Erneuerbare Energien

Wir brauchen einen Lösungsweg, um nicht zwischen zwei der Kernfragen unserer Zeit

  • Zerstörung der Ökosysteme
  • Ressourcenerschöpfung

erdrückt zu werden. Erneuerbare Energien sind ein entscheidender Teil der Lösung.

  • Wir haben beschlossen, unsere Energieversorgung von Kohle, Öl und Gas auf Erneuerbare Energien umzustellen.
    mehr: Klima
  • Ein Leben mit angemessenem Wohlstand kann erreicht werden durch:
    Effizienz + Erneuerbare + Entgierung.
    mehr: Weltklimavertrag & Wohlstand

Sonne

Nach dem Weltklimaabkommen von Paris gilt es schnell und entschlossen die Wende umzusetzen. Die Umstellung auf Erneuerbare Energien ist die Teillösung mit der größten Wirksamkeit.

  • Die noch verbleibende Zeit zur Umkehr ist sehr kurz.
    Weniger als 10 Jahre bleiben uns, um das 1,5-Grad-Ziel zu erreichen.
    mehr: Verbleibende Zeit
  • Solarenergie und Windkraft sind die tragende Säule der Energiewende -
    aufgrund der Reife der Technologie und der Wirtschaftlichkeit.
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  • Die Deutsche Energiewende ist ein Erfolg für Deutschland und die Welt.
    Um die Klimaziele zu erreichen muss aber die Energiewende nicht gebremst sondern beschleunigt werden. Ein Konsens zum schnellen Kohleausstieg ist überfällig. Netzausbau und der Auf-/Ausbau von Energiespeichern sind nicht nacheinander sondern gleichzeitig voranzutreiben. Das Engagement der Bürger für die Energiewende darf nicht verloren gehen.
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  • Das Gesamtsystem von Strom, Wärme, Mobilität und Industrie inklusive Netzausbau, Speicher und Sektorkopplung ist im Zusammenhang zu denken und voranzutreiben.
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Über das existentielle Probleme des Klimawandel hinaus ist absehbar, dass weitere Probleme zu lösen sind. Aufgrund des expotentiell gestiegenen Ressourcenverbrauchs seit Beginn der Industrialisierung ist klar, dass die Zeit der Ressourcenknappheit unausweichlich und schneller näher rückt.

  • Die verfügbaren Ressourcen für die Menschheit sind nicht durch die in der Erdkruste vorhandenen Mineralien bestimmt. Der Schlüssel, um diese Ressourcen für Industrie, Wirtschaft und als Produkte für die Konsumenten zu erschließen ist die Verfügbarkeit von Energie für ihre Gewinnung. Da das Zeitalter der billigen fossilen Energierohstoffe zu Ende geht ist auch hier die einzig schlüssige Antwort: Erneuerbare Energien.
    mehr: Ressourcen

Grundlagen

  • Grundsätzlich gibt es eine große Vielfalt an Erneuerbaren Energien. Neue Ideen können mittel- bis langfristig Solar- und Windkraft gut ergänzen, stehen aber kurzfristig noch nicht mit ausgereifter Technologie und Wirtschaftlichkeit zur Verfügung.
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In der heutigen Zeit ist es existentiell wichtig die Grenzen nicht weiterhin zu überschreiten, die uns die Natur vorgibt und in Zusammenhängen zu denken. Der Schritt zu einer Kultur einer nachhaltigen Entwicklung erfordert den Menschen im Mittelpunkt zu sehen. Mit seinem Konsumverhalten kann jeder Einzelne ab sofort alles - in aller Bescheidenheit - beeinflussen. Um die Grenzen, die uns die Erde beim Klima vorgibt, nicht noch weiter zu überschreiten und dadurch einen sich selbst verstärkenden Klimawandel zu verursachen, brauchen wir enorme Fortschritte in Effizienz und gleichzeitig die Energiewende, die Agrarwende, die Wärmewende und die Verkehrswende.

