Deutschlands Strom: Die verschätzte, verplante, ignorierte Energiewende
Die letzten Atomkraftwerke sind vom Netz gegangen. Längst geplante Stromtrassen werden nicht gebaut. Erneuerbare Energie kann in Spitzenzeiten nicht gespeichert werden, sondern muss abgeschaltet werden. In Süddeutschland fehlen Windkraftanlagen und Photovoltaik auf großen Dachflächen ist eine Seltenheit.
Es ist sicher kein zu hartes Urteil, wenn man der Energiewende in Deutschland eine gewisse Inkonsequenz und Planlosigkeit vorwirft. Solaranlagen werden errichtet, aber meist nicht dort, wo der Strom direkt genutzt werden kann. Stattdessen steigt der Überschuss in den Mittagsstunden immer weiter, ohne Verwendung dafür.
Windkraftanlagen werden durch Auflagen verzögert oder verhindert. Und Stromspeicher, egal ob Batterien oder ein Pumpspeicherwerk, können dank Netzentgelt bei der Stromentnahme und noch einmal Netzentgelt bei der Wiedereinspeisung nicht wirtschaftlich betrieben werden.
Zudem scheint an Erdgas weiterhin kein Weg vorbeizuführen. Es muss aushelfen, wo alternative Wärmequellen fehlen, und einspringen, wenn kurzzeitig der Strombedarf stark ansteigt.
Zehn Jahre vorausschauen will gelernt sein
Immerhin sorgen die Netzbetreiber im Hintergrund mit der Errichtung neuer Leitungen, mit netzbildenden Wechselrichtern oder rotierenden Phasenschiebern dafür, dass Deutschland zu den Ländern mit den weltweit wenigsten Stromausfällen gehört. Aber auch dieser Umbau, der der Stromversorgung mit erneuerbaren Energiequellen gerecht wird, findet erst seit wenigen Jahren statt.
Die Gründe für fehlende Technik, fehlende Anreize und fehlende Koordination liegen in einer Zeit, als die Energiewende endlich Fahrt aufnehmen sollte. Deutschland zählte zu den führenden Nationen bei der Photovoltaik, entwickelte immer größere Windkraftanlagen und suchte nach Möglichkeiten, Strom kurz- und langfristig zu speichern.
Studien von Fraunhofer, UBA und DLR ausgewertet
Golem.de hat sich wichtige Studien aus den Jahren 2010 bis 2012 angeschaut, die als Fahrplan für die Politik dienen sollten, um die damals bereits ambitionierten Klimaziele bis 2050 zu erreichen. Andere Forschungsinstitute bezogen sich darauf, auch in der Bibliothek des Bundestags(öffnet im neuen Fenster) sind sie zu finden. Aus heutiger Sicht liefern sie aber auch zahlreiche Erklärungen, warum die Energiewende in ihrer Gesamtheit kein überzeugendes, durchdachtes Bild abgibt.
Analysiert wurden die Publikationen Energieziel 2050: 100 % Strom aus erneuerbaren Quellen(öffnet im neuen Fenster), CO2-Emissionsminderung(öffnet im neuen Fenster), Nachhaltige Stromversorgung der Zukunft(öffnet im neuen Fenster), Energietechnologien 2050 – Schwerpunkte für Forschung und Entwicklung(öffnet im neuen Fenster) und 100 % erneuerbare Energien für Strom und Wärme in Deutschland(öffnet im neuen Fenster). Erstellt wurden sie vom Umweltbundesamt (UBA), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), dem Ingenieurbüro für neue Energien, dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, dem Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik und dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung. Überschneidungen bei der Autorenschaft gab es dabei nicht.
Verschätzte Energiewende
Während sämtliche Studien auf das Fernziel der vollständigen oder größtmöglichen CO2-Neutralität im Jahr 2050 hinarbeiten, werden auch die Zwischenschritte beschrieben. Anhand dieser, insbesondere für das Jahr 2020, zeigt sich, dass sämtliche Ausblicke den Ausbau der erneuerbaren Energien unterschätzt haben.
