hochdruckgebiet sorgte für zehntägige Windstille und Nebel – während zugleich der Strombedarf in Deutschland stark anstieg, weil es ziemlich kalt war.

An jenem 24. Januar deckten die verpönten Kohle-, Gas- und Atomkraftwerke mehr als 90 Prozent des deutschen Strombedarfs. An fast allen anderen Tagen zwischen dem 16. und dem 26. Januar war es sehr ähnlich. Stromspeicher, die eine so lange Zeitspanne überbrücken könnten, sind nicht einmal ansatzweise in Sicht. Die Last der Versorgung ruhte damit vor allem stark auf Atom- und Kohlekraftwerken, die Umwelt- und Klimaschützer eigentlich schon in wenigen Jahren komplett loswerden wollen.

Grundlagen

Meteorological conditions during periods of low wind speed and insolation in Germany

Meteorologische Bedingungen während Perioden mit geringer Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung in Deutschland: Die Rolle des Wetterregimes, 2023

Die erneuerbare Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie ist stark wetterabhängig. Für die Planung künftiger nachhaltiger Energiesysteme, die gegen Wetterschwankungen gewappnet sind, ist es wichtig zu verstehen, warum und wann Perioden mit geringer Wind- und Solarstromerzeugung auftreten. Wir nennen solche Perioden geringer Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung „Dunkelflauten“, das deutsche Wort für „dunkle Windflauten“. In diesem Artikel analysieren wir die meteorologischen Bedingungen während der Dunkelflauten in Deutschland, indem wir das Konzept der Wetterlagen anwenden. Wetterregime sind quasistationäre, wiederkehrende und anhaltende großräumige Zirkulationsmuster, die die mehrtägige atmosphärische Variabilität (5-15 Tage) erklären. Wir verwenden eine Regimedefinition, die es uns ermöglicht, vier verschiedene Arten von blockierten Regimen zu unterscheiden, die durch Hochdrucklagen im nordatlantisch-europäischen Raum gekennzeichnet sind. Wir stellen fest, dass Dunkelflauten in Deutschland vor allem im Winter auftreten, wenn die solare Leistung aufgrund des saisonalen Zyklus der Sonneneinstrahlung niedrig ist und die Windleistung an mehreren aufeinanderfolgenden Tagen sinkt. Ein Hochdrucksystem über Deutschland, das mit dem europäischen Blocking-Regime in Verbindung steht, ist für die meisten Dunkelflauten verantwortlich. Dunkelflauten während der Grönlandblockade sind mit kälteren Temperaturen als üblich verbunden, was zu einer höheren Stromnachfrage führt und eine besondere Herausforderung darstellt, da die Raumheizung in Zukunft elektrifiziert wird. Darüber hinaus zeigen wir, dass Dunkelflauten vor allem dann auftreten, wenn sich ein Wetterzustand etabliert hat und länger als gewöhnlich anhält. Unsere Studie liefert neue Erkenntnisse über das Auftreten und die meteorologischen Merkmale von Dunkelflauten, die für die Planung widerstandsfähiger Energiesysteme und die Unterstützung von Netzbetreibern bei der Vorbereitung auf potenzielle Versorgungsengpässe von wesentlicher Bedeutung sind.

Häufigkeit der Wetterlagen für alle Wetterlagen (a) und alle Wetterlagen in Verbindung mit einer Dunkelflaute (b). Dargestellt für alle Jahreszeiten zusammen, nur Herbst (SON: September-November) und nur Winter (DJF: Dezember-Februar). Daten für die Jahre 1979-2018. AT, Atlantischer Trog; ZO, Zonales Regime; ScTr, Skandinavischer Trog; AR, Atlantischer Rücken; EuBL, Europäische Blockierung; ScBL, Skandinavische Blockierung; GL, Grönländische Blockierung.

Die Lebenszyklen der Wetterlagen beginnen lange vor dem Einsetzen der Dunkelflauten und enden danach. Dunkelflauten treten also auf, wenn die Lebenszyklen der Wetterlagen gut etabliert sind. Dies ist aus Sicht der Vorhersage nützlich, da das Wissen über bevorstehende blockierende Wetterlagen dazu beitragen kann, das Energiesystem auf einen drohenden Versorgungsengpass vorzubereiten.

Kommentare

Der gesamte Artikel geht noch weiter ins Detail, wie auch diese Analyse: „Energiewende“ trifft frostige Wirklichkeit

Hier kann man aber nun auch positiv anmerken, dass es trotz der Kältewelle und den Problemen in Frankreich und zusätzlich mit dieser Dunkelflaute gut gegangen ist und das System anscheinend mehr aushält, als wir ihm vielleicht zutrauen. Nichtsdestotrotz sei hier auch wieder an die Truthahn-Illusion erinnert. Die Probleme werden nicht weniger … und die Vorbereitung auf ein möglichs Blackout macht auch für lokale Ereignisse Sinn, wie sie eben gerade durch Extremwetterereignisse ausgelöst werden:

Orkan sorgt für Chaos in GB und Irland

Ein orkanartiger Sturm hat heute die Stromversorgung von fast 80.000 Haushalten in Irland und Nordirland gekappt.