 

Sonne

Solarenergie und Windkraft: Kern der Energiewende

Deutschland hat, insbesondere seit dem Jahr 2000 mit dem Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG), zur Technologieentwicklung der Photovoltaik und der Windenergie stark beigetragen. Mit der EEG-Förderung konnten diese damals neuen Technologien im Markt eingeführt werden, sich rasant entwickeln sowie enorme Leistungssteigerungen und Kostensenkungen realisiert werden. Der Anteil der Erneuerbaren am Bruttostromverbrauch in Deutschland lag in 2015 bei 32,6%. Dies ist mehr als jemals die Atomkraft in Deutschland zur Energieversorgung beigetragen hatte.

Die tragenden Säulen sind Windkraft und Photovoltaik während Biomasse aufgrund der Konkurrenzsituation zur Nahrungsmittelerzeugung und aus Umweltgesichtspunkten zukünftig nicht mehr stark ausgebaut werden sollte. Etwa die Hälfte der durch das EEG finanzierten Kosten entfällt auf die Technologieentwicklung der Photovoltaik. Würde man dem Vorschlag von Klaus Töpfer folgen und diese Investition so finanzieren, wie es Deutschland auch bei Kohle und Atomkraft durchführte, so würde sich die irreführende Debatte um eine zu hohe Strompreisbelastung durch die EEG Umlage schnell erübrigen. Diese Debatte schadet der Energiewende und damit dem Klimaschutz. Sie erhöht die gesamtgesellschaftlichen Kosten, die von uns allen aufgrund einer verzögerten Energiewende und eines verzögerten Kohleausstiegs zu tragen sind. Zu diesem Thema lohnt sich die Lektüre der Studie "Was Strom wirklich kostet".[2][3] Schon der Vergleich der Staatliche Förderungen von 1970 – 2014 für Atomkraft (219 Mrd. Euro), für Stein- und Braunkohle (422 Mrd. Euro) und für Erneuerbare Energien (102 Mrd. Euro) zeigt den Unterschied. Weitere Folgekosten für Atomkraft und Atommüll werden wir noch lange zu tragen haben. Ähnliches gilt für die Folgelasten und -kosten des Kohlezeitalters. Demgegenüber wird der bisherige Erfolg bei der Entwicklung der Erneuerbaren um so deutlicher. Es sollte mittlerweile klar sein, dass alle Subventionen und Gewährung von Bürgschaften für das atomar-fossile System so schnell wie möglich auf Null zu fahren sind.

Deutschland galt einige Jahre lang als Vorreiter der Energiewende. Mittlerweile haben China und die USA sowohl bei der installierten Leistung als auch beim Zubau die Führung übernommen. Das ist gut so, schließlich haben China und die USA auch beim Ausstoß von Treibhausgasen die unrühmlichen ersten Plätze inne.

Weltweit befindet sich der Ausbau von Sonnenergie und Windkraft in einem starken Aufschwung während fossile und nukleare Kraftwerke auf dem Rückzug sind. 2014 und 2015 wurde weltweit mehr Geld in Erneuerbare Energien als in fossil-atomare investiert. Seit dem Jahr 2000 hat sich die Solarenergie weltweit verhundertfacht und die Windkraft verzehnfacht. Bei einigen Ländern verlangsamt sich der Ausbau der Erneuerbaren (Spanien, Italien), andere Länder holen auf (Brasilien, Australien, Polen, Türkei, Südkorea). Bezieht man die installierte Leistung auf die Einwohnerzahl eines Landes, so stehen Länder wie Dänemark bei der Windkraft ganz weit vorne.

Die Kosten um eine Kilowattstunde Solarstrom zu erzeugen sank seit dem Jahr 2000 um 86% (von 70 Cent in Deutschland im Jahr 2000 auf etwa 8 Cent im Jahr 2015; in sonnenreichen Länder sind es gar nur 4 Cent/kWh). Im gleichen Zeitraum sanken die Kosten bei Windkraft um 35%.[9] Während weltweit der Ausbau der Photovoltaik boomt ist dieser Markt in Deutschland aufgrund ungeschickter Änderungen der Rahmenbedingungen eingebrochen, was fatalerweise zum Verlust von etwa 40.000 Arbeitsplätzen in der Solarindustrie führte und von Politik und Gesellschaft nahezu klaglos hingenommen wurde.

