www.istock.com/:wwwebmeister
Energiewende | 22.10.2019 (editiert am 24.10.2019)

Planlos in die Versorgungsunsicherheit?

Die Energiewende ist eine der größten wirtschaftlichen und technischen Herausforderungen auf der gesamten Welt. Deutschland möchte gerne Vorbild sein, hat aber selbst mit erheblichen Schwierigkeiten zu kämpfen. Wie kann es gelingen?


Vorwort von Heiner Flassbeck

MAKROSKOP hatte 2017 schon einmal eine Reihe von Artikeln publiziert, die sich mit den technischen Möglichkeiten einer erfolgreichen Energiewende auseinandersetzen. Die Diskussion wurde aber sehr bald emotional und verlief sich in technischen Einzelheiten, die unsere Leser und die Herausgeber überforderten, weswegen wir die Diskussion beendet haben.

Inzwischen aber gibt es gewichtige skeptische Stimmen, die unseres Erachtens in der deutschen Öffentlichkeit nicht ausreichend gewürdigt werden, weil man dazu tendiert, alles beiseite zu schieben, was Zweifel am deutschen Weg aufkommen lässt.

Wir werden folglich noch einmal eine Reihe von Artikeln veröffentlichen, die sich mit dieser Frage befassen. Es geht dabei explizit nicht um die Frage des menschengemachten Klimawandels, sondern allein darum, wie man (und mit welchem Aufwand) die technischen Schwierigkeiten überwinden kann, die derzeit klar zu erkennen sind. Wir bitten, die Diskussion rein sachlich zu führen und werden keinen Beitrag annehmen, der unsachliche Vorwürfe gegenüber anderen Autoren enthält. Reinhard Lange fasst zum Auftakt einige der kritischen Stimmen zusammen.


Wer die Konstruktionsabteilung eines mittelständischen Unternehmens leiten möchte, wird kaum Chancen auf den Posten haben, wenn er vom Produkt des Unternehmens, seinen Anwendungsbereichen und der Technologie der Herstellung nur wenig Ahnung hat. Das dürfte selbst für die Hersteller von Zahnbürsten gelten. Ganz anders dagegen scheint es auszusehen, wenn es um die Gestaltung eines Bereiches der sozialstaatlichen Daseinsvorsorge geht, der so wichtig für die Gesellschaft ist, wie die Bereitstellung von Wasser, die Abwasser- und Müllentsorgung oder der öffentliche Nahverkehr, nämlich um die stabile Energieversorgung für jeden Bürger zu angemessenen Bedingungen.

Werden hier grundlegende Entscheidungen vorbereitet oder getroffen, ist es schon erstaunlich, dass in einem entscheidenden Gremium wie der Kohlekommission kein Mitglied des Gremiums über eine ausgewiesene Expertise auf dem Gebiet der Bereitstellung von Energie verfügt. Über ein Mitglied der Kommission heißt es zwar im oben verlinkten Beitrag, dass sie „das einzige Führungsmitglied mit ausgewiesener Expertise für Klima und Energiewende“ sei. Tatsächlich ist sie Volkswirtin und Politikwissenschaftlerin.

Wir sollten zur Kenntnis nehmen, dass es gewichtige Stimmen gibt, die das Ergebnis für fatal halten. Harald Schwarz, ein international geachteter Energiefachmann und Inhaber des Lehrstuhls Energieverteilung und Hochspannungstechnik an der BTU Cottbus-Senftenberg, fällt  ein vernichtendes Urteil über den Abschlussbericht der Kohlekommission:

„Ich habe den Bericht nur auszugsweise gelesen und mich auf die Absätze zur Versorgungssicherheit konzentriert. Es gibt eine logische Reihenfolge: Wir müssen zuerst die Versorgung sicherstellen und können dann schauen, wie wir CO2-Emissionen reduzieren. Erst dann brauchen wir uns über Themen wie Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung Gedanken machen. Wenn die Versorgungssicherheit als Primat nicht gegeben ist, brauchen wir über den Rest nicht zu reden. Da ich in dem Bericht hierzu keinen Ansatz erkennen konnte, ist die Debatte um den Strukturwandel meines Erachtens obsolet.“[1]

Seine Position taucht in der deutschen Öffentlichkeit aber praktisch nicht auf. Dabei steht Schwarz mit seiner Meinung keineswegs allein, er verweist auf seit Jahren in ausreichender Zahl vorliegende Studien und folgert:

Möchte man in einem Land sichere Stromversorgung, benötigt man gesicherte Kraftwerksleistung. Seit hundert Jahren heißt die Regel, dass die gesicherte Leistung die mögliche Höchstlast in einem Stromnetz übersteigen muss. Schauen wir uns die letzten zehn bis 15 Jahre Energiewende in Deutschland an, so haben wir um die 120 Gigawatt PV- und Windstrom aufgebaut. Die gesicherte Leistung von PV ist aber 0%, bei Wind onshore ist es 1%, bei Wind offshore 2%. Im Klartext liefern die 120 GW, die wir in den letzten 15 Jahren aufgebaut haben, nahezu null Beitrag zur gesicherten Leistung. Wir werden ausschließlich mit Wind und PV nie eine gesicherte Stromversorgung aufbauen. Vor zehn Jahren standen uns deshalb rund 100 GW Kraftwerksleistung aus sicheren Energieträgern zur Verfügung, das sind Kohle, Gas, Atom, Biomasse und Laufwasser. Die mögliche Höchstlast in Deutschland liegt derzeit bei ca. 85 GW. Inzwischen ist die gesicherte Leistung auf knapp 90 GW abgeschmolzen – und der Kohlekommissionsbericht sieht vor, dass wir davon bereits in drei Jahren weitere 20 GW gesicherte Leistung abschalten. Das soll dann noch weiter fortgesetzt werden. Wir geben in drei Jahren also unsere sichere Stromversorgung „aus eigener Kraft“ auf und haben dann nur noch 80% der notwendigen gesicherten Kraftwerkleistung im eigenen Land, die wir brauchen, um uns verlässlich zu versorgen. 2030 sinkt das weiter auf 60%. Wo soll der Rest herkommen? Es gibt kein Konzept“ .

Setzt die Politik trotz eines fehlenden naturwissenschaftlich-technisch abgesicherten Gesamtkonzepts auf die Fortsetzung des bisher eingeschlagenen Weges?



Ernüchternde Gesamtbilanz

2017 stammten etwa 40 % der energiebedingten Treibhausgasemissionen aus dem Energiesektor, rund 20 % je aus dem Verkehr und Industrie und gut 10 % aus den Haushalten, der Rest aus Gewerbe, Handel, Dienstleistungen und sonstigen Quellen (siehe hier und hier).

Die mittels des Erneuerbare-Energien-Gesetzes ab dem Jahre 2000 umgesetzte Idee der deutschen Energiewende zielte zunächst auf den Strommarkt und darauf, fossile Energieträger bei der Energieerzeugung vorwiegend durch Wind und Sonne zu ersetzen. Daneben gibt es noch die inzwischen weitgehend ausgereizten Möglichkeiten, Energie aus Biomasse (Ein Anteil von 20 Prozent der deutschen Ackerfläche dient inzwischen dem Anbau von Energiepflanzen) und Flüssen zu gewinnen sowie einige unbedeutendere Quellen wie Solarthermie oder Grubengas.

Diesen Energiequellen wurde Vorrangeinspeisung in das Stromnetz garantiert sowie eine über das Gesetz geregelte Einspeisevergütung. Die von den Verbrauchern zu tragenden Kosten dafür allein aus der EEG-Umlage beliefen sich im vergangen Jahr nur im Stromsektor auf 27 Milliarden Euro. Weitere Milliarden an Kosten der Energiewende z.B. für Netzausbau und die zunehmenden Regeleingriffe in die Erzeugung zur Netzstabilisierung verstecken sich in den Netzentgelten. Im Ergebnis sind die deutschen Strompreise heute die höchsten in Europa.

Um abzuschätzen, ob Deutschland sich mit den bisher getroffenen Maßnahmen vielleicht trotzdem auf einem erfolgreichen Weg hin zu einer Dekarbonisierung des Landes befindet, darf man natürlich nicht nur die Stromerzeugung ansehen, sondern muss die Gesamtentwicklung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe betrachten. Dankenswerterweise haben drei Physiker der Universität Heidelberg, darunter die ehemalige Präsidentin der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, diese Aufgabe übernommen. Das Ergebnis zeigen am besten die folgenden beiden Diagramme. Das Jahr 2009 wurde jeweils auf 100 % gesetzt:


Quelle: physi.uni-heidelberg.de

Quelle: physi.uni-heidelberg.de

Die untere Abbildung zeigt den gesamten Primärenergieverbrauch.

