Deutscher Energiemarkt: Die Zukunft gehört den Erneuerbaren Energien

Windpark, im Hintergrund Kohlekraftwerk — Fossile Energien und Atomkraft werden in Deutschland zunehmend von Erneuerbaren Energien verdrängt. (Foto: FrankBothe, CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)

Der Anteil Erneuerbarer an der Stromerzeugung wächst, fossile Kraftwerke werden aus dem Markt gedrängt. Umso mehr braucht es nun den starken Ausbau der Solar- und Windenergie – ohne dabei Bürgerbeteiligung und Umweltschutz aus dem Blick zu verlieren.

08.05.2021 – Die Energieerzeugung befindet sich im Wandel. Vor zwanzig Jahren spielten Wind- und Wasserkraftwerke kaum eine Rolle, von Photovoltaik- oder Biomasse-Anlagen ganz zu schweigen. Mehr als 90 Prozent der Stromerzeugung wurde damals durch fossile Energieträger und Atomkraft gestemmt – und das war ganz normal. Über den vielen Kohlekraftwerksblöcken türmten sich dunkle Rauchsäulen auf, Atomkraftwerke strahlten um die Wette. Damals, als schmutzige Braunkohlekraftwerke allein ein Viertel des benötigten Stroms produzierten und die Kernenergie zwar irgendwie verpönt, aus Ermangelung an Alternativen aber trotzdem die wichtigste Stromquelle war.

Inzwischen sieht das ganz anders aus: Die Erneuerbaren sind rasant gewachsen und decken über die Hälfte der gesamten Stromerzeugung. Die Stromnetze sind trotzdem so sicher wie nie. Entgegen der Schwarzmalerei vieler Energiewende-Gegner gibt es heutzutage deutlich weniger Stromausfälle, auch mit der fluktuierenden Einspeisung erneuerbaren Stroms. Seit dem Jahr 2006, als die Erzeugung noch von fossilen Kraftwerken dominiert wurde, haben sich die Unterbrechungen der Stromversorgung fast halbiert.

Erneuerbare erstmals über 50 Prozent

2020 lag der Anteil Erneuerbarer Energien an der Nettostromerzeugung, also dem Strommix, der tatsächlich aus der Steckdose kommt, schon bei 50,9 Prozent. Im Vorjahr waren es noch 46,1 Prozent. Für diesen großen Anteil ist der Zubau erneuerbarer Erzeugungsleistung nur ein Teil der Erklärung. Aufgrund der Corona-Pandemie ging der Stromverbrauch 2020 hierzulande kräftig zurück – um 3,2 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Das Nachsehen hatten dabei vor allem fossile Kraftwerke, Erneuerbare-Energie-Anlagen blieben aufgrund des Einspeisevorrangs öfter am Netz.

„Erneuerbare haben im Stromsektor die Verantwortung übernommen, weshalb jetzt der Strommarkt nach den Erneuerbaren auszurichten ist.“ Simone Peter, Präsidentin Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE) e.V.

Öffentliche Nettostromerzeugung in Deutschland im Jahr 2020

Mit einem Rekordanteil von 27 Prozent leistete die Onshore und Offshore-Windkraft den größten Beitrag zur Stromerzeugung im Jahr 2020. Mehrere Sturm- und Orkantiefs sorgten vor allem im Januar, Februar und März für reichlich Windausbeute. Doch auch andere Erneuerbare trugen beachtliche Mengen zur Stromerzeugung bei. So erreichte die Photovoltaik über das gesamte Jahr hinweg einen Anteil von 10,5 Prozent, gefolgt von der Biomasse mit 9,7 Prozent und der Wasserkraft mit 3,8 Prozent.

Netzausbau

Die Umstellung der Energieerzeugung bedeutet auch einen Umbau der Netze. Statt weniger zentraler Großkraftwerke wie in den Anfängen der Elektrizität gibt es schon heute großflächig verteilt viele kleine Erneuerbare-Energien- Kraftwerke.

Die vielen Millionen Ladesäulen und Wärmepumpen der Zukunft müssen auf der Verteilnetzebene gemanagt werden. Ganz andere Lastspitzen als heute werden die Regel sein. Hier kommt es auf kluge regionale Planung an, regionale Erzeugung in Kombination mit Speichern und Lastmanagement. Große Strommengen vom windreichen Norden in die Industrieregionen im Süden zu transportieren, ist Aufgabe der Übertragungsnetze. Schon allein der Netzanschluss eines einzigen großen Windparks auf See bedeutet einiges an Vorplanung und in der Realität auch starke Leitungen, die den Strom aufnehmen und weiterleiten. Je nachdem welche Zukunftsszenarien bei der Erzeugung und dem Verbrauch zugrunde gelegt werden, ändern sich die Notwendigkeiten beim Netzausbau. Deshalb wird darum auch so hart gerungen.