 

In der heutigen Welt ist die Energiewende nicht gegen, sondern nur mit der Einbindung von Kapitalgebern im notwendigen großen Stil umsetzbar. Zur Dynamik der weltweiten Divestment Bewegung sagte Achim Steiner, bis Juni 2016 Chef des Umweltprogramms der Vereinten Nationen UNEP, dem Deutschlandfunk im Juni 2016: "vor Paris hatten wir das Ziel, vielleicht 20 Milliarden Ausstieg aus kohlenstoffintensiven Industrien zu erreichen. Bis Paris wurden es 600 Milliarden und inzwischen geht es wahrscheinlich auf 1.000 Milliarden, also eine Billion zu."[4] Während immer mehr große Investoren ihr Kapital aus der alten fossilen Energieversorgung abziehen, holpert es allerdings bei den Rahmenbedingungen für Investoren, die die Erneuerbaren Energien voranbringen wollen. Laut Niklas Höhne, der an der Erstellung des Allianz Energiewende-Monitors beteiligt war, sei Planungssicherheit aus der Sicht von Investoren entscheidend wichtig. Als Beispiel führt er die Änderung des Erneuerbare-Energien-Gesetz 2014 an, die zu einem Rückgang der jährlichen Investitionen von rund 18 Milliarden US-Dollar in Erneuerbare Energien in Deutschland auf zehn Milliarden führte. Zudem weist er darauf hin, dass wenn Deutschland die in Paris vereinbarten Klimaziele ernst nimmt, das Ausbauziel 40 bis 45 Prozent Erneuerbare bis 2025 zu wenig ist. Es müssten 60 bis 80 Prozent sein, um mit den in Paris beschlossenen Zielen kompatibel zu sein. Es liegt also an der Bundesregierung, mit der EEG Reform 2017 stabile Rahmenbedingungen zu schaffen.[5]

Es ist also ein großer Fehler, dass das EEG 2017 im Widerspruch zu den Klimaschutzzielen steht und der Klimaschutzplan 2050 des Umweltministeriums bis zur Unkenntlichkeit von den Ressorts (Energie, Verkehr, Landwirtschaft) und vom Kanzleramt verwässert wurde.

Energiewende

Debatte zur Deutschen Energiewende

Es ist sehr wichtig, den bisherigen Erfolg der Deutschen Energiewende wahrzunehmen und anzuerkennen. Gegen den erbitterten Widerstand mächtiger Großkonzerne und Lobbyisten wurde bewiesen, dass ein bedeutendes Industrieland allen Unkenrufen zum Trotz den Atomausstieg realisieren kann. Die Technologieentwicklung der Photovoltaik ist nicht nur von Nutzen für Deutschland sondern ein Geschenk an die Welt, vor allem auch an Menschen in ärmeren Ländern, die nun eine günstige und dezentrale Stromversorgung aufbauen können (vgl. auch Papst Franziskus zum Thema ökologische Schuld und Technologietransfer; siehe Umwelt-Enzyklika).  Die Deutsche Energiewende zeigt, dass der Ausstieg aus der fossilen Energieversorgung machbar ist - und dies ohne Abhängigkeit von Hochrisikotechnologien wie Atomkraft und riskanten Geo-Engineering-Phantasien.

 

Gleichwohl gibt es nichts, was man nicht noch besser machen könnte und die Stärke - aber auch die Schwäche - der Demokratie liegt darin Kritik zu üben und den weiteren Weg zu debattieren.

 

Insbesondere in 2016 wurden auch in Deutschland zwei gegensätzliche Strömungen erkennbar, die sich auch in der Debatte um die zweite Phase der Energiewende unversöhnlich gegenüberstehen und zu denen das o.g. Zitat von Michael Müller und Jörg Sommer gut passt.

