Neue Forschungsergebnisse zu Solarzellen sind eingetroffen, sie könnten alle unsere Pläne ändern.

Die wissenschaftliche Modellierung der Produktion von wetterabhängigen erneuerbaren Energieträgern ist eine große Herausforderung - sagte der ehemalige Staatssekretär Attila Aszódi, Universitätsprofessor am BME-Institut für Kerntechnik, der mit seiner Arbeitsgruppe erstaunliche Ergebnisse erzielte.

„Basierend auf den meteorologischen Parametern mehrerer Jahre haben wir unserem künstlichen neuronalen Netz – einem mathematischen Verfahren – beigebracht, bei gegebenen äußeren Bedingungen zu zeigen, mit welcher Art von Solar- und Windenergieproduktion und mit welcher Art von Strombedarf zu rechnen ist “, sagte Attila Aszódi über die kürzlich veröffentlichte Forschung, die maschinelles Lernen und künstliche neuronale Netze in Dienst stellte.

Das resultierende Modell ermöglicht eine detaillierte, stündliche Untersuchung des ungarischen Stromsystems, aufgeschlüsselt nach den verschiedenen Energieträgern.

Dank des Modells lässt sich stundengenau aufzeigen, wie sich der zukünftige Strombedarf entwickelt und wie er durch die zukünftig geplanten Kraftwerke gedeckt werden kann.

Sie können ihren eigenen Markt kannibalisieren

„Es ist ein sehr interessantes Ergebnis, dass Solarkraftwerke ab einer installierten Leistung von 6.000-8.000 Megawatt – ohne industrielle Stromspeicher im Netzmaßstab – beginnen, ihren eigenen Markt zu kannibalisieren: Da Solarkraftwerke immer im gleichen Zeitraum laufen, können wir das nicht die besagte Kapazität für viele Stunden im Jahr überschreiten, um den gesamten erzeugten Strom zu verbrauchen", erklärt Attila Aszódi, der glaubt, dass der Systemcontroller in solchen Fällen gezwungen sein wird, die Produktion von Solarkraftwerken zu reduzieren und einige Einheiten abzuschalten .

Eine wichtige Erfahrung ist auch, dass es trotz großer erneuerbarer Kapazitäten viele Situationen gibt, in denen trotz großer installierter Kraftwerksleistung der Bedarf der Verbraucher nicht gedeckt werden kann, wenn die Sonne nicht scheint und gleichzeitig der Wind nicht weht. Diese werden Dunkelflaute genannt, basierend auf dem deutschen Begriff, dunkle windige Bedingungen auf Ungarisch. In solchen Fällen muss die Stromversorgung aus ganz anderen Quellen erfolgen. Frühere Studien haben gezeigt, dass auch die Nachbarländer ähnliche Energieentwicklungen planen, so dass wir bei der Umsetzung der aktuellen energiepolitischen Pläne leider nicht erwarten können, aus den Nachbarländern importierten Strom zu verwenden, um die fehlenden heimischen Ressourcen zu ergänzen.

Wenn Ungarn nicht aufpasst, kann es laut Attila Asódi leicht in eine Situation geraten, in der diese Zeiträume mit einem erheblichen ungedeckten Strombedarf kombiniert werden. Dies würde die kontinuierliche Versorgung der Verbraucher gefährden. Aufgrund der Faktoren könne nur das effektive Zusammenspiel von Kernkraftwerken und Erneuerbaren das passende Stromsystem sicherstellen, allerdings sei dafür eine sorgfältige technische Planung unabdingbar, erläuterte der Experte.

Häufige dunkle Winde

Die ungarischen Forscher unter der Leitung von Attila Aszódi untersuchten detailliert die jährliche Häufigkeit und Verteilung von dunklen Windverhältnissen in den letzten 42 Jahren. Sie stellten fest: „20-25-30 dunkle Windflaute von 2, 3 oder 4 Stunden – wenn wir die Versorgung von Solar- und Windkraftwerken in diesen Zeiträumen mit 5 Prozent oder weniger definieren – treten jedes Jahr auf. Es gibt 7-8 dunkle Windflaute von 10 Stunden Dauer pro Jahr, aber auch solche über 15 Stunden Dauer treten 3-5 Mal auf“, so der ehemalige Staatssekretär abschließend. Sie fanden auch ein Jahr in den letzten vier Jahrzehnten, in dem ein bestimmtes Dunkelflaute-Ereignis in Ungarn 35, 39 oder sogar 61 Stunden dauerte.

Diese ungünstigen Bedingungen sind laut Literatur hier im Karpatenbecken häufiger als in Deutschland oder Belgien. Daraus folgt, dass das Stromsystem auf diese Situationen vorbereitet sein muss und auch andere Kraftwerke – typischerweise Kernkraftwerke – in den Kraftwerksmix einbezogen werden müssen, die in der Lage sind, wetterunabhängig kontinuierlich zu produzieren

- sagte Attila Asódi, der fortfuhr: Die deutsche Strategie für grüne Energie erwog, für diese Situationen Erdgaskraftwerke in das System einzubinden, aber die Verfügbarkeit des notwendigen Erdgases verschlechterte sich und sein Preis stieg infolge des russisch-ukrainischen Krieg. Aufgrund der Einschränkungen der Erdgasversorgung erlebt Europa nun das Schlimmste:

Er setzte wieder verstärkt Braun- und Steinkohle ein.

„Wenn der Wind nicht weht, werden die Kohlekraftwerke eingeschaltet, was man vieles nennen kann, aber aus Sicht des Klimaschutzes sicher keine günstige Lösung ist. Deutschland gleicht die Schwankungen der Erneuerbaren derzeit mit Hilfe von Braun- und Steinkohle aus, um den Preis enormer Kohlendioxidemissionen“, erklärte er.

