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Energieautarkie: Der Traum vom Aussteigen


ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie - epaper ⋅ Ausgabe 8/2014 vom 24.10.2014

Die Ukraine-Krise befeuert den Wunsch nach Unabhängigkeit vom russischen Gas. Doch den Löwenanteil seiner Energie bekommt Deutschland aus dem Ausland. Ist mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien der Ausstieg möglich? Wir schauen, wie die Chancen stehen.


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Foto: imago/blickwinkel

Guten Morgen, heute ist Donnerstag, der 2. Juni 2050. Es ist sieben Uhr.“ Noch etwas verschlafen stellt Moritz Meier die Stimme seines Weckers ab. Dann springt er unter die Dusche und kocht sich anschließend einen Kaffee. Warmwasser und Strom erzeugt sein energieautarkes Haus selbst – durch Sonnenkraft. Die Photovoltaikanlage füllt ...

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... auch die Batterien des kleinen Stromflitzers, mit dem Meier zur Arbeit fährt. Leise und abgasfrei bewegen sich die elektrisch betriebenen Fahrzeuge über die Straßen, ebenso die Lkws mit ihren Stromabnehmern auf den Dächern.

Es herrscht wenig Verkehr, weil die Siedlungen so angelegt sind, dass die meisten Leute nur einen kurzen Weg zum Arbeitsplatz haben. Die Fabrik, in der Meier arbeitet, deckt ihren Energiebedarf durch das geothermische Kraftwerk und Windkraftanlagen in der Nachbarschaft. Außer dem nutzt das Werk die Abwärme aus der Produktion zur Stromerzeugung. Die Großkraftwerke vergangener Jahrzehnte existieren nicht mehr. An ihrer Stelle gibt es viele kleine dezentrale Energieerzeuger, auch in den Haushalten. Sie lassen sich zentral steuern und so zu großen virtuellen Kraftwerken verbinden. Das Bürogebäude von Meiers Arbeitgeber hat eine luftdichte innere Fassade, sodass es im Winter so gut wie keine Wärme verliert und sich im Sommer nicht aufheizt. Der Energieverbrauch ist folglich minimal. Sieht so in gut 35 Jahren der Alltag in Deutschland aus? Werden wir deutlich weniger Energie benötigen? Und wird das Land abgasfrei sein, weil die Energie komplett aus sauberen Quellen stammt? Brauchen wir keine Kohlekraftwerke mehr, keine Erdöllieferungen aus SaudiArabien und kein Gas aus Russland? Gegenwärtig importiert Deutschland rund 70 Prozent seiner Primärenergie. Ein wichtiger Lieferant ist Russland; 38 Prozent des Erdgases bezieht die Bundesrepublik von dort.

Die Abhängigkeit von Russlands Gas war vielen Europäern schon lange unheimlich und ist es nun umso mehr, seit der russischen Eingliederung der Krim und dem Dauerclinch mit der Ukraine über Gaslieferungen. Bundeskanzlerin Angela Merkel erachtet es als notwendig, die Abhängigkeit von russischer Energie zu verringern. Alternative Gaslieferanten bringen sich ins Gespräch, zum Beispiel Aserbaidschan und auch die USA. Die Vereinigten Staaten sind durch das umstrittene Fracking innerhalb weniger Jahre zum weltgrößten Gasproduzenten geworden. Mit Flüssiggastankern könnte Gas, ähnlich wie Öl, aus Amerika nach Europa verschifft werden.

Allerdings: Das Brokerund Analysehaus Sanford C. Bernstein & Co. hat berechnet, dass Flüssiggas gegenüber russischem Pipelinegas Mehrkosten von 40 Milliarden Dollar jährlich verursachen würde, schreibt das Handelsblatt. Außerdem fehlt es an der nötigen Infrastruktur. Ein vor Jahren in Wilhelmshaven geplantes Flüssiggasterminal wurde nicht gebaut; es gilt als unwirtschaftlich. Und von den Kosten einmal abgesehen sind neue Abhängigkeiten keine verlockende Aussicht, denn in Beziehungen zwischen Ländern kann es unverhofft kriseln – siehe NSAAffäre.

Erdgasförderung durch Fracking ist aus ökologischen Gründen umstritten. Um Gas zu fördern, werden Millionen Liter Chemie in den Boden gepresst.


