Die Energiewende

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Wasserstoff: Joker für die Energiewende?

Aus erneuerbaren Energien sauber gewonnener Wasserstoff soll uns unabhängig machen von schmutzigem fossilem Öl, Gas und Kohle. Die neue Wasserstoffwirtschaft soll unzählige Arbeitsplätze schaffen, das vorhandene Erdgasnetz nutzen und nebenbei auch noch Energiespeicherprobleme lösen. Klingt das nicht zu schön, um wahr zu sein? Eine kritische Bestandsaufnahme.
Von Louis-F. Stahl

(8. Juni 2021) Der Traum vom „grünen Wasserstoff“ basiert auf der Hypothese, im Überfluss vorhandenen Grünstrom mittels Elektrolyse CO2-frei und sauber in Wasserstoff (H2) verwandeln zu können. Noch sieht die Realität der Wasserstoffwelt aber ganz anders aus: Wasserstoff wird, mit Ausnahme einiger weniger Vorzeigeprojekte, nicht aus (nicht) im Überfluss vorhandenem erneuerbaren Strom hergestellt, sondern aus fossilem Erdgas „dampfreformiert“.

1900 GuD-Kraftwerk Nuon Magnum von Vattenfall / Foto: Vattenfall Nederland / Nuon

Vattenfall’s Wasserstoff-Aushängeschild: Das GuD-Kraftwerk Nuon Magnum in den Niederlanden kann mit verschiedenen Brennstoffen betrieben werden, darunter Erdgas und Flüssiggas. Der 2009 veröffentlichte Plan eine „umweltfreundliche“ Kohlevergasung zu realisieren, wurde inzwischen verworfen. Stattdessen soll ab 2023 mittels Dampfreformation aus norwegischem Erdgas gewonnener Wasserstoff zum Einsatz kommen.

Selbst Vertreter der Wasserstoffwirtschaft sprechen zurückhaltend davon, dass derzeit rund 70 Prozent des Wasserstoffs aus Erdgas gewonnen werden. Anderen Quellen zufolge dürften derzeit bis zu 90 Prozent des Wasserstoffs aus fossilen Quellen stammen. Zur Herstellung dieses „grauen Wasserstoffs“ wird Erdgas unter Hitze mittels Dampfreformation in Wasserstoff und CO2 umgewandelt. Bei der Herstellung einer Tonne Wasserstoff werden bei diesem Verfahren zehn Tonnen des Treibhausgases CO2 in die Atmosphäre entlassen.

Farbenfrohes Hütchenspiel

Theoretisch ließe sich das bei fossil hergestelltem Wasserstoff anfallende CO2 auffangen und speichern. Der in der Branche etablierten Wasserstoff-Farbenlehre zu Folge, dürfte sich der graue Wasserstoff dann „blauer Wasserstoff“ nennen. Dies ist jedoch exorbitant teuer und würde ein neues Endlagerproblem mit Verlagerung unserer heutigen Probleme auf zukünftige Generationen aufwerfen. Wird mittels Methanpyrolyse Wasserstoff gewonnen, und das CO2 leicht lagerbar als fester Kohlenstoff abgeschieden, soll er statt blau sogar „türkis“ genannt werden. Die Wasserstoff-Farbpalette kennt darüber hinaus keine Grenzen: Die Solar- wie auch die Atomenergiebranche beanspruchen beispielsweise gemäß ihrer CO2-freien Energie-Zulieferung den Begriff des „gelben Wasserstoffs“ für sich. Denkt man die Idee der Farbenlehre mit offenem Geist weiter, so könnte aus dem herkömmlichen Strommix auch „bunter Wasserstoff“ entstehen. Wobei eine Vermischung von Farben, insbesondere wenn Kohlestrom enthalten ist, ehrlicherweise immer in einem „braunen Wasserstoff“ enden müsste...

1900 Hybridkraftwerk Prenzlau von Enertrag / Foto: Enertrag/Silke Reents

Dass Wasserstoff aus Windstromelektrolyse technisch längst funktioniert, beweist seit zehn Jahren das „Hybridkraftwerk Prenzlau“ von Enertrag mit einem 500-kW-Elektrolyseur, einer Tonne Wasserstoff-Speicherkapazität und zwei Blockheizkraftwerken zur Stromerzeugung aus dem gespeicherten Wasserstoff.

Grün, grün, grün sind alle meine Kleider

Unsere beste – und im Sinne der Energiewende einzige – Option ist im Ergebnis „grüner Wasserstoff“, der sich aus erneuerbar erzeugtem Strom mittels Elektrolyse CO2-frei und umweltfreundlich aus bloßem Wasser erzeugen lässt. Technisch möglich ist dieses Verfahren seit Jahrzehnten. In einer kapitalistischen Wirtschaftswelt stellt jedoch immer eine alles entscheidende Frage: Lohnt sich das? Die Antwort auf diese Frage war bisher: Nein!

Wirkungsgrade entscheiden

Jede Energieumwandlung führt zwangsläufig zu Verlusten an Nutzenergie. Im Fall der Wasserelektrolyse können etwa 60 bis 80 Prozent der zugeführten elektrischen Energie in nutzbaren Wasserstoff umgewandelt werden. Im Umkehrschluss gehen 20 bis 40 Prozent der elektrischen Energie in Form von Abwärme verloren. Wird der Wasserstoff zum Transport auf 700 bar verdichtet, beträgt der Wirkungsgrad dieses Prozesses wiederum etwa 85 Prozent – erneut gehen folglich rund 15 Prozent der verbliebenen Nutzenergie verloren. Wird dieser Wasserstoff schließlich in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt, gehen wiederum 40 bis 60 Prozent der im Wasserstoff vorhandenen Energie als Abwärme verloren. Bei stationären Brennstoffzellen zur Gebäudeenergieversorgung lässt sich diese „Abwärme“ im Gegensatz zu mobilen Anwendungen immerhin als wertvolle Heizenergie zur Wohnraumbeheizung und Warmwasserbereitung sinnvoll nutzen.