Das überrascht insofern, als dass keine der Analysen in dem kurzen Zeitraum zwischen Ende 2010 und Anfang 2011 verfasst wurde, als Deutschland plötzlich doch nicht mehr aus der aus der Atomkraft aussteigen wollte – bis die Nuklearkatastrophe von Fukushima ihren Lauf nahm. Darüber hinaus war 2020 der abrupte Wegfall russischen Gases noch nicht ins Sicht.
An geopolitischen Ereignissen kann es demnach nicht liegen, dass selbst die optimistischste Einschätzung 10 Prozent hinter der Realität zurückblieb. Meist wurde ein Anteil erneuerbarer Energien von 30 Prozent erwartet. 2020 lag dieser jedoch bereits bei knapp 47 Prozent(öffnet im neuen Fenster). Mittlerweile sind es 55 Prozent. Der Ausbau wurde somit um mehr als die Hälfte niedriger eingeschätzt.
Triumphale Photovoltaik
Die Zahlen für den Ausbau der Windkraft wurden niedriger als in der Realität eingeschätzt, besonders weit daneben lag man aber bei der Verbreitung von Solaranlagen. Das hängt zum Teil mit den damals hohen Stromgestehungskosten zusammen, also dem erwartbaren Preis für produzierten Strom mit Blick auf die Investitionskosten, der bei über 40 Cent pro Kilowattstunde lag.
Es liegt aber auch an Studien, zum Beispiel von der Internationalen Energieagentur(öffnet im neuen Fenster), vor denen selbst in hier analysierten Arbeiten gewarnt wurde. Dort ging man bis zum Jahr 2030 von einer Leistung von 150 Gigawatt (GW) für alle Solaranlagen weltweit aus.
Das Fraunhofer ISI setzte in einer eigenen Rechnung immerhin 1.860 GW an. Schon 2024 waren weltweit 2.300 GW(öffnet im neuen Fenster) installiert. Deutschland wurde ein Potenzial von maximal 115 GW bescheinigt. Mittlerweile geht man hierzulande von installierbaren 1.000 GW aus.
Billiger als gedacht
Bei den Kosten für die Energiewende klaffen Wirklichkeit und Schätzung ebenfalls weit auseinander. Die Einschätzungen für die Kosten für Windkraftanlagen decken sich zwar noch mit der Realität, dafür setzte man für das Jahr 2020 die Preise für Solarzellen doppelt so hoch an. In zwei Studien sollte Photovoltaik noch im Jahr 2050 teurer sein, als sie bereits jetzt ist.
Auch die Abschätzungen zu den Produktionskosten für Batteriespeicher liegen dort, wo sie genannt werden, bei einem Vielfachen der heute üblichen Marktpreise – und zwar für das Jahr 2050. In der Studie des Umweltbundesamtes aus dem Jahr 2010 wird sogar angezweifelt, dass bis dahin Batterien in ausreichender Kapazität produziert werden könnten, um das Stromnetz zu unterstützen.
Tatsächlich entstehen bereits aktuell Stromspeicher, die über Stunden den Ausfall ganzer Kraftwerke kompensieren können. Und es dürften schnell mehr werden.
Verplante Energiewende
Die unzutreffenden Schätzwerte schlagen sich auch in den Modellen nieder, nach denen das Energiesystem der Zukunft aufgebaut werden sollte. Der Ausbau des Energieträgers Wind scheint auch aus heutiger Sicht noch in einem realistischen Rahmen, wenn auch nicht in allen Studien. Bei Strom aus Photovoltaik liegen aber alle Arbeiten weit hinter den aktuell absehbaren Möglichkeiten zurück.
Deshalb wird in den Studien unter anderem der Import von Wasserstoff oder synthetischem Methan als Ersatz diskutiert. Zudem gibt es durchweg einen ganz anderen Ansatz bei der Stromspeicherung der erneuerbaren Energien.
