Das sollte man vielleicht nochmal betonen: Mir ist immer noch nicht klar, was das optimale Verhältnis aus Netzausbau, Batteriespeicher, fossiler oder Synthgasreserve und Überbau der EE ist, um ein nahezu 100% EE System zu realisieren. Und es scheint in der öffentlichen Debatte auch nicht klar zu sein. Man kann relativ leicht ein optimales Mischverhältnis einschätzen, wenn man eine "Kupferplatte" (oder auch "Aluminiumplatte", aber gut), also eine ideale Verbindung zwischen allen Verbrauchs- und Erzeugungsanlagen unterstellt. Das mache ich z.B. mit meinem Vollversorgungsmodell für Deutschland. Innerhalb des Landes existiert eine perfekte Kupferplatte, es gibt allerdings keinen Austausch mit dem Ausland. Die rudimentäre Netzkostenschätzung, die ich dort implementiert habe, basiert ausschließlich auf der Anschlussleistung mit zusätzlichen Bauchgefühlfaktoren zur Gleichzeitigkeit. Mehr habe ich nicht. Warum glaube ich aber, dass das Netz ein so großes Thema bei dieser Modellierungssache ist? Unterstelle ich die Kupferplatte, muss das Netz so groß sein, dass die unwahrscheinlichsten Produktion-Verbrauch-Situationen dargestellt werden können. Wenn zufällig in Flensburg der meiste Wind weht und es in Lörrach gerade besonders kalt ist und die Wärmepumpen ziehen, dann ist auch dieses Versorgungsszenario unter dieser Annahme möglich. Dass der Strom tatsächlich 900 km Luftlinie weit fließt, ist allerdings recht unwahrscheinlich. Ein solcher Transport inkl. Umspannung und Flüsse über niedere Spannungsebenen würde wahrscheinlich >15% Verluste verursachen, der deutsche Durchschnitt liegt aktuell allerdings bei ~5,5% (inkludiert alle (!) Spannungsebenen, 2/3 Leitungs- und 1/3 Umspannungsverluste). Dieser Wert ist nach seinem Minimum 2010, mit 3,8% nach einigen Netzmodernisierungsmaßnahmen (Maximum 2000 mit 6,7%), bedingt durch die längeren Transportwege für EE-Strom (insbesondere Wind) schon wieder deutlich angestiegen. Jedes Mal, wenn ich allerdings nun aufgrund der Netzrealität ein Versorgungsszenario nicht darstellen kann, muss ich alternativ versorgen. Das kann durch regionale Ersatzerzeugung durch Überbau von volatilen EE, durch steuerbare Kraftwerke (Gas, Biogas, Geothermie, Kohle, Uran etc.) passieren, durch Verbrauchsanpassung oder durch Speicherung. Beim Speicher gibt es Batterien, Pumpspeicher, Synthesegasspeicher oder exotischere Formen (Druckluft, Rost etc). Ohne Netz kann ich durch die Änderung jeweils einer Zahl für die installierte Leistung/Kapazität der Kraftwerke und Speicher versuchen, ein Optimum zu finden. Mit Netz muss ich allerdings jeweils eine Zahl je Kraftwerk oder Speicher für die regionalen Gruppen, und das können zehnerne oder hunderte sein, und zusätzlich noch für alle Leistungen aller Netzverbindungen ändern. Die zu optimierenden Variablen verändern sich also um mehrere Größenordungen, was die Optimierung extrem viel schwieriger macht. Dazu kommen ja zudem noch Leitungsverluste. Warum eine perfekte Kupferplatte für EE wahrscheinlich sehr teuer wird zeigt folgendes Beispiel: Angenommen, Deutschland wäre nicht durch jahrzehntelange Antipropaganda geisteskrank und würde Kernenergie als faire Alternative heranziehen. Dann wäre ein mögliches Szenario, die zu erwartende mittlere Last bei Vollelektrifizierung von 130 GW (Spitze bei ~200 GW) mit Zweiergruppen von BWRX-300 (also 600 MW) abzudecken. Zur Vereinfachung unterstellen wir mal, Deutschland würde den Strom gleichmäßig verbrauchen. Zusätzlich unterstellen wir, damit man gewisse Spitzen und Ausfälle abdeckt (die letzten Meter über Notstromdiesel und Batterien), dass die Reaktoren nur 75% ihres theoretischen Maximums im Mittel abliefern können. Dann hätten wir 289 Regionen/Kacheln mit dieser Reaktorzweiergruppe zu je 1.235 km². Jedes Zentrum ist auf der Nord-Süd- und auf der Ost-West-Achse mit einem anderen verbunden. Die Leitungen seien so ausgelegt, dass auch bei einem Ausfall der Reaktoren genug Strom von außen aus drei der vier Richtungen geliefert werden kann. Das heißt, bei einer Kachelspitze von 692 MW muss jede Leitung 231 MW liefern können. Jede Kachel hat eine Kantenlänge von 35 km, die Leitungen haben also (mit Berücksichtigung von Rundungsfehlern) pro Kachel 16.238 MWkm. Ganz Deutschland wäre also bei ~4,7 TWkm. Wir reden hier natürlich nur vom Übertragungsnetz, also den "Stromautobahnen". Die Leistungen dieser müssen natürlich noch bis in die Haushalte und Firmen verteilt werden. Das ist Problem der VNB. Angenommen, wir hätten jetzt ein Netz, das dasselbe Szenario mittels europäischem Stromverbund mit 75 GW Über- oder 44 GW Unterdeckung an den zur Vereinfachung 4 