Wenn wir in die fernere Zukunft blicken und auf die Problematik fluktuierender Erneuerbarer Energien aufmerksam machen, ergeben sich die Argumente für Wasserstoff. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die wasserstoffbasierte Energiespeicherung derzeit eine Technologie in der Entwicklung ist und extrem teuer ist. Bisher weiß niemand, wann es möglich sein wird, es in die industrielle Stromspeicherung aufzunehmen. Es geht nicht darum, Ideen zu haben, sondern das Rezept dafür zu haben, wie man diese Ideen nutzt – nach Malcolm Gladwell.

Es ist sehr wichtig, dass der Kraftwerkspark jedes Landes, einschließlich Ungarns, mit großer Sorgfalt unter Berücksichtigung der technischen Gegebenheiten ausgelegt wird, damit die Voraussetzungen für eine kontinuierliche Stromversorgung auch in Zukunft sichergestellt werden können.

- Attila Aszódi stellte ihre Ergebnisse vor, der glaubt, dass Investitionen in Energie wie in anderen Bereichen Geld erfordern und wir nicht über unbegrenzte Ressourcen verfügen. Bei der Auswahl von Technologien ist es daher sehr wichtig, wirtschaftliche Fragen zu berücksichtigen, einschließlich der Kapitalrendite.

Ihre anderen, früheren Simulationen zeigen, dass am Netz angeschlossene Batteriezellen gut zur kurzzeitigen Energiespeicherung eingesetzt werden können, für die Überbrückung längerer Zeiträume jedoch nicht geeignet sind. Die bestehenden Pumpspeicherkraftwerke in den Nachbarländern bringen eine große Flexibilität in das dortige Stromversorgungssystem, insbesondere Österreich verfügt über solche Kapazitäten, aber auch in der Slowakei, Rumänien, Serbien und Slowenien gibt es solche Anlagen. In Ungarn ist es physikalisch nicht möglich, viele Pumpspeicherkraftwerke zu haben, aber gleichzeitig wäre die Tatsache, dass ein oder zwei solcher Kraftwerke, selbst mit einer Kapazität von 500-600 Megawatt pro Einheit, eine große Hilfe wären Schwankungen ausgleichen.

Das ist keine Atomlobby, das sind die Fakten

Die Forscher fanden heraus, dass, wenn das System eine Solarleistung von 15.000 Megawatt hätte, was dem Fünffachen der derzeitigen industriellen Solarleistung von fast 3.000 Megawatt und etwa dem Zehnfachen der derzeitigen Windkraftleistung von 320 Megawatt entspricht, immer noch 3.000 Megawatt Windleistung vorhanden wären nur auf 42 Prozent des Wertes der CO2-neutralen Stromerzeugung in Ungarn gesteigert werden kann. Gleichzeitig ist dies weniger als die Hälfte des gemeinsamen Ziels der Europäischen Union, den Anteil klimaneutralen Stroms auf 90 Prozent zu steigern.

Auch die Mathematik beweist: Kernkraftwerke sind notwendig.

Die Kernenergie ist ebenso wie die Erneuerbaren eine CO2-neutrale Stromerzeugungsmethode – dies hat auch die Europäische Kommission selbst erkannt. Der große Unterschied besteht darin, dass die Produktion von Kernkraftwerken praktisch wetterunabhängig ist und deren Auslastungsgrad viel höher ist: Während eine 1.000-Megawatt-Solarkraftwerksleistung in Ungarn etwa 1,5 Milliarden Kilowattstunden Strom pro Jahr produziert, sind es 1.000 Megawatt Kernkraftwerkskapazität produziert rund 8 Milliarden Kilowattstunden.

Wir könnten dem zuwinken, aber der Unterschied ist mehr als das Fünffache.

„Das Kernkraftwerk ist ein String-Produzent, das heißt, es kann kontinuierlich mit seiner Nennleistung produzieren. Im Vergleich dazu ändern Solar- und Windkraftanlagen ihre Leistung ständig in Abhängigkeit vom Wetter. Es ist notwendig, diese Quellen im Stromsystem zu kombinieren, damit es gut betrieben werden kann.

betonte Attila Asódi.

Die Ergebnisse der Forschung sind eindeutig: Nur durch die Kombination von Solarenergie, Windenergie und Kernenergie kann in Ungarn eine Anlage gebaut werden, die in der Lage ist, die EU-Ziele für eine CO2-neutrale Stromerzeugung zu erreichen.

Ungarn hat sehr gut zusammen mit anderen gleichgesinnten Ländern wie Frankreich gehandelt, um die sog aufgefordert, die Kernenergie zusätzlich zu den erneuerbaren Energien in den Taxonomieerlass aufzunehmen

- gab der Professor der Technischen Universität an, der sagte, dass die in ihrer Studie beschriebene Forschungsmethode geeignet ist, Elektrizitätssysteme mit unterschiedlichen Zusammensetzungen zu analysieren, sie kann auch auf andere Länder angewendet werden, in denen die meteorologischen Bedingungen erheblich anders sind, so die meteorologischen und Stromsystemdaten müssen neuronale Netzmodelle neu angelernt werden, damit die Forschungsmethode auch dort angewendet werden kann.

„Nicht zuletzt kann die Weiterentwicklung der von uns entwickelten Methode auch dazu geeignet sein, die derzeit mit einem recht großen Fehler betriebenen Erzeugungsprognoseverfahren der heimischen Solar- und Windkraftparks weiterzuentwickeln, um Menge und Kosten zu reduzieren Energie ausgleichen und ein besser funktionierendes, flexibleres System schaffen", fügte Attila Asódi hinzu.

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Ausgewähltes Bild: Pixabay