Es zeigt sich jedoch bei dieser Betrachtung, dass bei einer Wasserstoffwandlung realistischerweise 60 bis 80 Prozent der hochwertigen elektrischen Energie durch Verluste auf Nimmerwiedersehen verloren gehen – nicht nur bei grünem Wasserstoff aus Überschussstrom, sondern auch beim heute gängigen grauen Wasserstoff aus Erdgas. Diese Verluste muss man sich leisten können – und leisten wollen. Hätten wir grünen Strom zu niedrigsten Preisen im Überfluss, wäre Wasserstoff eingespeist in das Erdgasnetz und gespeichert in Kavernen eine veritable Option als Langzeitspeicher. Betrachtet man jedoch eine lokale Kurzzeitspeicherung, hat Wasserstoff gegen marktgängige Batteriespeicher mit bis zu 95 Prozent Wirkungsgrad keine Chance.

Mär vom Überschussstrom

Eine der wirtschaftlich entscheidenden Fragen beim Traum vom grünen Wasserstoff im Überfluss ist, ob sich die Elektrolyseanlagen rechnen – denn sonst werden diese nicht gebaut. Voraussetzung für günstigen Wasserstoff ist günstiger Grünstrom – und zwar in großen Mengen. Aber wir haben doch „Überschussstrommengen“, die sich kostenfrei nutzen lassen, mag man sich nun sagen. Überschussstrommengen sind Strommengen, die zwar erzeugt werden könnten, aber aufgrund von Engpässen im Netz nicht abtransportiert werden können und daher ungenutzt „abgeregelt“ werden müssen. Dies geschieht jedoch deutlich seltener, als es die allgegenwärtige Diskussion über diese Strommengen vermuten lässt.

Selbst im windreichen Schleswig-Holstein wurden laut Zahlen der Landesregierung für das Jahr 2018 nur 3 Prozent der Windstrommenge wegen Netzüberlastung zwangsweise abgeregelt. Betrachtet man die Bundesebene, so zeigen die jüngsten Daten der Bundesnetzagentur für das Jahr, dass der Wert mit 2,97 Prozent vergleichbar ist. Allerdings wären diese Strommengen keineswegs kostenlos zu haben, denn die örtlichen Stadtwerke und Wärmenetzbetreiber würden sie gerne vor Ort zur Wärmeerzeugung in günstigen Elektrodenkesseln oder effizienten Großwärmepumpen nutzen und dafür einen Marktpreis bezahlen. Sie tun es nur deshalb nicht, weil der Überschussstrom mit Abgaben und Steuern künstlich derart hoch belastet ist, dass er Stand heute teurer als Erdgas und Kohle ist. Nur deshalb wird er nicht genutzt und das Windrad zwangsweise abgeschaltet.

Welches Wirtschaftsunternehmen würde aber eine millionenschwere Elektrolyseanlage in einen Windpark bauen, die von den 8.760 Stunden eines Jahres nur knapp 250 Stunden Überschussstrom zur Verfügung hat und zu diesen kurzen Betriebszeiten auch noch Geld für den Strom zahlen müsste? Welchen Preis müsste dieser Wasserstoff aus Überschussstrom haben, damit sich solche Stillstandsanlagen für die Investoren bezahlt machen? Und wer soll den daraus entstehenden Wasserstoffpreis am Ende bezahlen? Auf diese Fragen gibt es bis heute nur eine Antwort: Wasserstoff wird kostengünstig mittels Dampfreformation aus fossilem Erdgas gewonnen – auf Kosten hoher CO2-Freisetzung in die Atmosphäre und unvereinbar mit dem Gedanken der Energiewende.

Milliarden vom Steuerzahler

Obwohl diese Punkte unter Experten hinlänglich bekannt sind, gibt die Bundesregierung seit dem Sommer 2020 in Sachen Wasserstoffwirtschaft Vollgas. Im Juni 2020 wurde vom Bundeswirtschaftsministerium eine ambitionierte „Nationale Wasserstoffstrategie“ vorgestellt, kurz darauf stellte der Bundestag im Rahmen des zur Bewältigung der Corona-Krise beschlossenen „Konjunktur- und Krisenbewältigungspaketes“ 9 Milliarden Euro für deren Realisierung bereit.

Die Bundesregierung will mit diesem gigantischen Förderprogramm einen „Markthochlauf von Wasserstofftechnologien in Deutschland“ anstoßen. Koordiniert wird die Milliardenförderung mit der Gießkanne durch einen mit den StaatssekretärInnen von fünf Bundesministerien besetzten „Staatssekretärsausschuss“, der wiederum von einem „Nationalen Wasserstoffrat“ aus WissenschaftlerInnen, BeamtInnen und VertreterInnen der Bundesländer beraten wird. Daneben soll eine „Leitstelle Wasserstoff“ eingerichtet werden, die jährlich einen Monitoringbericht über die Mittelverwendung erstellen soll.

Interessant ist neben dem ausgeklügelten Bürokratieapparat auch ein Blick auf die 38 konkreten Vorhaben der Wasserstoffstrategie. Direkt der zweite Punkt ist die Schaffung von „Möglichkeiten für neue Geschäfts- und Kooperationsmodelle von Betreibern von Elektrolyseuren mit Strom- und Gasnetzbetreibern“, wobei „der Änderungsbedarf des regulatorischen Rahmens zur Schaffung der dafür notwendigen Voraussetzungen entsprechend geprüft wird.“ An dieser Stelle wird klar, was hinter der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung steht: Die Sicherung zukünftiger Renditen von Strom- und Gasnetzbetreibern. Aber damit nicht genug: Durch den Abbau von „regulatorischen Hemmnissen“ soll insbesondere „die Industrie unterstützt“ werden, um „Wasserstofftechnologien zu einem zentralen Geschäftsfeld der deutschen Exportwirtschaft [zu] entwickeln.“

Kritische Stimmen

Dass die geringe Energie- und Kosteneffizienz der Wasserstofftechnik ein nicht zu überwindendes Hemmnis für die wohlklingenden Pläne sein könnte, findet in dem Strategiepapier keine Erwähnung. Macht man sich jedoch mit dem Gedanken vertraut, dass die Wasserstoffstrategie überhaupt nicht der Energiewende dienen soll, sondern der Rettung von in Schieflage geratenen Industrie- und Energiekonzernen verpackt in ein vorgebliches Energiewendeprojekt, ergibt plötzlich alles einen Sinn.

