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Ist die Energiewende 2050 zu schaffen?

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Ist die Energiewende 2050 zu schaffen? | Video verfügbar bis 12.05.2023 | Bild: hr

Deutschland, einstmals Vorreiter in der Klimapolitik, hat sich von seinen selbstgesteckten Zielen für 2020 verabschiedet. Bis dahin sollten eigentlich 40 Prozent des CO2-Ausstoßes im Vergleich zu 1990 eingespart werden. Davon sind wir weit entfernt. An den Klimazielen für 2050 soll aber festgehalten werden, der CO2-Ausstoß um 85 Prozent verringert werden. Wie wir das trotz des derzeitigen Stillstands in der Energiepolitik noch erreichen können, hat eine Arbeitsgruppe des Projektes "Energiesysteme der Zukunft" (ESYS) analysiert.    

Das ESYS ist eine Initiative der Wissenschaftsakademien in Deutschland und hat sich zum Ziel gesetzt, Politik und Gesellschaft in Zukunftsfragen zu beraten. Die Experten von vielen Forschungsinstituten, Universitäten und Unternehmen haben daran ehrenamtlich mitgearbeitet. Sie wollen aufrütteln, denn die Energiewende 2050 ist ihrer Ansicht nach zwar zu schaffen, aber ein Kraftakt und die Zeit drängt.

Strom muss zum Energieträger der Zukunft werden

Speicher
Power to Gas: Regenerativ produzierter Strom erzeugt Wasserstoff oder Gas als Speichermedium. | Bild: Agentur für Erneuerbare Energien

Derzeit gewinnen wir 85 Prozent unserer Energie aus fossilen Energieträgern, die CO2 freisetzen und aus Atomkraft. Fallen diese Energiequellen weg, müssen erneuerbare Energien – vor allem Windenergie und Photovoltaik – die Versorgung übernehmen: für Elektrizität, Heizung, Verkehr und Industrie. Die Versorgung ändert sich. Heizen wir bisher überwiegend durch Verbrennen von Gas oder Öl und betreiben unsere Verkehrsmittel durch Verbrennen von Benzin, muss in Zukunft Strom in Wärme umgewandelt werden und auch unsere Autos antreiben. Die Techniken sind vorhanden, betont der Co-Leiter der ESYS-Arbeitsgruppe, Prof. Hans-Martin Henning, Direktor des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme. Die direkte Umwandlung vom Strom, zum Beispiel in Wärme durch Wärmepumpen, ist zudem effizienter als die Gewinnung von Energie durch Verbrennungsprozesse.

Damit genug Strom aus regenerativen Energien zur Verfügung steht, muss bis 2050 die Kapazität der Windkraft- und Photovoltaikanlagen massiv anwachsen. Nach den Berechnungen der Wissenschaftler wird sich unser Strombedarf verdoppeln.  

Wir brauchen Speicher

Da Wind und Sonnenenergie nicht ununterbrochen zur Verfügung stehen, benötigen wir in Zukunft Kurz- und Langzeitspeicher, um unsere Energieversorgung konstant aufrecht zu erhalten. Kurzzeitspeicher, wie Batterien, überbrücken stunden- oder tageweise Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht. Sie werden auch jetzt schon im privaten oder gewerblichen Bereich eingesetzt. Für Ballungsräume oder Industriestandorte werden größere Speicher benötigt. Ein wichtiger und flexibler Speicher wird in Zukunft Wasserstoff sein.

Wohnen in der Zukunft – das geht schon heute
Kim Kreischer und Florian Heberle leben in einem ganz besonderen Wohnquartier in Mannheim, im Quartier Franklin, einem ehemaligen Gelände der U.S. Army. Das ökologisch orientierte Unternehmen Evohaus hat hier eine Wohnanlage errichtet, in der die Bewohner CO2- frei wohnen können.

Die Energie für Haushaltsgeräte, Heizung, Licht und sogar für das Auto kommt überwiegend von Solarzellen auf dem Dach, ein kleiner Teil wird zugekauft, ebenfalls aus erneuerbaren Energien.

Spül- und Waschmaschine benutzen Kim Kreischer und Florian Heberle nur,  wenn ihre Energieampel in der Wohnung auf Grün steht. Das bedeutet 100 Prozent Sonnenstrom vom Dach. Bei Rot müssen sie den Strom teuer zu kaufen.

Mit dem Solarstrom werden auch die elektrischen Wärmepumpen der Wohnanlage betrieben. Bei zu wenig Sonne, reagiert das Energie-Management flexibel. Es verzögert die Aufheizung der Wärmepumpen bis im günstigsten Fall wieder genug Sonnenstrom da ist. Gibt es überschüssigen Solarstrom, fließt er in die Batterien der Wohnanlage und die gemeinschaftlich genutzten Elektroautos und dann erst ins öffentliche Stromnetz.