Siehe dazu auch die Dokumentation Stromkollaps im Extremwinter, sehr empfehlenswert!

Die sehr hohe Volatilität zeigt sich auch gerade wieder in diesen Tagen, wodurch es auch wieder zu Negativpreisen kommt.

Zusätzliche Anmerkungen von Franz Hein

Die Ausführungen und die Grafiken zeigen überdeutlich, dass wir bei der Energiewende in einer Sackgasse gelandet sind. Aber wir ersetzen – wie leider inzwischen im vermehrten Maß auch sonst – die Wirklichkeit durch eine von uns gewünschte Wirklichkeit. Wir verweigern der Vernunft – so sie überhaupt noch vorhanden ist – ihr normalerweise segensreiches Wirken. Ja, selbst physikalische Gesetze werden durch Marktgesetze ersetzt. Stattdessen machen wir mit Behauptungen, dass alles bestens ist, ein geradezu irres Marketing, belügen uns damit selbst und alle anderen. Bedauerlicherweise werden von inzwischen sehr vielen Menschen die Lügen akzeptiert oder gar geglaubt, denn damit muss nicht umgedacht werden, nicht einmal mehr gedacht. Ich muss an dieser Stelle an eine Erkenntnis des britischen Mathematikers Bertrand Russell (1872 – 1970) erinnern. Danach muss folgender Sachverhalt immer im Auge behalten werden: Viele Menschen würden eher sterben als denken. Und in der Tat: Sie tun es.

Das Zwischenfazit und das Fazit dieses Beitrages zur „frostigen Wirklichkeit“ – siehe am Schluss – lesen sich wie eine Kapitulation, wie ein Verweigern der Zukunft. Vergessen wird dabei, dass das Denken und daraufhin auch das Handeln umgeschaltet werden müssen. Der Ausgleich zwischen Einspeisung und Bedarf muss bereits in den kleinsten Energiezellen das Ziel eines lokalen Energiemanagements sein. Das kann natürlich nur mit einer ausreichenden Energiebevorratung gelingen. Auf welche Weise eine Energiebevorratung lokal erfolgt, ist nicht entscheidend. Früher war es z. B. die Kohle im Kohlenkeller, mit der für den Winter vorgesorgt wurde. Jetzt sind es andere Formen der Energiebevorratung (z. B. Batteriespeicher, Gasspeicher, Wärmespeicher und bestimmt künftig noch weitere Möglichkeiten). Entscheidend ist nun, wie viel Energie überhaupt insgesamt bevorratet wird.

Deshalb muss sich die Energiebevorratung in allen vorgelagerten Ebenen und dort in allen Energiezellen fortsetzen. Damit die Netze für einen immer wieder notwendigen Ausgleich genutzt werden können, muss die Energiebevorratung „flächig“ erfolgen. Zentralismus ist fehl am Platz. Zudem muss an eine Bevorratung für alle Zeitbereiche gedacht werden, also an die inhärent wirkende Energiebevorratung in den Drehmassen von Synchrongeneratoren (als Momentanreserve bezeichnet), dann sehr rasch reagierende Speicher für das Ein- und Ausspeichern zum Zwecke der Netzregelung. Unverzichtbar ist das Puffern von Energie über den Tagesablauf hinweg, da z.B. die Sonne nur tagsüber scheint. Das nennt man „Wälzen“. Aber auch für längere Zeitbereiche (siehe das Problem der „Dunkelflauten“ und überhaupt die kalte Jahreszeit mit dem hohen Wärmebedarf) muss künftig an eine Energiebevorratung gedacht werden. Die Notwendigkeit des Ausgleichs zwischen Energieeinspeisung und Energiebedarf ist in jedem Moment und auch über das ganze Jahr gesehen, immer notwendig. Wenn diese Notwendigkeit nicht gesehen wird, dann können dafür auch keine Lösungen gefunden werden. Und die Zukunft kommt, ob wir uns darauf vorbereiten oder auch nicht. Derzeit stecken wir bildlich gesprochen den Kopf in den Sand, ignorieren die Wirklichkeit und meinen, das Problem löst sich allein dadurch, dass wir einen Beschluss fassen und den verkünden. Wo bleibt das Tun?

Physikalisch/technische Randbedingungen sind weitestgehend von der Natur vorgegeben. Wirtschaftliche Randbedingungen sind das Ergebnis menschlichen Handelns. Der Mensch ist (mit seinem „Denkkäfig“ = Gehirn) das Problem – nicht die Natur.