Aber damit nicht genug. Dr. Hartmut Euler, Ministerialdirigent im Ruhestand und ehemaliger Leiter der Energieabteilung im Wirtschaftsministerium von Schleswig-Holstein, hat sich bereits überlegt, was die Folge der aktuellen Wasserstoffstrategie sein wird: „Wasserstoff aus Strom per Elektrolyseur zu erzeugen ist Energieverschwendung und führt uns letztendlich zurück zu Atom- sowie Kohlekraft und behindert alle Bemühungen zum Klimaschutz.“ Denn sind die Anlagen auf Kosten des Steuerzahlers gebaut, werden die wirtschaftlich denkenden Betreiber zusehen, dass ihre teuren Anlagen auch ausgelastet werden – im Zweifel mit günstigem Atom- und Kohlestrom aus dem europäischen Verbundnetz. Den dafür nötigen Netzausbau zahlen bereits die Energieverbraucher (siehe „Netzausbau im Überfluss“).

Erkenntnisse der Autoindustrie

Wie der Traum vom Allheilmittel Wasserstoff an den Gesetzen der Physik scheitern kann, lässt sich am Beispiel der deutschen Autoindustrie betrachten. Sie investierte in den 1990er-Jahren massiv in eine Wasserstoffzukunft, konstruierte Prototyp um Prototyp und präsentierte diese auf den Fahrzeugmessen. Bis heute ist kein Brennstoffzellenfahrzeug aus deutscher Produktion käuflich zu erwerben. Erhältlich sind zwei japanische Fahrzeuge, beide kosten über 75.000 Euro. Fahrzeuge wie der Mercedes „GLC FCell“ sind nur als Langzeit-Mietwagen oder im Rahmen von Erprobungsvereinbarungen bei Firmenkunden unterwegs. Nach der Statistik des Kraftfahrt-Bundesamtes wurden im Jahr 2019 nur rund 220 Brennstoffzellenfahrzeuge neu zugelassen – gegenüber gut 108.000 Elektro- und Plugin-Pkws.

Selbst der damalige Volkswagen-Entwicklungschef Frank Welsch konstatierte, dass es aus Effizienzgründen auf absehbare Zeit keine Brennstoffzellenfahrzeuge aus seinem Hause geben werde. Hierzu rechnete der Ingenieur trocken vor: Mit 100 kWh Strom komme ein batterieelektrisches Fahrzeug 500 Kilometer weit. Einem Brennstoffzellenfahrzeug gehe die gleiche Menge Energie nach nur 200 Kilometer aus. „Wenn wir die Mobilitätswende und die Umweltziele ernst nehmen, müssen wir uns daher auf den batterieelektrischen Antrieb konzentrieren“, so Welsch. Im wirtschaftlich und effizient denkenden Automobilbereich hat sich der Wasserstoffhype bereits verflüchtigt.

„Hype-Zyklus“

Die Gartner-Finanzanalystin Jackie Fenn hat mit dem sogenannten „Hype-Zyklus“ beschrieben, wie Wirtschaft und Gesellschaft typischerweise auf neue technologische Möglichkeiten reagieren: Auf den innovativen „technologischen Auslöser“ folgt ein rasanter Anstieg des öffentlichen Interesses, der steigt und steigt und schließlich in einem „Gipfel der überzogenen Erwartungen“ mündet. Es folgt ein „Tal der Enttäuschung“ und erst nach dieser geplatzten Hype-Blase folgt ein „Pfad der Erleuchtung“, der in einem realistischen „Plateau der Produktivität“ mündet.

1900 Diagramm Hype-Zyklus / Grafik: Idotter (CC BY-SA 3.0)

Der „Hype-Zyklus“ beschreibt die Aufnahme neuer Technologien durch die öffentliche Wahrnehmung. Die Wasserstoffenergiewirtschaft dürfte derzeit auf dem Weg zum „Gipfel der überzogenen Erwartungen“ sein.

Ein Beispiel ist der Bitcoin-Hype. Die dahinterstehende Blockchain-Technologie hat im Bereich von Kryptowährungen und Smart-Contracts sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten erschlossen. Aber sie eignet sich nicht, wie am Gipfel der überzogenen Erwartungen postuliert, für Stromabrechnungen, Zählerstandsübermittlungen oder das Bezahlen kleiner Summen im Alltag.

Im Mobilitätssektor hat die Wasserstofftechnik den „Gipfel der überzogenen Erwartungen“ längst überschritten und das „Plateau der Produktivität“ erreicht. Heute wird Wasserstoff dort als veritable Nischentechnologie angesehen, die nur in geeigneten Sonderfällen eingesetzt werden kann. Wasserstoff-Lkws zur Belieferung auf längeren Routen in der Schweiz oder Wasserstoffzüge auf nicht elektrifizierten Bahnstrecken im windreichen Niedersachsen sind gute Beispiele.

Im Energiesektor scheint der „Gipfel der überzogenen Erwartungen“ für Wasserstoff noch längst nicht in Sicht zu sein. Angesichts der bekannten Effizienzprobleme der Wasserstoff-Energiewirtschaft dürften die mit der Gießkanne großzügig zu verteilenden 9 Milliarden Euro Steuergeld sinnlos in den Kassen angeschlagener Energie- und Industriekonzerne versickern.