Das liegt natürlich auf der Hand, wenn Batteriespeicher entweder ganz ausgeschlossen oder zumindest als annähernd unbezahlbar angesehen werden. Stattdessen wird die Umwandlung in Wasserstoff und davon ausgehend in weitere Gase diskutiert.
Technisch möglich oder theoretisch möglich
Zumindest teilweise entsteht der Eindruck, als seien die Elektrolyse von Wasserstoff sowie dessen Speicherung und der Transport in großen Stil bereits 2010 technisch umsetzbar gewesen. Dabei bleibt der gesamte Prozess auch im Jahr 2025 noch aufwendig und teuer und ist weit davon entfernt, für ein ganzes Land relevante Mengen an speicherbarer Energie zu liefern.
Erstaunlich ist auch die Ablehnung von Batterien, die im Jahr 2010 schon in unzähligen mobilen Geräten zu finden waren, außerdem in Hybridfahrzeugen oder sehr vereinzelten Großspeichern(öffnet im neuen Fenster). Stattdessen nennt ein Bericht drei geplante Pumpspeicherwerke in Deutschland, von denen keines über die Planungsphase hinauskam.
Gas als Allheilmittel
So erklärt sich zumindest, weshalb der Einsatz umfangreicher Batteriesysteme bis vor Kurzem kaum eine Rolle gespielt hat. Stattdessen hielt und hält sich die Hoffnung, man könne genügend erneuerbaren Strom in weiterhin zu entwickelnden großtechnischen Anlagen in Form von Gasen speichern.
Immerhin wären die Speichermöglichkeiten für den Winter bereits vorhanden. Mehr als 200 Terawattstunden Heizenergie können in deutschen Gasspeichern untergebracht werden. Mehr als ein kompletter Wintermonat ließe sich damit überbrücken.
Gleichzeitig nährt sich dieses Vorgehen von der Hoffnung, dass irgendjemand etwas erfinden wird und alle offensichtlichen Probleme damit gelöst wären. Diese Haltung ist bequem, erscheint aber wenig erfolgversprechend.
Ignorierte Energiewende
Dabei stecken in den teils Hunderte Seiten starken Papieren wichtige Handlungsempfehlungen, die an Aktualität an nichts eingebüßt haben. Anderes hingegen darf zu Recht vergessen werden.
So wird in der Arbeit Energieziel 2050 von einem Ausbau der Windenergie an Land ausgegangen, der noch unter dem aktuellen Niveau liegt. Das hätte zur Folge gehabt, dass selbst der in der Studie zu niedrig angesetzte Zubau an Photovoltaikanlagen zu einer höheren Stromproduktion im Sommer als im Winter geführt hätte. Eine Lösung für das sich daraus ergebende Speicherproblem liefert der Text nicht.
Die kuriosen Annahmen zur Windkraft erklären sich daraus, dass die Leistung von Windkraftanlagen ohne schlüssige Gründe bei maximal 5 Megawatt (MW) gedeckelt wird. Dabei drehten sich schon damals in Altenwerder zwei Windräder mit höherer Leistung.
Mittlerweile sind 15 MW erreicht. Anlagen mit mehr als 20 MW sollen folgen, was nicht nur auf dem Meer einen schnelleren und effizienteren Zubau erlaubt. Bei nur 5 MW hingegen wirken die angenommenen Beschränkungen halbwegs schlüssig, weil ein Vielfaches an Windkraftanlagen nötig wäre.
Kluge Forderungen ans Stromnetz
Immerhin empfehlen die Autoren mit Blick auf die insgesamt zu geringe Produktion aus erneuerbaren Energien wichtige Maßnahmen für das deutsche Stromnetz: Das Lastmanagement muss digitaler und wesentlich steuerbarer werden. Auch die stärkere Integration in das europäische Stromnetz für eine bessere Verteilung von lokaler Über- und Unterproduktion von Strom wird nahegelegt.
