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Ein urliberales System

von Prof. Dr. Jürgen Schmid

Eine Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien ist machbar. Mit dem richtigen Energiemix, den richtigen Konversionspfaden, intelligenten Netzen und neuen Speichertechnologien ist dies auch zu vertretbaren Kosten möglich. Prof. Dr. Jürgen Schmid erläutert die Vision für eine nachhaltige Energieversorgung auf Basis von Energieeffizienz und Erneuerbaren Energien, die der Forschungs-Verbund Erneuerbare Energien erstellt hat und zeigt auf, wie sich bis zum Jahr 2050 eine zuverlässige, kostengünstige und robuste Energieversorgung mit Erneuerbaren Quellen in Deutschland erreichen lässt.

Europa wird bis zum Jahr 2050 seinen gesamten Bedarf an Energie für Mobilität, Wärme und Strom aus Erneuerbaren Energien decken können. Dies wird mit einer Steigerung des Komforts sowie der Versorgungssicherheit einhergehen und die individuellen Freiheiten nicht schmälern. Die Transformation des Energieversorgungssystems wird zwar gegenüber der Fortsetzung des Status quo zunächst Investitionen in Milliardenhöhe erfordern. Aber schon von den Jahren 2025 bis 2030 an werden Einsparungen beim Import klassischer Primärenergie in Milliardenhöhe die Investitionskosten mehr als kompensieren. Europa wird reicher. Vor allem aber setzt die Energiewende die Entwicklung und den Einsatz moderner Technologien voraus. „Grüne Energie“ ist nicht technikfeindlich. Im Gegenteil: Die Ingenieurkunst und die Bereitschaft zu einer technologischen Evolution, die auch mit Eingriffen in unsere Umwelt verbunden sein wird, sind ebenso gefordert wie in den zurückliegenden Jahrhunderten. Das ist das Fazit des Energiekonzepts 2050, das der Forschungsverbund Erneuerbare Energien erstellt hat. An der Studie wirkten das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), das Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP), das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), das Institut für Solare Energieforschung (ISFH), das Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZESg GmbH), das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff- Forschung Baden-Württemberg (ZSW) mit.

Optionenvielfalt als Garant für Versorgungszuverlässigkeit

Die Autoren der Studie sehen den entscheidenden Antrieb für den Umbau unserer Energieversorgung in dem Willen, den Klimawandel zu begrenzen. Sie sind überzeugt, dass nur eine drastische Drosselung der Kohlendioxid-Emissionen die Erwärmung der Erd-Atmosphäre verlangsamen
und perspektivisch stoppen kann. Zugleich sind sie überzeugt, dass auch in Europa genügend Erneuerbare Energie zur Verfügung steht, um den gesamten Energiebedarf des Kontinents klimaneutral zu decken. Die Wissenschaftler denken weit räumig. Sie konzeptionieren von Norwegen bis Nordafrika, sie setzen auf Optionenvielfalt, schließen alle nachhaltig nutzbaren Energiequellen in ihre Überlegungen ein. Das führt zu einem zweifachen Paradigmenwechsel im Denken:

- Energie wird nicht mehr knapp sein. Sie ist praktisch unbegrenzt vorhanden. Die Konsumenten werden nicht mehr für ein knappes, technisch aufwändig aufbereitetes Gut zu bezahlen haben wie etwa für einen Liter Super plus, sondern der Aufwand der Umwandlung und der Bereitstellung der unbegrenzt vorhandenen Erneuerbaren Energie in einer verfügbaren Form wird ihren Preis bestimmen.

- Das bisherige System der Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie basiert auf zentraler, bedarfsgerechter Erzeugung und der kaskadenartigen Verteilung des Stroms nach unten. Es ist ein zentralistisches System. Das neue System ist in seinem Kern urliberal. Es basiert auf der Idee einer Vielzahl gleichberechtigter Individuen, die untereinander in den Warenaustausch treten. Angebot und Nachfrage werden auf einem freien Markt über den Preis ausgeglichen. Die Wissenschaftler verweisen auf die Fortschritte in der Nutzung von Wind- und Sonnenenergie während der vergangenen Jahre, aber auch auf die Fortschritte im Bau flexibel reagierender Kraftwerke oder in der Gebäudedämmung. Selbst in kalten mitteleuropäischen Wintern ist das Leben ohne herkömmliche Heizung in Passivhäusern möglich. Noch vor 30 Jahren erschien dies als Utopie.

