Kritiker befürchten, dass Stromausfälle wahrscheinlicher würden, wenn Atomkraftwerke zur Deckung der Grundlast fehlen und die Stromerzeugung stärker auf fluktuierende Energiemengen aus erneuerbaren Energien angewiesen ist. Die Bundesnetzagentur kann diese Befürchtung jedoch nicht bestätigen. Selbst im Winter sei kein Atomkraftwerk als "Kaltreserve" im Standby notwendig, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. „Auch im Fall außergewöhnlicher Störungen bleibt das Übertragungsnetz ohne Einsatz eines Reservekernkraftwerks beherrschbar“, so Matthias Kurth, Präsident der Bundesnetzagentur. Eine sorgfältige Analyse des Kraftwerksparks habe solide Reservekapazitäten ermittelt.[26]
Auch Kernkraftwerke benötigen Reserveenergie. Anfang Januar 2012 lief während sehr hoher Windstromeinspeisung in Norddeutschland ein Reservekraftwerk aus Österreich an, um einen durch Stromexporte nach Italien ausgelösten Stromengpass in Süddeutschland zu vermeiden. Ursache war der Ausfall des Atomkraftwerks Gundremmingen, dessen Block C mit einer Leistung von 1.344 Megawatt außerplanmäßig heruntergefahren werden musste, da defekte Brennelemente ausgetauscht werden mussten. Den Ausfall des AKWs mussten andere Kraftwerke ausgleichen, darunter befand sich ein österreichisches Kraftwerk, während viele deutsche Kraftwerke zum gleichen Zeitpunkt still standen.[27][28]
Zudem wird befürchtet, dass die wegfallende Atomstromproduktion lediglich durch Importe von Atomstrom aus Frankreich oder Tschechien ersetzt würde, anstatt durch heimische Produktion erneuerbarer Energien. Nach Angaben des BDEW lag jedoch der Exportüberschuss im ersten Halbjahr 2011 (d.h. nach Abschaltung von acht Kernkraftwerken) im Saldo 17% über dem Import. So konnten fast 28 Terawattstunden exportiert werden, meist nach Österreich und in die Schweiz. 24 Terawattstunden wurden dagegen importiert.[29] Das Öko-Institut kommt nach einer Analyse zu dem Ergebnis, dass durch die Abschaltung der deutschen Kernkraftwerke nicht mehr "Atomstrom" produziert werde, sondern der Strommehrbedarf von anderen Energieträgern (insbes. Kohle und Gas) gedeckt werde. Dies liegt daran, dass Kernkraftwerke als Grundlastkraftwerke betrieben werden auch vor der Abschaltung der deutschen Kernkraftwerke weitgehend ausgelastet waren.[30] Allerdings veränderten sich die Stromflüsse zwischen Deutschland und Frankreich, wobei Frankreich nun im Jahresschnitt zum Nettoexporteur nach Deutschland wurde. Insgesamt flossen im Jahr 2011 10,8 TWh von Frankreich nach Deutschland, während 8,4 TWh von Deutschland nach Frankreich flossen.[31]
Auch im zweiten Halbjahr, in dem die acht durch den Atomausstieg abgeschalteten Kernkraftwerke nicht mehr zur Stromerzeugung beitrugen, war wie auch im Gesamtjahr 2011 ein Nettoüberschuss zu verzeichnen. Dieser betrug nach vorläufigen Zahlen der ENTSO-E ca. 6 TWh. Der Minderertrag der Kernkraftwerke von ca. 32 TWh wurde durch den geringeren Export (im Saldo 12 TWh weniger als im Vorjahr) sowie durch die erhöhte Einspeisung der Erneuerbare Energien (+ 18 TWh verglichen mit 2010) fast vollständig kompensiert.[32] Auffällig ist die jahreszeitliche Schwankung des Stromaustausches. So betrug der Nettoexport laut Zahlen der AG Energiebilanzen nach dem dritten Quartal ca. 1,6 TWh.[33] Damit kam es im Nachfrageschwächeren Sommer zu Nettoimporten von Strom nach Deutschland, während im Nachfragestarken vierten Quartal einen Nettoexport von rund 4,5 TWh zu verzeichnen ist.
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