Stromerzeugung

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Resilienz: Ein erweiterter Blick auf die Energiewende

Das Bedürfnis nach mehr Sicherheit verändert den Blick auf die Energieerzeugung aus erneuerbaren Energien. In der Energiecommunity werden Chancen gesehen, aber auch Risiken und nötige Anpassungen diskutiert. Auch der Jahreskongress der Deutschen Energie-Agentur (dena) Anfang November 2025 hat dem Thema mehrere Paneldiskussionen gewidmet. Dabei wurde deutlich, welche unterschiedlichen Aspekte von Versorgungssicherheit und Resilienz zu berücksichtigen sind.

Investitionen in die Energiewende bringen neben dem Klimaschutz noch weitere Vorteile: Denn für Krisenzeiten bieten Dezentralität und lokale Verfügbarkeit von Energiequellen die Chance, das System resilienter und anpassungsfähiger machen. Aber auch eine Stromerzeugung aus Sonne und Wind ist nicht per se ohne Risiken.

Keynote von Bundesumweltminister Carsten Schneider

Auf dem dena-Energiewendekongress betont Bundesumweltminister Carsten Schneider in seiner Keynote, dass erneuerbare Energien die günstigste und nachhaltigste Energieform seien, die zudem Wertschöpfung im Inland generierten. Das trage dazu bei, die Energieversorgungssicherheit zu gewährleisten und Abhängigkeiten zu reduzieren.

 

Corinna Enders, Vorsitzende der dena-Geschäftsführung. Bildquelle: dena/photothek

Corinna Enders, Vorsitzende der dena-Geschäftsführung, spricht sich dafür aus, Innovation mit Sicherheit und Resilienz zu verbinden: „Es braucht jetzt Planungs- und Investitionssicherheit sowie den politischen Willen, Resilienz zur strategischen Priorität zu machen. Das bedeutet zum Beispiel, dass wir Netz-, Speicher- und Flexibilitätsausbau mit Cybersicherheit und dem Schutz kritischer Infrastruktur zusammen denken.“

Abhängigkeiten genau analysieren

Die Leiterin des Zentrums für Klima und Außenpolitik der Deutschen Gesellschaft für Auswärtige Politik, Kira Vinke beschreibt anlässlich des dena-Energiewende-Kongresses die aktuelle Situation wie folgt: „Geopolitische Krisen schlagen sich auf Deutschlands Energiesicherheit nieder. Gleichzeitig kann der Kauf von Öl und Gas aus dem Ausland autokratische Regime stärken. Dieses Geld sollte für inländische Investitionen genutzt werden.“

Sorgen bereiten den Experten insbesondere Gefahren durch Cyberangriffe, Abhängigkeiten von Rohstoffen und globalen Lieferketten. „Souveränität bedeutet für Deutschland den Ausbau heimischer erneuerbarer Energien, eine engere Zusammenarbeit in der EU und den Schutz kritischer Energieinfrastruktur. Dazu gehörten auch strategische Rohstoffpartnerschaften“, erläutert Vinke.

Um den Risiken besser begegnen zu können, bedarf es einer tiefergehenden Analyse und konkreten Anpassungsmaßnahmen. Der Hersteller von Windanlagen Siemens Gamesa beschäftigt sich intensiv mit der Herkunft und damit möglichen Verfügbarkeit der einzelnen Komponenten. Senior Vice President of Operations, Carina Brehm, nennt Beispiele: So würden für die Gondel Magnete benötigt, die aus China importiert werden. Auch die Grundmaterialen für die Rotorblätter kommen zum großen Teil aus China. Insgesamt ergebe sich aus der Abhängigkeit ein mittleres Risiko für die Produktion.

Alexandra von Bernstorff und Carina Brehm  geben Einschätzungen zu den Risiken von Lieferketten. Bildquelle: dena/photothek

Alexandra von Bernstorff, geschäftsführende Gesellschafterin, Luxcara, plädiert dafür, Risiken bewusst zu unterscheiden und zu managen. Dazu gehöre die IT-Sicherheit ebenso wie eine Diversifizierung bei den Importen von seltenen Erden. Oberflächliche Diskussionen seien hingegen wenig zielführend. Ein Beispiel seien die Diskussionen über Gefahren von Wechselrichtern aus China für den Betrieb von Photovoltaikanlagen. Auch wenn dies Importe aus dem gleichen Land seien, seien die Geräte unterschiedlich. In China gebe es sehr viele Hersteller von Wechselrichtern, was es für Hacker schwieriger mache, alle gleichermaßen anzugreifen.

Engmaschigkeit und Schwarzstartfähigkeit von Stromnetzen

Für Stromnetzbetreiber stellt sich die Frage nach zusätzlichen Schutzmaßnahmen gegen physische und virtuelle Angriffe auf das Stromnetz. Stefan Kapferer, Vorsitzender der Geschäftsführung, 50Hertz Transmission, sieht eine Kombination großer Stromtrassen für Gleichstrom und den zusätzlichen Ausbau einem kleinmaschigen Stromnetz für Wechselstrom einen Betrag zu mehr Sicherheit. Nach den sogenannten (n-1)-Bedingungen werde das Netz so ausgelegt, dass ein Ausfall einer Komponente durch das System aufgefangen werde. Gegen eine Bedrohung durch Cyberattacken könne eine gemeinsame Cloud-Lösung der Netzbetreiber schützen.