Energieeffizienz prioritär – Strom als Hauptstandbein

An die erste Stelle der Transformation der europäischen Energieversorgung setzen die Wissenschaftler das Ziel der Energie effizienz. Der Ausbau der dezentralen Kraft-Wärme-Kopplung und die energetische Sanierung des Gebäudebestandes werden den Energiebedarf mehr als halbieren. Das neue Energiezeitalter wird elektrisch sein. Strom ist in der Fahrzeug- und Haustechnik oder in der Industrie unmittelbar nutzbar. Elektromotoren sind in ihrem Wirkungsgrad den Verbrennungsmotoren weit überlegen. Im europäischen und im deutschen Maßstab wird der heute schon relativ preiswert zu gewinnende Windstrom die wichtigste Energiequelle sein. Auch unter den Stromimporten wird Windstrom dominieren. Die Bedeutung von Photovoltaik, Geothermie und vor allem von erneuerbarem und mittelbar aus Strom gewonnenem Methan wird wachsen. Die Wasser kraft wird heute schon weitgehend aus geschöpft. Auf schwimmenden Pontons im Atlantik vor Skandinavien oder an der nordafrikanischen Küste werden Windkraftwerke entstehen. Ein neuartiges Gleichstromnetz, in dem es nahezu keine Übertragungsverluste mehr gibt, wird Europa überziehen und den Energieausgleich ermöglichen. Mit dem Ausbau von Schwallwasser- zu Pumpspeicherkraftwerken in Skandinavien wird die Speicherkapazität für Energie um ein Mehrfaches erhöht.

Chemische Energieträger – regenerative Kombikraftwerke – intelligente Netze

Unter dem Einsatz von Strom lassen sich aber auch chemische Energieträger wie Wasserstoff oder Methan gewinnen. Damit entsteht neben Pumpspeicherkraftwerken eine weitere Möglichkeit, elektrische Energie indirekt zu speichern. Das künstlich gewonnene Methan lässt sich wie das natürlich entstandene Methan, das Erdgas, mit der vorhandenen Gasinfrastruktur transportieren und speichern. Regenerative Kombikraftwerke koppeln Energie aus fluktuierenden Quellen – wie Wind- und PV-Kraftwerken mit regelbaren Erzeugern wie mit Gas betriebenen Block-Heizkraftwerken oder Mikrogasturbinen und Pumpspeichern. Auch die Speicherkapazität der Elektromobile wird helfen, die Schwankungen im Angebot von Wind- und Sonnenenergie auszugleichen. Das Stromnetz wird intelligent. Übersteigt das Energieangebot die Stromnachfrage, wird Strom in andere Energieformen gewandelt oder es werden Verbraucher eingeschaltet wie Kühl- oder Wärmeanlagen, die sozusagen Energie auf Vorrat verbrauchen können – wie zeitgemäß gedämmte Kühltruhen – oder Warmwasserspeicher. Ist die Stromnachfrage größer als das Angebot, werden Einspeiser zugeschaltet, die sich aus den Energiespeichern bedienen, oder Verbraucher abgeschaltet, deren Dienste im Moment verzichtbar sind. Die Waschmaschine muss nicht mittags laufen, wenn der Energieverbrauch am höchsten ist. Der marktgerechte Strompreis, der sich im Tagesverlauf stets neu bildet, wird die Verbrauchskurve dem Energieangebot annähern. Energiewende spart Geld Der Aufbau der neuen technischen Infrastruktur erfordert bis zum Jahr 2025 Investitionen in Milliardenhöhe. Diesen stehen aber von Beginn an Einsparungen gegenüber, denn die Erneuerbare Energie macht den Einsatz konventioneller Energieträger sukzessive überflüssig. Entscheidend sind also die Differenzkosten des Einsatzes Erneuerbarer Energie gegenüber dem Verbrauch der heute vorherrschenden Energiequellen. Die Wissenschaftler beziffern die aktuellen Gesamtausgaben für Energie in Deutschland auf 212 Mrd. Euro im Jahr. Gemessen an dieser Summe erfordert der Ausbau der Erneuerbaren Energie von 2005 bis etwa 2027 Differenzkosten von 230 Mrd. Euro. Von 2005 an gerechnet verteilt sich diese Summe über gut 20 Jahre. Die Kurve der Investitionen erreicht 2015 mit Differenzkosten von 17 Mrd. Euro pro Jahr ihren Scheitel. Schon 2030 spart die Energiewende Geld: Gesamtkosten liegen dann um knapp 20 Mrd. Euro unter den Kosten für das konventionelle System. Im Verlauf der Jahre 2005 bis 2050 ergibt sich ein positiver Differenzertrag von 730 Mrd. Euro.

juergen.schmid@iwes.fraunhofer.de