  • Der destruktive, rückwärtsgewandte Weg.
    Es gibt weiterhin Widerstand gegen die Energiewende. Da gibt es laut Schellnhuber "Besserwisser in der Wissenschaft, die außer Zweifeln nichts zu bieten haben"[1]. Da gibt es die immer noch mächtigen Industriegiganten, deren Unternehmenswert mit Kohle-, Öl- und Gasvorkommen verbunden ist, die nach dem Weltklimaabkommen von Paris nun zu 90% im Boden verbleiben müssen. Da der menschengemachte Klimawandel nicht mehr zu leugnen ist, verlegen sie ihre Kampagnen darauf, Zweifel zu säen und dadurch Zeit zu gewinnen.[1] Da erstarken rechtspopulistische Kräfte, die den Stand der Wissenschaft ignorieren und einfach etwas in ihr Parteiprogramm schreiben um im Trüben nach Wählerstimmen fischen zu können - ganz so als würde sich die Natur für deren Parteiprogramm interessieren oder ihren Lauf ändern, wenn nur laut genug Parolen gerufen werden. Die Währung dieser Kräfte ist Aufmerksamkeit. Kein Argument ist zu dumpf - wenn etwas Aufmerksamkeit erzeugt erfüllt es den Zweck dieser Kräfte und ein Dementi wird sogleich mitgeliefert, was wiederum für Aufmerksamkeit sorgt.
  • Der konstruktive Weg.
    Wissenschaft und Zivilgesellschaft begleiten weiterhin die Energiewende konstruktiv und kritisch. Es geht um die besten Ideen und Lösungsansätze um das Ziel zu erreichen - die Erderwärmung unter 1,5-Grad zu halten.

System

Gesamtsystem und Speicher

Nach dem Weltklimaabkommen von Paris und im Laufe der konstruktiven Diskussion um das EEG 2017 zeigen Wissenschaftler, Umweltschutzverbände, Energiegenossenschaften und weitere engagierte Bürger, die bereits konstruktiv zur Energiewende beitragen, dass bei der Justage der Rahmenbedingungen (EEG Reform) vom Ziel her gedacht werden muss:

  • Deutschland muss seinen Beitrag zur Erreichung des 1,5-Grad Ziel entschlossen anstreben
  • es geht um die Dekarbonisierung der gesamten Wirtschaft, alle Sektoren sind zu betrachten

Bei allen richtigen und positiven Maßnahmen bei der Weiterentwicklung des EEG 2017 werden dabei eklatante Lücken erkennbar.

  • der Ausbau der Erneuerbaren darf nicht abgebremst werden sondern muss beschleunigt werden
  • das unflexible Festhalten am Netzausbau, bevor das Thema Energiespeicher stärker vorangetrieben wird, ist eine Falle, die immense Mehrkosten verursacht und die Energiewende verzögert
  • die Scheu der Politik, das Thema Kohleausstieg aktiv voranzutreiben und Lösungen für die wegfallenden Beschäftigungsmöglichkeiten zu gestalten verteuert und verzögert unnötig die Energiewende ohne den Betroffenen tatsächlich Lösungen anzubieten
  • mit der impliziten Fokussierung auf Wirtschaftsförderung und der Bevorzugung von größeren Investoren beim weiteren Ausbau der Erneuerbaren droht der Verlust an Akzeptanz bei den Bürgern, die die erste Phase der Energiewende entscheidend unterstützt und vorangetrieben haben

Lösungsansätze:

  • Die im Juni 2016 veröffentlichte "Sektorkopplungsstudie" der HTW Berlin hebt die Diskussionsbasis auf ein neues Niveau. Erstmals wird über den Stromsektor hinaus auch der Energiebedarf von Verkehr, Wärmeversorgung und Industrie insgesamt und integriert berechnet. Da Verkehr, Wärme und Industrie zum Erreichen der Klimaschutzziele in Deutschland von fossilen Energieträgern auf erneuerbaren Strom umschwenken müssen, entsteht ein deutlich höherer Strombedarf aus Erneuerbaren Energien - was ja generell heute schon jedem Bürger klar ist, der sich aktuell die Frage nach der CO2-Bilanz eines Elektroautos stellt. Es überrascht nicht, dass bei einem "weiter so", d.h. ohne Effizienz und Entgierung, dabei ein enormer Strombedarf herauskäme. Bei Einrechnung von ambitionierten Effizienzfortschritten kommt die HTW Berlin bis zum Jahr 2040 auf einen Bedarf von 1.320 Terawattstunden erneuerbarem Strom - mehr als doppelt so viel wie heute. Als Schlüsseltechnologie, um in einem Energiesystem mit 100 Prozent Erneuerbaren auch längere "Dunkelflauten" zu überbrücken, gibt es aus heutiger Sicht einzig die Power-to-Gas Technologie, bei der aus überschüssigem Wind- und Solarstrom Wasserstoff und Methan erzeugt und im vorhandenen Gasnetz gespeichert wird. Die vorhandene Speicherkapizäz des Gasnetzes reicht aus, um die Stromversorgung für bis zu drei Monate zu sichern.[6]
  • Auch Prof. Michael Sterner schlägt vor, die Energiewende vom Ziel her zu denken. Alle Technologien um die Klimaziele zu erreichen sind vorhanden. Der Netzausbau ist allerdings aktuell das Teilprojekt der Energiewende, das die Kosten treibt und die Energiewende verzögert. Andererseits sind Langzeitspeicher (Power-to-Gas, Pumpspeicher) bei einem hohen Anteil an Erneuerbaren Energien im Netz unverzichtbar um die viel diskutiert "Dunkelflaute" in den Griff zu bekommen (laut Sterner beläuft sich der Bedarf bei Betrachtung des Stromsektors auf 19GW).
    Führt man ab sofort sowohl den Netzausbau als auch den Ausbau von Energiespeichern gleichzeitig voran, so entlastet man das Netz, erziel hohe Einsparungen bei den anstehenden Mehrkosten aufgrund des verzögerten Netzausbau (belaufen sich auf etwa 13 Milliarden Euro) und fördert damit die Markteinführung der Schlüsseltechnologie Power-to-Gas, die ohnehin für die Energiewende letztlich unverzichtbar ist. Als pragmatischen Ansatzpunkt schlägt Sterne den Aufbau von Power-to-Gas Anlagen in Norddeutschland vor, womit das Stromnetz gravierend entlastet wird, der Windstrom, der nicht über das Stromnetz transportiert werden kann ins Gasnetz eingespeist wir und bereits jetzt im Wärmesektor genutzt werden kann.
    Wie auch bei der Photovoltaik erfolgreich gezeigt, sollte unseres Erachtens eine geschickte und gezielte Markteinführung von Power-to-Gas vorangetrieben werden. Ergebnisse aus dem Betrieb von Pilotanlagen beweisen die Funktionsfähigkeit. Sterner geht davon aus, dass der Wirkungsgrad bei Power-to-Gas auf 75% gesteigert werden kann.
  • Auch der weitere Ausbau von Batteriespeichern sollte durch die rechtlichen Rahmenbedingungen nicht ausgebremst werden. Es ist zwar sehr erfreulich, dass sich bei Batteriespeichern für PV Anlagen gute Fortschritte zeigen und diese, zu virtuellen Kraftwerken zusammengeschaltet, bereits heute einen signifikanten Marktanteil bei der Bereitstellung von Regelleistung erobert haben. Die Doppelnutzung von privaten Batteriespeichern ist offenkundig bereits heute attraktiv.
    Lokale Lösungen (Quartierlösungen), bei denen mehrere Verbraucher sich einen physischen Batteriespeicher teilen können, wären bereits heute ebenfalls wirtschaftlich attraktiv, wenn nicht der eigen erzeugte Strom zweifach besteuert würde. Auch hier müssen die Rahmenbedingung für Energiespeicher sinvoll überarbeitet werden, damit dezentrale Lösungen einerseits einen fairen Anteil an den Netzkosten tragen, aber nicht andererseits durch veraltete und unangemessene Besteuerung sich nicht am Markt etablieren können.
  • Zudem sei an die Idee von Prof. Matthias Popp erinnert. Sollte man nicht an einzelnen Stellen gezielt sogenannte Ringwallspeicher bauen?[7]
    Die vorhandenen Mondlandschaften aus dem Braunkohletagebau würden so zu Pumpspeicherkraftwerken umgebaut. Eine Renaturierung dieser Mondlandschaften, die eigentlich in der Verantwortung der alten Kohlestromonzerne (RWE, Vattenfall) liegen müsste aber wie bei der Atomkraft am Ende sicher wohl auch wieder aus Steuergeldern mitzufinanzieren sein wird, würde sinnvoll geplant. Es gäbe eine Perspektive für neue Arbeitsplätzen für die Menschen, die aufgrund des Kohleausstiegs sich neu orientieren müssen. Plant man die Ringwallspeicher klug, so kann man den Tourismus fördern und für die Region ein attraktives Gebiet mit interessanten Freizeitmöglichkeiten schaffen.