In Europa ist die Entwicklung in den letzten Jahren ähnlich positiv. Wind- und Solaranlagen haben im Jahr 2020 gemeinsam mit Wasser- und Biomassekraftwerken einen Anteil von 38 Prozent am europäischen Strommix erreicht – und damit erstmals die fossilen Brennstoffe Kohle und Gas abgehängt, die zusammen nur noch auf 37 Prozent kamen. Die Erzeugung aus Atomenergie sank insgesamt um zehn Prozent. Global betrachtet erreichten die Erneuerbaren Energien im Jahr 2019 trotzdem nur einen Anteil von knapp 27 Prozent an der Stromerzeugung. Für eine Begrenzung der Klimaerwärmung auf deutlich unter zwei Grad Celsius – wie im Pariser Klimaabkommen festgehalten – reicht das noch lange nicht. Und der Stromsektor wird für das Erreichen der Klimaziele eine entscheidende Rolle spielen.

Wie Klimapolitik im Einzelnen umgesetzt wird, ist Sache der jeweiligen EU-Länder. So rechtfertigt unser Nachbar Frankreich seine Atompolitik mit der Begründung, die CO₂-Emissionen zu senken. Atomkraft wird als Klimaschutz verkauft, statt Erneuerbare Energien auszubauen. Ursprünglich sollte der Atomstromanteil in dem Land bereits bis 2025 auf 50 Prozent sinken. Inzwischen wird dafür erst das Jahr 2035 angepeilt. Weltweit erlebt die Atomenergie gerade ein fatales Revival. Und dabei hat auch die deutsche Regierung weiter ihre Finger im Atom-Spiel: Trotz Atomausstieg beliefert Deutschland weiterhin Atomanlagen anderer Länder mit Uran und Brennmaterial.

Hierzulande hatte die Kernenergie 2020 nur noch einen Anteil von 12,5 Prozent an der Stromerzeugung – Tendenz sinkend. Derzeit sind sechs Kernkraftwerke am Netz. Davon werden drei zum Ende dieses Jahres stillgelegt, die restlichen folgen 2022. Auch wenn damit die Stromerzeugung aus Atomenergie in der Bundesrepublik Geschichte ist, sind es die vielen strahlenden Abfälle noch lange nicht. Die Schwierigkeiten bei der (bisher erfolglosen) Suche nach einem geeigneten Atommüllendlager zeigen, welche Probleme uns noch erwarten. Und kostenintensiv wird der Atomausstieg für die Steuerzahler auch deswegen, weil sich der Bund im März mit den AKW-Betreibern auf eine Entschädigungszahlung von 2,4 Milliarden Euro geeinigt hat.

Der lange Weg des Kohleausstiegs

Beim Ausstieg aus der Kohleverstromung sieht es ganz anders aus. Braunkohlekraftwerke kamen im vergangenen Jahr immer noch auf einen Anteil von 16,8 Prozent an der Stromerzeugung, Steinkohlekraftwerke auf 7,3 Prozent. Vor etwa einem Jahr beschlossen Bundestag und Bundesrat den endgültigen Kohleausstieg, der jedoch erst 2038 vollzogen wird. Bis dahin ist es noch ein langer und treibhausgasreicher Weg.

In den nächsten Jahren werden zahlreiche Steinkohlekraftwerke vom Netz genommen, die ersten bereits zu Beginn dieses Jahres. Dafür führt die Bundesnetzagentur sieben Ausschreibungen durch, in denen sich die Kohleunternehmen auf sogenannte Stilllegungs-Prämien bewerben können. Sie bekommen also Geld dafür, dass sie ihre klimaschädlichen Kohlemeiler vorzeitig abschalten. Bei der ersten Ausschreibungsrunde haben sich 2020 deutlich mehr Kraftwerksbetreiber um die Stilllegung ihrer Kohlemeiler beworben als ausgeschrieben. Die Kosten dieser ersten Trippelschritte in Richtung Kohleausstieg: 317 Millionen Euro. Und jetzt sind noch nicht einmal alle Kraftwerke vom Netz. Als Reservekapazität getarnt, liefen sie zu Jahresbeginn auf Hochtouren. Der erste Braunkohlemeiler wurde Ende 2020 stillgelegt, bis 2022 folgen sieben weitere. Dafür bekommen die Betreiber sogar feste Entschädigungszahlungen. Die EU-Kommission prüft derzeit, ob das überhaupt rechtens ist und nicht zu Wettbewerbsverzerrungen führt.

