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Deutschland 2050: komplett erneuerbar?

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Wie soll in Zukunft die Energieversorgung aussehen? Ist eine totale Umstellung auf erneuerbare Energieträger realisierbar? Welche Maßnahmen müssen ergriffen werden, um den Strukturwandel zu erzielen? Mit diesen und ähnlichen Fragen hat sich der Forschungsverbund Erneuerbare Energien (FVEE) im Auftrag des Bundesumweltministeriums auseinandergesetzt und als Ergebnis die Studie Energiekonzept 2050 veröffentlicht, die die Antworten bieten soll.

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Die Ansprüche an dieses Konzept sind hoch: Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit müssen genauso gegeben sein wie eine kostengünstige Umsetzung. Dabei soll die gesamte Deckung des Energiebedarfs (Strom, Wärme, Kraftstoff) aus 100% regenerativen Energieträgern bereitgestellt werden können. Betrachtet wurden die technologischen Komponenten und Transformationsprozesse, die vonnöten sein werden sowie die Bedeutung von Forschung, Entwicklung und Politik.

Im Zentrum der Energiewende muss demnach die Umgestaltung des derzeit noch zentral ausgerichteten Versorgungssystems hin zu einer dezentralen, angebotsorientierten Struktur stehen, die ergänzt wird durch ein Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsnetz mit intelligenter Steuerung (sogenannten Smart Grids). Eine Entwicklung, die Deutschland nicht im Alleingang machen kann, sondern die als gesamteuropäische Lösung unter Einbeziehung Nordafrikas angedacht ist.

Die zentralen Punkte im Überblick:

Energieeffizienz: Es ist anzunehmen, dass der Energiebedarf bis zum Jahr 2050 weiterhin ansteigt. Um nicht im gleichen Maße auch die Energiebeschaffung ausbauen zu müssen, sie womöglich sogar reduzieren zu können, sollen erhebliche Steigerungen in der Effizienz erzielt werden. Eine verbesserte Umwandlung und Nutzung von Energie wird unabdingbar. So sollen z.B. Kraft-Wärme-Kopplungen und Wärmedämmungen stärker zum Einsatz kommen, um unnötige Energieverluste zu mindern.

Optionenvielfalt: Damit die Versorgung jederzeit sichergestellt ist, müssen die verschiedenen Möglichkeiten erneuerbarer Energien vollständig ausgenutzt werden. Auch wenn eine Ressource zwischenzeitlich ausfallen sollte, kann das breite Spektrum der Alternativen den Energiebedarf weiterhin komplett abdecken. Vorgesehen ist demnach ein Mix aus Windkraft, Photovoltaik, solarthermischer Wärmeerzeugung, Wasserkraft, Biomasse-Reststoffnutzung, Geothermie, Biogas und Wellenenergie, wobei das Hauptaugenmerk auf die Energie von Sonne und Wind gelegt werden soll.

Energiespeicherung: Regenerative Energien fluktuieren, d.h. die Energiegewinnung ist abhängig von äußeren Bedingungen; regionale Über- oder Unterkapazitäten können auftreten. Um dennoch eine hohe Versorgungszuverlässigkeit sicherzustellen, müssen der Ausbau und die Integration von Speichermöglichkeiten im Energiesystem vorangebracht werden, die zugleich fähig sind, Angebot und Nachfrage abzustimmen und zu steuern. Vorgeschlagen werden elektrochemische Speicher für den kurzfristigen sowie chemische Speicher für den mittel- bis langfristigen Bedarf, wobei als Speichermedien synthetisches Methan und Wasserstoff – beide erzeugt aus erneuerbaren Quellen – als geeignet gelten. Auch Wärmespeichersysteme sind denkbar.