Ganz offensichtlich konnte die Energiewende in den letzten 10 Jahren keine Senkung der CO2-Emissionen bewirken.

Die Physiker stellen fest, dass die oberen vier Balken in der zweiten Abbildung, die für fossile Energien stehen, seit 10 Jahren relativ konstant einen Anteil von 80 % am Primärenergieverbrauch aufzeigen. CO2-freie Energie einschließlich der Kernkraft wird durch die unteren fünf Balken repräsentiert. Im Jahre 2018 liefern Sonne und Wind zusammen 4,4 % der Primärenergie und Biomasse 9 %, Wasserkraft plus Naturwärme machen 1,2 % aus. Der Anteil der Kernenergie am Primärenergieverbrauch betrug im Jahr 2018 6 %, der Anteil der Erneuerbaren etwa 14 %. Da beim Verbraucher durch Eigenverbrauch der Kraftwerke, Leitungsverluste, etc. nur ein Teil der am Anfang aufgewendeten Primärenergie ankommt (rund 70 %), liegt der Anteil der Erneuerbaren an der Endenergie etwa 5 Prozentpunkte höher.

Wenn Ende des Jahres 2022 die letzten Kernkraftwerke vom Netz gehen, müsste man aus Sicht der Nettostromerzeugung die Anzahl der Wind- und Solarenergieanlagen um rund 50 % erhöhen (vergleiche hier). Das ist allerdings eine sehr vereinfachte Betrachtungsweise, da im Gegensatz zu den dann abgeschalteten Kernkraftwerken die Wind- und Solaranlagen nicht kontinuierlich liefern können.

Ein Ausstieg aus der Kohle wird angesichts dieser Fakten weder bis 2030 noch bis 2038 möglich sein, da zu diesen Zeitpunkten sowohl ausreichende Speicherkapazität als auch alternative gesicherte Erzeugung fehlen. Diese können nach Abschaltung der Kernkraftwerke nur neu zu errichtende Gaskraftwerke sichern oder gigantische Speicher. Dass es Energiespeicher in der benötigen Größenordnung in den nächsten 20 Jahren geben wird, ist höchst unwahrscheinlich. Es bleiben also nur die noch zu errichtenden CO2 emittierenden Gaskraftwerke übrig. Diese werden nicht nur sehr viel Geld kosten, sondern auch niemals CO2-neutral sein (vergleiche hier und hier).

Fazit: Die bisherige Politik der Energiewende ist für die Verbraucher relativ teuer, bringt Deutschland näher an das Ende der Versorgungssicherheit bei Strom und erfüllt nicht die Erwartungen hinsichtlich der Minderung der Emissionen.

Die Energiewende neu denken: zwei unterschiedliche Ansätze

Technologisch ist bei der Gestaltung des Energieerzeugungssystems sehr viel möglich. Die Fragen, die sich dabei stets stellen, sind die, ob die Gesellschaft den Preis zu tragen bereit ist, der sich aus der Umsetzung der jeweiligen Vorschläge ergibt (Im Zweifel erfolgt die demokratische Abstimmung darüber an den Wahlurnen, was auch zur Zurückhaltung der Bundesregierung bei der Formulierung des „Klimaschutzpaketes“ beigetragen haben dürfte), und ob die Umsetzung zielführend im Sinne einer Emissionsreduzierung ist: In den letzten 10 Jahren in Deutschland war sie das offenbar nicht.

Der unbefriedigende Stand der Energiewende gibt Anlass, den bisherigen Weg der reinen Stromwende zu überdenken. In einer Stellungnahme für die Bundesregierung begründete Harald Schwarz die Notwendigkeit eines geänderten Herangehens und formulierte:

„Eine gesicherte Stromversorgung auf Basis von Photovoltaik und Windenergie und zusätzlichen Großspeichern ohne ergänzende konventionelle Erzeugung wird in den nächsten 50 Jahren als unwahrscheinlich eingestuft, da bereits heute die Einspeisung von tage-/wochenweisen regenerativen Überschußproduktionen zu notwendigen Speicherkapazitäten führen würden, die um den Faktor 10-20 über der verfügbaren Speicherkapazität liegt. Deren Errichtung wird mit mindestens 20-30 Jahren abgeschätzt und berücksichtigt noch nicht den Bedarf an saisonalen Speichern, mit denen dann Erzeugungs-/Nachfrage-Unterschiede über Monatszeiträume ausgeglichen werden können. Als Zwischenfazit wird hier somit angeregt, den Schwerpunkt der Förderung in den kommenden 10 Jahren erst einmal von der Erzeugungsseite auf die Seite der Systemintegration von Speichern und steuerbaren Lasten incl. großtechnischer Sektorkopplung im Bereich Power-to-Heat und Power-to-Gas zu verlagern.“