Ähnlich wie bei der Kernenergie gibt es auch bei der Kohlekraft Folgeschäden, die uns noch lange beschäftigen werden. Abgesehen von den unnötigen Treibhausgasemissionen müssen auch Tagebaue rekultiviert, Dörfer und Städte wiederaufgebaut und Kraftwerke zurückgebaut werden. Das Energiesystem der Zukunft kann auf die Kohlekraft jedenfalls verzichten, das Klima sowieso. Je schneller, desto besser.

Ist Erdgas eine Brückentechnologie?

Deutschlands Energieerzeugung hat derzeit noch ein weiteres Sorgenkind: Obwohl Erdgas ein fossiler Energieträger ist, wird ihm vom Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft eine Schlüsselrolle für eine nachhaltige Energieversorgung zugesprochen. Gegenüber anderen fossilen Brennstoffen stoße Erdgas deutlich weniger CO₂- und Feinstaubemissionen aus, sei sauber, sicher und preiswert. Das Wirtschaftsministerium spricht dem Energieträger für die nächsten Jahrzehnte ebenfalls eine wesentliche Rolle bei Deutschlands Energieversorgung zu – vor allem auf dem Wärmemarkt. Im vergangenen Jahr stieg der Anteil von Gaskraftwerken an der Nettostromerzeugung auf 11,6 Prozent – 2019 waren es noch 10,2 Prozent.

Erdgas wird oft als „Brückentechnologie“ für die Energiewende gehandelt. Dabei ist Erdgas selbst ein fossiler Energieträger und für den Klimaschutz kein großer Gewinn. Verglichen mit der Verfeuerung von Braun- oder Steinkohle wird in der Tat weniger CO₂ ausgestoßen. Jedoch zeigen zahlreiche Studien, dass stattdessen große Mengen an Methan freigesetzt werden, dessen Einfluss auf den Klimawandel bisher unterschätzt wurde. Die Emissionen entstehen nicht nur bei der Verbrennung selbst, sondern auch bei der Förderung, Lagerung und dem Transport. Dabei ist Methan um ein Vielfaches klimaschädlicher als Kohlendioxid und verursacht vor allem kurzfristig über zehn bis zwanzig Jahre hinweg eine starke Erwärmung des Klimas. Deswegen muss die Nutzung von Erdgas Schritt für Schritt zurückgefahren und dort durch erneuerbares Gas ersetzt werden, wo es keine Alternativen gibt. So wird beispielsweise die Industrie zukünftig auf synthetisches Gas (Wasserstoff oder Methan) angewiesen sein, das mit Strom aus Erneuerbaren Energien über das Elektrolyse-Verfahren hergestellt wird. Doch dafür wird ein deutlich größerer Zubau an Erneuerbaren-Energien-Anlagen nötig sein als derzeit von der Bundesregierung geplant.

„Wir brauchen Zukunftsstatt Brückentechnologien. Alle bisherigen ,Brückentechnologien´ haben sich als Brücken ins Nichts entpuppt. Statt Brücken in die Vergangenheit zu bauen, brauchen wir Zukunftspfade hin zu einer Vollversorgung aus Erneuerbaren Energien.“ Claudia Kemfert – Energieökonomin, Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung

Comeback der Solarenergie gestartet

Umso erfreulicher ist es deshalb, dass die Photovoltaik zuletzt eine Trendwende verzeichnete: Neuanlagen mit einer Gesamtleistung von 4,88 Gigawatt wurden im letzten Jahr in Betrieb genommen. Das sind erneut rund zwei Gigawatt mehr als im Vorjahr. Ein Großteil davon waren kleine und mittelgroße Anlagen, die außerhalb von Ausschreibungen realisiert wurden. Damit wird der größte Teil der solaren Stromerzeugung auch weiterhin durch viele kleine und mittelgroße Anlagen gestemmt, die kumulierte Leistung der Dachanlagen betrug 2017 mehr als 90 Prozent. Die Solar- Branche feiert mit dem Zubau des vergangenen Jahres in Deutschland ein starkes Comeback.