Kombikraftwerke: Die Etablierung sogenannter Regenerativer Kombikraftwerke ist ein weiterer wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem Energiesystem auf Basis 100% erneuerbarer Ressourcen. Diese Werke sollen das koordinierte Zusammenwirken verschiedener Energiequellen ermöglichen und somit eine bedarfsgerechte Energieversorgung gewährleisten. Eine Kopplung findet zwischen nur bedingt regelbaren (z.B. Sonne, Wind) und regelbaren Energieträgern (z.B. Biogas) statt. Außerdem gehört mindestens ein Pumpspeicherwerk dazu, das Überkapazitäten für Zeiten mit Energiedefiziten abspeichert. Die benötigte Speicherkapazität beläuft sich auf ca. 20 Terawattstunden (TWh); aktuell ist gerade die Speicherung von 0,04 TWh möglich. Ein massives Erweitern ist folglich unbedingt notwendig. Als chemischer Energieträger wird diesbezüglich vor allem auf erneuerbares Methan gesetzt.

Mini charges at fair
Vattenfall / Foter / CC BY-NC-ND

E-Mobilität: Strom gilt als universell einsetzbar und leicht zu transportieren. Ihm gebührt daher eine besondere Stellung in der zukünftigen Energieversorgung. Besonders die Bereiche Verkehr und Mobilität sollen an ihm ausgerichtet werden: Elektromobilität lautet das Stichwort, das hocheffiziente Elektromotoren verspricht. Für Langstreckenverkehr und Luftfahrt wird dagegen auf Biokraftstoffe gesetzt.

Forschung und Entwicklung: Derzeit ist die Technologie einiger erneuerbarer Energieträger noch nicht ausgereift genug, um einen Massenmarkt tatsächlich zu bedienen. Große Relevanz kommt daher den Bereichen Forschung und Entwicklung zu. Verfahrens- und Systemtechniken müssen optimiert und neue Materialien erprobt werden, damit die Versorgungssicherheit bis 2050 wirklich gegeben sein kann. Der Marktausbau soll parallel zu den Forschungen erfolgen und der gegenseitige Austausch eine kontinuierliche Verbesserung der Technik ermöglichen.

Politik: Die Europäische Union hat für ihre Mitgliedsstaaten das verbindliche Ziel gesetzt, dass bis 2020 mindestens 20% des Gesamtenergieverbrauchs aus regenerativen Quellen stammen muss. Da der Strukturwandel allerdings nicht allein durch Selbstregulierung geschieht, ist die Politik besonders gefragt. Nur klare gesetzliche Bestimmungen werden in der angestrebten Zeit auch zur Erreichung der Ziele führen. So könnten beispielsweise Gebäudesanierungsprogramme vorangebracht, der Energiepass verbessert, das System der Kombikraftwerke ausgebaut, Smart Grids in Pilotprogrammen getestet oder zusätzliche Förderungen beschlossen werden. Wie schnell und wie gut die Energiewende verlaufen wird, hängt direkt von dem Willen und der Entschlussfreudigkeit der Regierung ab.

Kosten: Wichtig erscheinen bei diesen Vorschlägen allerdings auch die ökonomischen Gesichtspunkte. Der FVEE stellt heraus, dass für die angedachten Veränderungen etwa bis zum Jahr 2030 Mehrkosten anfallen werden, die Energieversorgung danach jedoch günstiger sein wird als die durch fossile und atomare Energieträger. So müssen zunächst zwischen 7 bis 13 Mrd. Euro jährlich zusätzlich investiert werden, bis der Break-Even-Point erreicht wird, was spätestens 2030 der Fall sein soll. Bis 2050 sagt der Verbund sogar eine Gesamtkostenersparnis von 61,3 Mrd. Euro voraus. Neben den Aspekten der Nachhaltigkeit und des Umweltschutzes können demnach auch die finanziellen Aussichten überzeugen.  .

Allen populären Zweifeln zum Trotz, ob denn das Umstellen des konventionellen Energiesystems auf erneuerbare Energieträger bis zur Mitte dieses Jahrhunderts machbar wäre, schafft es der FVEE ein ganzheitliches Konzept vorzustellen, mit dem genau dieses Ziel erreichbar scheint.

Ausführliche Informationen zu allen hier dargestellten Einzelpunkten, sind nachfolgend abrufbar.

Download pdf-Datei: Energiekonzept 2050

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