Stefan Kapferer erläutert Resilienz in den Stromnetzen. Bildquelle: dena/photothek

Im Falle eines großflächigen Stromausfalls komme es darauf an, das System möglichst schnell wieder aufzubauen. Für diese sogenannte Schwarzstartfähigkeit wurden bisher Kohlekraftwerke vorgehalten. Auf der Suche nach Alternativen habe sich ein Pilotprojekt mit Offshore-Windenergie habe sich als erfolgreich erwiesen, berichtet Kapferer. Auch Batteriespeicher könnten hierzu eingesetzt werden.

Ein weiterer Aspekt von Resilienz betreffe die Reservehaltung von Ausrüstung, Materialien und Anlagetechnik. Zusätzlich zu Ersatzvorräten stelle sich insbesondere die Frage nach dem Schutz von Transformatoren. In der Ukraine sei es inzwischen üblich, Transformatoren einzuhausen, um sie gegen Geschosse zu sichern, berichtet Kapferer. Viele Schäden dort seien durch Lieferung von Ersatztransformatoren aus anderen europäischen Ländern repariert worden.

Gesetzliche IT-Sicherheitskataloge für Unternehmen

Auch für die Bundesnetzagentur (BNetzA) ist Sicherheit ein wichtiges Anliegen. Vizepräsidentin Barbie Kornelia Haller verweist angesichts der Volatilität des Stromsystems auf die Notwendigkeit einer schnelleren Reaktion aller Akteure. Für dezentrale Prozesse sei eine abgesicherte Informationstechnologie Voraussetzung. Dazu sollen auch die gesetzlichen Vorgaben mit dem KRITIS-Dachgesetz und die NIS2-IT-Sicherheitskataloge beitragen.

Barbie Haller kündigt erweiterte Sicherheitsanforderungen an Akteure im Energiemarkt an.

„Cybersicherheit ist vielschichtig und einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess unterworfen“, so Haller. „Aktuell besteht die Cybersicherheitsregulierung vornehmlich aus organisatorischen und technischen Anforderungen und Zertifizierung in der Fläche sowie dem Schutz vor nicht-vertrauenswürdigen Herstellern. Zukünftig werden die Anforderungen auf weitere Akteure im Energiemarkt ausgeweitet und ein Rahmen geschaffen, um Systemschäden zu minimieren.“ Aus Sicht der BNetzA schaffe eine gute Cybersicherheitsregulierung Transparenz für Unternehmen, mache schnelle technologische Anpassungen möglich und so die Energiewende besser umsetzbar.

www.dena.de

Sonnen-Energie der anderen Art: Kernfusion

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Wer im Sommer der Frage nachgeht, woher die Hitze kommt, landet letztlich bei der Kernfusion. Ob Energiegewinnung wie auf der Sonne auch auf der Erde möglich ist, beschäftigt Wissenschaftler seit Jahrzehnten. Ende 2022 gelang ein Durchbruch mit einer sich selbst tragenden Kernfusionsreaktion im Labor. Seitdem wächst die Hoffnung, auf eine neue Weise emissionsarm Strom zu erzeugen. Das Akademienprojekt ESYS – Energiesysteme der Zukunft hat den aktuellen Stand der Forschung analysiert und in der Publikation ESYS-Impuls: „Kernfusion als Baustein einer klimaneutralen Energieversorgung? Chancen, Herausforderungen, Zeithorizonte“ veröffentlicht. Darin dämpfen die Autoren die Erwartungen auf eine schnelle Umsetzung, halten aber langfristig Kernfusionskraftwerke nicht für unrealistisch.

Ziel der Kernfusionsforschung ist eine klimafreundliche und kontinuierlich verfügbare Energiequelle mit geringem Flächenbedarf und aus vor Ort verfügbaren Brennstoffen. Ein Fusionskraftwerk funktioniert ähnlich wie ein Wärmekraftwerk. Anstelle einer Verfeuerung eines Brennstoffs sorgt ein Fusionsreaktor für die nötige Energie. Eine Kernfusion benötigt zum Start viel Energie, soll letztlich aber mehr liefern als eingesetzt wird.

Verschmelzung von Atomkernen im Plasma

Technisch funktioniert der Fusionsprozess so, dass Atomkerne mit einer geringen Anzahl an Nukleonen miteinander verschmolzen werden. Es entstehen Elemente mit einer höheren Nukleonenanzahl und damit einer höheren Bindungsenergie im Kern. So können beispielsweise zwei Wasserstoff-Atomkerne zu Helium-Atomkernen fusionieren.

Um diesen Prozess zu starten, sind Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius nötig: Im Aggregatzustand eines Plasmas liegen Atome in ionisierter Form vor und Elektronen sind frei beweglich. Bei niedrigeren Temperaturen verhindern hingegen Abstoßungskräfte, dass die Kerne miteinander zu einem neuen Element verschmelzen.

Vorteile im Vergleich zur Kernspaltung

Gegenüber der bisher in Kraftwerken betriebenen Kernspaltung hat eine Fusion einen sicherheitstechnischen Vorteil: Eine unkontrollierbare Kettenreaktion wird ausgeschlossen. Sobald Temperatur oder Druck zu gering sind, erlischt die Kernfusionsreaktion innerhalb kürzester Zeit.