Auch die weiteren Arbeiten machen das Stromnetz als Schwachpunkt aus. Ebenfalls 2010 wurde vorhergesagt, dass die Übertragungsebene, also Umspannwerke und Transistoren, viele Aufgaben übernehmen müsste, die bisher Großkraftwerke leisten.
Dazu zählen eine dezentrale Blindleistungssteuerung und eine bessere Regelbarkeit von Verbrauchern wie zu ladenden Elektroautos und elektrischen Wärmekraftwerken im Stromnetz.
Schon beim Ausbau mitdenken
Weiterhin wird in fast jeder Publikation betont, wie wichtig ein kluges Vorgehen beim Ausbau sei. So rechnet die unter anderem vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt verfasste Leitstudie 2010 vor, dass bei einer gesamteuropäischen Verteilung von Windkraft- und Solaranlagen 6.000 Volllaststunden bei der Stromproduktion erzielt werden könnten.
Damit wären für 70 Prozent des Jahres keine Stromspeicher nötig. Auch das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung empfahl bereits 2010, den Ausbau der Windkraft unbedingt dezentral über ganz Deutschland zu verteilen.
Schließlich sei es nahezu ausgeschlossen, dass nirgendwo im Land Wind wehe. So könne stets Strom eingespeist werden, während an vielen Stunden im Jahr die Überkapazitäten gespeichert würden. Sogar die Abschattungsverluste in Windparks wurden in die Berechnung aufgenommen. Sie liegen bei 6 bis 10 Prozent.
Augenscheinlich wurden die Ratschläge bisher nicht befolgt.
Glück gehabt
Es bleibt festzuhalten, dass sämtliche analysierten Studien großer Forschungsinstitute zur Energiewende nicht nur bis hierher weit neben der Realität lagen. Sie haben den Ausbau der erneuerbaren Energien durchweg signifikant zu niedrig angesetzt. Auch wenn Zukunftsprognosen auf 40 Jahre kaum zutreffen können, ist der eindeutige Trend ein Problem.
Setzt man eine typische Fehlerrechnung an, erscheint es extrem unwahrscheinlich, dass nicht in einem einzigen Fall eine optimistischere Einschätzung zustande gekommen ist. Das Gleiche gilt für die Kosten der Energiewende, die insbesondere für Photovoltaik und Batteriespeicher durchweg um ein Vielfaches zu hoch angesetzt wurden.
Glück gehabt, könnte man sagen, denn keines der analysierten Szenarien überzeugt tatsächlich. Zu viele hypothetische Annahmen zu zukünftigen Wasserstoffantrieben und Speichermethoden, die es noch gar nicht gibt, wurden gemacht. Die potenzielle Weiterentwicklung bestehender Techniken hingegen wurde fast durchweg ignoriert.
Das Positive
Immerhin deutet sich damit an, dass die Kosten für die Energiewende um ein Vielfaches niedriger ausfallen dürften, als noch vor 10 bis 15 Jahren angenommen wurde. Auch die Begrenzung der Erderwärmung erscheint mit den aktuellen Ausbauzahlen wesentlich realistischer. Schließlich lässt der vielfach schnellere Ausbau von Photovoltaik, die Verbreitung von Speichersystemen und der Bau von leistungsstarken Windrädern weltweit beobachten.
In den geprüften Arbeiten wurde von bis zu 3 °C Erderwärmung ausgegangen. Vielleicht sind weniger als 2 °C doch noch erreichbar. Immerhin erscheint es aus heutiger Sicht deutlich realistischer, den enorm hohen Einsatz fossiler Energieträger zu begrenzen. Die nächsten Generationen dürfte das sicherlich freuen.
Und abgesehen von der recht starren Fokussierung auf Wasserstoff und synthetische Gase, die dennoch zukünftig eine gewisse Rolle spielen dürften, gibt es kluge Handlungsempfehlungen für eine europäische Koordination des Stromnetzes, eine bessere Abstimmung beim Ausbau der erneuerbaren Energiequellen oder der Diversifizierung bei den Speichersystemen.
Bis 2050 bleiben noch ein paar Jahre, um sie umzusetzen.
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