Foto: LonnyG/iStock/©Thinkstock

Treibhausgase: Schritte in die richtige Richtung

Die Einsparziele sind ehrgeizig: Die Europäische Union will ihren Ausstoß von Treibhausgasen bis 2020 um 20 Prozent unter das Niveau von 1990 senken, die Bundesregierung hat sogar im Jahr 2007 das Ziel einer 40-prozentigen Minderung der deutschen Emissionen bis 2020 veröffentlicht. Und Deutschland scheint auf einem guten Weg zu sein: Die in Kohlendioxid(CO2)-Äquivalente umgerechneten Gesamtemissionen (gerechnet ohne CO2- Emissionen aus Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forst wirtschaft, die aber nur einen kleinen Teil ausmachen) sanken von 1990 bis 2011 um 26,7 Prozent.
Trotzdem ist die Industrienation Deutschland nach wie ein großer Emittent: 916,5 der 4.550,2 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente, die 2011 in der EU ausgestoßen wurden, gehen auf unser Konto – das ist ein gutes Fünftel. Gemeinsam mit Großbritannien, Italien, Frankreich und Polen verursachte Deutschland 2011 nach den Zahlen der Europäischen Umweltagentur (EEA) etwa 66 Prozent der Treibhausgasemissionen der EU. Es bleibt also noch einiges zu tun: Immerhin hält das Umweltbundesamt es für technisch möglich, dass Deutschland im Jahr 2050 mit einem klimaverträglichen Pro-Kopf-Ausstoß von weniger als einer Tonne CO2-Äquivalent „fast treibhausgasneutral“ sein könnte. Derzeit liegt der Pro-Kopf-Ausstoß noch bei stolzen 11,2 Tonnen.
Alle Klimaschutzbemühungen werden aber nichts nutzen, wenn nicht alle wichtigen Länder der Welt mitziehen. Nach den Daten der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) ist zwar von den Annex-I-Staaten – das sind 43 Staaten/Staatengemeinschaften, die in der Klimakonvention weiter reichende Verpflichtungen vereinbart haben – im Zeitraum von 1990 bis 2011 eine Einsparung von 9,3 Prozent erreicht worden. Die gemeldeten Zahlen zeigen aber auch, dass 15 Länder zum Teil deutlich mehr Treibhausgase ausstoßen als vor 1990. Und einige wirtschaftlich aufstrebende Schwellenstaaten wie China und Indien sind hier noch nicht einmal erfasst.

Ohne die Erneuerbaren geht nichts

„Um Deutschland vom Import fossiler Brennstoffe unabhängiger zu machen, sind erneuerbare Energien und Energieeffizienz die Strategien der Wahl“, stellt der Energieexperte Dr. Dierk Bauknecht vom ÖkoInstitut in Freiburg fest. Die Weichen in diese Richtung scheinen gestellt zu sein. Nach Plänen der Bundesregierung soll der Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch von rund zehn Prozent im Jahr 2010 auf 60 Prozent im Jahr 2050 wachsen. Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung soll bis 2050 mindestens 80 Prozent betragen. Derzeit stellen sie nach Angaben der Deutschen EnergieAgentur (Dena) etwa ein Viertel der Energie für die Stromerzeugung; bei der Wärmeversorgung liegt ihr Anteil bei etwa zehn Prozent. Im ersten Halbjahr 2014 waren erneuerbare Energien erstmals die wichtigste Quelle im deutschen Strommix, das geht aus Daten des FraunhoferInstituts für Solare Energiesysteme hervor. Damit überholten die Regenerativen die Braunkohle. Den größten Zuwachs gab es bei den Solaranlagen, die 28 Prozent zulegten, bei der Windenergie mit 19 Prozent und bei BioMasseKraftwerken mit sieben Prozent Plus. Zu verdanken ist der Erfolg der Regenerativen zum großen Teil den Bürgern. Wie die Energiegenossenschaft Greenpeace Energy schreibt, stammen die Investitionen in erneuerbare Energien zu 75 Prozent von Bürgern oder kleinen und mittleren Unternehmen. Auf deutschen Dächern sind mehr als eine Million private Photovoltaikanlagen installiert, und auch an vielen der 23.000 Windparks sind Bürger beteiligt.

Gelingt die Energiewende, nähert man sich damit auch den ehrgeizigen CO2-Reduktionszielen an. Um das global anerkannte Ziel zu erreichen, die Erderwärmung auf maximal zwei Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter zu begrenzen, muss der Treibhausgasausstoß radikal gesenkt werden, und zwar um 80 bis 95 Prozent bis zum Jahr 2050 (im Vergleich zum Jahr 1990). Das klappt nur, wenn die Emissionen aus dem Energiesektor fast auf null heruntergefahren werden.

Offshorewindparks liefern mehr Energie als Windräder an Land. Sie sind aber auch teurer, denn Wartung und Service erfordern einen hohen Aufwand.


Foto: imago/Photoshot/Construction Photography

Optimistische Prognosen

Hinsichtlich einer Selbstversorgung der Bundesrepublik mit Strom aus regenerativer Energie es optimistische Prognosen. Der Forschungsverbund Erneuerbare Energien (FVEE) meint, dass 2050 zumindest genug grüner Strom für eine zuverlässige und sogar kostengünstige Vollversorgung Deutschlands da ist. Das Umweltbundesamt (UBA) zeichnet ein ähnliches Bild: 2050 arbeiten alle Regionen Deutschlands zusammen, um die Versorgungssicherheit im Bereich Strom durch erneuerbare Energien zu gewährleisten und das schwankende Angebot auszugleichen. Die Energieversorgung fußt auf der bis dahin ausgebauten und modernisierten Windenergie, Photovoltaik, Wasserkraft und Geothermie.

Bio-Gas wird in Spitzenlast- und Reservekraftwerken eingesetzt, um Versorgungslücken zu schließen und das Netz stabil zu halten. Bio-Masse nutzen die Deutschen Mitte des Jahrhunderts vorwiegend als Treibstoff im Verkehr und als Rohstoff für die chemische Industrie. Überschüssiger Strom wird in Pumpspeicherwerken und in Langzeitspeichern in Form von Methan oder Wasserstoff gespeichert. Mollig warm soll es künftig mit weniger Energie in deutschen Stuben sein. Alle Gebäude haben in den kommenden Jahrzehnten einen sehr hohen Wärmedämmstandard, sagt die zentrale Umweltbehörde voraus. Die Wärmeversorgung übernehmen solarthermische Anlagen – zum Teil mithilfe saisonaler Speicher – und elektrische Wärmepumpen.