Kernfusion und Kernspaltung im Vergleich

Quelle: ESYS

Die Idee der Kernfusion ist nicht neu. Allerdings gelang es Ende 2022 erstmals an der National Ignition Facility in Kalifornien, eine Kernfusion im Labor zu realisieren, bei der mehr Energie gewonnen werden konnte, als zuvor für den Start in die Reaktorkammer eingebracht wurde. Die physikalischen Prozesse gelten seitdem als verstanden. Allerdings muss die Menge an eingesetzter Energie im Verhältnis zum Output für eine wirtschaftliche Anwendung noch deutlich effizienter werden.

Zudem sind bis zu einem Einsatz für die Energieerzeugung noch weitere Probleme zu lösen: Dazu gehört insbesondere die Bereitstellung des Brennstoffs Tritium und die Entwicklung von Materialien, die hohen Temperaturen und einen Neutronenbeschuss standhalten. Außerdem werden hochleistungsfähige Laser oder effiziente Hochfeldmangnetspulen benötigt.

Vier Start-ups forschen in Deutschland

ESYS beobachtet aktuell eine beschleunigte Dynamik in der Kernfusionsforschung. Immer mehr Unternehmen und Start-ups engagieren sich in diesem Bereich. Derzeit existieren 43 Start-ups, von denen die meisten in den USA ansässig (25) sind, gefolgt von Europa (9), Asien (5) sowie Australien, Israel, Kanada und Neuseeland (jeweils 1). Auch in Deutschland beschäftigen sich Start-ups mit der Anwendung der anspruchsvollen Technologie.

Startups im Bereich Kernfusion in DeutschlandQuelle: ESYS
Verschiedene Verfahren – unterschiedliche Eigenschaften

Eine Kernfusion lässt sich mit verschiedenen Verfahren erreichen. Der Einsatz eines Stellarators hat sich dabei als besonders vielversprechende Technologie entwickelt, so dass auch größere Industrieunternehmen in ganz Europa Investitionen tätigen: Der Stellerator zeichnet sich durch eine besondere Skalierbarkeit bei der Kernfusion aus und macht die Anwendung in einem Großkraftwerk wahrscheinlicher als das alternative Tokamakverfahren, was nicht im Dauerbetrieb möglich ist.

Funktionsweise von Tokamak- und Stellaratorverfahren.Quelle: ESYS

In den USA wird mit der Trägheitsfusion über einen Laser ein weiteres Verfahren voran getrieben.

Prozess des Trägheitsverfahrens 
Quelle: ESYS

Ob eines der Verfahren künftig in einem Kraftwerk zum Einsatz kommen wird, ist noch offen:

„Die Kernfusionsforschung bewegt sich im Bereich der Grundlagen- und

teilweise der angewandten Forschung. Ein finales Kraftwerkskonzept gibt

es noch für keines der beiden Fusionskonzepte.“

ESYS-Impuls: „Kernfusion als Baustein einer klimaneutralen Energieversorgung? Chancen, Herausforderungen, Zeithorizonte“

Ein möglicher Betrieb von Kernfusionskraftwerken liegt nach Einschätzung der Studie noch mindestens zwanzig bis dreißig Jahre in der Zukunft. Zunächst geht es um den Aufbau von Pilotanlagen.

Abgesehen von den technischen Fragen der Anlage, gibt es auch ökonomische Unsicherheiten zum wirtschaftlichen Betrieb und der Rolle von Großkraftwerken, die kontinuierlich liefern, während ein Großteil der Anlagen nach den Gegebenheiten von Sonne- und Wind produziert. Diese Aspekte sind für mögliche Kraftwerksinvestoren ebenfalls relevant.

Insgesamt erwartet ESYS von der Kernfusion kurzfristig keinen Beitrag, um die Klimaziele in Deutschland zu erreichen:

„Langfristig könnte die Kernfusion Strom in einem klimaneutralen Energiesystem bereitstellen, die Importabhängigkeiten verringern und beispielsweise zur Wasserstofferzeugung genutzt werden. Bis zu einem ersten regulären Kraftwerk ist es jedoch noch ein weiter Weg.“

ESYS-Impuls: „Kernfusion als Baustein einer klimaneutralen Energieversorgung? Chancen, Herausforderungen, Zeithorizonte“

Wissenschaftsverbund sucht Lösungen für die Energiewende

Im Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) erarbeiten mehr als 160 Fachleute aus Wissenschaft und Forschung Handlungsoptionen zur Umsetzung einer sicheren, bezahlbaren und nachhaltigen Energieversorgung. Die Initiative unter Federführung von acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften in Zusammenarbeit mit der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften wurde im April 2013 gestartet und wird bis Dezember 2024 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Bildquelle: ESYS-Impuls: „Kernfusion als Baustein einer klimaneutralen Energieversorgung? Chancen, Herausforderungen, Zeithorizonte“

Energieversorgung 2022: Energieträger und Importe verändert

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Vor gut einem Jahr haben die politischen Ereignisse die Standards der Energieversorgung durcheinander gewirbelt. Auf fehlende Gaslieferungen aus Russland hat Deutschland mit Importen aus anderen Ländern und Einsparungen reagiert. Strom wurde vermehrt aus Kohle und erneuerbaren Energien produziert. Ein Überblicksartikel dazu ist in der Zeitschrift EW – Magazin für die Energiewirtschaft 2/2023 erschienen. 

Seit September 2022 fließt nach Angaben des Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW)  kein russisches Gas mehr nach Deutschland. Die fehlenden Mengen wurden teilweise durch stärkere Importe aus den Niederlanden sowie über Leitungen aus Belgien und Frankreich ausgeglichen.

