Die Zukunft der Energie Zahlreiche Studien und Gutachten analysieren Chancen und Grenzen der künftigen Energieversorgung.

Die Zukunft der Energie

Sonne und Windkraft, oder doch Atom? Mit welchen Energieträgern fahren künftig unsere Autos, und können wir uns Flugreisen in 40 Jahren noch leisten? Zahlreiche Studien und Gutachten analysieren Chancen und Grenzen der künftigen Energieversorgung. Teilweise herrscht Einigkeit, teils widersprechen sich die Analysen. Die wichtigsten Punkte auf einen Blick.

(15. September 2010) Nur wer zurückblickt, kann auch nach vorn schauen, sagen Zukunftsforscher. Schaut man auf die Energieversorgung der Vergangenheit zurück, stößt man auf die Quellen, die dauerhaft und sicher zur Verfügung stehen: Die Menschheit muss zur Sonne zurückkehren, die seit Jahrtausenden ihre Energiegrundlage bildete. Dagegen ist das fossil-nukleare Zeitalter noch keine 200 Jahre alt. Allerdings ist der Energieverbrauch seit 1800 geradezu explodiert und heute 1.000-mal größer als damals.

Unterschiedliche Bewertungen

Viele aktuelle Debatten zielen auf die Energieversorgung im Jahr 2020 ab. Doch wer 30 Jahre weiter denkt und die Energieversorgung im Jahr 2050 betrachtet, stellt schnell fest, dass viele Argumente obsolet werden: Wer langfristig rechnet, sieht, dass es keine Notausgänge mehr gibt. Das gilt für die CO₂-Reduktion ebenso wie für den Energieverbrauch und den Energiemix.

Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Viele aktuelle Studien stimmen in zahlreichen Punkten überein:

• Wer Energie spart, muss weniger Strom produzieren beziehungsweise reduziert den Brennstoffverbrauch. Deutliche Effizienzsteigerungen sind somit der Dreh- und Angelpunkt für die zukünftige Energieversorgung.
• Dennoch sinkt der Stromverbrauch in vielen Szenarien nicht, weil Strom fossile Kraftstoffe ersetzt: So könnten die Autos der Zukunft mit Strom fahren statt mit Benzin. Doch solche Innovationen nutzen nichts, wenn der Strom nach wie vor aus fossilen Energieträgern stammt. Es gilt daher, die Stromproduktion vollständig umzustellen.
• Um die Energieumstellung bis zum Jahr 2050 zu erreichen, müssen die ersten Umstellungen innerhalb der nächsten fünf Jahren beginnen.
• Eine länderübergreifende Strategie bei der Erzeugung, Verteilung und Speicherung führt zu einem kostengünstigeren und effizienteren System.

Die Studien unterscheiden sich jedoch in ihren Bewertungen von Systemen, Kosten und Nutzen. Unterschiedliche Berechnungen zur Entwicklung der Energie- oder Rohstoffpreise sowie die Bewertung von Emissionszertifikaten führen zu erheblichen Differenzen bei der Beurteilung für die Kosten erneuerbarer Energien oder der Frage, ob die CO₂-Abscheidung und Speicherung (CCS) sinnvoll ist.

Eine Frage der Rechenmethode

40 bis 100 Prozent Anteil der erneuerbaren Energien hält die European Climate Foundation (ECF) für möglich. Zielvorgabe ist eine 80-prozentige Treibhausgas-Reduktion in den 27 EU-Staaten plus Norwegen und Schweiz bis 2050. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die Stromerzeugung um 95 bis 100 Prozent dekarbonisiert werden. Das kann man mit 40, 60, 80 oder 100 Prozent Erneuerbaren schaffen. Den Rest tragen jeweils zur Hälfte Atomkraft und Kohlekraftwerke bei, die sich dank CO₂-Abscheidung „sauber" rechnen lassen. Die Berechnung kommt zu dem Schluss, dass es am kostengünstigsten ist, 40 Prozent der Stromerzeugung durch regenerative Quellen zu decken, denn für diesen Fall rechnen die Experten mit Stromerzeugungskosten von 7,3 bis 9 Cent je Kilowattstunde.