Nebelkerze gegen die Energiewende

In Erwartung des Allheilmittels „grüner Wasserstoff“ wird nun abermals massiv in fossile Strukturen investiert. Sobald die Wasserstoffblase in einigen Jahren platzt, wird der Sturz ins „Tal der Enttäuschung“ mit Insolvenzen und vernichteten Arbeitsplätzen umso härter ausfallen. Dabei gäbe es mit Solarenergie, Windkraft, Wasserkraft, Biomasse, Pumpspeichern, Druckluftspeichern und der Batterietechnologie solide, erprobte sowie zuverlässige und nachhaltige Technologien mit Zukunft, denen öffentliches Geld sicher nicht schaden würde.

1900 Der Zug Coradia iLint von Alstom / Foto: Alstom

Sinnvolle Wasserstoffanwendung: Der Coradia iLint von Alstom ist der erste Zug mit Brennstoffzellen-Antrieb zum Einsatz auf Strecken mit fehlender Oberleitung.

Doch den Regenerativen wurde und wird hierzulande gerne von der Politik der Stecker gezogen. 2012 beschloss die damalige CDU/CSU/FDP-Koalition ohne Vorwarnung von heute auf morgen eine radikale Kürzung der PV-Vergütungssätze. Der PV-Zubau brach schlagartig um 70 Prozent ein, die deutsche Solarindustrie ging zu Grunde, Zehntausende wurden arbeitslos, alle großen deutschen Solarfabriken und viele Installationsunternehmen im Handwerk mussten schließen. Unsere PV-Module kommen seither nahezu ausschließlich aus Fernost.

Bei der Windkraft vollzieht sich aktuell das gleiche Drama: Der Zubau ist von rund 6.500 MW im Jahr 2017 auf nur noch knapp 2.000 MW im Jahr 2019 eingebrochen. Vorläufige Schätzungen für den Windzubau im vergangenen Jahr 2020 sehen mit rund 1.600 MW noch düsterer aus. Grund sind die vom Gesetzgeber immer wieder verschlechterten Rahmenbedingungen. Nach über 80.000 verlorenen Arbeitsplätzen in der Solarindustrie steht uns jetzt ein Exodus der Windkraftbranche bevor, der nach Schätzungen der Gewerkschaften bis zu 140.000 Beschäftigten den Job kosten könnte.

Milliardeninvestitionen in eine künstliche Wasserstoffblase und der medial gern verbreitete Traum vom magischen Allheilmittel können zwar von diesen eklatanten Fehlentwicklungen und den Hemmnissen beim Ausbau erneuerbarer Erzeugungsanlagen ablenken, nur die Energiewende werden sie gewiss nicht voranbringen.

Wasserstoff im Heizungskeller

Das Berliner Startup HPS Home Power Solutions hat mit dem 60.000 bis 90.000 Euro teuren Energiesystem „picea“ die Wasserstoffwirtschaft für den Heizungskeller miniaturisiert. Es beweist, dass eine autarke Stromversorgung von Wohngebäuden mit Solarenergie mittels Wasserstoffspeicherung möglich ist. Das System wird mit PV-Strom gespeist, besitzt einen Elektrolyseur, einen großen Wasserstoff-Saisonspeicher, eine Brennstoffzelle, die Strom und etwas Wärme erzeugt, sowie eine Batterie zur Abfederung von kurzzeitigen Lastspitzen.

1900 Wasserstoff-Heizung picea / Foto: HPS Home Power Solutions

Für die Heizwärmebereitstellung im Winter ist das System auf ein zusätzliches konventionelles Heizsystem angewiesen. Angesichts des Preises und der Notwendigkeit einer zusätzlichen Heizung stellt sich jedoch zwangsläufig die Frage der Wirtschaftlichkeit und des Gesamtnutzens. Die Stromspeichereffizienz beziffert der Hersteller mit rund 40 Prozent. Da die Abwärme aus allen Wandlungsprozessen genutzt wird, soll der Gesamtnutzungsgrad mehr als 85 Prozent betragen.

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Licht in der Dunkelflaute

Können uns die Erneuerbaren ganzjährig mit Energie versorgen, auch wenn im Winter wenig Sonne scheint und längere Windflauten eintreten? Die Antwort lautet: Ja! Man braucht dazu einen Überfluss an Wind- und Sonnenkraft, Stromleitungen, Reservekraftwerke und Speicher. Fossil- und Atomkraftwerke können dann gefahrlos abgeschaltet werden.
Von Aribert Peters

(4. Juni 2021) Erneuerbare Energie gibt es in Hülle und Fülle, auch in Deutschland. Genutzt wird davon leider noch wenig: Derzeit nutzen wir erneuerbare Energien für knapp 50 Prozent des Stroms und 15 Prozent des Gesamtenergiebedarfes. Wir müssen, können und wollen diesen Anteil in den kommenden Jahren schnell auf 100 Prozent erhöhen. Einerseits hat sich Deutschland vertraglich im Zuge des Klimaschutzabkommens von Paris dazu verpflichtet, andererseits gibt es sonst keine Chancen für die Stabilisierung des Weltklimas.

1900 Windräder in der Nacht / Foto: tickcharoen04 / stock.adobe.com

Photovoltaikausbau

Würde man auf allen Dächern Deutschlands PV-Anlagen installieren, könnte man damit allein so viel Strom erzeugen, wie in Deutschland verbraucht wird (504 TWh). Die auf Dächern installierbare PV-Leistung beträgt 500 GW, rechnet man die Fassadenflächen hinzu, dann sind es 900 GW (bdev.de/eggers). Würde man auch auf Äckern PV-Anlagen bauen, sogenannte Agri-Photovoltaik, und darunter weiter Landwirtschaft betreiben, könnte man theoretisch nochmals 1.700 GW PV-Leistungen installieren (bdev.de/agripv). In Städten könnte man zudem Photovoltaik mit einer Leistung von 154 GW über Parkplätzen und ähnlichen Flächen installieren (bdev.de/urbanepv). Zum Vergleich: Bisher wurden nur PV-Anlagen mit einer Leistung von etwa 50 GW installiert.