Geothermiekraftwerke versorgen große Verbraucher in ihrer Nachbarschaft. Von einer Selbstversorgung in Sachen Wärmeenergie bis 2050 sprechen aber auch die kühnsten Prognostiker nicht. Die Hälfte der Fahrzeuge auf den Straßen sind im Jahr 2050 Elektromobile – so jedenfalls die Prognose. Damit steigt zwar der Stromverbrauch erheblich, trotzdem werden in der Zukunft die Treibhausgasemissionen sinken, weil Elektroautos ohne Abgase fahren und laut Szenario des Umweltbundesamts der Strom, den sie tanken, umweltfreundlich produziert wurde.

Die Netzstruktur ist gut ausgebaut und in ein europäisches Übertragungsnetz eingebettet. Die früheren Erdgasnetze verteilen nun Wasserstoff, Methan und BioGas aus AbfallbioMasse.

Wunsch und Wirklichkeit

Doch ohne Fleiß kein Preis. Soll die Zukunft in wenigen Jahrzehnten tatsächlich so rosig aussehen wie in diesem Szenario, sind erhebliche Umbauten der Energieinfrastruktur und Investitionen zu stemmen. Hier klaffen Anspruch und Wirklichkeit auseinander. Das ErneuerbareEnergienGesetz (EEG) fördert jedenfalls nicht die von Experten einhellig geforderte konsequente Umsetzung der Energiewende. Nicht nur, dass das EEG ständig reformiert wird und damit jede Planungsund Investitionssicherheit zunichtemacht. Es begünstigt auch die Industrie mit Ausnahmeregelungen, während der Normalbürger mit zurzeit 6,24 Cent pro Kilowattstunde EEGUmlage belastet wird.

Zugleich wird jenen das Geld gekürzt, die jetzt in neue umweltfreundliche Energie anlagen investieren. Zum Beispiel ist die bisher fixe Einspeisevergütung seit dem 1. August 2014 auf Kleinanlagen reduziert. Alle anderen Betreiber neuer Anlagen müssen sich einen Direktvermarkter suchen. Auch ist die Eigenversorgung mit sauberer Energie künftig nicht mehr automatisch von der EEGUmlage befreit.

Abgeschafft wurde durch die Novelle des EEG auch das Grünstromprivileg, das Versorgungsunternehmen unter bestimmten Voraussetzungen von der EEGUmlage verschonte. Das trifft in erster Linie die kleinen Anbieter. „Wir haben bei der Direktvermarktung von ÖkoStrom auf dieses Privileg gesetzt.

Dieses energieautarke Haus produziert sogar seinen eigenen Treibstoff: den Strom fürs Elektromobil.


Dieses Geschäftsfeld ist jetzt passé“, beklagt Sebastian Sladek, Geschäftsführer der Elektrizitätswerke Schönau (EWS) in Baden-Württemberg. Das grüne Versorgungsunternehmen entstand in den 90er-Jahren aus bürgerlichem Engagement heraus und hat sich eine atomstromlose und nachhaltige Energieversorgung von Kunden in ganz Deutschland auf die Fahnen geschrieben. Geschäftsführer Sladek ist überzeugt, dass die Rücknahme der Förderungen und die Erhöhung des bürokratischen Aufwands plus die Planungsunsicherheit viele kleinere Öko-Stromproduzenten und Private aus dem Markt drängen. „Das ist doppelt unfair, weil es gerade diese Akteure sind, die die ersten 25 Prozent der grünen Stromerzeugung hierzulande aufgebaut haben. An den nächsten 75 Prozent sollen sie nicht mehr beteiligt sein.“

Von Akteursvielfalt könne keine Rede mehr sein: „Der Markt wird den großen Konzernen überlassen.“ Der Politik wirft der Stromproduzent Nichthandeln vor. Jedenfalls agiere sie nicht dort, wo es wirklich nötig sei: „Es wird immer von Marktintegration geredet. Aber warum soll man die erneuerbaren Energien in einen Markt integrieren, der ein Auslaufmodell ist? Besser wäre es, völlig neu zu denken.“

Doch so, wie die Dinge liegen, ist die Politik mit angezogener Handbremse Richtung Energiezukunft unterwegs. Mehr Tempo und klare Ziele wären nötig, denn auf dem Weg zur Energiewende gibt es Baustellen genug:

Energie zu Chemie

Wasserstoff als Energieträger lässt auch langfristig die Speicherung von Strom zu. Das funktioniert mittels Elektrolyse: Unter Einsatz von Strom wird Wasser in die Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) zerlegt. Dabei wird die elektrische in chemische Energie umgewandelt und im Wasserstoff gespeichert. In einer Brennstoffzelle kann man dann das umgekehrte Prinzip nutzen, um die chemisch im Wasserstoff gespeicherte Energie wieder in elektrische zu wandeln.

Nur wenige Immobilienbesitzer investieren in die energetische Altbausanierung. Bei Eigentumswohnungen beträgt die Sanierungsquote lediglich 0,6 Prozent.


