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21.3.2006 | Von:
Gerhard Jochum
Wolfgang Pfaffenberger

Die Zukunft der Stromerzeugung

Schließung der Bedarfslücke

Versucht man diese Erkenntnisse in ein pauschales "Basis-Ranking" umzusetzen, ergibt sich zur Deckung der durch die Stillegung bestehender Kraftwerkskapazitäten entstehenden Bedarfslücke folgendes Bild: Zunächst sollten (nachfrageseitig) alle Potenziale der Energieeffizienz ausgeschöpft werden. Auf der Angebotsseite sollten dann die Potenziale der Erneuerbaren Energien, gefolgt von einem Mix aus Kohle und Erdgas, eingesetzt werden. Der in Deutschland seit 2001 bestehenden gesetzlichen Regelung zum Ausstieg aus der Atomenergie folgend, wird in diesem "Basis-Ranking" kein weiterer Beitrag dieser Energie zur künftigen Strombedarfsdeckung unterstellt.

Große Bedeutung für die "Transformationslogik" kommt der Frage der zeitlichen Ausgestaltung zu. "Je später - umso mehr Spielraum" lautet die Faustregel. Je länger bestehende Anlagen bzw. getätigte Investitionen genutzt werden können, umso niedriger sind die durchschnittlichen Kapitalkosten pro erzeugter Kilowattstunde, und umso größer sind die preispolitischen Spielräume. Je später Neuinvestitionen notwendig werden, umso mehr Zeit steht für die technologische Entwicklung der Anlagen und Systeme und zu deren optimiertem Einsatz zur Verfügung. Je "reifer" Anlagen und Systeme eingesetzt werden, umso größer ist der Beitrag zum Klimaschutz und zur Ressourcenschonung.

Diskutiert man vor dem Hintergrund dieser Transformationslogik die nachfrageseitigen Optionen (als Beitrag zur Vermeidung bzw. Verminderung zukünftiger Stromerzeugungsinvestitionen), lohnt sich eine Fokussierung auf die Energieeffizienzpotenziale bei der Energieanwendung und -nutzung in Haushalten, Industrie und öffentlichen Einrichtungen. Vorhandene Potenziale sind noch nicht ausgeschöpft. Durch den Einsatz von dezentralen KWK-Anlagen besteht ein zusätzliches Potenzial im Gebäudebereich, sofern die Weiterentwicklung der dezentralen Techniken im Hinblick auf Investitionskosten und technische Zuverlässigkeit gelingt. Auch angebotsseitig sind wesentliche Energieeffizienzpotenziale, besonders bei der Umwandlung von Primärenergieträgern (Verbesserung der Brennstoffausnutzung und Erhöhung der Anlagenwirkungsgrade), zu sehen.

Bei den Erneuerbaren Energien (gemeint ist hier nicht die Wasserkraftnutzung in Österreich, der Schweiz oder den skandinavischen Ländern) klaffen große Lücken zwischen Anspruch und Wirklichkeit, zwischen zugeschriebener Attraktivität und tatsächlichem Beitrag, zwischen empfundenem Bedürfnis und artikuliertem Bedarf. Trotzdem: Die technisch-wirtschaftliche Entwicklung der verstärkten Nutzung der Erneuerbaren Energien ist eine der großen Herausforderungen für die Stromerzeugung der Zukunft. Jenseits der technologiespezifischen Entwicklungsaufgaben, die hier nicht weiter diskutiert werden können, besteht die Herausforderung vor allem in der Integration der "Erneuerbaren" in die stromwirtschaftlichen Systeme (Stichworte: Einspeisemanagement, Weiterentwicklung der Transportfunktion der Übertragungsnetze, Konzeption bidirektionaler Netze), aber auch in weitergehenden Systemfragen der Integration von Strom etwa aus fluktuierender Einspeisung ("Schattenkraftwerke" zur Leistungssicherung, Regelenergiebedarf, Weiterentwicklung der Speichersysteme). Längerfristig kann die Wasserstofftechnologie durchaus eine Option zur Optimierung der Integration regenerativ erzeugten Stroms in die Versorgungssysteme darstellen. Noch klafft jedoch eine große Lücke zwischen Marktfähigkeit und Kosten bei vielen Erneuerbaren Energien.