Windkraftausbau

Eine Untersuchung der Ingenieurgesellschaft Windguard zeigt, dass durch den Einsatz modernerer Windenergieanlagen, die auch bei Schwachwind hohe Leistungen erzielen, allein auf den bisher ausgewiesenen Flächen die Windstromerzeugung von 100 auf 200 TWh verdoppelt werden könnte. Heute ist in Deutschland nicht einmal ein Prozent der Gesamtfläche für Windenergie ausgewiesen. Doch schon damit könnten wir bei einer Modernisierung bestehender Anlagenstandorte – dem sogenannten Repowering – knapp 40 Prozent unseres Strombedarfes decken. Würde dieser Flächenanteil auf 2 Prozent verdoppelt, so würde allein die Windkraft 80 Prozent unseres Strombedarfes decken!

Überschussstrom

Zu den gerne erzählten Stammtischweisheiten zählt, dass schon heute Unmengen an erneuerbarem Strom nicht genutzt werden – insbesondere, weil es am Netzausbau fehle (siehe „Netzausbau im Überfluss“). Die Wahrheit ist: Nur zwei Prozent des mit den heutigen Anlagen erzeugbaren, erneuerbaren Stroms kann wegen Netzüberlastung oder Stromüberschuss nicht in das Stromnetz eingespeist werden (bdev.de/bnetaq3). Erst wenn dieser Überschuss an erneuerbarem Strom deutlich höher ist, würde es sich lohnen, ihn für knappe Zeiten zu speichern.

Dunkelflautenhäufigkeit

Der Deutsche Wetterdienst hat untersucht, wie oft Erneuerbare Erzeugungsanlagen pro Kalenderjahr über 48 Stunden hinweg weniger als 10 Prozent ihrer üblichen Leistung erbrachten: Bei Windkraftanlagen auf dem Land war das innerhalb eines Jahres 23-mal der Fall, bei Hinzunahme von Off-Shore-Windkraftanlagen nur 13-mal, mit PV-Anlagen nur 2-mal. Bei einer hypothetischen europaweiten Betrachtung tritt das Schreckgespenst 0,2-mal pro Jahr auf – also statistisch betrachtet alle fünf Jahre einmal. Häufigkeit und Dauer künftiger Versorgungslücken hängen folglich vom Stromverbrauch, dem Ausbaustand der Erneuerbaren und der Größe der betrachteten Region ab.

Sicherstellung der Stromversorgung bei Dunkelflauten 
Versorgungssicherheit im Energiebereich in der Gesetzgebung

Überkapazitäten als Lösung

Durch einen raschen Ausbau der Erneuerbaren verringert sich das Dunkelflautenproblem in doppelter Hinsicht: Dauer und Häufigkeit von Engpässen im Winter nehmen ab. Zudem steht im Sommer mehr Überflussstrom zur Verfügung, der in Wasserstoff sowie synthetische Kraftstoffe umgewandelt und im Winter genutzt werden kann. Die verbleibenden Versorgungslücken im Winter können Stromspeicher und Reservekraftwerke gemeinsam decken. Transportleitungen und Lastminderungen tun ein Übriges.

Die Höchstlast im Deutschen Stromnetz liegt derzeit bei rund 80 GW. Ein erneuerbares Stromversorgungssystem wird allen einschlägigen Studien zufolge eine Leistung zwischen 400 und 700 GW bereitstellen, also ein Vielfaches der aktuellen Höchstlast.

Beim derzeitigen Ausbautempo der Erneuerbaren wird es einen nennenswerten Stromüberschuss im Sommer frühestens in 10 Jahren geben. Bis dahin steigt aber auch die Stromnachfrage durch den Umstieg auf Stromheizungen und die Elektromobilität an. Deshalb muss die Ausbaugeschwindigkeit der Erneuerbaren deutlich zulegen.

Studie: Energiesystem Deutschland 2050
Forschungs-Projekte Kombikraftwerk2
Die populären Irrtümer des Professors

Studie über Lösungsansätze

Wie kann man künftig dann den erneuerbar erzeugten Strom aus Zeiten des Überflusses in die knappen Zeiten von Dunkelflauten ohne Wind und ohne Sonnenertrag hinüberretten? Dazu gibt es viele Möglichkeiten, die in einer Studie des Ingenieurbüros BET beziffert und bewertet werden.

Speichermöglichkeiten
  • Power-to-Gas bietet als Langfristspeichermöglichkeit ein praktisch unbegrenztes Potenzial. Der Wirkungsgrad Strom-Gas-Strom liegt nur bei rund 30 Prozent – lässt sich jedoch bei Nutzung der Abwärme (Kraft-Wärme-Kopplung und Nahwärmenetze) auf bis zu 90 Prozent erhöhen. Erneuerbares Gas ist einfach, in großen Mengen und langfristig in Kavernen speicherbar.
  • Nachfrageregelung: Durch zeitweise abschaltbare Stromlieferverträge kann die Leistungsnachfrage in der Spitze gekappt werden. Die Potenziale betragen rund 4 GW in der Industrie, 2 GW bei Haushalten und weitere 2 GW bei Wärmepumpen.
  • Pumpspeicherkraftwerke: Sie haben Kapazität, um den Stromverbrauch Deutschlands für rund 30 Minuten zu decken. Andere Länder in Europa wie die Schweiz, Österreich und Norwegen haben wesentlich größere Speicherkapazitäten.
  • Notstromaggregate: Sie können kurzfristig und für einige Stunden einspringen mit einer Leistung von 5 bis 8 GW.
  • Blockheizkraftwerke: Sie könnten mit Biogas, Erdgas oder Wasserstoff so betrieben werden, dass sie das Stromnetz stabilisieren. Dieses Potenzial wird heute kaum genutzt. Die meisten Bestandsanlagen werden für den Eigenverbrauch betrieben, da sich eine Stromeinspeisung aufgrund von Steuern, Umlagen und Abgaben sowie einer geringen Einspeisevergütung kaum lohnt. Sie könnten – richtig genutzt – eine Leistung von bis zu 25 GW bereitstellen.
  • Überflussstrom kann über elektrische Heizstäbe Häuser zeitweise beheizen. Der Strom spart dadurch fossile Brennstoffe und Emissionen ein. Bei Stromknappheit kann der eingesparte Brennstoff später genutzt werden.
  • Druckluftspeicher ermöglichen hohe Leistungen und können bei Nutzung vorhandener Salzkavernen (CAES) große Speichermengen nutzen, weisen dabei jedoch nur einen geringen Wirkungsgrad auf.
Regierungsbericht