Windkraft und Solarenergie — Foto: Cornell Frühauf auf Pixabay

Aber zeichnet sich mit der Entwicklung auf dem Photovoltaik-Markt auch wirklich eine Tempoverschärfung bei der Energiewende ab? Tatsächlich wurden in der deutschen Politik die Weichen für einen kraftvolleren Ausbau der Photovoltaik gestellt. Im Dezember verabschiedete die Bundesregierung nach zähem Ringen die Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG). Darin ist bis 2030 eine Steigerung der installierten Leistung von Solaranlagen auf 100 Gigawatt vorgesehen. Im Schnitt müssen also pro Jahr 4,6 Gigawatt hinzugebaut werden. Für einen Erneuerbaren-Anteil von 65 Prozent bis 2030 reicht das jedoch nicht. Der Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE) geht davon aus, dass für dieses Ziel der jährliche Photovoltaik-Zubau auf mindestens 10 Gigawatt gesteigert werden muss.

Das Standbein der deutschen Stromerzeugung

In den letzten Jahren hat sich jedoch eine andere Erneuerbare Energiequelle als das inzwischen wichtigste Standbein der deutschen Stromerzeugung bewiesen: Die Windkraft ist aus Deutschland nicht mehr wegzudenken und wird zukünftig noch an Bedeutung gewinnen. Auch wenn der Ausbau im vergangenen Jahr erneut viel zu niedrig ausfiel, wurden immerhin Onshore-Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von knapp 1,5 Gigawatt installiert. In Hinblick auf die Klimaziele der Bundesregierung und den dafür nötigen Erneuerbaren-Anteil reicht das zwar nicht, trotzdem keimt mit dem jüngsten Zubau eine zarte Hoffnung in der Branche.

Laut EEG 2021 soll die installierte Leistung von Windenergieanlagen an Land bis 2030 auf 71 Gigawatt gesteigert werden, was einem jährlichen Zubau von 1,6 Gigawatt entspricht. Zum Erreichen des 65-Prozent-Ziels bei den Erneuerbaren reicht auch das nicht aus – genau wie bei der Photovoltaik. Der BEE geht davon aus, dass der jährliche Windkraftzubau an Land auf mindestens 4,7 Gigawatt gesteigert werden muss. Verantwortlich für den schwachen Ausbau sind dabei noch nicht einmal die geringen Ausbaupfade der Bundesregierung. Schließlich sind die Windenergie-Ausschreibungen regelmäßig unterzeichnet. Problematisch sind eher gesetzliche Hemmnisse wie die vielerorts geltenden Mindestabstände von Windenergieanlagen zur Wohnbebauung. Seit Jahren werden dadurch neue Windparks in einigen Bundesländern praktisch unmöglich gemacht.

Dabei ist die Akzeptanz in der Bevölkerung für einen Ausbau der Erneuerbaren Energien ungebrochen hoch. Nach wie vor stützt eine große Mehrheit die Nutzung der Windenergie an Land. Laut einer Forsa-Umfrage schätzen 82 Prozent der Befragten den Ausbau der Windkraft als „wichtig“ oder sogar „sehr wichtig“ ein. Und die Akzeptanz könnte durch eine stärkere Partizipation auf kommunaler Ebene weiter erhöht werden. Derzeit wird die Beteiligung der Bürger an der Energiewende eher ausgebremst – was auch die Zustimmung zu Erneuerbare-Energien-Anlagen reduziert. Bürgerenergiegenossenschaften werden zunehmend von großen Projektierern verdrängt, das Ausschreibungssystem macht‘s möglich. Die finanziellen Risiken einer Teilnahme sind zu groß, selbst kleinere Unternehmen ziehen sich aus dem Geschäft zurück. Und darunter leidet am Ende auch die Akzeptanz. Das ist angesichts der geplanten Tempoverschärfung der Energiewende eine schlechte Nachricht. Verzögerungen durch Klagewellen kann sich Deutschland nicht leisten.

Die Mobilität der Zukunft

Die Elektromobilität macht Fortschritte – und das ist für die Transformation des Energiesystems auch dringend notwendig. Die Batteriepreise sanken 2020 auf ein Rekordtief, der Ausbau von Ladeinfrastruktur wurde per Gesetz beschleunigt und die Neuzulassungen von Elektroautos haben sich in Deutschland 2020 fast vervierfacht. Beschleunigen dürfte diese Entwicklung auch die in diesem Jahr gestartete CO₂-Bepreisung. Mit steigenden Spritpreisen wird der Umstieg vom Verbrenner auf batterieelektrische Fahrzeuge immer lukrativer.