Himmelsrichtungsgrenzen ausgleichen kann. Diese Über- bzw. Unterdeckung kann historisch in einem Monatsmittel auftreten. Stundenweise sind wir bei bis zu 400 GW Über- bzw. 180 GW Unterdeckung, die innerhalb Deutschlands bei 30% EE-Überbau entstehen können (diese Stundenwerte kann man aber gut auch nochmal mit Batterien kompensieren). Das deuten zumindest die Wetterdaten an, die ich über 40 Jahre betrachten konnte. Deutschland ist grob 25 Kacheln lang und 18 Kacheln breit. Diese 86 Kacheln müssten dann 75 GW Überdeckung aus Deutschland herausführen. Das sind zusätzliche 872 MW zu den 231 MW Spitzenlast, die wir oben geschätzt haben. Das Netz muss an den Rändern also 4,8x so groß sein, wie das oben skizzierte BWRX-300-Netz - unterstellt die 75 GW Überdeckung werden zu allen Seiten gleichmäßig abgeführt. Der Überbau zum Zentrum hin sinkt dann aber stetig auf den Faktor 1 ab - unterstellt diese Überproduktion findet in Deutschland gleichmäßig verteilt statt. Soll das nur zu einer Seite raus oder rein, kann man diese Werte nochmal mal ~4 nehmen. In diesem Fall müsste allerdings dann auch ein Überbau im Zentrum vorhanden sein. Je ungleichmäßiger die Über- oder Unterdeckung ausgeglichen wird, desto mehr Reservenetzleistung muss also überall bereit stehen. Soll Deutschland auch teilweise einfach nur Transitland sein, muss jede Kachel gleichmäßig überbaut sein. Und da wären irgendwas um die 100 GW in einer vollelektrifizierten Zukunft von einer Seite jetzt nicht so überraschend. Wenn die Batterien und die Alpen nach ein paar sonnigen Wochen voll sind und Südeuropa seine PV-Überschüsse nach Skandinavien bringen will, kann man durchaus mit solchen Werten rechnen. Das Fraunhofer ISE rechnet ja für Deutschland allein mit fast 800 GW installierter EE-Leistung (davon 470 GW PV und 308 GW Wind). Davon werden wahrscheinlich maximal knapp 600 GW gleichzeitig produzieren. Der mittlere Verbrauch wird wohl bei 130 GW sein, die Spitzen bei 200 GW. Und ja, was die installierte Leistung betrifft, all diese Anlagen müssen ja noch an das Übertragungsnetz dran. Je kleiner die Anlage, desto teurer ist die Anbindung pro kW. Diese kW-Werte kann man glücklicherweise teilweise reduzieren. Bei PV ist das überschaubar, da man hier mit Batterien Spitzen sehr gut schneiden kann, um dann Überschüsse langsam abzugeben. Bei Wind, der gerne auch mal tagelang durchwehen kann, wird das Spitzenschneiden sehr teuer. Eine Kupferplatte auf der Übertragungsnetzebene kann für 100% EE (hauptsächlich Wind&Sonne) also um den Faktor 20+ größer sein im Vergleich zu einem gleichmäßig mit BWRX-300 versorgten Deutschland - sofern man denn jeden Strom nach Europa abführen und noch europäisches Transitland sein will. Das ist natürlich nicht zu empfehlen. Dementsprechend ist wirklich die Frage, was das Optimum ist. Und wie sieht die aktuelle Realität aus? Ganz anders. Deutschland ist aktuell auf Großkraftwerke eingerichtet. Statt dezentral gut verteilt kleine AKW-Gruppen zu haben, gibt es mehrere große GW-Zentren. Und das ist extrem. Wir haben nämlich schon in Deutschland möglicherweise >40 TWkm Übertragungsnetz (nur grob geschätzt, alle ÜNB haben ~38 Mm Netz aber ohne GW Angabe). Oben habe ich für ein BWRX-300-Netz bei >2x mehr Stromverbrauch nur 4,7 TWkm geschätzt. Wir hätten also eine Chance, einen Großteil der Netze deutlich zurückzubauen, würden wir eine Kleinreaktor-Kernwende anstreben. Bei EE ist das Fragezeichen allerdings groß. Die ÜNB sehen einen starken Ausbau im Übertragungsnetz und wollen ~380 Mrd. € investieren. Ein Freileitungs kWkm kostet ~1 €, Erdkabel ~4 €. Das entspricht also irgendwas zwischen 95 und 380 TWkm. Vermutlich dürfte sich die Zahl nochmal durch Umspannungswerke etwas reduzieren. Die kosten ja auch Geld. Wie die zu dieser Einschätzung kommen? Keine Ahnung. Details verstecken sich hinter dem Netzausbauplan. Die VNB sehen etwas weniger Bedarf. Rund 220 Mrd. €. Wie die Werte bei einem nuklearen Deutschland aussehen, ist bekanntlich nicht bekannt, weil dieses Szenario nicht einmal gerechnet werden darf. Ganz Deutschland hat im Übrigen grob 35 GW Grenzkopplungskapazität (Spitze mit knapp 7 GW hat die Niederlande, dann kommt Schweiz mit ~5 GW und dann Frankreich hat knapp 5 GW). Wenn man den Schätzungen oben folgt, die ich für unrealistisch halte, müsste diese für Kupferplatten-EE eher auf 300+ GW ausgebaut werden, bei Kleinreaktoren könnte sie auf 20 GW sinken. Kurz, wer alle EE-Ungleichgewichte europaweit mit Netzen ausgleichen will, zahlt vermutlich deutlich drauf. Wo das Optimum liegt? Keine Ahnung, weil die Simulation dafür um Größenordnungen schwerer ist, als die Kupferplatte.