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Energie der Zukunft

Strom aus Sonne, Wind und Wasser – der Ausbau der erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung ist die Basis der Energiewende in Deutschland. Regenerative Energien sollen bis 2030 insgesamt 80 Prozent des Strombedarfs decken. Aktuell beträgt ihr Anteil an der Energieerzeugung bereits über 50 Prozent. Strom aus erneuerbaren Quellen vermeidet nicht nur CO2-Emissionen direkt im Stromsystem, sondern kann auch in anderen Sektoren wie dem Verkehr oder in der Gebäudewärme zum Einsatz kommen.

© fstopImages / Malte Müller

Ausbau und Erzeugung erneuerbarer Energien nimmt Fahrt auf

Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist von 211 Terawattstunde (TWh) im Jahr 2018 auf 266 TWh im Jahr 2023 gestiegen. Im Jahr 2023 wurden somit rund 53 Prozent des Bruttostromverbrauchs durch erneuerbare Energieträger gedeckt. Insbesondere die Stromerzeugung aus Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen sind für diesen Anstieg der Erzeugung verantwortlich. Die Leistung der installierten Wind- und PV-Anlagen ist von 118 Gigawatt (GW im Jahr 2018) auf 169 GW im Jahr 2023 angestiegen. Zum Vergleich: Die installierte Leistung fossiler Kraftwerke im Jahr 2023 betrug etwa 96 GW. Da diese Stromproduktion vom Wetter abhängig ist, steigt die Stromerzeugung nicht immer parallel zu den zusätzlich installierten Anlagen zur Stromproduktion.

In den kommenden 20 Jahren braucht es den Zubau weiterer Anlagen:

  • um Emissionen im Stromsektor ab 2045 vollständig zu vermeiden.
  • um den Energiebedarf lokal, umweltverträglich und unabhängig von fossilen Importen zu decken.
  • um ausreichend erneuerbaren Strom für Verkehr und Wärme bereitzustellen, der klimaschädliche fossile Brennstoffe ersetzt.

Besonderes Potenzial die großen Stromnachfrage in der Zukunft zu decken, haben die Photovoltaik und Windenergieanlagen. Entsprechend wurden die Ausbauziele für diese Technologien für die kommenden Jahre festgelegt.

Fossile Energieträger ersetzen

Für den Klimaschutz ist der Ausbau der erneuerbaren Energien und hierbei insbesondere zur Produktion von erneuerbarem Strom zentral. Parallel müssen aber auch fossile Kraftwerke mit hohen CO2-Emissionen schrittweise weniger produzieren. Darum wurde politisch beschlossen, dass bis spätestens zum Jahr 2038 die Stromerzeugung aus Kohle ein Ende findet.

KWK-Kraftwerke, die momentan Wärme und Strom erzeugen, werden heute häufig mit fossilem Methan (Erdgas) betrieben. Durch die Verbrennung von Erdgas und insbesondere auch durch die Methanemissionen bei der Förderung und dem Transport von Erdgas entstehen starke klimawirksame Emissionen. Aus diesem Grund ist auch die Stromerzeugung auf Erdgasbasis zu reduzieren. Aber Gaskraftwerke werden auch in Zukunft gebraucht, um zu Zeiten mit hoher Stromnachfrage und geringer Stromerzeugung auf Basis von erneuerbaren Energien die Last zu decken. Darum braucht es Gaskraftwerke die in Zukunft mit erneuerbaren Energieträgern wie Wasserstoff betrieben werden. 

Flächenpotenzial für Wind- und Solarenergie

Für den Ausbau der Windenergie an Land hat sich Deutschland das Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2032 zwei Prozent der Landesfläche bereitzustellen. Auch beim Ausbau der Photovoltaik gibt es ausreichend Flächen. Etwa die Hälfte des zukünftigen Photovoltaikausbaus soll über Dachanlagen erfolgen – also auf Wohnhäusern, Gewerbedächern oder öffentlichen Gebäuden. Die andere Hälfte soll durch sogenannte Freiflächenphotovoltaik gedeckt werden. Dabei sollen gezielt Flächen genutzt werden, die ohnehin schon versiegelt oder vorbelastet sind, etwa entlang von Autobahnen oder Bahnschienen.

Eine vielversprechende zukünftige Lösung bietet die Agri-Photovoltaik: Sie zählt zur Freiflächen-PV, ermöglicht aber eine doppelte Nutzung von landwirtschaftlichen Flächen. Stromerzeugung und Pflanzenanbau gehen hier Hand in Hand. Welche Flächen genau genutzt werden dürfen, wird durch die Regionalplanung der Bundesländer festgelegt. Dabei sorgt der rechtliche Rahmen dafür, dass Mensch, Natur und Landschaft geschützt werden. Klar ist: Es stehen genügend geeignete Flächen zur Verfügung, um die Klimaschutzziele zu erreichen – wenn wir sie klug und verantwortungsvoll nutzen.

Netze und Speicher: Infrastruktur der Zukunft

Die Energiewende führt zu stark schwankender Einspeisung aus Wind- und Sonnenenergie. Gleichzeitig steigt der Strombedarf – zum Beispiel durch Wärmepumpen und Elektroautos. Damit der Strom immer dort verfügbar ist, wo er gerade gebraucht wird, brauchen wir: 1. gut ausgebaute Stromnetze und 2. leistungsfähige Stromspeicher.

Das Stromnetz sorgt dafür, dass der Strom dorthin fließt, wo er benötigt wird – zum Beispiel von den windreichen Küstengebieten des Nordens bis in die Industriezentren im Süden Deutschlands. Ein starkes Stromnetz hilft zudem, Strom aus verschiedenen Ländern in Europa besser zu verteilen. So können wir uns gegenseitig unterstützen, wenn in einem Land mal weniger erneuerbare Energie zur Verfügung steht. Außerdem macht ein ausgebautes Stromnetz unser Energiesystem widerstandsfähiger. Wenn es irgendwo zu einem Problem kommt, kann der Strom über andere Wege geleitet werden.

Das Stromnetz kann nur regional für einen Ausgleich von Angebot und Nachfrage sorgen. Weil Wind und Sonne manchmal sehr viel überschüssige Energie liefern, die zu anderen Zeitpunkten fehlt, braucht es Speicher. Wenn viel Wind und Sonne Strom liefern, wird der Überschuss gespeichert. Wenn wenig Wind und Sonne da sind, wird der gespeicherte Strom wieder ins Netz eingespeist. So unterstützen Speicher, dass jederzeit genügend Strom vorhanden ist – auch nachts oder an windstillen Tagen. Sie ermöglichen allerdings noch keine langzeitige Speicherung von Strom.

Wasserstoff und E-Fuels: Ergänzung im Energiemix

Wasserstoff und strombasierte Kraftstoffe, sogenannte E-Fuels, werden in der zukünftigen Energieversorgung eine wichtige Rolle spielen. Sie werden vorwiegend in solchen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommen, in denen erneuerbarer Strom nicht direkt genutzt werden kann. Das sind nach heutigem Kenntnisstand bestimmte Prozesse der Industrie oder die Energieversorgung des Flug- und Schiffsverkehrs. Analysen zeigen, dass die direkte Nutzung von Strom in Autos und Heizungen in den meisten Fällen günstiger und effizienter ist. Wasserstoff und E-Fuels würden in diesen Sektoren die Kosten stark erhöhen.

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