EW-I-3: Umgebungstemperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraft

Kühlwassertürme an einem Fluß mit Niedrigwasser.zum Vergrößern anklicken
In heißen und trockenen Sommern wird die Entnahme bzw. Einleitung von Kühlwasser schwierig.
Quelle: Siegfried Kremer Phillipsburg

Monitoringbericht 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel

Inhaltsverzeichnis

 

EW-I-3: Umgebungstemperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraftwerke

Hitze und Trockenheit können die Stromproduktion thermischer Kraftwerke einschränken, indem sie deren Wirkungsgrade verschlechtern oder Probleme bei der Kühlwasserentnahme bzw. der Einleitung von Kühlwasser in die Gewässer verursachen. In den heißen Sommern 2003 und 2006 kam es dadurch zu markanten Einbußen, ein signifikanter Trend ist bislang nicht zu verzeichnen. Detaillierte Daten für 2018 liegen noch nicht vor.

Ein Säulendiagramm zeigt die umgebungstemperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraftwerke in Gigawattstunden in einer Zeitreihe von 2001 bis 2017. Die Werte schwanken zwischen unter 100 Gigawattstunden für 2002 und 2.500 Gigawattstunden für 2003. Ab 2007 vergleichmäßigen sich die Werte und bewegen sich zwischen 300 und 1.000  Gigawattstunden. Einen Trend gibt es bisher nicht.
EW-I-3: Umgebungstemperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraftwerke

Ein Säulendiagramm zeigt die umgebungstemperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraftwerke in Gigawattstunden in einer Zeitreihe von 2001 bis 2017. Die Werte schwanken zwischen unter 100 Gigawattstunden für 2002 und 2.500 Gigawattstunden für 2003. Ab 2007 vergleichmäßigen sich die Werte und bewegen sich zwischen 300 und 1.000 Gigawattstunden. Einen Trend gibt es bisher nicht.

Quelle: Umweltbundesamt
 

Hitze beeinflusst Stromproduktion konventioneller Kraftwerke

Durch die Energiewende, mit der unter anderem der Atom- und Kohleausstieg verbunden ist. hat die Bedeutung thermischer Kraftwerke für das Energiesystem in den vergangenen Jahren abgenommen. Sie wird in den kommenden Jahren weiter zurückgehen. Erneuerbare Energien hingegen konnten bis Ende 2018 ihren Anteil am Bruttostromverbrauch auf fast 38 % ausweiten.54

Trotz des in den vergangenen Jahren stark wachsenden Beitrags der erneuerbaren Energien zur Stromversorgung werden die thermischen Kraftwerke noch eine gewisse Zeit eine wichtige Rolle im deutschen Energieversorgungssystem spielen.

Thermische Kraftwerke sind aufgrund ihres Funktionsprinzips auf die Abfuhr von Prozesswärme durch Kühlung angewiesen. Im wasserreichen Deutschland wird in aller Regel Wasser als Kühlmedium verwendet. Im Falle von Frischwasserkühlsystemen wird das aus einem Fluss entnommene Wasser dabei entweder direkt (Durchlaufkühlung) oder nach Abkühlung in einem Kühlturm (Ablaufkühlung) wieder ins Gewässer eingeleitet. Kreislaufkühlsysteme benötigen eine deutlich geringere Wasserzufuhr aus den Gewässern.

Lässt sich die Prozesswärme z. B. wegen Hitze und Trockenheit nicht in ausreichendem Maße abführen, nimmt der Wirkungsgrad der Kühlsysteme und damit auch der Kraftwerke ab. Vor allem aber können bei niedrigen Wasserständen und erhöhten Gewässertemperaturen wasserrechtliche Auflagen greifen. Diese bestimmen, wie viel Frischwasser für Kühlzwecke aus Gewässern entnommen und in welcher Menge und mit welcher Temperatur erwärmtes Kühlwasser wieder in Gewässer eingeleitet werden kann. Für die Betreiber kann sich daraus bei Hitze und Trockenheit die Notwendigkeit ergeben, die Stromproduktion in den betroffenen Kraftwerken zu drosseln bzw. ganz einzustellen.

In den vergangenen Jahren haben die heißen Sommer in den Jahren 2003, 2006 und 2018 vor Augen geführt, welche Folgen Hitze und Trockenheit für die Stromerzeugung haben können. 2018 traten neben den temperaturbedingten Einschränkungen bei der Kühlwasserverfügbarkeit, Schwierigkeiten mit der Nachlieferung von Kohle auf, da aufgrund von Niedrigwasser der Lieferverkehr eingeschränkt war.

Europaweit waren während der sommerlichen Hitzeperiode im Jahr 2003 über 30 Kernenergieanlagen gezwungen, ihre Stromproduktion zurückzufahren. In Deutschland betraf dies z. B. Kraftwerke an Isar und Rhein. Im Jahr 2006 kam es zu kühlwassertemperaturbedingten Einschränkungen der Stromproduktion in thermischen Kraftwerken an den Ufern von Weser und Elbe. In diesen Jahren mussten die zuständigen Wasserbehörden teilweise Ausnahmegenehmigungen erteilen, um die Versorgungssicherheit mit Strom zu gewährleisten.

Die Zeitreihe zur Stromminderproduktion stellt dar, wie viel Strom aufgrund von temperaturbedingten äußeren Einflüssen in thermischen Kraftwerken nicht produziert werden konnte. Ihr liegen Angaben zu knapp zwei Dritteln der in Deutschland installierten Leistung thermischer Kraftwerke zugrunde. Die größten Einschränkungen waren bislang im heißen Sommer 2003 zu verzeichnen. In diesem Jahr summierte sich die Stromminderproduktion auf insgesamt 2,5 Terrawattstunden.

54 - Pressemitteilung des UBA: Bilanz 2018 – Anteil erneuerbarer Energien steigt auf 16,6 Prozent www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/bilanz-2018-anteil-erneuerbarer-energien-steigt-auf

 

Schnittstellen

EW-­R-­4: Wassereffizienz thermischer Kraftwerke

 

Ziele

Erhöhung der Versorgungssicherheit insbesondere bei Extremereignissen durch sich ergänzende dezentrale und diversifizierte Erzeugungsstrukturen, die erneuerbare Energien einschließen (DAS, Kap. 3.2.9)

Ermittlung und Bewertung von möglichen Versorgungsrisiken und Eruierung von Maßnahmen zu ihrer Reduzierung (DAS, Kap. 3.2.9)