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Verlagsspezial

: Vor Deutschland liegt ein Marathon

Bild: Butsaya iStock

Deutschland und seine emissionsintensiven Sektoren müssen sich auf einen Langstreckenlauf einstellen, für den kaum trainiert werden konnte. Kürzlich hat zudem der Weltklimarat mit seinem aktualisierten Bericht in aller Deutlichkeit darauf hingewiesen, dass sich die schwersten Folgen vermutlich nur mit einer Unterschreitung des 1,5-Grad-Ziels verhindern lassen. Kommen zu dem Langstreckenlauf nun noch Bergetappen hinzu? Und wie kann uns dieser Marathon gelingen? Von Anton Berger

          Netzausbau

          Die günstigste Flexibilitätsoption ist der Netzausbau. Auf Übertragungsnetzebene zeichnen sich jedoch bereits Engpässe ab, denen noch durch teure Redispatch-Maßnahmen begegnet werden kann. Mittelfristig sind für die Integration hoher Kapazitäten volatiler Einspeiser jedoch umfangreiche Ausbaumaßnahmen erforderlich. Auch die weitere Vernetzung, Netzkupplung und Marktkopplung auf europäischer Ebene muss vorangetrieben werden, um länderübergreifend die sinnvollsten Kapazitäten nutzen zu können. Bislang wurde hierfür jedoch lediglich eine Vereinbarung (Joint Declaration for Regional Cooperation on Security of Electricity Supply in the Framework of the Internal Energy Market) unterzeichnet.
          Auch auf der Ebene der Verteilnetze sind vielerorts Kapazitätsgrenzen erreicht. Intelligente, moderne Betriebsmittel wie regelbare Ortsnetztransformatoren und Kompensationsanlagen sind neben dem reinen Netzausbau erforderlich, um künftig hohe EE-Kapazitäten zu integrieren. Zielführend wäre zudem die Errichtung von netzdienlichen Batteriespeichern – der aktuelle regulatorische Rahmen sieht hier jedoch grundsätzlich keine Refinanzierung über die Netzentgelte vor.
          Unabhängig davon werden im Ergebnis die Entgelte über alle Netzebenen hinweg eine deutliche Tendenz nach oben aufweisen. Die Entgeltstruktur wird sich dabei aufgrund zunehmender Eigenerzeugungs­kapazitäten weiterhin von mengenbasierten Arbeitspreisen hin zu Leistungspreisen und/oder Grund­gebühren verschieben.

          Flexibilisierung und Power to Heat

          Nach langen Überlegungen, Untersuchungen und Studien ist das BMWi im Jahr 2015 mit dem Weißbuch zum Strommarkt zu dem Schluss gekommen, der Strommarkt solle ein Energy-Only-Market bleiben (Handel von Mengen statt gesicherten Kapazitäten). Infolge höherer Anteile erneuerbarer Energien wird es auf einem solchen Markt zwangsläufig zu deutlich volatileren Strompreisen kommen. Auf die Preissignale eines solchen Marktes kann nur mit flexiblen Kapazitäten (Verbrauchern und Erzeugern) gewinnbringend reagiert werden. Investitionen in die Flexibilisierung von Erzeugern und Verbrauchern sollen somit über den Strommarkt refinanziert werden können. In Zeiten deutlicher Überschusserzeugung und der damit bedingten negativen Strompreise ist in wenigen Stunden des Jahres bereits heute die Nutzung von Power-to-Heat-Anlagen interessant. In späteren Ausbauszenarien werden ebensolche Strommarktsituationen möglicherweise häufiger auftreten.  
          Aktuell ist der Strommarkt jedoch von (fossilen) Überkapazitäten gekennzeichnet, flexible Anlagen können ihre Trümpfe daher kaum ausspielen. Zudem ist die Vorhersagbarkeit der entsprechenden Volatilitäten mit Risiken behaftet – Investitio­nen in Flexibilisierung finden daher aktuell kaum statt.

