Energiewende und Energienachhaltigkeit

Der Umbau des Energiesystems auf erneuerbare Energiequellen ist weltweit in vollem Gange und inzwischen größtenteils akzeptiert. Was tut sich in den einzelnen Bereichen? Was sind vielversprechende Trends? Und was sind die Aufgaben für die Zukunft?

Die Energiewende bezeichnet den Umbauvorgang des überwiegend auf fossilen, endlichen Energieträgern basierenden Energiesystems in den Bereichen Strom, Wärme und Mobilität auf erneuerbare, d.h. unerschöpfliche und weitgehend emissionsfreie Energiequellen.

Strom: wie er produziert und effizient genutzt wird

2014 stellte die Gruppe der „Erneuerbaren“ mit 27,8 % erstmals den größten Einzelanteil an der Bruttostromproduktion in Deutschland1. Die Energiewende ist Realität. Weltweit werden jedes Jahr inzwischen riesige Erzeugungskapazitäten, etwa 130 Gigawatt2 in 2014, aufgebaut. Strom aus Photovoltaik (Solarzellen, 6 %)1 und Wind (9,6 %)1 ist bereits seit einiger Zeit günstiger als Strom aus dem Netz, ein Verdienst des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG), das den Ausbau erneuerbarer Energien seit dem Jahr 2000 maßgeschneidert förderte. Die massiven Skaleneffekte (= Kostensenkungen durch Weiterentwicklungen und vermehrten Einsatz der entsprechenden Technologien) haben dazu geführt, dass viele Privatpersonen, Unternehmen, Betriebe und sogar öffentliche Einrichtungen sowie Kommunen vermehrt eigenen Strom, insbesondere aus Aufdach-Photovoltaikanlagen, produzieren und selbst verbrauchen, während der an Klimaschutzzielen ausgerichtete Gesamtausbau erneuerbarer Stromproduktion weiterhin vom EEG in sogenannten „Ausbaukorridoren“ gesteuert wird.

Der Trend abseits der großen Windparks heißt Eigenverbrauch, da die Einspeisevergütung mit rund 12 Cent pro Kilowattstunde (kWh) deutlich unter dem Preis für Netzstrom (ca. 24-28 Cent/kWh) liegt. Dabei wird der produzierte Strom vermehrt für die Unterstützung der Wärmeerzeugung verwendet, wobei der Wärmeverbrauch zu Zeiten hoher Sonneneinstrahlung natürlicherweise eher gering ist. Ohne Speicher bietet sich nur der auch im Sommer vorhandene Warmwasserbedarf oder der Betrieb von Lüftungsanlagen für den Eigenverbrauch an.

In Sachen Effizienz spielt insbesondere der Durchbruch der LED-Beleuchtung, die Verringerung der Energiebedarfe von PCs und Flachbildfernsehern bzw. der Umstieg auf vergleichsweise sparsame Tablets und Smartphones – wenngleich der gestiegene Medienkonsum dem gegenüberzustellen ist – sowie die Effizienz-Richtlinie für Haushaltsgeräte eine Rolle. Die Transformation des Stromverbrauchers zum „Prosumer“ (Produzent und Verbraucher) ist in vollem Gange.

Wärme: Bedeutung und Umsetzung der Wärmeversorgung in Gebäuden

Der Anteil erneuerbarer Energie im Wärmesektor, der Sektor mit dem höchsten Endenergieverbrauch, ist mit bundesweit 9,9 % noch deutlich geringer als im Stromsektor1. Öl und Gas nehmen mit 85 % der verkauften Wärmeerzeugungseinheiten noch immer den Großteil für sich in Anspruch3, nur im Neubau verringert sich dieser auf ca. 50 %4, einhergehend mit einem höheren Anteil an Wärmepumpen und Fernwärme. Weiterhin einen starken Zuwachs hat die Nutzung von Holz erfahren, neben der Nutzung von Sonnenwärme. Effizienzhäuser und Plusenergiehäuser (produzieren mehr Energie als sie verbrauchen) mit geringem Verbrauch und Deckung des Bedarfs aus eigener Erzeugung sind zwar noch nicht der Standard, aber technisch kein Problem mehr.

