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10.11.2011 | Von:
Hardo Bruhns
Martin Keilhacker

"Energiewende": Wohin führt der Weg?

Stromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern

Langfristig werden erneuerbare Energien hoffentlich die von ihnen erwartete Rolle spielen und den Großteil unserer Energieversorgung abdecken. Die Versorgung mit Treibstoff, Wärme bzw. Strom stellt dabei unterschiedliche Anforderungen. Beim Verkehr kommt nur die Umstellung der Verbrennungsmotoren von fossilen auf biogene Treibstoffe oder die Einführung von Brennstoffzellen bzw. Elektroantrieb in Frage. Bis 2020 sollen nach Wunsch der Bundesregierung eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen fahren. Vermutlich könnten sie gerade einmal ein Prozent des heutigen PKW-Kraftstoffverbrauchs durch Strom ersetzen.[14] Damit aber Elektrofahrzeuge einen Beitrag zum Klimaschutz liefern können, muss der Strom CO2-frei erzeugt werden. Bislang ist in Deutschland eine elektrische Kilowattstunde noch mit 565 Gramm CO2 belastet und bis auf weiteres bleiben sparsame Diesel- und Hybridfahrzeuge wesentlich vorteilhafter für die Klimabilanz als Elektroautos.

Bei der Wärmeerzeugung interessiert vor allem der energetisch große Bereich der Gebäudeheizung. Hier ist es für die Erzielung von 22 Grad Celsius Raumtemperatur wenig sinnvoll, Erdgas bei vielen Hundert Grad zu verbrennen. Stattdessen können bei ausreichender Isolierung und mit geeigneten, das heißt großflächigen Heizkörpern (Fußbodenheizung) mittels Wärmepumpen 65 bis 75 Prozent der Energie aus der Umgebung (Erdreich oder Luft) gewonnen werden, so dass nur der Rest als elektrisch bereitzustellende Energie anfällt. Wärmepumpen sind für den Klimaschutz der KWK oder Brennwertkesseln schon dann klar überlegen, wenn etwa drei Viertel des Stroms aus erneuerbaren oder anderen CO2-armen Quellen erzeugt werden.[15] Derzeit werden aber Wärmepumpen sowohl bei Steuern und Abgaben als auch bei der Förderung massiv gegenüber KWK benachteiligt.[16]

Biomasse.
Sie wird nicht nur aus dem Anbau in der Forst- und Landwirtschaft gewonnen, sondern fällt auch als Reststoff bzw. als organischer Abfall an. Obwohl fast die Hälfte der Gesamtfläche landwirtschaftlich genutzt wird, ist Deutschland ein Nettoimporteur für Agrargüter und Lebensmittel. Weltweit könnte Biomasse um das Jahr 2050 einen wesentlichen Teil des (Primär-)Energiebedarfs abdecken.[17] Für Deutschland werden derzeit Zahlen zwischen nur fünf Prozent und acht Prozent genannt,[18] Biomasse wird nur als Import eine größere Rolle spielen.

Energieerzeugung aus Biomasse wirft Fragen nach Nachhaltigkeit und Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion auf; dies gilt auch für die Länder, aus denen Biomasse importiert wird. Für eine nachhaltige Biomassestrategie ist deshalb die vermehrte und verbesserte Nutzung von Reststoffen wichtig: Von neuen Aufschluss- und Verarbeitungsverfahren der "2. Generation" wird hier eine wesentliche Erweiterung des Potenzials erwartet.

Geothermie.
Erdwärme aus oberflächennahen Bohrungen eignet sich hervorragend für Niedrigtemperaturheizung. Heißere, das heißt in der Regel tiefere Schichten können für die Stromerzeugung genutzt werden: Weltweit werden bereits über zehn Gigawatt (GW) Stromleistung erzeugt. Geothermie ist attraktiv, da Leistung ohne Fluktuationen rund um das Jahr Tag und Nacht zur Verfügung steht. Die Risiken sind gering und sollten sich wie die Kosten durch verbesserte Explorations- und Bohrverfahren noch deutlich verringern lassen.

Windkraft.
Windenergie liefert den größten und am schnellsten wachsenden Beitrag zum erneuerbaren Stromangebot. In Deutschland trug sie 2010 mit sechs Prozent zur Stromerzeugung bei,[19] was aber nur 16 Prozent[20] der nominalen installierten Kapazität entsprach. Für den weiteren Ausbau setzt die Bundesregierung deshalb hauptsächlich auf Offshore-Anlagen in der Nord- und Ostsee, die einen mindestens doppelt so hohen Nutzungsgrad erwarten lassen. Hier sollen bis 2030 eine Nominalleistung von 25GW und bis 2050 von rund 40GW (und eine ähnlich große Onshore-Leistung) installiert sein.[21] Der vielfach betriebene (weil durch das EEG gut geförderte) Ausbau in küstenfernen Schwachwindregionen ist wenig sinnvoll.