Foto: Jürgen Fälchle/ Fotolia

Energieeffizienz

„Die Energieeffizienz wird stiefmütterlich behandelt. Dabei hat sie große Potenziale für die Energiewende und würde uns schneller unabhängig von Importen machen“, sagt Professor Manfred Fischedick, Vizepräsident des Wuppertal-Instituts für Klima, Umwelt, Energie. Jede nicht verbrauchte Kilowattstunde spart CO2 ein, macht weniger Speicherkapazitäten und weniger Netzausbau nötig. Doch der Verbrauch ist hoch und steigt sogar. Deshalb musste Deutschland 2013 mehr fossile Energie importieren als im Jahr davor. Und das, obwohl gleichzeitig der Anteil der erneuerbaren Energien stieg. Handlungsmöglichkeiten gibt es zum Beispiel bei der energieeffizienten Sanierung von Altbauten und im Verkehr. Gerade bei den Autos werden Effizienzgewinne durch sparsamere Motoren durch mehr und größere Fahrzeuge zunichtegemacht. Die Möglichkeiten der Energieeinsparung im Verkehrsbereich sind altbekannt: kleinere, verbrauchsarme Fahrzeuge, Ausbau des öffentlichen Personennahverkehrs – und öfters einfach mal zu Fuß gehen oder das Fahrrad nehmen, immerhin ist jeder zweite Weg, der in Deutschland zurückgelegt wird, kürzer als fünf Kilometer.

Speichertechnologien

Da Wind- und Solarenergie nicht regelmäßig produziert werden, sondern je nach Wetterlage, muss man sie speichern können. So kann man Überschüsse für Zeiten mit geringer Energieerzeugung bunkern. Auf diesem Feld wird noch viel geforscht und experimentiert; das Fehlen von Speichern gilt als eines der größten Probleme bei der Umstellung der Energieversorgung auf Erneuerbare. Manfred Fischedick gibt Entwarnung: „Ja, Speicher werden gebraucht, aber so richtig nötig sind sie erst mittel- bis langfristig, wenn wir bei 60 oder 70 Prozent Stromversorgung aus Erneuerbaren angekommen sind.“ Keineswegs sei es so, dass wir zunächst die Speicher brauchen und dann erst den Ausbau der Öko-Energie vorantreiben können, pflichtet Dierk Bauknecht vom Öko-Institut bei. Bis das Problem akut wird, kann man das schwankende Angebot unter anderem durch eine dezentral organisierte Stromerzeugung in den Griff bekommen und durch gezielten Verbrauch, der durch flexible Haushaltstarife gesteuert wird.

Aber wie lässt sich Strom überhaupt speichern? Fischedick: „Die alte Idee, mit dem Strom Wasserstoff zu produzieren, ist immer noch aktuell.“ Zwar geht bei der Umwandlung von Strom in Wasserstoff und wieder zurück Energie verloren. Aber diese Speicherlösung sei immer noch besser, als Energieerzeugungsanlagen abzuschalten. Der Vorteil eines chemischen Speichers: Der zum Beispiel in Wasserstoff umgewandelte Strom kann langfristig vorgehalten werden, und Einspeiseschwankungen lassen sich über einen langen Zeitraum ausgleichen. Das funktioniert mit den heute üblichen Pumpspeicherkraftwerken nicht, die in erster Linie dazu dienen, in Spitzenlastzeiten zusätzlichen Strom zur Verfügung zu stellen (siehe Kasten S. 40). Überdies wird ihre Kapazität von derzeit etwa sieben Gigawatt nicht reichen, um stärkere Schwankungen im Stromangebot auszugleichen, die durch den Ausbau der Erneuerbaren unvermeidlich sind. Als Stromspeicher immer wieder ins Feld geführt werden Elektromobile. Ihre Batterien lassen sich nutzen, um bei Stromüberschuss aus Erneuerbaren „vollzutanken“. Wird in flauen Zeiten Energie gebraucht, entzieht man den Strom wieder. Das lässt sich zentral steuern. Da Fahrzeuge im Schnitt von 24 Stunden am Tag 23 Stunden nur herumstehen, also „Stehzeuge“ sind, wäre das Voll- und Entladen gar kein Problem. Viele einzelne Elektrofahrzeuge bilden so einen großen Stromspeicher. Theoretisch kann man E-Mobile heute schon auf diese Weise nutzen. Damit das Ganze Sinn hat, braucht man aber schon mehrere Millionen Elektroautos. Anfang 2013 fuhren 16.000 E-Mobile auf deutschen Straßen. Bleibt also noch Zeit, sich für die Zukunft eine intelligente Methode zu überlegen, wie man die Mobile als Stromspeicher nutzen kann, ohne Abstriche bei der Flexibilität und Mobilität zu machen. Schließlich möchte niemand feststellen, dass seinem Auto der Saft entzogen wurde, wenn er gerade losfahren will.

Die Übertragungsnetze müssen ausgebaut werden, wenn Deutschland erneuerbare Energien stärker nutzt.