Seit September 2022 fließt kein Gas mehr aus Russland. Die Importe aus anderen Lieferländern sind leicht gestiegen. Quelle: BDEW

 

 

 

Hohe Erdgaspreise machen Gasverstromung unwirtschaftlich

Bereits Mitte 2021 war ein Trend steigender Erdgaspreise zu beobachten. Dieser verstärkte sich mit dem Krieg in der Ukraine deutlich. Insbesondere sorgten hohe Spotmarkt-Preise dafür, dass Gaskraftwerke aus dem Markt gedrängt wurden. Dadurch hat sich der Energiemix im Vergleich zum Vorjahr verändert: Die Stromerzeugung der Gaskraftwerke ging 2022 nach BDEW-Angaben um knapp 14 % zurück.

2022 wurden mehr erneuerbare Energien und Kohle für die Stromproduktion eingesetzt. Quelle: BDEW

Hinzu kam die Abschaltung von drei Kernkraftwerken zum Jahresende 2021. Diese Lücke wurde zu einem kleinen Teil durch erneuerbare Energien aufgefangen. Diese trugen 2022 insgesamt rund 45 Prozent zur Stromerzeugung bei. Der Anteil der Braun- und Steinkohlekraftwerke an der Stromerzeugung in Deutschland stieg auf rund 32 %.

CO2-Emissionen gestiegen

Für die Kohlendioxidemissionen der Energiebranche bedeutet dieser Erzeugungsmix ein Plus von 5 %. Mit 260 Millionen Tonnen wurden im Jahr 2022 drei Millionen Tonnen mehr CO2 emittiert als die Zielvorgabe vorsieht. Das entspricht einer Minderung von nur 44 % im Vergleich zu 1990. Nach dem Klimaschutzgesetz ist eine Reduktion um 45 % vorgeschrieben.

Energiewirtschaft verfehlt ihr CO2-Sektorziel

2022 sind die CO2-Emissionen der Energieerzeugung leicht gestiegen. Quelle: BDEW

Insgesamt ist der BDEW zuversichtlich, dass der Klimaschutz mittelfristig vorankommt: Trotz der Umwälzungen habe die Energiewirtschaft ihr Sektorziel nur knapp verfehlt. Dennoch: Diese Entwicklung sei für das Klima natürlich ein Rückschritt und die Branche müsse alles tun, um so schnell wie möglich wieder in die Spur zu kommen.  Dazu gehöre mehr Geschwindigkeit beim Ausbau der erneuerbaren Energien, beim Aus- und Umbau der Netze und bei der Entwicklung eines Wasserstoffmarktes, betonte Kerstin Andreae, Vorsitzende der Hauptgeschäftsführung des BDEW.

Für den kommenden Winter 2023/2024 zeigte sich Andreae optimistisch in Bezug auf die Versorgungslage und die Importterminals für Flüssiggas – Liquefied Natural Gas (LNG): „Die gute Nachricht: Deutschland kann Schnelligkeit. Das zeigt das Beispiel der LNG-Terminals.“ Deutschland habe es 2022 geschafft, sich an eine Situation anzupassen, die niemand erwartet habe. Die Notwendigkeit, sparsam mit Energie und den höheren Preisen umzugehen, bleibe aber auch in den kommenden Jahren bestehen. Ab dem Frühjahr 2023 müsse damit begonnen werden, die Gasspeicher mit Flüssiggas zu füllen.

Perspektive: Ausbau erneuerbarer Energien, Energiesparen und LNG-Importe

Mit einem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien, einem Rückgang der Gasverstromung, Effizienzmaßnahmen und einem sparsamen Umgang könne mittelfristig die Nachfrage sinken. Zudem gelte es, den Bau der weiterer LNG-Terminals voranzutreiben, neue Wasserstoff-Allianzen zu etablieren und möglichst viel Energie einzusparen, resümiert Andreae.

Bis Wasserstoff zum grundlegenden Energieträger wird, wird es noch eine Weile dauern. Kurzfristig muss die Gasbranche vor allem ihre Bezugsquellen weiter diversifizieren. Neben Investitionen in erneuerbare Energien, Wasserstoff, wasserstofffähige Gaskraftwerke und Energienetze ist es nach Einschätzung des BDEW wichtig, ein Marktdesign zu entwickeln, indem sich Investitionen in steuerbare Kapazitäten zur Stromerzeugung lohnen. Für diese müssten ökonomische Anreize geschaffen und die Genehmigungsprozesse vereinfacht werden.

Der gesamte Beitrag ist in EW – Magazin für die Energiewirtschaft 2/2023 erschienen.

Grafiken: BDEW

Sichere Energieversorgung: Ohne Rohstoffe und Energieträger geht es nicht

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Sicherheit ist zur entscheidenden Frage der Energieversorgung geworden. Der Weltenergierat – Deutschland (WEC) hat in seiner aktuellen Publikation „Energie für Deutschland 2022“ mögliche Risiken für die Versorgungssicherheit analysiert, die sich aus den internationalen Handelsbeziehungen ergeben. Besonders kritisch sind Abhängigkeiten von einem einzigen Lieferland: Bei fossilen Energieträgern dominieren Importe aus Russland. Wichtige Rohstoffe für die Herstellung von Photovoltaik- und Windanlagen kommen vorwiegend aus China.

