Deutschland kann mit bestehenden Technologien 100% erneuerbar werden

Deutschland wird sich früher oder später in Gänze von konventionellen Energieträgern abkoppeln müssen, um 100 Prozent erneuerbar zu werden. Die Speicherung von grüner Energie und die Bereitstellung von Backup-Kapazitäten sind auf diesem Weg die größten Herausforderungen. Beides kann allerdings schon mit aktuellen Technologien bewerkstelligt werden – Lösungen stehen dafür bereits parat.

Deutschland befindet sich auf einem guten Weg, Erneuerbare Energien als Hauptenergiequellen zu nutzen. Konventionelle Energieträger werden in diesem Zuge immer mehr zu Backup-Kapazitäten degradiert. Während auch Stromspeicher immer weiter Einzug in die Wirtschaft und Haushalte erhalten, wird die Stromproduktion aus Kohle- und Atomkraftwerken früher oder später nur noch eine Flexibilitätsoption sein. Auf lange Sicht werden es schnell reagierende Gas-Kraftwerke sein, die die Erneuerbaren bei Bedarf unterstützen und die konventionellen Energien endgültig ablösen werden.

Um dieses Ziel erreichen zu können, muss Deutschland drei Phasen meistern:

Phase 1: Vergangenheit und Gegenwart

a) Kapazität

Aktuell gibt es in Deutschland eine erhebliche Menge an Überkapazität, was die Stromerzeugung aller Energieformen betrifft. Das Resultat sind Strompreise an der Energiebörse, die so niedrig sind wie zuletzt vor zehn Jahren. Darüber hinaus werden – obwohl keine neuen Kohle- und Gaskraftwerke geplant sind – neue Kraftwerke ans Netz gehen, deren Errichtung bereits vor Jahren begonnen hat. Das sind schlechte Nachrichten vor dem Hintergrund, dass Deutschland durch den stetigen Zubau erneuerbarer Energieträger bei guter Wetterlage den Spitzenbedarf des Staates (80 Gigawattstunden) komplett durch Erneuerbare decken kann.

b) Verfügbarkeit von Primärenergieressourcen

Eine der wichtigsten Strategien in Deutschland ist die Senkung des Erdgas-Verbrauchs. Dieser soll durch den Einsatz von Biogas, Effizienzmaßnahmen und anderen erneuerbaren Energien im Wärmesektor ersetzt werden. Das Ergebnis ist in der Tat ein starker Rückgang des Gasverbrauchs in Deutschland. Allerdings wird nach wie vor eine ganze Menge an Erdgas fürs Heizen verwendet. Hier gibt es noch ein großes Optimierungspotenzial.

Die Ersetzung von Erdgas durch Biogas ist der sinnvollste Weg in Richtung Zukunft im Gassektor. Ende des Jahres 2015 waren in Deutschland bereits 9.000 Biogasanlagen mit einer Gesamtleistung von 4,2 Gigawatt (GW) installiert. Auch in Zukunft werden wir einen Anstieg von Biomethan am deutschen Strommix registrieren, der neue Möglichkeiten der Langzeitspeicherung von Energie ermöglichen kann.

Phase 2: Nahe Zukunft

a) Kapazität

In naher Zukunft werden immer mehr konventionelle Kraftwerke in Deutschland vom Netz genommen werden. In diesem Rahmen wird auch die Überproduktion von Energie abnehmen. Sollte alles nach Plan laufen, geht 2022 das letzte Atomkraftwerk vom Netz. Vor dem Hintergrund, dass bereits 12 künftige Schließungen angekündigt wurden, werden wir gleichzeitig eine starke Reduzierung von Kohlekraftwerken registrieren.

Parallel zu dieser Entwicklung werden wir höchstwahrscheinlich eine Wiederinbetriebnahme von stillgelegten Gaskraftwerken feststellen. Gleichzeitig werden Biogasanlagen in ihrer Stromproduktion immer flexibler. Aktuell produzieren Deutschlands Biogasanlagen (4GW) rund 8.000 Stunden im Jahr Energie. Ein langfristiges Ziel könnte es sein, die Kapazität auf 8GW Leistung zu verdoppeln und die Arbeitsstunden auf 4.000 Stunden zu halbieren. Weiter wäre es möglich, mit ausgereifter Biogas-Technologie zu arbeiten und Bakterien mit verschiedenen Arten von Biomasse ernähren. Das würde zum Effekt haben können, dass hoch reaktive Biomasse in Zeiten von hohem Energiebedarf und gering reaktive Biomasse bei geringem Energiebedarf produziert und eingesetzt wird.