Die Bundesregierung hat 2019 einen Bericht zur Versorgungssicherheit veröffentlicht. Dieser kommt zu dem Schluss, dass in den kommenden Jahren auf dem Strommarkt jederzeit ein bedarfsgerechter Ausgleich von Angebot und Nachfrage erreicht werden kann, man spricht von der „Lastausgleichswahrscheinlichkeit“. Der Bundesrechnungshof kritisierte diesen Bericht im März 2021: „Das Bundeswirtschaftsministerium muss dringend aktuelle und realistische Szenarien untersuchen. Außerdem muss es ein „Worst-Case“-Szenario untersuchen, in dem mehrere absehbare Risiken zusammentreffen, die die Versorgungssicherheit gefährden können“.

Netzausbau

Wenn ein Über- und Unterangebot von Stromerzeugung quer über Deutschland oder Europa hinweg ausgeglichen werden könnte, dann ist die Situation wesentlich einfacher, als wenn dieser Ausgleich nur kleinräumig möglich ist. Kommt ein maßvoller Netzausbau nur langsam voran, dann gibt es einen höheren Bedarf für ebenfalls teure kurz- und längerfristige Speicherung.

Regulierungsrahmen

Ein vollständig erneuerbares Energiesystem muss klug reguliert werden: Durch Gesetze, durch Steuern und Anreize sowie durch Schaffung von Verantwortlichkeiten für die Versorgungssicherheit. Ein solcher Ordnungsrahmen muss schnellstens geschaffen werden. Er schafft Sicherheit für die Versorgung, für die Verbraucher und die Investoren. Das ist, so Prof. Uwe Leprich, eine dringende gesellschaftliche Gestaltungsaufgabe. „Ein neues Design für das künftige Strom-Wärme-System muss vom Ende her neu gedacht und gestaltet werden.“

Fazit

Können die Erneuerbaren eine stabile Stromversorgung sicherstellen, wenn die Atom-, Kohle und Gaskraftwerke stillgelegt werden und wir unseren Strombedarf zu 100 Prozent erneuerbar decken? Die Skeptiker halten das – ganz pauschal – für unmöglich. In vielen Studien wurde
seit Jahren hingegen immer wieder genau durchgerechnet, wie mit geringen zusätzlichen Kraftwerkskapazitäten, die nur kurzzeitig benötigt werden, eine Versorgungssicherheit hergestellt werden kann. Die Rahmenbedingungen dafür müssen umfassend neugestaltet werden.

Der Ausbau der erneuerbaren Energien erfolgt angesichts der Klimakrise viel zu langsam. Noch immer gibt es gemessen an der Stromnachfrage viel zu wenig erneuerbare Erzeugungskapazitäten. Das ist angesichts der drastisch gesunkenen Erzeugungskosten für Wind- und PV-Strom nicht nachvollziehbar.

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Bundestagswahl ist Klimawahl

Die Schicksalswahl für den Klimaschutz rückt näher. Viele Menschen hätten sich in den vergangenen vier Jahren mehr Klimaschutz von der Politik gewünscht, insbesondere beim Ausbau erneuerbarer Energien, im Verkehr und im Gebäudebereich. Im September 2021 entscheiden wir darüber, ob dem Klimawandel in den kommenden vier Jahren endlich die nötige Priorität eingeräumt wird.
Von Aribert Peters

(17. Mai 2021) Die Politik der nächsten Bundesregierung wird darüber entscheiden, ob wir unsere Verpflichtungen des Pariser Klimaschutzabkommens einhalten werden. Viele Bürger wollen eine klimaaktive Bundesregierung wählen. Klimaschutz sollte an erster Stelle der politischen Agenda stehen. Was planen die in Klimagruppen engagierten Bürger? Und wie können Sie selbst aktiv werden?

1900 Bundestag Inschrift Dem Deutschen Volke / Foto: Andreas Gruhl / stock.adobe.com

Es gibt bereits eine sehr große Zahl von aktiv für den Klimaschutz engagierten Menschen. Sie wollen ihren Mitmenschen vermitteln, was bei dieser Wahl auf dem Spiel steht: Dass es um das Überleben der Spezies Mensch geht. Ich möchte Sie an dieser Stelle mit einigen der sehr zahlreichen Aktionen vertraut machen, die gerade mit großer Intensität vorbereitet werden. Vielleicht wollen Sie an der einen oder anderen Aktion sogar selbst aktiv mitwirken?

Die Klimaaktivisten sind bereits sehr breit aufgestellt: Das Spektrum reicht von Kirchen über Gewerkschaften, den Mieterbund bis zum Verbraucherschutz. Viele Organisationen wirken zusammen in der Klimaallianz, in der auch der Bund der Energieverbraucher e.V. seit Jahren Mitglied ist. Die Fridays-Bewegung besteht inzwischen aus zahlreichen eigenständigen Gruppen, die vom Together for Future e.V. beraten und koordiniert werden. Darüber hinaus gibt es sehr viele Gruppen, die bundesweit und örtlich wirken wie zum Beispiel Extinction Rebellion, Ende Gelände aber auch die etablierten Naturschutzverbände wie NABU, Greenpeace sowie der BUND sowie natürlich auch unzählige kleine lokale Gruppen ohne große Organisation im Hintergrund.