Foto: Jonas Glaubitz/Fotolia

Immer noch reichlich Atomstrom

Wenige Monate nach der Zerstörung des japanischen Atomkraftwerks Fukushima durch ein Erdbeben mit anschließendem Tsunami, wobei enorme Mengen radioaktiver Strahlung freigesetzt wurden und werden, kam es im Sommer 2011 zu einem Wechsel in der deutschen Atompolitik. Die noch ein Jahr zuvor beschlossenen Laufzeitverlängerungen für deutsche Reaktoren wurden zurückgenommen, acht Atomreaktoren bekamen keine weitere Betriebserlaubnis. Die verbleibenden neun Reaktoren werden schrittweise bis 2022 stillgelegt. Deutschland hatte den Atomausstieg beschlossen. Trotzdem stand die Bundesrepublik nach den Zahlen der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) auch 2012 noch auf dem fünften Platz weltweit, was die Stromerzeugung aus Atomkraftwerken angeht: Die neun deutschen Reaktoren lieferten immerhin knapp 94,1 Milliarden kWh (94.098 GWh). Nur die USA, Frankreich, Russland und Südkorea erzeugten noch mehr Atomstrom. Immerhin lag der Anteil der Atomernergie an der Bruttostromerzeugung 2012 in Deutschland nur noch bei 15,8 Prozent. Das zweite Jahr in Folge war damit der Anteil der erneuerbaren Energien (2012: 22,8 Prozent) höher als der der Atomenergie. Der wahre Vorreiter beim Atomausstieg ist aber eigentlich Italien. Nach der Katastrophe von Tschernobyl gab es dort 1986 eine Volksabstimmung, danach wurden alle vier Atomkraftwerke Italiens bis 1990 abgeschaltet. Zwar gab es dann ab 2005 Bestrebungen, neue Reaktoren zu bauen und die Atomenergie wieder einzuführen. Doch nach Fukushima lehnten die Italiener bei einer erneuten Volksabstimmung im Juni 2011 den Wiedereinstieg ab – mit einer überzeugenden Mehrheit von 94,1 Prozent der abgegebenen Stimmen.

Netzausbau

Der Netzausbau ist ein Grundpfeiler für die Integration der Erneuerbaren. Das sieht nicht nur die Deutsche Energie- Agentur (Dena) so, die vorrechnet: Die Stromverteilnetze in Deutschland müssen bis 2030 in einer Größenordnung von 135.000 bis 193.000 Kilometer ausgebaut und auf einer Länge von 21.000 bis 25.000 Kilometer umgebaut werden. Dafür müssen allerdings zwischen 27,5 Milliarden und 42,5 Milliarden Euro investiert werden.

So hoch will Dr. Dierk Bauknecht vom Öko-Institut in Freiburg nicht greifen. „Das kann man sicher reduzieren“, meint der Fachmann für die Integration erneuerbarer Energien. Denn durch mehr intelligente Steuerung können auch die heutigen Netze mehr Erneuerbare aufnehmen. Gleichwohl stellt auch Bauknecht klar: Netzausbau muss sein. Es könne kein Entweder-oder geben – also entweder Ausbau der Übertragungsnetze oder mehr dezentrale Kraftwerke und Lastmanagement. Beides muss nach Bauknechts Überzeugung Hand in Hand gehen. „Es ist falsch, wenn man so tut, als könne man sich neue Infrastruktur weitgehend sparen, indem man sich stärker dezentral organisiert.“

Als Paradebeispiel für den Netzausbau gilt die Nord-Süd-Leitung, die die an der Nordsee erzeugte Windenergie zu den Wirtschaftszentren im Süden und Westen befördern soll. „Nordfriesland produziert zehnmal so viel Strom, wie dort verbraucht wird. Wo soll man den lassen? Ein Abtransport ist unvermeidbar“, stellt Ove Struck, Pressesprecher der Schleswig- Holstein-Netz AG klar. Dabei wehrt sich die Bevölkerung gegen neue Freileitungen – unterirdische Kabel sind aber deutlich teurer.

Der Ausbau der Leitungsnetze ist schleppend. Bislang wurden nur 19 Prozent der erforderlichen Kilometer realisiert, bis 2016 wird es wohl maximal die Hälfte sein. Noch nicht in Betrieb sind die Pilotstrecken für Erdkabel.

Intelligente Netze

Eine weitere Herausforderung liegt darin, die Stromnetze stabil zu halten. Denn dafür muss zu jedem Zeitpunkt genauso viel Strom eingespeist werden wie entnommen wird. Aber erneuerbare Energien werden nicht gleichmäßig und planbar erzeugt. Nicht nur trübe Tage und Flauten sind ein Problem. Bei extrem starkem Wind schalten sich die Windräder aus Sicherheitsgründen ab. So zum Beispiel im vergangenen Jahr, als der Orkan Christian über Norddeutschland fegte. Bei starkem Wind liefen die Windräder eifrig; als er zu heftig wurde, stellten sie sich mit einem Schlag ab. Plötzlich entstanden riesige Leistungsunterschiede im Netz. „Wenn das nicht kompensiert wird, kollabiert das ganze System“, erklärt Ove Struck. Die Kunst ist, Angebot und Nachfrage flexibel auszubalancieren. Das ist umso schwieriger, je mehr Produzenten Energie einspeisen. Und bald werden es Millionen sein, denn immer mehr Bürger etablieren sich nicht nur als Energieverbraucher, sondern auch als Produzenten – neudeutsch „Prosumer“.

Das erfordert intelligente Netze, „Smart Grids“ genannt: Sie verknüpfen Solar-, Wind- und Bio-Gasanlagen sowie elektrische Verbraucher und sorgen dafür, dass der Strom dann abgenommen wird, wenn er da ist. In mehreren lokalen Projekten wird derzeit getestet, wie ein Lastmanagement im intelligenten Netz funktionieren kann. Etwa auf der dänischen Ferieninsel Bornholm: Anfang 2013 wurden dort 1.900 Haushalte mit intelligenten Schaltanlagen ausgerüstet. Sie schalten Elektroheizungen, Boiler und Wärmepumpen abhängig vom Stromangebot an und aus. Kontrolleinheiten errechnen, wann reichlich Energie vorhanden und damit günstig ist, und steuern den Verbrauch. Die Wärmepumpe springt dann zum Beispiel nicht erst abends an, sondern schon am Nachmittag, um mit preiswertem Strom das Wohnzimmer für den Feierabend vorzuheizen. Der kontrollierte Verbrauch sorgt nicht nur für ein stabiles Stromnetz, sondern senkt auch die Energiekosten.