Mithilfe von regenerativ erzeugtem Strom kann in Elektrolyseanlagen aus Wasser Wasserstoff erzeugt werden. Dieser kann in Druckbehältern gespeichert oder unter Zugabe von Kohlenstoff in synthetisches Gas umgewandelt werden. Das synthetische Gas lässt sich zusammen mit Gas aus Biogasanlagen in das vorhandene Erdgasnetz einspeisen und speichern. Bei Windstille und bedecktem Himmel kann man mit dem Gas dann wieder Strom herstellen. Und es dient als Brennstoff für industrielle Verfahren, die sehr hohe Temperaturen benötigen, die mit Strom nicht erreichbar sind. Und Wasserstoff eignet sich auch als Treibstoff für Wasserstoffautos. Mit ihrer längeren Reichweite könnten sie eine gute Ergänzung zur Elektromobilität sein.
Elektrifizierung stößt auch beim Schwerlastverkehr, Flug- und Schiffsverkehr an ihre Grenzen. Synthetisches Benzin, gewonnen ebenfalls aus Wasserstoff, ist hier eine Alternative.

Intelligentes Energiemanagement

Kernkraftwerk Mühlheim-Kärlich
Die Energiewende stockt. | Bild: SWR

Um regenerativen Energie möglichst effektiv zu nutzen, ist es wichtig, die Versorgung intelligent zu managen. In Zeiten einer hohen Energieproduktion, bei starkem Wind und viel Sonne, sollten möglichst alle Speicher gefüllt werden. Derzeit kommt es in Deutschland immer wieder vor, dass Windkraftanlagen abgeschaltet werden, der umweltfreundliche Strom bleibt ungenutzt. Um den regenerativen Strom optimal zu nutzen, sollten daher in unmittelbarer Nähe zu großen Windparks oder Photovoltaikanlagen Elektrolyseanlagen gebaut werden, die mithilfe des überschüssigen Stroms Wasserstoff herstellen, der dann vielseitig eingesetzt werden kann.

In  "Dunkelflauten", also Zeiten mit wenig Wind und Sonne, können bestimmte energieintensive Leistungen über einen definierten und für die Nutzung unbedenklichen Zeitraum hinweg verzögert werden. So kann zum Beispiel das Zeitintervall für das Herunterkühlen von Kühlhäusern verlängert werden oder für die Aufheizung von Wärmepumpen. Auch Haushaltsgeräte können von den Eigentümern selbst oder über intelligente Netzwerke erst dann gestartet werden, wenn genug Strom aus erneuerbaren Energien vorhanden ist. 

Energie sparen und alle regenerativen Quellen nutzen

Mehrere Wohnhäuser aus der Vogelperspektive
Energieeffizient gebaute Häuser brauchen fast keine Energie. | Bild: hr

Natürlich müssen wir auch Energie sparen. Das bedeutet zum Beispiel mehr energetische Sanierung von Gebäuden, effizientere Haushaltsgeräte und Lichtquellen, mehr Fernwärme und Kraft-Wärme Kopplung. Zudem sollte die tiefe Geothermie verstärkt ausgebaut werden. Doch das wird alles wahrscheinlich nicht reichen. Laut Berechnungen der Wissenschaftler brauchen wir zusätzlich klimafreundliche Energie aus anderen Ländern. Denn Deutschland hat als Industrieland einen hohen Energieverbrauch, aber keine optimalen Bedingungen für die Erzeugung von erneuerbarer Energie.

So ist die Solarstrahlung nicht extrem hoch und es gibt nur bedingt gute Flächen für die Windenergieerzeugung. Insofern wäre es sinnvoll, erneuerbaren Strom oder auch Wasserstoff oder andere Energieträger zu importieren.

Ohne politische Steuerung geht es nicht

Die Wissenschaftler sind sich einig: Ohne politische Weichenstellung bleibt die Energiewende weiter stecken. Sie schlagen einen einheitlich wirksamen CO2-Preis vor. Dieser kann erreicht werden, indem der europäische Emissionshandel auf alle Bereiche ausgeweitet und mit einem Mindestpreis beaufschlagt wird oder –wahrscheinlich einfacher und wirkungsvoller eine CO2-Steuer eingeführt wird.

Denn heute ist Strom, auch der Strom aus erneuerbaren Energien, mit höheren Abgaben, Umlagen und Steuern belastet, als Erdgas und Heizöl. Daher haben es klimaschonende Technologien schwer, sich auf dem Markt durchzusetzen.

Prognose und Kosten

Windkraftanlagen
"Verspargelung" der Landschaft – nach der Analyse der Wissenschaftler ist sie nicht vermeidbar.  | Bild: hr

Wenn wir einen Teil der Energie importieren und Energiesparmöglichkeiten konsequent nutzen, werden wir die Solar- und Windenergie etwa um das 3,5 bis 4-fache ausbauen müssen. Sparen wir keine Energie und entscheiden uns gegen Energieimporte, müssen wir sogar mit dem 5- bis 7-fachen rechnen. Der Ausbau der erneuerbaren Energien wird unser Landschaftsbild ändern. Doch was ist die Alternative? Wir wissen, dass der menschengemachte Klimawandel besteht und fortschreitet, wenn es uns nicht gelingt den fossilen Energieverbrauch dramatisch abzusenken. Wenn wir zugleich unseren Lebensstandard halten wollen, müssen wir erneuerbare Energien nutzen.

Kosten wird uns das Ganze nach Berechnungen der Wissenschaftler etwa 2 Billionen Euro. Das entspricht etwa 1 bis 2 Prozent des derzeitigen deutschen Bruttosozialprodukts. Eine Kraftanstrengung, vergleichbar mit der deutschen Wiedervereinigung.

Autorin: Anja Galonska (hr)

Stand: 15.05.2018 21:53 Uhr

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Bayerischer Rundfunk
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