 Im Jahr 2021 importierte Deutschland rund 70 Prozent seiner benötigten Energie. Wichtigster Lieferant war Russland mit einem Anteil von rund 55 Prozent bei Erdgas, 50 Prozent bei Steinkohle und rund 34 Prozent bei Erdöl. „Die starken Preisanstiege für Energierohstoffe in der 2. Jahreshälfte 2021 und der Russland-Ukraine-Krieg haben das Thema Versorgungssicherheit in Deutschland und Teilen Europas stark in den öffentlichen Fokus gerückt. In den vergangenen Jahren konzentrierte sich die nationale Politik besonders auf den Aspekt der Nachhaltigkeit der Energieversorgung, während die Sicherheit und Bezahlbarkeit eine untergeordnete Rolle spielten“, erläutert Carsten Rolle, WEC, die neue Situation.

Die riskante Versorgungslage  ist das Ergebnis einer Entwicklung, die in den 1970er Jahren begonnen hat. Das beobachtet der Ökonom Manuel Frondl, Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung (RWI). Gemeinsam mit Christoph M. Schmidt, RWI, hat er einen Index entwickelt, mit dem sich Risiken und Abhängigkeiten in der Energieversorgung messen lassen.

Rohstoffspezifische Risiken bei der Versorgung Deutschlands mit Erdöl, Erdgas und Steinkohle

Quelle: WEC – Energie für Deutschland 2022

Aus den Berechnungen der Wissenschaftler wird deutlich, dass das Versorgungsrisiko bei Öl, Steinkohle und Gas insbesondere in den letzten zehn Jahren stetig gestiegen ist – trotz eines Ausbaus erneuerbarer Energien, die inzwischen 16 Prozent zum Primärenergiemix beisteuern. „Mit dem russischen Angriffskrieg auf die Ukraine sind Deutschland und anderen europäischen Staaten auf drastische Weise die Folgen einer hohen Energieimportabhängigkeit von einem einzigen Lieferland vor Augen geführt worden“, so Frondl.

In ähnlichen Situation befindet sich nach Angaben des WEC-Berichtes Italien: Der Primärenergiebedarf wurde in den vergangenen Jahren zu rund 40 Prozent durch Erdgas gedeckt, von dem rund 40 Prozent aus Russland importiert wurde. Im Gegensatz zu Deutschland kann Italien nicht auf Braunkohle zurückgreifen und ist bereits in den 1980er aus der Kernenergie ausgestiegen.

Nicht alle Länder sind nach der Analyse des WEC gleichermaßen von Energieknappheit betroffen. Energierohstoffarmen Ländern wie Japan und Frankreich ist es durch Kernenergie gelungen, ihre Versorgungssicherheit herzustellen. Länder wie USA und Kanada können sich zusätzlich zum Ausbau erneuerbarer Energien selbst mit Erdöl, Erdgas und Kohle versorgen. Kanada exportierte 2020 rund 44 Prozent seiner im Inland geförderten Energierohstoffe. Auch die USA sind durch das sogenannte Fracking – ein aus ökologischen Gründen umstrittenes Verfahren – bei der Öl- und Gasförderung zum Nettoexporteur geworden.

Mit einem neuen gesetzlichen Rahmen soll sich in Deutschland der Anteil der erneuerbaren Energien deutlich erhöhen und die Versorgungslage verbessern. Angenommen, im Jahr 2030 gebe es keine Importe mehr aus Russland, ginge das Versorgungsrisiko deutlich zurück. „Die Ergebnisse zeigen, welche große Bedeutung einer Diversifizierung bei der Versorgungssicherheit zukommt, nicht nur hinsichtlich der Importländer, sondern auch der Auswahl an Energieträgern und -technologien“, schlussfolgert Frondl.

Insofern sei es richtig, dass Deutschland mit Blick auf die Erreichung von Klimaneutralität bis 2045 auf alternative Energieträger, wie Wasserstoff (H2) und H2-Derivate, setze und den Ausbau der erneuerbaren Energien vorantreibe. Auch mehr Energieeffizienz und schnelle Genehmigungen von Projekten zur Gewinnung heimischer Energieträger dienten der Versorgungssicherheit.

Abhängigkeit von China bei Rohstoffen für Solar- und Windanlagen

Auch wenn Solar- und Windanlagen den Strom in der Region produzieren – die Herstellung und Installation der Anlagen benötigt mineralische und metallische Rohstoffe, die importiert werden. Der WEC hat den Bedarf der Technologien und die Verfügbarkeit solcher Rohstoffe näher untersucht und dazu die wichtigsten Lieferländer aufgeführt.

Für Stahl von Windkraftanlagen werden Eisen, Nickel, Molybdän, Mangan und Chrom benötigt. Aluminium kommt im Turbinenturm und in Stromkabeln vor.  Kupfer wird in Generatoren, Starkstromkabeln, Transformatoren und der Erdungsanlage eingesetzt. Polymere werden in der Turbine verwendet. Wichtige Rohstoffe für die  Steuereinheiten sind Aluminium, Zinn, Zink, Tantal und Edelmetalle.

Bei Solaranlagen bestehen photovoltaisch aktive Komponenten aus Siliziumscheiben auf die Silberpaste aufgebracht wird oder aus amorphem Silizium, Kupfer-Indium- Gallium-Diselenid oder Kadmium-Tellurid. In den tragenden Elementen der Anlagen kommen Beton, Stahl, Kunststoffe, Glas, Aluminium und Kupfer zum Einsatz. Bei fast allen diesen Rohstoffen gehört China zu den wichtigsten Handelspartnern.