Da staunt die Kuh: Bio-Gas ist ein typisches Produkt einer dezentralen Energieversorgung: ständig verfügbar, fexibel und gut zu speichern. Zudem steigert es die Wertschöpfung gerade im strukturschwachen ländlichen Raum.


Solarstrom: Das hat sich für Betreiber geändert

■ Betroffen sind Anlagen, die ab 1. August 2014 neu in Betrieb genommen werden. Entscheidend für den Zeitpunkt ist nicht der Netzanschluss, sondern die Fertigstellung der Anlage und die erste Stromlieferung (zum Beispiel Testbetrieb).
■ Der Solarstrom aus Anlagen ab 500 Kilowatt (ab 2016 schon ab 100 kW) muss direkt vermarktet werden, bei kleineren Anlagen bleibt es beim bisherigen System der Einspeisevergütung.
■ Die Vergütungshöhe für neue Anlagen sinkt weiterhin monatlich – allerdings weniger stark als bisher. Je nach Marktentwicklung wird der Prozentsatz der Absenkung erhöht oder vermindert. Aufgrund des derzeit schwachen Marktes ist eher mit einer Verlangsamung zu rechnen.
■ Wer Solarstrom selbst erzeugt und verbraucht, muss künftig EEGUmlage für den Eigenverbrauch zahlen, wenn die neue Anlage über 10 Kilowatt leistet. Jedoch nicht die volle EEG-Umlage von derzeit 6,24 Cent je Kilowattstunde, sondern zunächst 30 Prozent davon (1,9 Cent). Die Umlage steigt dann 2016 auf 35 und ab 2017 auf 40 Prozent.
■ Die volle EEG-Umlage wird künftig immer fällig, wenn der Solarstrom nicht durch den Betreiber selbst verbraucht wird, sondern an einen Dritten geliefert wird wie Nachbarn oder Mieter.
■ Das „Marktintegrationsmodell“ gibt es für neue Anlagen nicht mehr. Es besagte, dass Betreiber von Anlagen größer als 10 Kilowatt nur 90 Prozent des erzeugten Stroms bei Netzeinspeisung voll vergütet bekommen. Für Bestandsanlagen bleibt die Regelung aber bestehen.

Mehr Bürokratie für Betreiber

■ Zu melden und zu zahlen ist die EEG-Umlage für Eigenverbrauch an den Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB). Vermutlich wird die Regierung demnächst eine Verordnung erlassen, die es den Netzbetreibern ermöglicht, die Umlage im Auftrag der ÜNB einzutreiben. Der Anlagenbetreiber hätte dann wie bisher nur einen Ansprechpartner – seinen Netzbetreiber.
■ Wer den selbstverbrauchten Strom nicht rechtzeitig bis Ende Mai des Folgejahrs meldet, zahlt statt der ermäßigten die volle EEG-Umlage.
■ Neues Anlagenregister: Es verlangt eine Reihe weiterer Angaben und verpflichtet auch zur Mitteilung von Änderungen und der Stilllegung von Anlagen. Wer dem nicht nachkommt, begeht eine Ordnungswidrigkeit – Bußgeld droht!

Bestehende Anlagen

■ Für rund 1,4 Millionen Anlagen, die bis Ende Juli 2014 in Betrieb gingen, ändert sich nur wenig. Ohne Eingriffe in die Rechte der Anlagenbetreiber ist die EEG-Novelle anders als vielfach behauptet aber nicht geblieben. So müssen Betreiber von Anlagen über 10 kW, die erst ab August auf Eigenverbrauch umstellen, EEG-Umlage bezahlen.
■ Wer bisher schon Solarstrom ohne Netzdurchleitung vor Ort an Mieter oder Nachbarn verkauft hat (Eigenverbrauch durch Dritte), zahlt künftig die volle EEG-Umlage. Bisher war die Umlage um zwei Cent ermäßigt.
■ Wer schon vor dem Stichtag eigenerzeugten Solarstrom selbst verbraucht hat, zahlt auch künftig keine EEG-Umlage – selbst wenn er die Anlage modernisiert und die Leistung um maximal 30 Prozent steigert.
■ Auch Änderungen bei bestehenden Anlagen müssen dem Anlagenregister gemeldet werden – zusammen mit den fehlenden Angaben gemäß den neuen Anforderungen. Auch hier droht Bußgeld. Infos
■ Der Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar) hat in einem ausführlichen Merkblatt die Neuerungen dargestellt, zu finden unter http:// bsw.li/1n9ZGez
■ Weitere Verbraucherinformationen sind abrufbar unter www.solartechnikberater. de