Die große Vielfalt der Initiativen zeigt eines ganz deutlich: Es gibt sehr viele Menschen, die sich aktiv für mehr Klimaschutz und eine Umgestaltung der Gesellschaft einsetzen. Es gibt auch eine gute Vernetzung zwischen diesen Gruppen und Aktivitäten. Wer sich nicht in Aktionsgruppen oder Organisationen engagieren möchte, hat zahlreiche Möglichkeiten, seine Meinung in den politischen Prozess einzubringen. Ein besonders wirksames Werkzeug sind Gespräche mit denjenigen, die gewählt werden wollen. Kandidaten auf ein politisches Amt wollen den WählerInnen gefallen, man muss sie daher spüren lassen, dass dies nur gelingen kann, wenn sie die Themen Klimaschutz, Energiewende und Verbraucherschutz ernst nehmen.

1900 Diagramm CO2-Emissionen pro Kopf / Daten: ourworldindata.org

Vergleicht man den CO2-Ausstoß führender Industrienationen pro Kopf, zeigt sich das klimaschädliche Verhalten Deutschlands, aber auch eine leicht positive Entwicklung. In den kommenden zehn Jahren kann und muss es eine Halbierung geben.

Versprechen für den Klimaschutz

Jeder kann ab Mitte Mai 2021 online ein Versprechen abgeben, dem Klimaschutz bei seiner Wahlentscheidung die höchste Priorität einzuräumen sowie mit Freunden, Verwandten und Kollegen darüber zu sprechen. Unter dem Titel „Klima-Pledge: meine Stimme für die Zukunft“ wollen Campact, Deutscher Naturschutzring, Klimaallianz, die Fridays-Bewegungen und der NABU über eine Million Versprechen sammeln.

Klima-Wahlcheck

Ein verbändeübergreifender Klimawahlhelfer wird die Wahlprogramme der Parteien auf Klimaschutzaspekte bewerten und die Ergebnisse – ähnlich wie der bekannte Wahl-O-Mat – interaktiv darstellen. Das Tool „Klima-Wahlcheck“ wurde bereits für Landtags- und Kommunalwahlen genutzt und soll von Parents for Future, Fridays for Future und mit fachlicher Beratung durch die Scientists for Future auch für die Bundestagswahl bereitgestellt werden. Darüber hinaus veröffentlicht die Klima-Allianz Deutschland Bewertungen der Parteien und andere Infos zu den Klimawahlen auf Ihrer Webseite.

Klimaschutzgesetz verlangen

Ein Sofortprogramm nach der Bundestagswahl muss die wichtigsten Bremsen für wirksamen Klimaschutz lösen. Wie ein entsprechendes „Klimaschutzgesetz“ konkret aussehen soll, darüber machen sich viele Experten Gedanken, koordiniert vom Verein German Zero.

#WähltKlimaschutz

Die Klima-Allianz macht mit der Kampagne #WähltKlimaschutz in den sozialen Medien auf die Notwendigkeit und Relevanz einer sozial gerechten und 1,5-Grad-kompatiblen Klimapolitik aufmerksam. Das aktuelle Motto lautet: „Wir stellen uns auf den Kopf, weil das Klima Kopf steht.“ Sollten Sie auf dem Kopf stehende Profilbilder im Internet sehen, nimmt die betreffende Person wahrscheinlich an dieser Aktionsform teil.

Bürgerrat Klima

Am 26. April 2021 hat der mit 160 zufällig ausgelosten Personen besetzte Bürgerrat Klima seine Arbeit aufgenommen. Im Herbst soll ein von diesen Bürgern ausgearbeitetes Papier über die konkrete Ausgestaltung der klimaneutralen Zukunft Deutschlands vorgelegt werden. Die kommende Bundesregierung wird durch Empfehlungen des Bürgerrates nicht gebunden – wird sich aber zu rechtfertigen haben, wenn ihre Politik hinter den Vorschlägen des Bürgerrates zurückbleibt. In Frankreich und Irland haben Bürgerräte bereits bewiesen, dass diese Form der Politikberatung funktionieren kann. Die harten Kernforderungen wie ein niedrigeres Tempolimit auf Autoroutes, Klimasteuern auf Dividenden und die Aufnahme von Umweltschutz als Staatsziel in die Verfassung hat Präsident Emmanuel Macron direkt abgelehnt, musste dafür über Monate harsche Kritik einstecken und teilweise einlenken. Inzwischen befinden sich von rund 150 konkreten Vorschlägen des französischen Bürgerrates rund 45 in Umsetzung.

Omas for Future

Die Omas for Future planen bundesweit ihre Forderungen an die Politik auf bunte Bänder zu malen. Initiiert wurde diese Aktionsform von Cordula Weimann. Mit den Forderungsbanderolen sollen überall im Land Bäume geschmückt werden. Und danach wollen die Omas mit vielen Fahrrädern nach Berlin radeln, um dort die Bänder an die Politik zu übergeben.

Zukunftsbilder

Wie sieht eine klimaverträgliche Zukunft aus? Dazu entwickeln die Scientists for Future unter dem Titel „Rückblick aus der Perspektive 2040“ unterschiedliche Zukunftsbilder. Eine ähnliche Aktion haben Parents for Future unter dem Titel „Vision 2035“ gestartet. Die Bilder sollen künstlerisch gestaltet werden und eine Vorstellung davon vermitteln, wie ein klimaverträgliches Leben konkret aussehen könnte.

