Erneuerbare Energien

Wir wollen den Ausbau der Erneuerbaren Energien massiv beschleunigen.Beim Strom aus Sonne, Wind, Biomasse und anderen erneuerbaren Energien haben wir uns auf ein Ausbauziel von 25 - 30 Prozent bis 2020 verständigt. Bei der Wärmeversorgung sollen die Erneuerbaren im selben Zeitraum auf einen Anteil von 14 Prozent wachsen. Ähnlich wie beim richtungweisenden Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) soll ein entsprechendes Erneuerbare-Wärme-Gesetz (EWG) diese Zielvorgabe absichern.

Zahlen, Daten, Fakten zu Erneuerbaren Energien

Experten blicken zur Beurteilung auf seine energetische Amortisationszeit. Gemeint ist damit die Zeit, die eine Anlage braucht, um die für Herstellung, Betrieb, und Entsorgung dieser Anlage verbrauchte Energie selbst zu produzieren. Kohle- oder Erdölkraftwerke schaffen es nie, den Energieeinsatz aufzuholen. Sie brauchen ständig neuen Energienachschub. Würde man bei einem Kohlekraftwerk allerdings nur den Energieaufwand zur Herstellung betrachten, wären solche Anlagen unschlagbar – sie hätten sich schon nach einer Betriebszeit von wenigen Monaten amortisiert.
Ganz anders ist es mit regenerativen Anlagen. Ein solarthermisches Kraftwerk, das Wasser erhitzt, hat in Nordafrika schon nach fünf Monaten mehr Strom produziert als seine Herstellung verschlang.
Der Erntefaktor, ein anderes Beurteilungskriterium, beschreibt, wie oft Solarzellen oder Windkrafträder die zu ihrer Herstellung benötigte Energie während ihrer Lebensdauer wieder einspielen. Bei Solarzellen liegt der Faktor zwischen 5 und 20, bei Windkraftanlagen kann er bis zu 90 betragen.

Wasserkraft

Strom aus Wasserkraftwerken deckt derzeit rund fünf Prozent des Bedarfs und war bis 2004 die bedeutendste Quelle erneuerbarer Energien in Deutschland. In einem Wasserkraftwerk strömt Wasser durch eine oder mehrere Turbinen. Sie treiben Generatoren an, der Strom erzeugt. Die Wasserkraft gilt als ausgereifte Technologie, mit ihr wird schon seit langem wirtschaftlich Strom erzeugt.

Windkraft

2004 hat die Windkraft die Wasserkraft als bedeutendste Quelle erneuerbarer Energien abgelöst. Hier wird der Strom ebenfalls durch Generatoren erzeugt. Bei Windkraftwerken werden Rotoren durch die Luftströmung in Drehung versetzt und auf diese Weise Stromgeneratoren angetrieben. In windstarken Küstenregionen ist die Nutzung der Windenergie zur Stromerzeugung schon an ihre Grenzen gekommen. Neue Möglichkeiten sehen Experten aber noch auf hoher See. Die höheren Kosten für solche Anlagen werden durch höhere Stromproduktion wieder ausgeglichen. in Nachteil der Windenergie ist, dass die Stromerzeugung von der Windstärke abhängig und damit nur zum Teil planbar ist. Ein europaweites Netz von Windrädern beispielsweise könnte aber eine kontinuierlichere Stromproduktion garantieren.

Photovoltaik

Photovoltaik ist die Umwandlung von Sonnenenergie (Photonen) in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen. Diese Solarzellen sind Halbleiter, die unter Einfluss von Licht Gleichstrom erzeugen, der Motoren antreiben oder Batterien aufladen kann. Der Photovoltaikmarkt wuchs in den vergangenen Jahren um 30 Prozent. Der Beitrag der Photovoltaik zur Stromversorgung hat sich 2004 verdoppelt. Die Herstellungskosten sind kontinuierlich gefallen.

Wie ist der Weg vom Rohstoff Silizium zum fertigen Modul? Was passiert in einer Solarzelle, wenn die Sonne scheint? Diese und andere Fragen beantwortet das jetzt in einer aktualisierten Fassung erschienene BINE-basisEnergie-Info "Photovoltaik". Auf vier Seiten werden die physikalischen, technischen und ökonomischen Grundlagen der Erzeugung von Solarstrom vorgestellt.