Windenergie

Wind gilt als treibende Kraft der Energiewende. Bei der Stromerzeugung stellt Windenergie heute schon den Löwenanteil unter den Erneuerbaren. An der gesamten Stromerzeugung hat sie einen Anteil von 8,9 Prozent. Vielfach sind Windparks im Bürgerbesitz, etwa im Landkreis Nordfriesland. Doch insbesondere vor den Küsten soll die Windkraft ausgebaut werden, immerhin ist dort der Ertrag bis zu 50 Prozent höher als an Land. Solche Projekte lassen Bürgerinitiativen außen vor, sie sind das Spielfeld der großen Strom- und Technologiekonzerne. Die Bundesregierung strebt an, bis 2020 insgesamt zehn Gigawatt Windenergieleistung in deutschen Gewässern zu errichten, bis 2030 sollen in Nord- und Ostsee 25 Gigawatt installierte Windenergieleistung erreicht werden. Der Bundesverband Windenergie (BWE) hält diese Ziele für ambitioniert. Weite Entfernungen bis zur Küste und große Wassertiefen stellen die Umsetzung deutscher Offshoreprojekte vor Herausforderungen. „Zeitlich hängt der Ausbau auf See den Plänen bereits heute um einige Jahre nach“, moniert der Verband. Service und Wartung der Windkraftanlagen im Meer sind besonders aufwendig und machen bis zu einem Viertel der Gesamtkosten der Windparks aus. Die Stromgestehungskosten heutiger Offshorewindparks werden derzeit, je nach Standort, auf 12,8 bis 14,2 Cent pro Kilowattstunde beziffert. Bis in zehn Jahren könnten Sie auf etwa neun bis zehn Cent pro Kilowattstunde sinken, so das Ergebnis einer Studie von Prognos und Fichtner aus dem vergangenen Jahr.

Ein Problem ist die Suche nach geeigneten Standorten im Wasser. Oft fällt der Meeresboden schon wenige Kilometer von der Küste steil ab, sodass sich keine Windkraftanlagen errichten lassen. Schwimmende Windräder könnten die Lösung des Problems sein. Sie sind nicht fest im Meeresgrund verankert, sondern mit Stahlseilen befestigt. In Norwegen wurde die schwimmende Windkraftanlage schon erfolgreich getestet. Bis zu einer Meerestiefe von 700 Metern soll sie sich einsetzen lassen und erschließt ein großes Flächenpotenzial für Windenergie.

Die Windenergie an Land gilt als kosteneffizient. Auf festem Boden liegt der Kostenanteil für Service und Wartung „im niedrigen einstelligen Prozentbereich“, so der BWE. Inzwischen wurde die Fertigung stärker automatisiert, und neu entwickelte Rotorblätter erzeugen auch bei geringen Windgeschwindigkeiten Strom. Michael Weinhold, beim Siemens-Konzern Leiter der Stabsabteilung Technik und Innovation, erwartet für 2050 Kosten von weniger als drei Cent pro Kilowattstunde für Windstromerzeugung an Land.

Wasser als Stromspeicher

Pumpspeicherkraftwerke können bei hohem Bedarf rasch Strom zur Verfügung stellen. Sie verfügen über ein unteres und ein oberes Staubecken. Bei geringer Stromnachfrage, etwa nachts, wird das Wasser mit elektrischer Energie in das obere Wasserreservoir gepumpt. Wird viel elektrische Energie benötigt, lässt man das Wasser wieder nach unten fließen. Dabei treibt es Turbinen an, die wiederum Stromgeneratoren in Gang setzen. Pumpspeicherkraftwerke rentieren sich im Prinzip, weil der Strom, der zum Heraufpumpen nötig ist, preiswerter ist als jener, den das Kraftwerk bei verstärkter Nachfrage produziert, auch wenn die Betreiber klagen, dass sie an ihren Anlagen durch den vielen Öko-Strom kaum noch etwas verdienen. In Deutschland gibt es über 30 solcher Speicherkraftwerke. Zusammen können sie rund sieben Gigawatt Leistung einspeisen. Ihr Wirkungsgrad liegt bei etwa 75 bis 80 Prozent.

Sauberes Gas

Um das schwankende Angebot an Windund Sonnenenergie auszugleichen, braucht man flexible und hocheffiziente Gaskraftwerke, die innerhalb weniger Minuten die Defizite im Stromnetz auffangen können. Kohlekraftwerke sind dafür zu schwerfällig. Das Gas für diese Ausgleichskraftwerke könnte man sauber aus ÖkoStrom gewinnen. Bei dem PowertoGas genannten Verfahren wird Windoder Sonnenstrom zunächst in Wasserstoff und dann in Methan umgewandelt. Theoretisch liegt in diesem Verfahren ein riesiges Potenzial, doch noch ist es nicht wirtschaftlich. Erst 2030 oder später, wenn wir Überschüsse aus grünem Strom im Überfluss haben, könnte es sich lohnen, denn bei der Umwandlung verliert man zwei Drittel der eingesetzten Energie. Auch BioGas, das schon zu 60 Prozent aus Methan besteht, bietet sich als umweltfreundliche Alternative zu Erdgas an. Wenn man es aufbereitet, lässt es sich ins Erdgasnetz einspeisen. In Deutschland gibt es dafür schon mehr als 100 Anlagen. Aber das Potenzial der einheimischen BioMasse ist begrenzt. Maximal acht Prozent seines heutigen Energiebedarfs könnte Deutschland mit BioMasse decken.

Die Energieerzeugung wird dezentraler. Es ist sinnvoll, die gewonnene Energie auch vor Ort zu nutzen.


PowertoGas muss kommen, davon ist Professor Fischedick vom WuppertalInstitut überzeugt, denn: „Gas aus erneuerbaren Energien ist auch eine Möglichkeit, bei der Wärmeund Treibstoffversorgung von fossilen Brennstoffen wegzu kommen. In diesen Bereichen haben wir sonst wenig Optionen, erneuerbare Energien einzuführen.“ Generell vermisst der Fachmann bei der Energiewende die Themen Wärme und Verkehr: „Alle konzentrieren sich auf den Strom. Aber der ist nur ein Drittel der Energiewende.“

PhoÜberraschung! Fracking macht’s möglich: Feuer statt Wasser, wenn man den Hahn aufdreht. So wenigstens immer wieder mal in den USA.


