Die Stromerzeugung, gemessen in Gigawattstunden, wurde durch eine nahezu stagnierende Nachfrage seit 2007 unter Druck gesetzt, da die Bemühungen, alles effizienter zu machen, zu Ergebnissen für die Stromverbraucher führten, die in effizientere Lampen, Geräte, elektronische Ausrüstung, Industrieanlagen, Heizungs- und Klimaanlagen usw. sowie in eine bessere Gebäudeisolierung, Beschattung usw. investiert hatten. Diese Vorabkosten der Stromverbraucher haben sich durch den geringeren Stromverbrauch finanziell rentiert. Für die Stromversorgungsunternehmen bedeutete dies, dass sie in einem Nachfragetief steckten.
Doch dann, im Jahr 2022, kam es nach 14 Jahren endlich zum Durchbruch bei der Nachfrage. Man denke nur an das Laden von Elektrofahrzeugen und das Krypto-Mining. Und die Stromerzeugung stieg 2021 um 3,5 % auf einen neuen Rekord von 4.297.000 Gigawattstunden, so die heute veröffentlichten Daten der EIA. Aber 2021 war die Stromerzeugung im Vergleich zu 2007 gleich geblieben, so dass sie 2022 im Vergleich zu 2007 nur um 3,5 % gestiegen ist!
Das Diagramm zeigt die Gesamtmenge an Strom, die jedes Jahr von Großkraftwerken und von kleinen Solaranlagen, z. B. auf Dächern, erzeugt wird. Die grüne Linie verbindet die Jahre 2021 und 2007:
Anteil an der gesamten Stromerzeugung nach Quellen:
- Anteil von Erdgas und anderen Gasen stieg auf ein Rekordhoch von 39,3 %.
- Anteil der Kohle fiel auf ein Rekordtief von 19,3%, gegenüber 51% im Jahr 2001
- Anteil der Kernenergie: 18,0%
- Anteil aller erneuerbaren Energien (Wind, Wasser, Sonne, Geothermie, Biomasse): 22.6%
- Anteil der erneuerbaren Energien ohne Wasserkraft: 16.5%
- Anteil der Windkraft: 10,1%
- Anteil der Wasserkraft: 6,1%
- Anteil der Solarenergie, einschließlich Dachanlagen: 4.8%
- Anteil von Geothermie und Biomasse: 1,6%
- Anteil von Erdölflüssigkeiten und Koks: 0,5%.
Die Zusammensetzung der Stromerzeugung hat sich im Laufe der Jahre drastisch verändert.
Das nachstehende Diagramm zeigt die seit 2001 erzeugte Strommenge nach Energiequellen. Für dieses Diagramm habe ich Wind, Wasser, Sonne, Geothermie und Biomasse in der Kategorie "erneuerbare Energien" zusammengefasst. In Kürze werden wir diese Kategorien separat betrachten:
Der kombinierte Anteil der Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie, einschließlich kleinerer Solaranlagen, stieg auf 14,7 %. Der Anteil hat sich in den sechs Jahren seit 2016 verdoppelt.
Auf kleine Solaranlagen entfielen 2022 1,2 % der gesamten Stromerzeugung in den USA und 29 % der gesamten Solarenergie. Seit 2014, dem ersten Jahr, in dem die EIA mit der Erfassung begonnen hat, ist dieser Anteil um 430 % gestiegen: von 11.000 Gigawattstunden im Jahr 2014 auf 58.500 Gigawattstunden im Jahr 2022.
Biomasse umfasst mehrere kleine Kategorien: Holz und aus Holz gewonnene Brennstoffe (36.600 Gigawattstunden), Deponiegas (9.000 Gigawattstunden), andere Abfallbiomasse (2.200 Gigawattstunden).
Die meisten geothermischen Anlagen befinden sich in Kalifornien und wurden in den 1970er Jahren gebaut (17.000 Gigawattstunden).
Der Niedergang der Kohle: Technologische Innovation, Fracking, Wind.