Biomasse

Abfall- und Restholz, Klärschlamm und organischer Hausmüll – das alles ist Biomasse. Die organische Substanz ist ein natürlicher Speicher der Sonnenenergie. Aus ihr kann wieder Energie gewonnen werden. So entsteht zum Beispiel Biogas, das zum Heizen genutzt wird, beim Verfaulen von Abfällen. Durch Einsatz von Altholz in Dampfturbinenkraftwerken wird schon lange Wärme erzeugt. In Deutschland hat in den vergangenen Jahren auch die Nutzung von Biodiesel aus Raps an Bedeutung gewonnen. Biomasse macht in Deutschland inzwischen über die Hälfte der aus erneuerbaren Energien produzierten Endenergie aus.

Geothermie

Geothermie ist nichts anderes als Erdwärme, also Energie, die zum Beispiel in Form von heißem Wasser unter der Erdoberfläche gespeichert wird. Das Wasser kann an die Erdoberfläche gepumpt und zum Heizen genutzt, Wasserdampf bei entsprechender Temperatur auch zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Die geothermische Stromerzeugung steht noch ganz am Anfang, die Kosten sind hoch. Durch effizientere Bohrverfahren und eine Verbesserung der Wirkungsgrade der Stromerzeugungsanlage könnten die Kosten nach Ansicht von Experten erheblich gesenkt werden. Dafür ist noch viel Forschung und Entwicklung erforderlich.

Wasserstoff

Wasserstoff ist ein brennbares Gas, das fast schadstofffrei verbrennt. Es kann beispielsweise in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Der Heizwert von Wasserstoff ist etwa dreimal so groß wie Erdöl. Wasserstoff ist keine Energiequelle, sondern ein Energiespeicher. Allerdings sind die Kosten zur Erzeugung sehr hoch. Wasserstoff gibt es nicht wie natürliche Kohlevorkommen. Als Speichermedium für die unregelmäßig anfallende Windenergie ist Wasserstoff allerdings eine interessante Technologie.

Großes Potenzial der Erneuerbaren Energien bis 2050

In der Studie „Weiterentwicklung der Ausbaustrategie Erneuerbare Energien vor dem Hintergrund der aktuellen Klimaschutzziele Deutschlands und Europas“ von 2008 des (damals SPD-) Bundesumweltministeriums kann ein Blick in die Zukunft ins Jahr 2050 geworfen werfen. Soviel ist klar: Die Entwicklungspotenziale der Erneuerbaren Energien sind beeindruckend.
Der Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch kann von derzeit rund 15 Prozent bis 2020 auf gut 30 Prozent verdoppelt und bis 2030 auf 50 Prozent gesteigert werden. Ihr Anteil am gesamten Energieverbrauch, d. h. Strom, Wärme und Mobilität kann bis 2020 auf 18 Prozent und bis 2050 auf 50 Prozent erhöht werden. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie zum Ausbau der erneuerbaren Energien, die Dr. Joachim Nitsch in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Auftrag des Bundesumweltministeriums erstellt hat.

Die Studie zeigt gleichzeitig auf, dass bei verstärkten Anstrengungen zur Steigerung der Energieeffizienz und der Modernisierung des Kraftwerksparks Deutschland planmäßig aus der Atomenergie aussteigen und seine Klimaschutzziele erreichen kann. Eine Stromlücke ist dabei nicht erkennbar. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist, dass die Abhängigkeit von Energieimporten (Uran und fossile Energieträger) gesenkt, das gesamte Energiesystem flexibler und damit die Energiesicherheit deutlich erhöht wird. Auch unter ökonomischen Gesichtspunkten resultieren Vorteile: Der Anlagen- und Maschinenbau kann mit einem guten heimischen Markt große Erfolge auf dem Weltmarkt erzielen und die Arbeitsplätze in Deutschland weiter steigern.