Insbesondere die Wärmeversorgung der Bestandsgebäude und industrielle Prozesswärme mit erneuerbaren Energien gestaltet sich wegen der hohen Energiebedarfe schwierig. Für eine Erreichung der Klimaschutzziele im Gebäudebereich wäre eine Sanierungsrate von 2-3 % nötig, tatsächlich stagniert diese jedoch bei ca. 1 %4. Hierbei spielt auch Fachkräftemangel eine Rolle. Wollte man eine entsprechende Sanierungsrate erreichen, würden 2-3-mal so viele Handwerker in diesem Bereich benötigt. Ein Problem, das sich nicht kurzfristig lösen lässt. Kraft-Wärme-Kopplung5 (die Nutzung von Abwärme aus der Stromproduktion zu Heizzwecken) bietet die beste Brennstoffausnutzung und eignet sich auch für höhere Wärmebedarfe.

Mobilität: Fortbewegung durch erneuerbare Energien

Mobilität, der Sektor mit dem zweithöchsten Endenergieverbrauch, ist das Schlusslicht in der Energiewende. Nur 5,4 % des Energiebedarfs in diesem Sektor werden erneuerbar gedeckt, wobei vor allem Biodiesel und Bioethanol (aus der gesetzlich festgeschriebenen Zumischung zu handelsüblichen Kraftstoffen) eine Rolle spielen1. Für die Mobilität bestehen noch keine Lösungen, die eine Versorgung auf regenerativer Basis vor dem Hintergrund der aktuell hohen Energiebedarfe erreichbar erscheinen lassen. Die sinnvollste Variante ist der elektrische Antrieb, der vor allem einen deutlich höheren Wirkungsgrad besitzt als alle Verbrennungsmotoren. Zudem lässt sich erneuerbarer Strom ohne weitere Zusatztechnologie nutzen und auch speichern. Die Technologie ist jedoch noch teuer und spielt bei der der Neuzulassung bislang eine verschwindende Rolle. Die günstigste Art erneuerbar zu reisen, neben dem Fahrrad und natürlich zu Fuß, ist die Bahn, die für Fernreisen die Nutzung von Ökostrom verspricht.

Energiewende bleibt Herausforderung

Die Energiewende kommt in einigen Bereichen gut, in anderen Bereichen weniger gut voran. Treiber ist der Ausbau der erneuerbaren Stromversorgung. Dies wird aber nicht ausreichen um die Klimaschutzziele, – 40 % CO2 gegenüber 1990 im Jahr 2020, zu erreichen6. Auch das internationale 2-Grad-Ziel (die Begrenzung der Erwärmung bis zum Ende des Jahrhunderts auf plus zwei Grad Celsius) ist noch nicht in Reichweite6,7. Die Energiewende bleibt damit eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts.

Dies ist ein Gastbeitrag von Dr. Oliver Opel, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Ökologie und Umweltchemie an der Leuphana Universität Lüneburg.


Fußnoten

1 Zeitreihen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland (Stand: Februar 2015) http://www.erneuerbare-energien.de/EE/Navigation/DE/Service/Erneuerbare_Energien_in_Zahlen/Zeitreihen/zeitreihen.html

2 Renewable Energy Capacity Statistics 2015 – IRENA 2015. http://www.irena.org/menu/index.aspx?mnu=Subcat&PriMenuID=36&CatID=141&SubcatID=604

3 Effizienz und Erneuerbare Energien http://www.bdh-koeln.de/fachleute/waermeerzeuger-technologien.html

4 Energiewende im Wohnungssektor - Fakten, Trends und Realisierungsmöglichkeiten http://www.wirtschaftsdienst.eu/archiv/jahr/2012/3/energiewende-im-wohnungssektor/

5 Berlo, K., Wagner, O. (2015): Die kommunale Kraft-Wärme-Kopplung im Spannungsfeld zwischen Strommarkt und Energiewende : eine Analyse der Rahmenbedingungen für Stadtwerke zum Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung. Wuppertal Papers Nr. 188, Februar 2015, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH.

6 Fischedick, M. (2015): Die Energiewende in Deutschland – Status und Perspektiven, Herausforderungen und Chancen aus wissenschaftlicher Sicht. Präsentation bei der Verleihung des Deutschen Solarpreises 2015, 17. Oktober 2015 in Schwelm.

7 Lüdeke-Freund, F. & Opel, O., (2014): Energie: Die Energiewende als transdisziplinäre Herausforderung. In: Michelsen, G. & Heinrichs, H. (Ed.): Nachhaltigkeitswissenschaften (ed. 1, S. 429-453), Springer, Berlin, Heidelberg.

Dr. Oliver Opel

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