Beispiele EE

Vielfalt: Beispiele für Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien, auch als regenerative Energien bezeichnet, stehen im Rahmen des menschlichen Zeithorizonts praktisch unerschöpflich zur Verfügung bzw. erneuern sich schnell. Sie grenzen sie sich von fossilen Energiequellen ab, die zwar auch durch die Kraft der Sonne entstehen, die sich aber erst über den Zeitraum von Millionen Jahren regenerieren. Die Basis für die Erneuerbaren Energien bilden die drei Energiequellen

  • Kernfusion der Sonne
  • Gezeitenkraft aufgrund der Planetenbewegung
  • Geothermie des Erdkerns

Die mit Abstand ergiebigste Form ist dabei die Sonnenenergie, deren jährliches Energieangebot auf der Erde dem mehr als Zehntausendfachen des aktuellen menschlichen Energiebedarfs entspricht (3.900.000.000 PJ). Erdwärme und Gezeitenkraft liefern deutlich geringere, aber im Vergleich zum menschlichen Bedarf hohe Beiträge (Geothermie: 996.000 PJ, Gravitation 94.000 PJ). Rein physikalisch betrachtet, steht damit mehr Energie zur Verfügung (theoretisches Potential), als in absehbarer Zukunft gebraucht werden wird.

 

Sonnenenergie lässt sich direkt und indirekt nutzen. Durch die Kraft der Sonne wird durch atmosphärische Effekte Wasser in höhere Lagen transportiert, meteorologische Effekte erzeugen Wind und Wellen. Pflanzen setzen die Strahlung der Sonne und CO2 im Zuge der Photosynthese in Biomasse um. Die Sonne liefert also auch mechanische, kinetische und potentielle Energie. Diese, von Sonne, Mond und Erde bereitgestellten Energien kann der Mensch mit seinem Erfindungsreichtum in unterschiedlichster Weise umwandeln und dadurch nutzen. Es gibt u.a. folgende mögliche Nutzugsformen:

  • Solarenergie
    • Photovoltaik (Photovoltaikanlage)
    • Solarthermie (Sonnenkollektor, Sonnenwärmekraftwerk)
    • Solarchemie
    • Thermik (Thermikkraftwerk)
  • Bioenergie (aus Biomasse)
    • Holz
    • Pflanzenöl
    • Biodiesel
    • Bioethanol und Cellulose-Ethanol
    • Biogas
    • BtL-Kraftstoffe
    • Biowasserstoff
    • Muskelkraft ( Fahrrad, Göpel, Draisine)
  • Wasserkraft
    • Staudämme und Staumauern
    • Laufwasserkraftwerke, Wassermühlen, Strombojen
    • Wellenenergie des Meeres
    • Strömungsenergie des Meeres
    • Meereswärme
    • Osmosekraftwerk (Unterschiedlicher Salzgehalt von Süß- und Salzwasser)
    • Hammerwerke,
    • Schöpfräder, Wasserkunst, Hydraulischer Widder 
  • Windenergie
    • Windenergieanlage
    • Aufwind- oder Thermikkraftwerk
    • Fallwindkraftwerk
    • Windmühlen
    • Segelschiff
  • Geothermie (oberflächennah und Tiefengeothermie)
  • Gezeitenkraftwerke