Kritikalität der für Windkraft- und PV-Anlagen benötigten Rohstoffe

Angebotskonzentration (HHI) und Länderrisiko (GLR) sowie Anteile der größten Produktionsländer im Jahr 2018

Quelle: WEC – Energie für Deutschland 2022

 

Stärkere Diversifizierung als langfristige Strategie

Die Risiken bei Rohstoffversorgung und Energieimporten lassen sich langfristig verändern. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) hat angekündigt, stärker auf nationale Reserven und andere Lieferländer zu setzen. Um per Schiff transportiertes verflüssigtes Erdgas zu importieren, soll eine Infrastruktur aufgebaut werden. Das BMWK erwartet, das Deutschland bei Steinkohle und Öl bereits bis Jahresende 2022 weitgehend unabhängig von russischen Einfuhren sein kann und bei Erdgas eine schrittweise Reduktion auf etwa 10 Prozent des Gasverbrauchs bis Sommer 2024 möglich ist.

Energie-Rohstofflieferanten Deutschlands 2021

Angaben in Mio. t  Steinkohleeinheiten

Quelle: WEC – Energie für Deutschland 2022

GasMangel: Kurzfristige europäische Strategien gesucht

Mit Blick auf die Situation im kommenden Winter dürften zunächst kurzfristige Maßnahmen entscheidend sein, um Bürger sowie Industrieunternehmen durch die Versorgungskrise bringen. Dabei geht es um einen Ausgleich für steigende Energiepreise und die eine angemessene Verteilung bei einer Gasmangellage. Das gilt nicht nur in Deutschland, sondern für ganz Europa.

In einer deutsch-österreichischen Diskussionsrunde auf dem Medienschiff Pioneer One im Anfang Juli 2022 sprachen sich Vertreter aus Politik und Wirtschaft für eine gemeinsame europäische Strategie zur Sicherung der Gasversorgung aus. Die Österreichische Bundesministerin für EU und Verfassung, Karoline Edtstadler sieht bei der Krisenbewältigung Parallelen zur Pandemie. Was für Impfstoffe gelte, gelte auch für die Versorgung mit Energie. Man schaue in Europa aufeinander, so die Einschätzung von Edtstadler.

Die Sicherung der Gasversorgung lässt sich nur europäisch lösen – so ein Fazit der Diskussionsrunde mit Gabriel Felbermayr, Karoline Edtstadler, Michael Strugl und Günther Oettinger sowie Moderator Gabor Steingart. Bildquelle: Verbund

Wenn das Gas knapp ist,  entsteht eine Konkurrenzsituation zwischen der  industriellen Produktion und dem Wärmemarkt. Gesucht werden Instrumente, um Preisanstiege zu dämpfen und Energie zu sparen. Der frühere EU-Energiekommissar Günther Oettinger betonte, dass die Wärmeversorgung für Privathaushalte nach deutschem Recht zwar Vorrang habe. Er sprach sich aber für eine Abwägung zwischen einer Raumtemperatur von 22 Grad und Produktionsausfällen in der Industrie mit Kurzarbeit und Insolvenzen aus.

Für die Wirtschaft wären die Auswirkungen von fehlenden Gasimporten massiv. Gabriel Felbermayr, Österreichisches Institut für Wirtschaftsforschung (WIFO), befürchtet deutliche Wohlstandsverluste im kommenden Winter aufgrund von Produktionsrückgängen in der energieintensiven Industrie und anschließenden Kaskadeneffekten. Deutschland sei davon besonders betroffen. Im Unterschied zur Eurozone oder auch Österreich schrumpfe die deutsche Industrieproduktion bereits seit 2017 aufgrund hoher Unsicherheiten und steigender Energiepreise durch Energiewende.

Auch wenn die Wirtschaft langfristig auch ohne russisches Gas auskomme, könne die Gasmangellage dafür sorgen, dass die Inflation in Deutschland auf 18 Prozent steige, prognostizierte Felbermayr. Entscheidend sei für die kommenden Monate, dass Preissteigerungen nicht vollständig an die Haushalte weitergeben werden, um soziale Konflikte zu vermeiden.

Auswirkungen auf viele Teile der Wirtschaft

Die Auswirkungen eines Lieferstopps auf die deutsche Wirtschaft hat das Beratungsunternehmen Prognos im Auftrag der vbw – Vereinigung der Bayerischen Wirtschaft untersucht. Die Studie „Folgen einer Lieferunterbrechung russischen Gases für die deutsche Industrie“, erwartet negative wirtschaftliche Effekte ausgehend von einem möglichen Lieferausfall ab Juli 2022. Demnach wäre aufgrund gesetzlich festgelegter Mindestmengen in Gasspeichern und der Versorgung vorrangiger Kunden der Gasbedarf der Industrie nicht einmal zur Hälfte gedeckt. Die Studie erwartet mehr als 30 Prozent Produktionsrückgang bei der Verarbeitung von Glas, Stahl, Keramik, Nahrungsmittel, Druck, Chemie und Textilien.

Quelle: Prognos / vbw

 

 

Die Wertschöpfung der direkt betroffenen Branchen würde um 3,2 Prozent sinken, was einem Verlust von rund 49 Milliarden Euro entspreche. Dabei würde die Wertschöpfung in der Glasindustrie oder die Stahlverarbeitung um fast 50 Prozent sinken. Ähnliches gelte für die Chemie-, Keramik-, Nahrungsmittel-, und Textilbranche sowie das Druckereiwesen mit Wertschöpfungsverluste von über 30 Prozent. Durch indirekte Folgen seien zudem Dominoeffekte und eine Störung der Produktions- und Lieferketten zu erwarten.

