Windrad und Photovoltaikanlagen neben Strommast

Deutsche Energiewende klappt nur mit intensiver Wärmedämmung

Freiburg – Eine weitreichende Energiewende ohne Kohle, Gas und Uran ist für Deutschland bis 2050 machbar – und das sogar zu den gleichen Kosten, die schon heute für das deutsche Energiesystem anfallen. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher mit einem neuen, umfassenden Energieszenario für Deutschland. Neben dem Ausbau von Wind- und Solarkraftwerken müsse allerdings intensiv in die Wärmedämmung und den Aufbau von Strom- und Wärmespeichern investiert werden.

„Die Gesamtkosten für den Bau, den Erhalt und die Finanzierung für eine auf 100 Prozent erneuerbaren Energien basierende Strom- und Wärmeversorgung Deutschlands sind nicht höher als die Kosten, die heute für die Versorgung mit Strom und Wärme verwendet werden“, heißt es in der nun veröffentlichten Studie des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg (ISE). Da parallel immer weniger fossile Energieträger eingekauft werden müssten, stünde genug Geld für Bau, Wartung und Instandhaltung von Wind- und Solaranlagen, Speichern und Stromnetzen zur Verfügung. Die Andreas Palzer und Hans-Martin Henning vom ISE achteten bei ihrer Modellierung besonders auf die Praxistauglichkeit. So simulierten sie ein komplettes Energiesystem im Strom- und Wärmesektor mit Speichern und Verbrauch über alle Jahreszeiten. „Dabei haben wir für jede Stunde des Jahres die Versorgung detailliert berechnet“, sagt Palzer.

Diagramm zu StromverbrauchISE Studie
Simulation im Detail: Beispiele aus der ISE-Studie

Steht in aktuellen Diskussionen um die Energiewende vor allem die Stromerzeugung im Mittelpunkt, bezogen Palzer und Henning auch den Heizbedarf im Bundesgebiet mit in ihre Studie ein. So spielt für die Energiewende die Sanierung von Gebäuden eine zentrale Rolle, um den Heizbedarf insgesamt auf etwa die Hälfte von heute zu reduzieren. Sonst reiche das technische Potenzial von Wind und Sonne nicht aus, um eine sichere Versorgung zu gewährleiten, folgern die Autoren.

Konnten im ersten Halbjahr 2012 schon 25 Prozent des deutschen Strombedarfs aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden, sieht das neue Szenario einen starken Ausbau der Wind- und Solarkraftwerke vor. An Land wäre eine sechsfach höhere installierte Leistung von 170 Gigawatt für Wind- und insgesamt 330 Gigawatt für Solaranlagen – Photovoltaik und Solarthermie – nötig. Offshore in Nord- und Ostsee beziffern die Forscher den Ausbaubedarf auf 85 Gigawatt. Biomasse soll demnach mit jährlich 50 Terawattstunden etwa ein Zehntel des deutschen Strom- und Wärmebedarfs decken.

Natürlich wissen Palzer und Henning, dass Wind- und Solarstrom nur mit wetterbedingten Schwankungen erzeugt werden kann. Daher ergänzten sie die noch visionäre deutsche Energielandschaft mit entsprechenden Speichermöglichkeiten sowohl für Strom als auch für Wärme. Neben Pumpspeicherkraftwerken, Druckluftspeichern und Batterien sehen sie ein großes Potenzial für die Power-to-Gas-Technologie. Dabei soll die Energie überschüssigen Stroms in synthetischem Erdgas gespeichert werden. Hoch effiziente Gaskraftwerke mit etwa 95 Gigawatt Leistung könnten daraus bei Bedarf wieder Strom und Wärme gewinnen.

Für ihre Abschätzung der Kosten gingen die Wissenschaftler vom heute geltenden Preisniveau für Öl, Kohle und Gas aus. Da sich ihr Szenario selbst mit dieser konservativen Annahme rechne, könnte es bei steigenden Preisen für fossile Energieträger sogar zu einem volkswirtschaftlichen Rückgang der Energiekosten führen. „Wir wollten auf wissenschaftlicher Basis zeigen, was und zu welchen Kosten unter Einbeziehung heute grundsätzlich verfügbarer Technologien möglich ist“, sagt Henning.

Zwei große Bereiche haben die Forscher aus ihrer zeitaufgelösten Modellierung allerdings herausgenommen: die Mobilität mit Verbrennungsmotoren und die Prozesswärme für die Industrie. Dennoch umfasst ihr Szenario mehr als 60 Prozent der gesamten Primärenergiebedarfs, bezogen auf die aktuellen Zahlen für Fahrzeugflotte und Industrieanlagen. Mit zunehmender Elektromobilität und Effizienzsteigerungen in der Industrie könnte ihr Energiewendemodell sogar zu einer noch höheren Deckung des gesamten Energiebedarfs führen.