Die Studie des von der Bundesregierung eingesetzten Sachverständigenrats für Umweltfragen (SRU) kommt dagegen trotz einem hohen Anteil von 100 Prozent Erneuerbarer auf geringere Erzeugungskosten: Im Unterschied zum ECF rechnet der SRU mit einem massiven Ausbau des Netzes und der Speicherkapazitäten und reduziert dadurch die Kosten der Erneuerbaren. Auf der anderen Seite benötigt man für den 40-Prozent-Mix des ECF 65 neue Atommeiler je Dekade und 190 Gigawatt-Kohlekraftwerke mit CCS. Darüber hinaus wäre ein massiver Ausbau der Stromverbindungen zwischen den EU-Staaten nötig. Es darf bezweifelt werden, dass die CO₂-Abscheidetechnologien bis 2020 zur Verfügung stehen: Selbst das Kohleland Australien rechnet damit erst ab 2030.

Zurück in die Zukunft

Der European Renewable Energy Council (EREC) rechnet vom Ziel aus für ganz Europa rückwärts: 2050 sollen 100 Prozent von Strom, Wärmebedarf und Verkehr aus regenerativen Energien stammen. Dabei lässt die Analyse einen zehnprozentigen Import von Biomasse zu. Um dieses Ziel zu erreichen, muss der Endenergieverbrauch um 30 Prozent sinken: Neubauten haben ab 2020, alle Bestandsgebäude ab 2030 Nullenergie-Status. Biokraftstoffe sind dem Schwerlastverkehr vorbehalten, der Personenverkehr ist weitgehend elektrifiziert beziehungsweise auf die Schiene verlagert.

EREC rechnet mit nur 2,8 Billionen Euro Ausbaukosten bis 2050, ECF setzt dagegen sieben Billionen an. EREC bezieht im Unterschied zu ECF die vermiedenen Energieimporte (1,09 Billionen) und CO₂-Kosten (3,8 Billionen) in die Betrachtung ein. EREC rechnet mit einem Ausbautempo, das gegenüber dem bisherigen Tempo nur moderat höher liegt. Bereits 2020 könnten so 39 Prozent des europäischen Stromes aus regenerativen Quellen stammen.

Modell Deutschland

Prognos und Öko-Institut haben die EREC-Annahmen für Deutschland bis ins Kleinste nachgerechnet. Bei einer 95-prozentigen CO₂-Reduzierung entfallen auf jeden Bundesbürger nur noch 0,3 Tonnen CO₂ - das sind 30-mal weniger als heute. Eines der Kernprobleme ist dabei die begrenzte Verfügbarkeit von Biomasse. Die gab es schon einmal in Deutschland im 18. Jahrhundert. Damals wurde die Knappheit durch Steinkohle überwunden. Deshalb gilt es, die aus Biomasse gewonnenen Treibstoffe nur dort einzusetzen, wo sie alternativlos sind: im Schwerlast- und Flugverkehr sowie bei Prozesswärme für die Industrie.

Der Wärmebedarf soll drastisch sinken. Dazu soll der Gebäudebestand in zwei Stufen bis 2050 vollständig auf Nullniveau saniert werden. Die Stromerzeugung wird auf Sonne und Wind umgestellt und es wird bis 2050 37 Prozent Strom gespart.

Die größte Herausforderung stellt die neue Infrastruktur dar, die für die Umstellung nötig ist. Die Studie schlägt ein Energie-Infrastruktur-Umbauprogramm sowie ein Stromspeicher-Ausbauprogramm vor und fordert, dass die öffentliche Hand diese Programme fördert.

Pikanterweise erstellt die Prognos AG derzeit auch das Energiekonzept für die Bundesregierung, das praktisch ein Laufzeitverlängerungskonzept ist: Im Vordergrund stehen dabei die Wirtschaftsinteressen der Stromkonzerne.