Zudem können E-Fahrzeuge als kleine, dezentrale Speicher dienen, das Netz stabilisieren und so zu einer sicheren Stromversorgung beitragen. Verkehrswende bedeutet aber auch eine drastische Reduzierung des Flugverkehrs und den Ausbau des öffentlichen Nah- und Fernverkehrs sowie von Fahrradwegen. Inwiefern bei der Mobilität der Zukunft auch der Wasserstoffantrieb eine Rolle spielen wird, lässt sich derzeit nur mutmaßen. Zumindest im Güterverkehr werden der Brennstoffzelle noch immer gute Chancen zugesprochen. Insgesamt muss der Transport von Waren zukünftig stärker von der Straße auf die Schiene verlagert und der Ökostromanteil im Bahnverkehr auf 100 Prozent gesteigert werden.

Gigantische Ökostromlücke droht

Derzeit plant die Bundesregierung bis 2030 einen Erneuerbaren-Anteil von 65 Prozent am Bruttostromverbrauch. Bei einer kompletten Umstellung des Energiesystems auf Erneuerbare Energien – inklusive der Elektrifizierung sämtlicher Sektoren im Rahmen der sogenannten Sektorenkopplung – rechnen Experten jedoch zukünftig mit einem deutlich steigenden Strombedarf. Allein in die Industrie fließen derzeit knapp 40 Prozent der gesamten Endenergie in Deutschland. Dazu kommen Elektromobilität, Wärmepumpen und die Produktion grünen Wasserstoffs. Statt den aktuell angepeilten 600 Terawattstunden könnten 2030 bereits 740 Terawattstunden gebraucht werden. Das aktuelle Ökostromziel muss deshalb dringend angepasst werden, ansonsten droht eine gigantische Ökostromlücke.

Strom- und Wärmesektor zusammen denken

Zur Energiewende gehört auch eine Wärmewende – da hinkt Deutschland schwer hinterher. Lediglich 14 Prozent des Wärme- und Kälteverbrauchs werden durch Erneuerbare Energien gedeckt. Im Energiesystem der Zukunft muss es darum gehen, den Strom- und Wärmesektor nicht getrennt zu sehen.

Die Wärmeversorgung der Zukunft basiert auf dem Zusammenspiel verschiedener erneuerbarer Wärmetechnologien, mehr Energieeffizienzmaßnahmen, der Nutzung von Abwärme und der Speicherung von Wärme – sowie einer effizienten Kopplung mit dem Stromsektor und dem Ausbau von Wärmenetzen. Neben innovativen Technologien sind Initiativen von Bürgern, Unternehmen und Kommunen und eine enge Zusammenarbeit aller Akteure sowie der richtige regulatorische Rahmen gefragt, um der Wärmewende endlich zum Durchbruch zu verhelfen.

Außerdem müssen in Zeiten eines Überangebots von Solar- oder Windstrom geeignete Speichermöglichkeiten vorhanden sein. Während sich Lösungen wie Pumpspeicherkraftwerke längst bewährt haben, stecken Powert-to-X-Technologien noch in den Kinderschuhen. Trotzdem wird eine Umwandlung von Energie aus Stromüberschüssen für den Wärme- und Mobilitätssektor für die vollständige Dekarbonisierung genauso wichtig werden, wie eine Rückumwandlung in Elektrizität. Welche Rolle dabei Wasserstoff spielen kann, ist derzeit noch ungewiss.

Nicht ohne Grund wird die vollständige Transformation des Strommarktes als eine riesige Herausforderung angesehen, bei der weder die Beteiligung der Bürger noch der Umweltschutz auf der Strecke bleiben dürfen. Spätestens im Jahr 2050, wenn Deutschland Klimaneutralität erreichen soll, muss der gesamte Strom- und Wärmebedarf aus Erneuerbaren Energien stammen. Im Verkehrssektor wird dann ausschließlich Strom oder Wasserstoff als Antriebsenergie zum Einsatz kommen. Das Heizen und Kühlen von Gebäuden wird zunehmend elektrifiziert werden und die Industrie komplett auf Erneuerbare Energie sowie grünen Wasserstoffausgerichtet sein. Dafür brauchen wir über alle Sektoren hinweg eine deutliche Steigerung der Energieeffizienz sowie Stromnetze, die den neuen Anforderungen gerecht werden. Bei der Energieversorgung ist ein fundamentaler Paradigmenwechsel nötig, durch den sich völlig neue Anforderungen an die Technik, Gesellschaft, Ökologie und Wirtschaft ergeben. Die Transformation ist unvermeidbar – und bietet enorme Chancen. Joschua Katz