In Ausnahmefällen autark

Allen Schwierigkeiten zum Trotz gibt es heute bereits zahlreiche Ortschaften, die sich selbst vollkommen mit Strom aus erneuerbaren Quellen versorgen. „100-Prozent- eE-Gemeinden“ nennen sie sich. Dabei handelt es sich allerdings nicht um echte, sondern um „bilanzielle“ Autarkie. Denn die Dörfer sind nach wie vor mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden, und die Differenz zwischen Last und Einspeisung aus erneuerbaren Energien wird über das Verbundnetz ausgeglichen. Bei Überproduktion kann also überschüssige Energie abgegeben werden, bei niedriger Einspeisung aus erneuerbaren Quellen bezieht man Strom aus dem Netz. So spart man sich die aufwendige und teure Zwischenlagerung von Strom und riskiert zu keinem Zeitpunkt den Verlust der Versorgungssicherheit. Aber sind auch echte Insellösungen ohne Netzanschluss realistisch? „Es kommt darauf an“, meint das UBA. Die Wissenschaftler der Umweltbehörde haben verschiedene Selbstversorgerszenarien durchgespielt. Anhand durchschnittlicher Siedlungen in Nord- und in Süddeutschland haben sie analysiert, ob sich ein Dorf oder ein Stadtteil komplett mit Wind- und Sonnenenergie versorgen und das auch finanzieren kann. Das Urteil: ja und nein. Ein Dorf in ländlicher Umgebung ohne angesiedelte Industrie und versorgungsbedürftiges Gewerbe kann autark werden. Sogar dann wenn alle Bewohner Elektromobile fahren. Die Bedingung ist, dass ein großer Energiespeicher errichtet wird. Müssten aber auch Industrie und Gewerbe mit eigener sauberer Energie versorgt werden, rechnet sich die Unabhängigkeit nicht mehr, weil der Speicherbedarf zu hoch wird. Für gar nicht umsetzbar hält das UBA die Autarkie im städtischen Umfeld. Dort ist die Bevölkerungsdichte einfach zu hoch.

Das Fazit von UBA-Chef Jochen Flasbarth: Lokale Autarkie ist in Einzelfällen und unter günstigen Bedingungen möglich. „Ein Ansatz für eine tragfähige regenerative Energiegewinnung ganz Deutschlands ist sie jedoch nicht.“ Die Chancen liegen nach seiner Einschätzung aber im Regionenverbund. In diesem Szenario findet je nach Erzeugungspotenzial und Bedarf ein Austausch zwischen den Regionen statt. Zum Beispiel könnte das Umland die Städte mit seinem Überangebot an erneuerbarer Energie versorgen. Die Überschüsse nicht dorthin zu transportieren, wo sie gebraucht werden – nämlich in die Ballungszentren mit wenig Platz für Windkraft- oder Bio-Gasanlagen – wäre nach Ansicht des UBA „unsinnig“.

Keine Alleingänge

Noch günstiger wäre im Hinblick auf die Kosten und die Versorgung ein europäischer Stromverbund, der heute erst in Ansätzen existiert. Laut UBA böte er ein „beträchtliches Optimierungspotenzial gegenüber dem Regionenverbund. Denn er ermöglichte den großräumigen europaweiten Ausgleich der schwankenden Einspeisung von Windenergie und Photovoltaik. Der Bedarf an Speicherund Reservekraftwerksleistungen sinkt und damit auch die Kosten.“

In einem europäischen Energieversorgungsbündnis könnte man beispielsweise die Speicherkraftwerke in den Alpen und in Skandinavien gemeinsam nutzen. Jede Region könnte ihre Stärken bei der Gewinnung umweltfreundlicher Energie zum Nutzen aller ausspielen. Das spart Kapazitäten und Kosten: Windstrom käme von der Nordseeküste, Sonnenenergie aus Südeuropa, Meeresströmungskraft aus Großbritannien. Klingt gut, würde aber einen weiteren Netzausbau nötig machen, wenn man wirklich die Erzeugungsanlagen nur dort konzentriert, wo man sich den höchsten Ertrag verspricht und den Output dann kreuz und quer durch Europa schickt. Für Energiefachmann Dierk Bauknecht kann das nicht die Lösung sein: „Die ÖkoStromerzeugung sollte weiterhin großflächig verteilt bleiben, aber in einem europäischen Bund, der den Lastenausgleich einfacher macht.“

Sieht ganz so aus, als könne sich Deutschland Alleingänge bei der Energieversorgung nicht leisten. Echte Autarkie ist für Experten ohnehin ein unrealistisches Ziel und nicht erstrebenswert, ganz gleich ob es sich um die Stromoder Gasversorgung, um ein Dorf oder das ganze Land handelt. Dezentrale Versorgungslösungen hingegen haben ihre Stärken. Sie tragen zur Wertschöpfung vor Ort bei und können den Netzausbau reduzieren. Dierk Bauknecht: „Der Trend zur Energieau tarkie wird in dem Sinne zunehmen, dass mehr Gemeinden versuchen werden, ihren Jahresstrombedarf so weit wie möglich vor Ort zu decken. Eine Autarkie im Sinne einer Abkopplung vom übergeordneten System ist dagegen unwahrscheinlich.“