Gespräche mit Politikern

Bürger sollen mit ihren örtlichen Wahlkreisabgeordneten sowie Wahlkandidaten über die 1,5-Grad-Politik reden und ihnen ein Versprechen für mehr Klimaschutz abverlangen. Die Idee dahinter: „Industrie-Lobbyisten reden ständig mit dem Bundestag. Wenn wir gehört werden wollen, müssen wir das auch tun!“ Die Aktion Schwarm for Future des Together for Future e.V. bietet dazu Material und ein Online-Training an. Besonders vor Wahlen suchen Politiker in ihrem Wahlkreis das Gespräch mit Bürgern und wollen zuhören. Dies ist die beste Gelegenheit, um den Willen von uns Bürgern an die Politiker heranzutragen.

Segment-ID: 18527
Klimaneutral bis 2035: Illusion oder Möglichkeit?

Die Bundesregierung plant, Deutschland bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu machen. Die Wissenschaft, das Paris-Abkommen und Klimaaktivisten fordern jedoch, dass die Klimaneutralität bis zum Jahr 2030 oder 2035 erreicht werden müsse. Können wir das schaffen? weiter lesen

Segment-ID: 18441
Die Zivilgesellschaft formiert sich

Die Klimakrise nimmt erschreckende Ausmaße an. Wirtschaft und Politik reagieren darauf bisher nicht adäquat. Das Nichthandeln, so sehen es immer mehr Menschen, bedroht das Überleben unserer Spezies. Aribert Peters berichtet über die verschiedenen Formen des Protestes: Auf der Straße, in den Gerichtssälen und in den Kommunen. weiter lesen

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Berechtigte Zweifel an den Zweifeln

Was verleitet Menschen dazu, erwiesene Fakten und einen weltweiten wissenschaftlichen Konsens zur Klimakrise leichtfertig beiseite zu wischen? Warum sind Zweifel an der Klimakrise so bequem, so wirkungsvoll und so verheerend? weiter lesen

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Energiewende

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Ausgebremst

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Steag verklagt Deutschland

Wer der Annahme erlegen ist, dass der Ausstieg Deutschlands aus der Kohlestromproduktion bereits beschlossene Sache sei, könnte sich getäuscht haben. weiter lesen

Segment-ID: 18360
Corona-Konjunkturpaket

Milliarden für Wasserstoff weiter lesen

Segment-ID: 18329
Datteln 4

Neues Kohlekraftwerk genehmigt weiter lesen

Segment-ID: 18216
Ortstermin: Kohleausstieg im Kieler Wärmenetz

Deutschland debattiert über den Kohleausstieg bis zum Jahr 2038 – die Kieler Stadtwerke haben bereits dieses Jahr Fakten geschaffen. weiter lesen

Segment-ID: 18210
Energiewendeskeptiker

Halbwahrheiten zur Energiewende weiter lesen

Segment-ID: 18193
Schüler fordern sofortigen Klimaschutz

Seit einem halben Jahr demonstrieren Schüler in Deutschland freitags für einen stärkeren Klimaschutz und die sofortige Ergreifung wirksamer Maßnahmen seitens der Politik. Die über 100 lose organisierten Ortsgruppen der Bewegung „Fridays for Future“ haben sich jetzt auf konkrete Forderungen verständigt. weiter lesen

Segment-ID: 18183
Flaute beim Windkraftzubau

Im Jahr 2018 konnte die Erzeugung von Windstrom in Deutschland laut Zahlen des Umweltbundesamtes um 5,6 Prozent zulegen und hat einen neuen Höchststand erreicht . weiter lesen

Segment-ID: 18177
Wissenschaft unter Verschluss

Seit dem Jahr 2017 haben allein das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi), das Bundesumweltministerium (BMU) sowie das Bundeslandwirtschaftsministerium (BMEL) gut 280 Studien zum Klimaschutz in Auftrag gegeben. weiter lesen

Segment-ID: 18174
Schulstreik

Schülerproteste gegen Klimapolitik weiter lesen

Segment-ID: 18126
Bundesrechnungshof kritisiert Energiewende-Umsetzung

Der Bundesrechnungshof hat mit deutlichen Worten kritisiert, wie die Energiewende durch das Bundeswirtschaftsministerium umgesetzt wird. weiter lesen

Segment-ID: 17946
Change – Die radikale Wende

Vorschläge von Graeme Maxton weiter lesen

Segment-ID: 17945
Kommentar

Verantwortungslose Politik in Berlin weiter lesen

Segment-ID: 17943
Bürgerbefragung

Rückhalt für die Energiewende weiter lesen

Segment-ID: 17649
Spirale des Schweigens

Es mutet gespenstisch an, wenn die Herausforderungen unserer Zeit, wie der Klimawandel und das Versiegen fossiler Energiequellen, in der öffentlichen Diskussion nicht stattfinden. Wie konnten diese Themen aus der öffentlichen Diskussion verschwinden? weiter lesen

Segment-ID: 17639
Die Mär vom schmutzigen Elektroauto

Ständig stolpert man über Rechtfertigungsversuche, die dem deutschen Autofahrer das Gewissen reinwaschen sollen und das Elektroauto als Umweltsau identifizieren. weiter lesen

Segment-ID: 17579
Kritik der Expertenkommission

Am 31. Oktober 2017 hat die Expertenkommission anlässlich der Regierungsbildung eine zusätzliche aktuelle Bestandsaufnahme veröffentlicht. weiter lesen

Segment-ID: 17587
Elektrifizierung der Wärmeversorgung?

Wärmepumpen leisten in der Praxis selten, was die Datenblätter versprechen. weiter lesen

Segment-ID: 17567
Umsteigen auf einen elektrischen Klimakiller?

Der Umstieg auf Elektrofahrzeuge führt in den nächsten beiden Jahrzehnten zu einer zusätzlichen Klimabelastung. Das spricht nicht unbedingt gegen Elektrofahrzeuge, jedoch für eine grundsätzliche Wende in der Energie- und Verkehrspolitik. weiter lesen

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Archiv Energiewende

Alle Meldungen und Artikel zum Thema Energiewende finden Sie in unserem Archiv:

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