Weiterführende Links:

Energie für Deutschland 2022: https://www.weltenergierat.de/publikationen/energie-fuer-deutschland/energie-fuer-deutschland-2022/

Paneldiskussion „Energiewende, aber sicher!“ an Bord der ThePioneer One:  https://www.youtube.com/watch?v=E4vcnS18P6A

Studie zu den Folgen einer Lieferunterbrechung bei Erdgas:https://www.vbw-bayern.de/Redaktion/Frei-zugaengliche-Medien/Abteilungen-GS/Wirtschaftspolitik/2022/Downloads/vbw_Studie_Folgen_Lieferunterbrechung_von_russischem_Erdgas_Juni_2022.pdf

Bestandsaufnahme Energiewende im Januar 2022: Es gibt viel zu tun.

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Handelsblatt-Energiegipfel 2022 in Berlin

Hybrider Branchentreff im Januar 2022: Online und auf der Bühne viel Diskussion um die Energiewende. Bildquelle: Handelsblatt-Energiegipfel

Der jährliche Branchentreffpunkt „Handelsblatt-Energiegipfel“ Mitte Januar zeigt die Agenda der aktuellen Energiethemen zu Beginn des neuen Jahres. Für 2022 fällt die Bilanz gemischt aus. Fortschritte bei der Dekarbonisierung gibt es, aber sie bleiben hinter den Zielen zurück. Gesucht wird die konkrete Gestaltung eines neuen Energiesystems und einer klimaneutralen Wirtschaft.

Auf der Branchenveranstaltung zum Jahresauftakt kamen Vertreter aus Energiewirtschaft, Verkehrssektor, Industrie, Politik und Wissenschaft in Berlin und digital zusammen und zeigten insgesamt ein großes Verständnis für den Transformationsprozess und die nötigen Schritte. Dekarbonisierung der Wirtschaft wird vor allem verstanden als eine Stromproduktion aus Strom aus Photovoltaik- und Windanlagen, Gaskraftwerke als Unterstützung sowie eine Wasserstoffinfrastruktur als Speichermedium und Rohstoffbasis für die industrielle Produktion insbesondere in der Chemie- und Stahlindustrie.

Das Ziel: Klimaneutralität und günstige Energieversorgung

Robert Habeck betonte die Notwendigkeit des Umbaus und der staatlichen Unterstützung. Bildquelle: Handelsblatt-Energiegipfel

Robert Habeck, Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz betonte die Notwendigkeit von Emissionssenkungen in allen Branchen, damit Deutschland bis 2045 klimaneutral werden könne. Er sieht in der Überwindung des fossilen Energiesystems zudem die Chance auf eine günstigere Energieversorgung durch erneuerbare Energien, wenn die nötige Infrastruktur mit Erzeugungsanlagen, Netzen und Elektrolyseuren erst einmal aufgebaut sei. Für Investitionen in die Dekarbonisierung kündigte er staatliche Unterstützung an.

Klimafreundliche Mobilität als persönliche Entscheidung

Neben Energiewirtschaft und Industrieproduktion ist die Transformation auch eine Aufgabe für den Verkehrssektor. Bundesverkehrsminister Volker Wissing appellierte an jeden einzelnen Bürger, einen Beitrag zur Verkehrswende zu leisten. Ob E-Auto, Hybrid, Fahrrad oder öffentlicher Personennahverkehr (ÖPNV) – jeder solle entscheiden, welche Form der klimafreundlichen Mobilität für ihn passe. In ländlichen Regionen werde weiterhin der Individualverkehr benötigt, während in den Metropolen ein dichtes Angebot durch den ÖPNV möglich sei. Viele Menschen wünschten sich zudem den Ausbau von Radwegen.

Die Vielfalt der Wege zu mehr Klimaschutz steht auch für den Prozess der Transformation als Ganzes. Zentral bleibt dabei die Frage, was grüne Energie ist und wie diese in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen kann. Auf europäischer Ebene wurde Ende 2021 in der EU-Taxonomie die Klimafreundlichkeit von Investitionsvorhaben definiert. Dieser Rahmen soll Unternehmen zu mehr Transparenz verpflichten und damit  Finanzinvestoren die Bewertung erleichtern, ob eine Anlage nachhaltig im Sinne des Klimaschutzes ist.

EU-Taxonomie zur Bewertung grüner Investitionen umstritten

Auf dem Handelsblatt-Energiegipfel 2022 äußerten sich viele Branchenvertreter kritisch zu den jüngsten europäischen Vorgaben. Im Zentrum der Bedenken stehen die geplanten Bewertungen von Investitionen in Kern- und Gaskraftwerke. Aus deutscher Sicht ist unverständlich, dass die europäischen Vorgaben Investitionen in Atomkraftwerke als klimafreundliche Energieerzeugung einstufen. Zwar entsteht bei der Stromerzeugung kein CO2, allerdings wird die Technologie selbst und die damit verbundenen radioaktiven Abfälle in der deutschen Gesellschaft als ein zu großes Risiko wahrgenommen.

Kritisiert wurden zudem die Vorgaben der EU-Taxonomie für Gaskraftwerke als zu rigide. Die Branche sieht darin einen Widerspruch zum großen Bedarf in Deutschland an Backup-Kraftwerken als Ergänzung zur fluktuierenden Einspeisung aus Photovoltaik und Windanlagen. Die stark einschränkenden Vorgaben in Bezug auf  Größe und technische Ausstattung könnten zur Folge haben, dass Investitionen in Gaskraftwerke ausbleiben.