Betrachtet man die Perspektiven der fossil gefeuerten Kraftwerke der Zukunft, darf - bei allen ökologischen Schatten - das Licht am Ende des Tunnels nicht übersehen werden. Natürlich stellt die Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kohle- und Gaskraftwerken eine physikalisch unvermeidbare Freisetzung von Treibhausgasen dar. Die bereits erreichte Verbesserung der Brennstoffausnutzung und die damit einhergehenden Wirkungsgraderhöhung hat erhebliche Beiträge zur Reduktion der spezifischen CO2-Emissionen pro Kilowattstunde erzeugten Stroms geleistet. Die absehbaren weiteren Effizienzsteigerungsmöglichkeiten (etwa durch Optimierung der Dampfparameter) lassen einen Wirkungsgrad von 55 Prozent als realistisch erscheinen. Trotz dieser Maßnahmen bleibt das CO2-Thema die wesentliche Herausforderung einer kohle- (und, in geringerem Umfang, auch gas-) basierten Stromerzeugung der Zukunft.

Drei Lösungswege sind als Entwicklungspfade zu sehen: die CO-Sequestrierung, d.h. die Abscheidung des CO2 aus dem Rauchgas und dessen Einlagerung; die integrierte Kohlevergasung; die Verbrennung fossiler Brennstoffe unter reinem Sauerstoff. Insbesondere die CO2-Sequestrierung wird technologisch (Corretec-Programm der Bundesregierung) und in ersten Pilotanwendungen (Projekt der Vattenfall Europe AG) derzeit weiterentwickelt - ein großtechnischer Einsatz ist etwa ab 2020 denkbar.

Bei allen Ansätzen zur Effizienzsteigerung der Endenergiebereitstellung mit dem Ziel einer weitestgehenden CO2-freien Stromerzeugung besteht die grundlegende Herausforderung darin, die Verfahren an den "normalen" Kraftwerksbetrieb anzupassen und in geschlossene, ökonomisch und ökologisch optimierte Prozessketten zu überführen. Diese zwar herausfordernden, gleichwohl aber keineswegs illusionären Perspektiven erfahren durch die strategischen und ökonomischen Bedingungen des Einsatzes fossiler Brennstoffe, jedenfalls der Stein- und Braunkohle, noch eine zusätzliche Attraktivitätssteigerung. Die weltweiten Kohlevorkommenhaben nach derzeitigem Erkenntnisstand eine Reichweite von mindestens 400 Jahren, die Vorkommen sind geophysikalisch breit diversifiziert, insbesondere auch in Ländern mit geringem "Länderrisiko", die absehbaren Preisvolatilitäten stellen keine besondere Herausforderung dar, die Basistechnologie des Kohleeinsatzes in der Stromerzeugung ist ausgereift. Bis auf diesen letzten Punkt sind alle anderen Aspekte beim Erdgaseinsatz eher als Risikopunkte zu betrachten: Die Vorkommen sind begrenzt, die Förderung eher oligopolisiert, die Volatilitäten ausgesprochen risikoinvers - ein großflächiger Einsatz von Gas zur Stromerzeugung kann deshalb kaum eine Basisstrategie für die Zukunft sein.

Eine durchaus denkbare Nische für den Gaseinsatz stellen demgegenüber dezentrale Anlagen zur Stromerzeugung dar. Mit solchen Gasmotoren- oder -turbinenanlagen und in Zukunft auch Brennstoffzellen können verbrauchsnah Strom-, Wärme- und auch Dampf- und Kältebedarfe mit hoher Brennstoffausnutzung gedeckt werden.