Stromversorgung vollständig aus erneuerbaren Energien bis 2050 – eine deutsche Studie zeigt die Machbarkeit

01.Juni 2010

Die erneuerbaren Energien haben zur Zeit in der öffentlichen Wahrnehmung einen schweren Stand. Zwar sagen alle, man solle sie fördern, um meist gleich hinzuzufügen, ihr Anteil sei und bleibe bescheiden, reiche bei weitem nicht, ihre schwankende Produktion mache sie für zuverlässige Versorgung ungeeignet und ausserdem seien sie zu teuer. Weiter wird darauf hingewiesen, dass Deutschland mit seiner Förderpolitik hohe Kosten hätte und in grosser Zahl Kohlekraftwerke betreibe, sogar neue baue und über die Verlängerung der Laufzeit der Atomkraftwerke nachdenke.

“100% erneuerbare Stromversorgung bis 2050: klimaverträglich, sicher, bezahlbar lautet der Titel einer soeben publizierten Studie des Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) – ein hochkarätiges Beratergremium der deutschen Bundesregierung. Schon im Titel wird das Resultat, das den genannten Bedenken diametral widerspricht,  vorweggenommen. Die Grösse der Aufgabe ist zwar gewaltig, in einem genügend langen Übergangszeitraum (bis 2050 ist das Ziel) jedoch erreichbar, eine entsprechende Politik und zielgerichtete Übergangsstrategie vorausgesetzt. Die genannten Bedenken erweisen sich bei genauerer Betrachtung als die typischen bei jedem radikalen Technologiewechsel auftretenden Zweifel.

Die Studie besticht durch ihre Detail-Tiefe und Kompetenz. Die grossen inzwischen gewonnenen Erfahrungen mit den verschiedenen erneuerbaren Energien, ihr Einfluss auf den Netzbetrieb sind ebenso berücksichtigt wie die im traditionellen Netz erreichten Standards einer zuverlässigen Versorgung. Für die zukünftige Entwicklung werden auf Grund von sorgfältig begründeten Erfahrungswerten Annahmen getroffen, z.B. über die Kostendegression neuer Technologien oder auch über zu erwartende  CO2 Kosten fossiler Energien. Neben der Frage der Machbarkeit wird auch die Finanzierbarkeit einer vollständigen Versorgung mit erneuerbaren Energien und die Auswirkungen auf die Stromkosten untersucht. Als Zeithorizont für das Ziel 100% erneuerbare Stromversorgung wurde 2050 gewählt – abgeleitet von Zielvorgaben zum Klimaschutz. Weiter wurde als Randbedingung eine jederzeit sichere und eine kostengünstige Versorgung vorgegeben. Die Machbarkeit und die Kosten wurden anhand dreier Hauptszenarien untersucht: Deutschland als autarke “Strominsel”, Verbund mit Dänemark und Norwegen und Verbund mit Nordafrika. Besondere Aufmerksamkeit wurde auch auf die Übergangsstrategien von der heutigen Situation zu dem Zielzustand gelegt. Für den Strombedarf wurden zwei Szenarien angenommen, 500 bzw. 700 TWh/a  (zur Zeit sind es etwa 600) wobei in beiden Fällen eine Umstellung des Individualverkehrs auf Elektroautos angenommen wird, der niedrigere Wert geht von grösseren Effizienzsteigerungen und Einsparungen aus.

Die Studie wurde mit einem von der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt entwickelten Modell “Renewable Energy Mix for Sustainable Electricity Supply in Europe” (REMix Europe) durchgeführt. Mit diesem Modell kann die Stromversorgung stundengenau zu allen Tages- und Jahreszeiten simuliert werden. Im folgenden fassen wir einige der im Bericht erarbeiteten Resultate zusammen.

Das Potenzial an erneuerbaren Energiequellen reicht aus, um den Strombedarf in Deutschland und Europa
vollständig zu decken.

Dies gilt für alle drei o.g. Szenarien, selbst für das schon heute unrealistische Szenario einer Selbstversorgung von Deutschland, siehe Bild. Dem liegen sorgfältige Analysen über verfügbare Flächen und Resourcen zugrunde. Für die anderen Szenarien, vor allem bei Einbezug von Nordafrika sind die Potenziale natürlich noch wesentlich grösser.

Am günstigsten wird das Szenario eines Verbundes mit Norwegen und Dänemark beurteilt (vor allem wegen der Pumpspeichermöglichkeiten in Norwegen). Schon heute bestehen zwischen diesen Ländern ein reger Austausch. Eine vollständig nationale Selbstversorgung ist zwar möglich, aber keineswegs optimal oder empfehlenswert.

Die Versorgungssicherheit kann gewährleistet werden: Zu jeder Stunde des Jahres wird die Nachfrage gedeckt.