Das große Problem der Windenergie (und noch mehr der Photovoltaik) liegt in den starken Fluktuationen der Leistungsverfügbarkeit: Es müssen große, schnell regelbare Reservekapazitäten vorgehalten werden, die dann aber nur zeitlich begrenzt und damit ineffektiv und teuer eingesetzt werden. Bei der Windkraft sind Reservekraftwerke für mindestens 90 Prozent, bei der Photovoltaik sogar für mindestens 97 Prozent der nominalen Leistung erforderlich.[22]

Solare Energieerzeugung.
Solarenergie sollte zweckmäßigerweise dort gewonnen werden, wo die Sonne scheint, also im Süden, wo der Jahresgang solarer Stromerzeugung zudem wesentlich ausgeglichener ist. Überdies kann die dort vorwiegend direkte Strahlung fokussiert werden, was bei Photovoltaik Vorteile bringt, aber vor allem solarthermische Kraftwerke ermöglicht, die Sonnenwärme über einen Dampfkreislauf in Strom wandeln. Dabei kann Wärme gespeichert werden, sodass die Stromerzeugung in die Nachtstunden ausgedehnt werden kann - und wenn einmal die Sonne nicht scheint, kann zum Beispiel mit Biomasse zugefeuert werden. Solarstrom aus südlichen Regionen Europas oder Nordafrikas wäre wesentlich günstiger als der deutsche. Er erfordert ein geeignetes Stromnetz, das aber ohnehin notwendig werden wird.

Fußnoten

14.
Wie viele Elektrofahrzeuge Zweit- oder Drittwagen sein werden, bleibt abzuwarten. Heute gibt es 55,5 Millionen zugelassene Fahrzeuge, davon 46,6 Millionen PKW mit einer Fahrleistung von rund 15000 Kilometer pro Jahr und Person, die bei Elektroautos bei etwa der Hälfte liegen könnte.
15.
Vgl. DPG-Studie (Anm. 2), S. 144ff.
16.
Vgl. Gerhard Luther, Anforderungen an einen Wärmepumpentarif, in: HLH, 62 (2011) 9, S. 120-125.
17.
30 bis 70 Prozent. Vgl. Verband der Chemischen Industrie, Biomasse - Rohstoff für die chemische Industrie, Frankfurt/M. 2007. Siehe auch online: www.iea.org/papers/2011/biofuels_insights.pdf (28.9.2011).
18.
Vgl. Martin Kaltschmitt/Volker Lenz/Daniela Thrän, Zur energetischen Nutzung von Biomasse in Deutschland, in: Lifis online, 25.4.2008, online: http://leibniz-institut.de/archiv/kaltschmitt_25_04_08.pdf (28.9.2011).
19.
Ende 2010 waren laut Bundesverband Windenergie 21561 Onshore-Windenergieanlagen mit einer nominalen installierten Leistung von 27088 Megawatt im Einsatz.
20.
Dieser Wert schwankte in den vergangenen zehn Jahren zwischen 14 Prozent und 20 Prozent.
21.
Vgl. "Leitstudie 2010" (Anm. 4).
22.
Vgl. DPG-Studie (Anm. 2), S. 110ff. Die dena beziffert den Beitrag der Photovoltaik zur gesicherten Leistung in ihrer Kurzanalyse der Kraftwerks- und Netzplanung (2008) sogar auf nur ein Prozent.

Dossier

Energiepolitik

Die Energiewende stellt Deutschland vor große Herausforderungen. Schrittweise sollen Atomenergie und fossile Kraftstoffe durch erneuerbare Energie ersetzt werden. Dazu sind riesige Investitionen erforderlich. Gleichzeitig befindet sich der globale Energiemarkt im Umbruch: Während in Europa schrittweise mehr Wettbewerb eingeführt wird, konzentriert sich die Kontrolle über die weltweiten Öl- und Gasreserven zunehmend in der Hand von wenigen Staatsfirmen. Das Dossier ist Bestandsaufnahme der aktuellen Energiemärkte und bietet einen Ausblick auf Chancen und Risiken zukünftiger Energiepolitik.

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