„And if we decide to feed in the biogas into the grid rather than burning it for 4GW of power for 8,000 hours you could run 64GW of power capacity for 500 hours, which would be enough to power Germany’s power needs for 21 days!“ – Carsten Pfeiffer

b) Verfügbarkeit von Primärenergieressourcen

Die nächste Phase wird geformt durch

• den Transit von Biogas zu einer flexiblen Nutzung
• Steigerung der Effizienzbemühungen im Wärmesektor und
• Sektor-Kopplung.

Die Steigerung der Effizienz im Wärmesektor und die Nutzung Erneuerbarer Energien ist sicherlich der einfachste Weg, die allgemeine Nutzung von Gas zu reduzieren. Die Technologien dafür sind weit verbreitet. Das Einzige, was fehlt, ist Kapital und Willenskraft. Um die Klimaziele zu erreichen gibt es aber keine andere Möglichkeit, als den Wärmesektor zu dekarbonisieren.

Eine Sektor-Kupplung umfasst die Verbindung von Strom/Elektrizität mit anderen Sektoren wie Wärme oder Industrie. Bundesweit vereinen bereits einige Projekte elektrische Heizungen mit Kraft-Wärme-Generatoren (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK). In Zeiten, in denen viel Wind weht und viel Sonne scheint, schaltet sich die KWK ab und nutzt die elektrischen Heizungen zum Wärmen. Von da an wird die KWK nur noch zum Einsatz kommen, wenn keine Stromproduktion durch Sonne oder Wind gegeben ist.

Wahrscheinlich werden wir auch eine Kopplung der Industrie und der Energiewelt erleben sowie die Ersetzung von Erdgas und Rohbenzin durch Power-to-Gas-Technologien für die Erzeugung von Wasserstoff. Diese Technologie wird bereits genutzt und die Lernkurve ist vielversprechend. Ebenfalls vielversprechend ist ein Positionspapier des Deutschen Verbands der Chemischen Industrie (VCI), das die Langzeitspeicherung von Energie für die chemische Nutzung durch Wasserstoffproduktion untersucht.

Im Gesamtgefüge bedeutet dies, dass die Nachfrage nach Gas in Deutschland über die nächsten 20 Jahre sinken wird, obwohl Gas zunächst als primäre Backup-Quelle für Erneuerbare Energien fungieren wird.

Phase 3: Langfristigkeit

a) Kapazität

Die Stilllegung aller Kohle- und Atomkraftwerke in Deutschland ist nur noch eine Frage der Zeit. Kurzfristige Stromspeicher und andere Flexibilitätsoptionen sind bereits jetzt die meiste Zeit ausreichend, um intermittierende Erneuerbare Energien abzusichern. Abseits der typischen regenerativen Energien werden auch feste Biomasse und Geothermie eine immer größere Rolle spielen. Langzeit-Backup-Kapazitäten werden hauptsächlich durch Gas abgedeckt werden. Die Kosten für Gasturbinen sind extrem niedrig im Vergleich zu Kohle oder gar Atomkapazitäten. Mit den Investitionen für ein neues Atomkraftwerk in Großbritannien mit einer Leistung von 3,2 GW könnte man bspw. Gasturbinen mit einer Leistung von 60 GW Leistung errichten.

b) Verfügbarkeit von Primärenergieressourcen

Biogas wird wahrscheinlich den Großteil des Gases ausmachen, welches für Backup-Zwecke verwendet werden wird. Ein großer Anteil des Biogases wird gleichzeitig ins Netz gespeist und an Stellen verbrannt, an denen die Wärme genutzt werden kann. Wird dann noch Gas benötigt, wird dies durch Power-to-Gas zur Verfügung gestellt werden. Aber nichts desto trotz bleibt festzuhalten: Die Nachfrage nach Gas wird in Zukunft weitaus niedriger sein als heutzutage.

Schlussfolgerung

Primärenergie ist kein Hindernis für die Sicherung der Erneuerbaren Energien in Deutschland – weder jetzt, noch morgen oder in der Zukunft. Die Technologie für die Sicherung steht entweder schon zur Verfügung oder befindet bereits in einer guten Ausgangsposition für die Zukunft. Wir müssen sie nur richtig nutzen.

Quelle: Carsten Pfeiffer, energyandcarbon.com