Voraussetzung ist der Aufbau der entsprechenden Erzeugungskapazitäten und die Schaffung von Möglichkeiten für den Ausgleich zeitlich schwankender Einspeisung von Strom durch entsprechende Speicherkapazitäten. Das folgende Bild aus dem Bericht ist eines von vielen Beispielen für die stundengenaue Berechnung der Stromproduktion und der sicheren Abdeckung der ebenfalls schwankenden Stromnachfrage. Das Bild zeigt das Zusammenwirken der vielen verschiedenen erneuerbaren Energien, die auftretenden Produktionsspitzen und das damit mögliche Aufladen von Pumpspeicherwerken. Der Netzbetrieb wird bei 100 % Erneuerbaren anders funktionieren als traditionell. Die heutige zentrale Bedeutung der grossen Grundlastkraftwerke wird in Zukunft so nicht mehr sinnvoll und auch nicht erforderlich sein.

100% erneuerbarer Strom ist langfristig die kostengünstigste Lösung

Für die zukünftigen Kosten der erneuerbaren Energien werden in dem Bericht Annahmen getroffen, die auf Erfahrungswerten für Kostendegression neuer Technologien und Skaleneffekten beruhen. In den konventionellen Technolgien werden externe Kosten eingerechnet sowie für Kohle, Öl und Erdgas auch CO2 Kosten. Damit ergeben sich die im folgenden Bild gezeigten Kostenverläufe. Bis etwa 2030 liegen die Kosten der Erneuerbaren über der konventionellen Erzeugung, danach aber deutlich darunter. In den Kosten für die Erneuerbaren sind der Ausbau der Speicher und der Leitungen, die beide sehr grosse Investitionen erfordern, eingerechnet. Der Nachteil eines Umsteuerns liegt darin, dass während der nächsten Jahrzehnte 2 bis 3,5 ct/kWh höhere Elektrizitätskosten getragen werden müssen, um die für einen erfolgreichen Klimaschutz notwendige rechtzeitige Systemumstellung zu finanzieren. “Dem SRU erscheint der Aufwand für den Klimaschutzangesichts der damit sichergestellten vollständigen
Lösung des Klimaproblems für einen Bereich, der heute circa 35 % der gesamten deutschen Treibhausgasemissionen verursacht, als eine gesellschaftlich außerordentlich lohnende Investition”.

Der derzeitige Bestand an konventionellen Kraftwerken ist als „Brücke“ hin zu einer erneuerbaren
Stromversorgung ausreichend.

Bei einer durchschnittlichen betrieblichen Laufzeit von 35 Jahren kann der Übergang schrittweise gestaltet werden.  Das folgende Bild zeigt die aufgrund der bekannten Daten der existierenden konventionellen Kraftwerke auslaufende konventionelle Erzeugung – ohne Neubauten! und den erforderlichen Ausbau von Erneuerbaren. Der jährliche Zubau an erneuerbaren Erzeugungskapazitäten muss bis etwa 2020 nur in moderatem Umfang weiter gesteigert werden!

Zwischen Grundlast-Kraftwerken und den stark fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen besteht ein Systemgegensatz

Der Bericht sieht das zukünftige Stromversorgungssystem daher bereits heute vor die Grundsatzentscheidung zwischen zwei unterschiedlichen Entwicklungspfaden gestellt:

entweder
– ein massiver Ausbau der erneuerbaren Energiequellen, der mit schnell startenden Kraftwerkskapazitäten (Gaskraftwerke), Stromspeichern und einem erheblichen Netzausbau kombiniert werden muss,

oder
– der Ausbau einer Kraftwerksstruktur auf der Basis von Grundlastkraftwerken (Kohle mit CCS (Carbon Capture and Storage) und/oder Kernkraftwerke) unter Verzicht auf einen weiteren substanziellen Ausbau der regenerativen Energiequellen Wind und Sonne zur Stromerzeugung, da ein hoher Anteil von Wind- und Sonnenenergie nicht sinnvoll mit einer grundlastorientierten Stromerzeugung (aus Kohle und Kernenergie) kombiniert werden kann.

Die Politik muss die Zielrichtung für einen dieser beiden Pfade  vorgeben, um stabile Rahmenbedingungen für die Investitionsplanung zu schaffen.

Die Studie ist auch für die Diskussion der Schweizer Energiezukunft von grossem Gewicht. Was das Potential der Erneuerbaren betrifft, die Frage der Zusammenarbeit mit Nachbarländern und auch für die Entscheidung für einen der beiden Entwicklungspfade. Die vorhandenen Pumpspeicherwerke und die Möglichkeit, die Kapazitäten noch auszubauen sind für den Pfad Erneuerbare Energieversorgung und für die Zusammenarbeit mit den Nachbarländern ein grosses strategisches Potential.

Eine interessante Ergänzung zu diesem gewichtigen Bericht liefert eine OECD Empfehlung an die Regierungen ihrer Mitgliedsländer (Economist “Promoting Innovation”).  Zur Überwindung der Rezession fordert sie eine Förderung der Innovation, speziell der Clean-Tech Industrie. Die Regierungen sollen nicht nur die Produktion von Innovationen fördern,  sondern auch den Bedarf stimulieren, durch CO2 Abgaben, Beschaffungsvorschriften usw.

Autor: Klaus Ragaller

Artikel gespeichert unter: Klima

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