Die Elite der deutschen Technikwissenschaftler hat in einer gemeinsamen Studie von Leopoldina, Deutscher Akademie der Technikwissenschaften und Union der Deutschen Akademien der Wissenschaften diesen Ansatz weiter verfolgt. Ermittelt wurde, wie es gelingen kann fossile Energieträger sektorübergreifend durch erneuerbare Energieträger wie Wind, Photovoltaik, Biomasse, Solar- oder Erdwärme zu ersetzen – und zwar durch direkte Stromnutzung oder die Umwandlung von Strom in synthetische Kraftstoffe (Power-to-Gas, Power-to-Liquid) oder in Wärme/Kälte (Power-to-Heat).

Im Ergebnis der Studie muss man davon ausgehen, dass eine Reduzierung der CO2-Emissionen bis zum Jahre 2050 um 85 % – die Bundeskanzlerin strebt bis dahin sogar Klimaneutralität an – eine Verdopplung des Stromverbrauches erforderlich macht. Hinzu kämen eine Vervierfachung der Solar- und Windenergieanlagen ausgehend vom aktuellen Stand, ein Ersatz des gesamten konventionellen Kraftwerksparks durch flexible Gaskraftwerke sowie weiter Investitionen zur Energieumwandlung und -speicherung, etc.. Die entstehenden und von den Verbrauchern zu tragenden Gesamtkosten werden für eine Emissionsreduzierung um 85 % auf gut 6 Billionen Euro veranschlagt, für eine Reduzierung um 90 % auf über 7,5 Billionen Euro.



Allerdings beinhaltet die Studie eine Reihe von Annahmen und Unsicherheiten. So weisen die Studienautoren in Abschnitt 3.2.4 ausdrücklich darauf hin, dass die flexiblen Reservegaskraftwerke zwar benötigt werden, aber aufgrund der mit fortschreitendem Ausbau erneuerbarer Energien immer geringer werdenden Anzahl an Vollbenutzungsstunden sich immer weniger über den reinen Verkauf von Strom refinanzieren lassen. Man stelle sich das vor: ein Kraftwerkspark in der Größenordnung unserer heutigen fossilen Kraftwerke und der Kernkraftwerke muss für die Bereitstellung von Reservekapazität bezahlt werden. Das dürfte nur eine der vielen Schwierigkeiten sein, die die Umsetzung der Studienergebnisse in die Realität mindestens erschweren werden.

Andererseits zeigt die Studie einen Weg, im Wesentlichen mit der heute verfügbaren Technologie eine Dekarbonisierung Deutschlands zu erreichen, wenn auch zu einem hohen Preis im direkten und im übertragenen Sinne.

Die Sektorkopplungsstudie der Wissenschaftsakademien folgt den politischen Vorgaben in Deutschland, die fossilen Energieträger durch erneuerbare zu ersetzen, ohne die Einbeziehung von Kernkraft in Erwägung zu ziehen.

Bill Gates, der ebenso die Notwendigkeit einer Reduzierung der CO2-Emissionen sieht, folgt einem grundsätzlich anderen Ansatz, den er in einem Interview an der Universität Stanford erläuterte. Gates sagt:

„Die Verantwortung des Westens – zusätzlich zur Senkung seiner eigenen Emissionen – besteht darin, saubere Energietechnologien zu erfinden, die weniger kosten als Energie aus fossilen Brennstoffen.“

Seine Sorge gilt vor allem den ärmeren Ländern, so hätte in Afrika der Pro-Kopf-Verbrauch an Energie in den letzten 20 Jahren sogar abgenommen. Diese Länder bräuchten aber Energie für ihre Entwicklung und könnten nicht die Preise zahlen, die zum Beispiel US-Amerikaner zahlen.