          Fossile Erzeugungskapazitäten

          An der Zeitachse gespiegelt, müssten sich die installierten fossilen Erzeugungskapazitäten und insbesondere die fossilen Energiemengen symmetrisch zu den Erneuerbaren entwickeln – bislang ist das nicht der Fall. Trotz zunehmender Anteile der Erneuerbaren bleiben die Produktionsmengen aus Braunkohle und Kernenergie weitestgehend stabil. Auch wenn Rückgänge im Bereich der Steinkohle feststellbar sind – ein geordneter Kohleausstieg ist noch in weiter Ferne. Aber wie soll das künftige Erzeugungsportfolio denn nun aussehen? Viele Experten sind sich einig – eine sofortige Abschaltung der ältesten Braunkohleblöcke hätte selbst nach dem Atomausstieg und während einer Dunkelflaute im Winter keine signifikanten Auswirkungen auf unsere Versorgungssicherheit. Die ungenutzten Gaskraftwerke in und um Deutschland, die in den vergangenen Jahren durch die günstige Kohlestromerzeugung aus dem Markt gedrängt wurden, hätten möglicherweise wieder ein positi­ves Geschäftsmodell. Gaskraftwerke können zudem die Kernanforderung eines von fluktuierenden Erzeugern geprägten Energiemarktes erfüllen: ein flexibler Betrieb. Wenn also fossile Erzeugungskapazitäten eine noch mittelfristige Daseinsberechtigung haben, dann in Form flexibler und hocheffizienter Gaskraftwerke als Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen und/oder Gas- und Dampfkraftwerke. Allerdings müssen die CO2 (-Äquivalenten)-Emissionen aus hoch­effizienten Gaskraftwerken mittlerweile wieder auf den Prüfstand, denn neuere Studien der Nasa haben ergeben, dass insbesondere durch die Förderung von Erdgas und durch den Transport immense Mengen Methan (circa 25- bis 80faches CO2-Äquivalent) in die Atmosphäre gelangen. Grundsätzlich sollte zudem der Emissionshandel als zentrales Lenkungsinstrument fundamental überarbeitet werden. Niedrige Handelspreise und die Effektlosigkeit im Falle nationaler Maßnahmen konterkarieren die Zielsetzung des Systems.

          Regenerative Erzeugungskapazität

          Der Ausbau der Stromerzeugung aus regenerativen Quellen wird für die Zielerreichung zweifelsfrei die Basis bilden. Aktuell benötigt Deutschland ca. 600 TWh (Terawattstunden) Strom, die Erneuerbaren erzeugen davon mittlerweile ca. 36 Prozent. Ist die Bundesrepublik damit auf einem guten Weg? Ja, aber die Laufgeschwindigkeit ist zu langsam! Die Nichterreichung des ersten Etappenziels (- 40 Prozent CO2 bis 2020) war der erste Konsens der vergangenen Koalitionsgespräche. Und im langfristigen Ausblick liegen noch einige Bergetappen vor uns. Es ist vor dem Hintergrund der Dekarbonisierungsbemühungen anderer Sektoren (Wärme, Mobilität) trotz optimistischer Effizienzeffekte davon auszugehen, dass der Strombedarf mittelfristig um über 100 Prozent ansteigen wird (auf ca. 1300 TWh). Um diesen Bedarf zu decken und die Klimaziele trotzdem langfristig zu erreichen, ist eine Verdreifachung der Ausbaugeschwindigkeit erforderlich. Damit muss zum einen festgestellt werden, dass Deutschland noch keine 20 Prozent des Weges hinter sich gebracht hat (216 TWh regenerativ von 1300 TWh) und es sich zum anderen bislang um das einfachste Wegstück gehandelt hat. Einfach deshalb, weil die „guten“ Windstandorte, die Photovoltaikanlagen mit Südausrichtung und Anlagenstandorte mit guter Netzanbindung und geringem Bürgerwiderstandspotential tendenziell zuerst entwickelt wurden. Zudem sind bislang noch ausreichende Netzkapazitäten für die Aufnahme fluktuierender Erzeuger vorhanden – mit zunehmenden angebotsabhängigen Anteilen führt dies jedoch zu großen Herausforderungen.  Lösungswege sind allerdings mit dem Netzausbau, Energiespeichern und der Flexibilisierung von Verbrauch und Erzeugung auch hier bereits skizzierbar.

          Batteriespeicher und Power to Gas

          Die eingangs skizzierten Anteile erneuerbarer Energien für die Zielerreichung im Jahr 2050 kommen dann aller Voraussicht nach zu großen Teilen aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen. Bekanntes Problem an ebendiesen Energiequellen ist die Stromerzeugung an nur wenigen Stunden des Tages bzw. sind die massiven wetterbedingten Schwankungen. Unabdingbar für einen solchen Energiemix sind demnach neben der Flexibilisierung der Verbraucher und dem weiteren Zusammenschluss auf europäischer Ebene auch umfangreiche Speicherkapazitäten. Für den kurzfristigen Bereich sind Batterien, wie sie heute bereits zum Zwecke der Eigenstromnutzung in Privathaushalten Anwendung finden, oder Akkus von Elektrofahrzeugen eine geeignete Technologie, um untertägige Überproduktionen zu speichern und abends oder nachts rückzuspeisen. Für den Langfristbereich sind Batteriespeicher aber auf absehbare Zeit zu teuer. Power-to-Gas-Anlagen können mittels Elektrolyse und Methanisierung das bestehende Erdgasnetz und die darin eingebundenen Gasspeicher als Speicherkapazität nutzen. Mittels flexibler Gaskraftwerke, KWK-Anlagen oder Brennstoffzellen wäre dann auch während mehrwöchiger Dunkelflauten in einem auf erneuerbaren Quellen basierenden Energiemix die Versorgungssicherheit gegeben.

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