Fazit

Langfristig ist der Weg hin zu nachhaltigen Formen der Elektrizitätsgewinnung unumgänglich. Dass sich allerdings bereits in gut 20 Jahren aufgrund einer stärkeren Nutzung regenerativer Energien, speziell von Windkraft und Solarstrahlung, die heute vorherrschende Form der Stromversorgung grundlegend verändern könnte, mag angesichts der noch geringen Beiträge durch Photovoltaik sowie hohe Schwankungen in den Windkrafterträgen auf den ersten Blick als unwahrscheinlich erscheinen.

Eine genauere Analyse der Zusammenhänge zwischen Wind- und Solarangebot, wie sie die vorliegende Arbeit zum Ziel hatte, zeigt allerdings, dass sich die Schwankungen zwischen Wind und Sonne tatsächlich zu einem gewissen Grad ausgleichen, also eine negative Korrelation zwischen den jeweiligen Angeboten besteht. In Kapitel: Statistische Analyse von Wetterdaten stellt sich heraus, dass dieser Zusammenhang an windreichen Standorten deutlicher zum Tragen kommt als an windarmen. Zusätzlich folgt aus der statistischen Analyse der vorliegenden Wetterdaten:

• Der an einem Ort mögliche Windertrag hängt stark von regionale Faktoren (z.B. Küstennähe, Höhe) ab.
• Starke Windschwankungen treten gehäuft in den Wintermonaten auf. Zu dieser Jahreszeit sind auch die höchsten Erträge zu erwarten (doppelt so hoch wie im Sommer).
• Tägliche Schwankungsbreiten im Windangebot können über 100% des im jeweiligen Monat zu erwartenden Mittelwertes ausmachen. Dagegen weichen die Schwankungen der täglichen Solarerträgen in einem europäischen Verbundnetz kaum stärker als 40% vom Monatsmittel ab.
• Starke Abweichungen von den durchschnittlichen Erträgen kommen bei der Photovoltaik in den Sommermonaten am häufigsten vor. Der durchschnittliche Solarertrag hängt vom Breitengrad ab. Um die 50° Nord ist die einstgestrahlte Energiemenge im Juni ca. sechs mal höher als im Dezember.
• Bei Kapazitätsverhältnissen von Photovoltaik zu Wind, die größer als 2:1 sind, werden die monatliche Schwankungen der Windkraft kompensiert bzw. nähern sich zunehmend dem jahreszeitlichen Verlauf der Photovoltaik an.
• Die Werte des Korrelationskoeffizieten zwischen dem täglichen Wind- und Solarangebot liegt zwischen für windstarke und für windschwache Standorte.
• Bei einer Mittelung über mehrere Tage hinweg nehmen die Korrelationen bis auf maximal an windreichen Orten zu.

Aus den örtlichen Korrelationen des Windes, welche in West-Ost-Richtung wesentlich stärker ausgeprägt sind als in Nord-Süd-Richtung, spiegeln sich die in Kapitel: Die Physik der Atmosphäre theoretisch erörterten Zirkulationsmuster wider.

Bezogen auf die Elektrizitätsversorgung zeigt sich daraufhin in Kapitel: Regenerative Potentiale im deutschen Stromnetz, dass es trotz der negativen Korrelation zu starken Schwankungen in der Summe aus Wind- und Solarkraft kommen kann. Da diese bei einem weitgehenden Ausbau der regenerativen Energien in der Größenordnung des gesamten Strombedarfs liegen können, ist ein massiver Ausbau an Elektrizitätsspeichern zwingend erforderlich, um die bereitgestellten Energiemengen in vollem Umfang nutzen zu können. Ist allerdings eine ausreichende Speicherkapazität vorhanden, so können Windkraft und Photovoltaik fossile Energieträger in großem Umfang ersetzen und somit zur Vermeidung von -Emissionen beitragen (Tabelle: Emissionen (Elektrizitätserzeugung)).

Gesamtmenge an anfallenden -Emissionen bei der Elektrizitätserzeugung in Mio. t für die Jahre 1990 und 2005 ([BMWI2008], [Quaschning2000]), sowie für die Modellszenarien der Jahre 2010 bis 2030.

Jahr	1987	2005	“2010-A”	“2010-B”	“2010-C”	“2020”	“2030-A”	“2030-B”
	363	362	316	353	145	262	169	135

Durch den anhaltenden Anstieg der Elektrizitätsnachfrage konnten in den vergangenen Jahren die Emissionen in Strombereich nicht gesenkt werden, obgleich dieser in Deutschland einen Anteil von 43,2% an den Gesamtemissionen ausmacht. [1] Eine Senkung der -Emissionen bei der Elektizitätserzeugung ist folglich für das Erreichen der Klimaschutz-Ziele, wie sie u.a. im Kyoto-Protokoll ([Kyoto1997]) festgehalten sind, von entscheidender Bedeutung. Bei gleichbleibender Stromnachfrage können die Emissionen gemäß der Modell-Szenarien für das Jahr 2020 um 27,8% und für das Jahr 2030 um 53,4% bzw. 62,8% in Abhängigkeit der installieren Speicherkapazität gesenkt werden. Diesbezüglich zeichnet sich eine Übereinstimmung der vorliegenden Ergebnisse mit der eingangs erwähnten Studie des Bundesverbandes für Erneuerbare Energie [BEE2009] ab. Ob allerdings der dort prognostizierte Rückgang des Elektrizitätsverbrauchs aufgrund Effizienzsteigerungen als realistisch anzusehen ist, kann im Rahmen dieser Arbeit nicht diskutiert werden. Eine entsprechende Tendenz zeichnet sich, wie in Abbildung: Entwicklung der Stromerzeugung zu erkennen ist, bislang nicht ab.

Anmerkungen:

[1]	In Deutschland betrug die Gesamtzahl an -Emissionen nach [BMWI2008] 840 Mio. Tonnen für das Jahr 2005.