Als er konkret darauf angesprochen wird, dass viele Beobachter optimistisch wären wegen der sinkenden Preise für Wind- und Solarenergie und auch für Batterien und ob dort nicht die Lösung für das Energieproblem läge, antwortete er im Interview, dass ihn das wirklich sehr enttäuschen würde und brachte als Beispiel die japanische Hauptstadt Tokio mit ihren rund 27 Millionen Menschen und einem geschätzten Energieverbrauch von 22 Gigawatt, wo es nahezu jährlich einen dreitägigen Wirbelsturm gäbe. An seinen Gesprächspartner gewandt fragte er: „Sag mir, welche Batterie könnte das Problem lösen und diese Energiemenge bereitstellen?“

Natürlich wäre so eine Batterie auch in Japan unbezahlbar. Auch hält er es nicht für sinnvoll, Kohle durch Gaskraftwerke zu ersetzen, also Kraftwerke mit mehr CO2-Emissionen durch Kraftwerke mit weniger CO2-Emissionen, wenn das angestrebte Ziel null Emissionen sind.

Gates verweist darauf, dass die Stromerzeugung nur für 25 % der Treibhausgasemissionen verantwortlich ist. Gates konzentriert sich deshalb auf die Suche nach kohlenstofffreien und preiswerten Technologien, die rund um die Uhr Energie liefern können. Dies sei die Art von Versorgung, die zur Schaffung von Arbeitsplätzen in Ländern wie China und Indien und Afrika südlich der Sahara erforderlich wäre.

„Ein höherer Energieverbrauch sei und werde ein wesentlicher Baustein für Volkswirtschaften sein, die aus dem Existenzminimum aufsteigen und der Armut entkommen, sagte Gates, und Entwicklungsziele könnten nur durch den Bau von Energiesystemen und anderer Infrastruktur erreicht werden“,

heißt es im Bericht der Universität Stanford.

Das aktuelle Hauptproblem laut Gates sei die „Das-Klimaproblem-ist-einfach-zu-lösen-Gruppe“. Tatsächlich bedürfe es aber technologischer Durchbrüche in Bereichen wie Elektrizität, Transport, Landwirtschaft, Manufacturing, Bauwesen und deren Umsetzung. Er fordert deshalb eine drastische Erhöhung der Mittel für Forschung und Entwicklung, auch für die Grundlagenforschung und eine engere Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und privaten Unternehmen. Im Bereich der Elektroenergie sieht er die Kernkraft als Teil der Lösung, aber eben nur als ein Teil davon. Auch Meeresenergie, skalierbare Windenergie zu ultraniedrigen Kosten, ebenso Solarstrom, neue, kostengünstigere und effektivere Ansätze für die Wärmespeicherung, CO2-Sequestierung und -Verwendung etc. sieht er als Felder für Forschung und Entwicklung.

Gates hat das Netzwerk Breakthrough Energy Coalition – vorwiegend bestehend aus Einzelpersonen, Unternehmen und Finanzinstituten – geschaffen, um diese Ideen zu fördern und bei Ihrer Umsetzung zu unterstützen und natürlich Geld zu verdienen. Ferner hat er einen investorengeführten Fonds initiiert, der nur in Projekte investieren will, die das Potenzial haben, die globalen Emissionen um jeweils mindestens 0,5 % zu senken.

Vergleicht man die Ansätze der Sektorkopplungsstudie und von Bill Gates, so sind die wesentlichen Unterschiede,

– dass die eine vorwiegend auf bekannte Technologien setzt und der andere auf Forschung und Entwicklung und technologische Durchbrüche,

– die Sektorkopplungsstudie von vornherein hohe Energiepreise in Kauf nimmt, Gates dagegen Konzepte überhaupt nur dann für sinnvoll hält, wenn die Lösungen auch für die ärmeren Teile des Globus erschwinglich sind und dort zur Entwicklung beitragen,

– Gates die Kernkraft mit einbezieht und sogar ein gemeinsames Projekt mit chinesischen Partnern zur Errichtung eines Flüssigsalzreaktors vereinbart hatte, was allerdings im Zuge des aktuellen Handelskonfliktes durch die US-Regierung torpediert wurde.

So pessimistisch der Blick auf die momentan in Deutschland betriebene Energiepolitik stimmt, so optimistisch ist er beim Blick auf die Welt. Gesellschaftlicher und technischer Fortschritt werden sich auch künftig nicht aufhalten lassen und der Lebensstandard der Menschen – einzelne und kurzzeitige Rückschritte eingeschlossen – wird sich weiter verbessern.


[1] siehe hier ab Seite 45.

Anmelden