Kohle und AKW rechnen sich nicht

Die Studie des Sachverständigenrats (SRU), die in einer Vorabfassung veröffentlicht wurde, hat acht Szenarien durchgerechnet und mit den Realdaten abgeglichen. Dabei rechneten die Experten penibel auf die Stunde genau, wie viel Energie erzeugt und verbraucht wird. Fazit: Übersteigt der Anteil der Erneuerbaren an der Stromerzeugung 30 Prozent, rechnen sich neue Kohlekraftwerke nicht mehr. Klettert der Prozentsatz auf 50, machen die bestehenden Atomkraftwerke schlapp, weil sie nicht tief genug geregelt werden können. Die Szenarien rechnen mit 100 Prozent Strom aus Erneuerbaren, der teilweise aus Dänemark und Norwegen stammt. Zwar könnte Deutschland seinen Strom auch regenerativ selbst erzeugen.

Das aber wäre unnötig teuer und würde die heimischen Biomassen abrufen, die eigentlich für den Krafstoffsektor gebraucht werden. Norwegens Wasserspeicher hingegen können riesige Strommengen wochenlang parken. Die Stromerzeugungskosten liegen in diesem Modell bei sieben Cent je Kilowattstunde. Deshalb sollte man laut Studie möglichst bald mit dem Ausbau der Übertragungskapazität zwischen Deutschland und Norwegen beginnen. Das erfordert zwar zunächst Investitionen, weshalb bis 2017 die Stromerzeugungskosten steigen. In Folge sinken sie jedoch wieder.

Ökostrom für ganz Deutschland

Die aktuelle Studie des Umweltbundesamts berücksichtigt lediglich den Strombedarf und ist daher nicht mit anderen Szenarien vergleichbar. Die Experten halten eine Vollversorgung mit Ökostrom bis 2050 für möglich. Dabei gehen sie davon aus, dass der Stromverbrauch in 40 Jahren genauso hoch ist wie heute. Allerdings verteilt er sich in Zukunft anders: Effizientere Techniken senken den Bedarf auf der einen Seite, doch neue Stromverbraucher kommen hinzu: Wohnungen werden 2050 fast nur noch mit strombetriebenen Wärmepumpen beheizt, und jeder zweite Pkw ist ein Elektroauto.

Für die Studie haben Fraunhofer-Wissenschaftler stundenscharfe und regional aufgeschlüsselte Wetterdaten aus vier Jahren zugrunde gelegt. Wichtigste Stromquelle ist 2050 die Offshore-Windkraft: Neben Geothermie und Wasserkraft wird mit Biogas gearbeitet, mit dem Gaskraftwerke betrieben werden, falls der Wind nicht weht. Es müssten große Speicher gebaut werden, die überschüssigen Strom mehrere Wochen speichern können. Dazu soll der überschüssige Windstrom in Norddeutschland erst in Wasserstoff und dann in synthetisches Methan umgewandelt werden, das dann übers bestehende Gasnetz bundesweit verteilt, unterirdisch gelagert und bei Bedarf in Gaskraftwerken wieder verstromt wird.

Grünes England

Eine Studie des Centre for Alternative Technology (CAT) zeigt, wie man die britische Insel bis 2030 vollständig CO₂-emissionsfrei bekommen kann. Dazu gilt es, den Energieverbrauch auf die Hälfte des heutigen Bedarfs zu reduzieren. Für die Gebäudedämmung empfehlen die Experten Naturmaterialien wie Holz und Stroh:

Neben dem Dämmeffekt könnte dies CO₂-Minderung bewirken, weil die Biomaterialien Kohlenstoff enthalten. Der Transportsektor wird revolutioniert: Künftig sollen in England nur noch Leichtfahrzeuge fahren, die die Verbraucher mieten, statt sie zu kaufen. Biomasse-Treibstoff ist reserviert fürs Fliegen, für Schiffe und Schwerlastverkehr. Strom stammt zur Hälfte von Offshore-Anlagen, wobei Wellen- und Gezeitenenergie einen hohen Anteil haben. Die Kosten des Offshore-Windstroms entsprechen denen von CCS-Strom, so dass auf CCS ganz verzichtet werden kann.

Genauere Informationen enthält der Artikel: „Zurück in die Zukunft" von Hanne May, veröffentlicht in der Zeitschrift Neue Energie Heft 6/2010, aus dem wir mit freundlicher Genehmigung zitiert haben.