Die Zahlen im Detail

1) In dem „LEITSZENARIO 2008“ wird dargelegt, wie die Treibhausgasemissionen bis 2050 in Deutschland auf rund 20% des Werts von 1990 gesenkt werden können. Bis 2050 werden gegenüber 1990 insgesamt 780 Mio. t CO2/a vermieden, was einer Reduktion um 78,5% entspricht. Das heißt 80% weniger CO2-Austoß ist möglich in nur vierzig Jahren. Bis 2020 ist schon eine Reduktion um 40% möglich.

2) Der Anteil Erneuerbarer Energien an der gesamten Energieversorgung kann auf rund 50% gesteigert werden. Schon heute ist die Ausbaustrategie der Erneuerbaren Energien außerordentlich erfolgreich mit durchschnittlichen Wachstumsraten von knapp 11% pro Jahr.
Bis 2050 ist der Umbau der Energieversorgung schon weit fortgeschritten. Strom wird dann zu 87% (Endenergie) bzw. 81% (Bruttostromverbrauch) aus Erneuerbaren Energien bereitgestellt.

3) Die Wirkung der Effizienzstrategie führt zu einer durchschnittlichen Steigerung der Produktivität von Kohle, Öl und Gas (Primärenergie) von 3% pro Jahr bis 2020. Daraus ergibt sich in Verbindung mit dem angenommenen Wirtschaftswachstum ein um 17% geringerer Primärenergieverbrauch gegenüber 2005; die zu importierende Energiemenge ist auf 80% gesunken. Zur Jahrhundertmitte wird die Importquote der deutschen Energieversorgung sich auf 57% von heute 75% verringern können.

4) Bis 2050 kann der Beitrag der Windenergie auch durch den Einstieg in den Offshore-Ausbau auf 36% der gesamten Bruttostromerzeugung gesteigert werden. Windkraftanlagen stellen schon in 2020 mit 87 TWh/a 15% der gesamten Bruttostromerzeugung. Bis 2050 steigt der Beitrag der Windenergie mit 209 TWh/a auf 36% der gesamten Bruttostromerzeugung.

5) Bis 2020 werden viele fossil gefeuerte Kraftwerke außer Betrieb gehen. Von den 88 GW, die neue Kraftwerke bereitstellen müssen, können allein 59 GW aus EE-Anlagen stammen. 2050 werden die verbleibenden fossil gefeuerten Kondensationskraftwerke vorwiegend nur noch für Reserve- und Ausgleichsaufgaben eingesetzt. Der gesamteuropäische Emissionshandel und die Option der Abscheidung und Speicherung von CO2 (CCS) wird die Reduktion der Emissionen im Stromsektor zusätzlich erleichtern.

6) Um die CO2-Ausstöße des gesamten Energiesystems trotz Ausstiegs aus der Kernenergie zu reduzieren sind parallel die Effizienzsteigerung und der Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung unerlässlich. Im Leitszenario sinken die CO2-Emissionen der gesamten Stromversorgung trotz Ausstieg aus der Kernenergie um 20% schon bis 2020.

7) Auch der Verkehr trägt zum Klimaschutz bei. Die gesamte Energienachfrage im Verkehr wird sich bis 2050 um 25% reduzieren im Vergleich zum Jahr 2005. Der Anteil von Biokraftstoffen am gesamten Kraftstoffverbrauch erreicht 20%. Der Verkehrssektor wäre aus seiner derzeit extremen Abhängigkeit von Öl in beträchtlichem Maße befreit, weil der fossile Anteil der Kraftstoffbereitstellung im Jahr 2050 nur noch 50% des Verbrauchs von 2005 beträgt.

Das Leitszenario 2008 ist aber nur eine von zahlreichen möglichen Entwicklungen des Energiesystems. Möglich ist nämlich auch, dass Deutschland in ein Defizit-Szenario gerät, wenn die Bundesregierung nicht den Weg einer umfassenden Effizienzpolitik verbunden mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien fortsetzt.

- Leitstudie 2008 - Gesamtfassung
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- Leitstudie 2008 - Zusammenfassung der Ergebnisse
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- Leitstudie 2008 - Zentrale Ergebnisse für Entscheidungsträger
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