Der Rückgang der Kohle - von einem Anteil von 51 % im Jahr 2001 auf 19 % im Jahr 2022 - wurde von mehreren Faktoren angetrieben:
- Technologische Innovation: Das Erdgas-Kombikraftwerk wurde in den 1990er Jahren kommerziell verfügbar. Bei diesem Kraftwerkstyp treibt Erdgas eine Gasturbine (ähnlich einem Düsentriebwerk) an, die einen Generator antreibt. Außerdem wird die Abwärme genutzt, um Hochdruckdampf zu erzeugen, der eine Dampfturbine antreibt, die ebenfalls einen Generator antreibt. Sie haben einen thermischen Wirkungsgrad von etwa 65 %. Das bedeutet, dass etwa 35 % als Abwärme verloren gehen, während bei einem Kohlekraftwerk über 60 % als Abwärme verloren gehen. Das Erdgas-Kombikraftwerk ist auf Kostenbasis kaum zu schlagen.
- Billiges Erdgas durch Fracking: Der Boom beim Fracking von Erdgas in den USA ließ den Erdgaspreis bis 2009 in den Keller fallen. Der Preis für US-Erdgas ist extrem volatil. So ist der Preis nach einem kurzen Anstieg Anfang letzten Jahres Ende letzten Jahres wieder auf ein spottbilliges Niveau gesunken.
- Windkraftwerke sind heute kosteneffizienter als Kohlekraftwerke - beide haben Installationskosten, aber der Wind ist über die gesamte Lebensdauer der Anlage kostenlos, die Kohle nicht.
Kohlekraftwerke können weder mit Erdgas-Kombikraftwerken noch mit der Windenergie mithalten, und in den letzten zehn Jahren wurden keine neuen Kohlekraftwerke gebaut.
Geplante Kraftwerksstilllegungen und -erweiterungen im Jahr 2023.
Stilllegungen: Insgesamt 14,5 GW. Die ältesten und am wenigsten effizienten Kohlekraftwerke - die meisten von ihnen wurden in den 1970er und 1980er Jahren gebaut - werden laufend stillgelegt. Im Jahr 2022 wurden Kohlekraftwerke mit einer Kapazität von 11,5 Gigawatt stillgelegt; im Jahr 2023 sollen laut EIA Kohlekraftwerke mit einer Kapazität von 8,9 GW stillgelegt werden.
Zusätzlich werden im Jahr 2023 ältere Erdgaskraftwerke mit einer Leistung von 6,2 GW stillgelegt, so dass sich die Gesamtzahl der Stilllegungen (Kohle und Erdgas zusammen) auf 14,5 GW beläuft.
Zubau: Nach Angaben der EIA sollen 2023 insgesamt 56,1 GW neue Stromerzeugungskapazität in das Stromnetz eingespeist werden, so viel wie seit 2002 nicht mehr. Dies entspricht einem Nettozuwachs von 41,6 GW, dem größten Zuwachs seit 2003.
Von den 56,1 GW an Kapazitätserweiterungen im Jahr 2023 entfallen:
- Solarenergie: 29 GW
- Erdgas: 7,8 GW
- Wind: 7,5 GW
- Kernenergie: 2,2 GW (die beiden Reaktoren im Kraftwerk Vogtle in Georgia).
- Batteriespeicher: 9,5 GW, mehr als eine Verdoppelung der bestehenden Kapazität von 8,8 GW! Etwa drei Viertel des Zubaus wird in Texas und Kalifornien erfolgen.
Batteriespeicher sind natürlich keine Stromerzeuger im eigentlichen Sinne. Da sie aber Strom verkaufen, wenn die Nachfrage und die Preise hoch sind (und kaufen, wenn sie niedrig sind), werden sie im Moment als Stromerzeugungskapazität eingestuft. Wenn er erwachsen ist, wird er vielleicht eine eigene Kategorie bekommen.
Die Batteriespeicherung hat sich zu einer heißen Arbitragemöglichkeit entwickelt, bei der Speicheranlagen Strom auf dem Großhandelsmarkt kaufen können, wenn er während der Tageszeiten mit Überkapazitäten billig ist, und ihn während der Stunden mit Spitzenpreisen verkaufen. Batterien tragen zum Lastausgleich bei und lassen sich gut mit Wind- und Solaranlagen kombinieren. Sie entwickeln sich jetzt zu einer großen Geschäftsmöglichkeit.