Abseits der Diskussionen über den Ausbau von Erzeugung, Netzen und Speichern mit vorhandenen Technologien entwickeln sich auch neue Verfahren der Energiegewinnung. Das Startup Marbel Fusion aus München stellte eine Methode vor, mit Lasertechnologie eine Kernfusion zu erzeugen. Die geplanten Kraftwerke sollen in der Lage sein, Strom CO2-frei und sicher zu erzeugen.

Keine Denkverbote: Diskussion über technische Möglichkeiten von Kernfusion, CO2-Abscheidung und Speicherung. Bildquelle: Handelsblatt-Energiegipfel.

Forschung an Fusionskraftwerken

Grundlegend für die Entwicklungen von Marbel Fusion sind Fortschritte bei Lasertechnik und Plasmaphysik. Insbesondere jüngste Innovationen der Laser- und Materialwissenschaft ermöglichten ultrakurzgepulstete, hochintensive Laser und nanostrukturierte Treibstoffe. Bei der Verwendung von Wasserstoff und Bor als Fusionstreibstoffe entstehen nach Unternehmensangaben keine problematischen Abfälle. Fusionskraftwerke könnten nach Einschätzung von Marvel Fusion ab den 2030er Jahren an bestehenden Kraftwerksstandorten alte Anlagen ersetzen und Ballungsräume und energieintensive Industrien versorgen.

https://marvelfusion.com

https://veranstaltungen.handelsblatt.com/energie/

Windenergie: Abstand halten zu Vogelnestern

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Windräder können für Vögel gefährlich sein. Ob dies allerdings rechtfertigt, komplett auf den CO2-freien Strom zu verzichten, ist fraglich. Eine Lösung des Konflikts schlägt dazu die Stiftung Klimaneutralität vor: Durch ein zweistufiges Abstandskonzept soll verhindert werden, dass der Bestand an Vogelarten durch Mindestabstände zu Brutplätzen geschützt wird.  Der vollständige Bericht ist in der Juni-Ausgabe der Zeitschrift Magazin für die Energiewirtschaft erschienen. 

Viele Windprojekte an Land werden nicht genehmigt, weil sie Tierarten gefährden könnten. Die Stiftung Klimaschutz will den Widerspruch zwischen Natur- und Artenschutz auflösen. „Klimaneutralität und Artenschutz sind keine Gegensätze – vielmehr ist Klimaschutz eine entscheidende Voraussetzung für den Erhalt der Lebensgrundlagen, insbesondere von heute bereits gefährdeten Arten“, ist Direktor Rainer Baake überzeugt.

Die Stiftung hat dazu die Bedarfe des Naturschutzes untersuchen lassen. Auf Basis einer breiten Quellenstudie kommen die beauftragten Umweltgutachter zu dem Schluss, dass das Risiko für Kollisionen mit Windanlagen (WEA) je nach Vogelart variiert. Insgesamt seien Kollisionen aber relativ seltene Ereignisse.

Abstand zu Nistplätzen und Alternativen anbieten

Mit diesen Erkenntnissen schlägt die Stiftung Klimaneutralität ein zweistufiges Abstandskonzept für den Vogelschutz vor. Zum einen sollte um Nistplätze von besonders durch Vogelschlag gefährdeten Arten ein artspezifischer innerer Schutzabstand gezogen werden, in dem keine Windanlagen gebaut werden.

Zum anderen soll nach dem Vorschlag ein artspezifischer äußerer Schutzabstand festgelegt werden. Für diese äußere Zone schlägt die Stiftung einen Abstand von 6.000 Metern für Schreiadler bis zu 350 Metern für Baumfalken vor. Zwischen innerem und äußerem Schutzabstand wären danach dann Windenergieanlagen zwar zulässig, müssten aber durch Schutzmaßnahmen begleitet werden.

Dies betreffe insbesondere zehn Vogelarten für die unterschiedliche Mindestabstände klassifiziert wurden. So reicht der innere Schutzabstand von 2.500 Metern für Schreiadler bis zu 350 Metern für Baumfalken.

Vogelschutz an Windenergieanlagen

 

Abstand von Windrädern zu Vogelnestern

Rund um die Windanlage dichteN BewuchS schaffen

Im Nahbereich der Windanlage sollte die Bepflanzung für Vögel unattraktiver gemacht werden. Das könne durch niedrige dichte Sträucher oder eine Ackernutzung mit dichten Feldfrüchten erreicht werden. Zu berücksichtigen sei zudem, dass die Vogelgefährdung im Jahresverlauf variiere. Besonders Mahd, Mulchen, Ernte oder Feldumbrucharbeiten lockten Greifvögel und Störche an. Die Gutachter schlagen für diese Phasen daher eine Abschaltung von Windanlagen für die Zeit zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang vor.

Ergänzende Schutzmaßnahmen könnten Ausweichflächen sein, so dass sich Vögel verstärkt an anderen Orten aufhalten. Als attraktive Nahrungshabitate wird Grünland mit Staffelmahd als Dauergrünland, Ackergras oder mehrjährige Kulturen vorgeschlagen. Diese Art der Bewirtschaftung schaffe Strukturen für Kleinsäuger und damit eine Jagdmöglichkeit für Groß- und Greifvögel abseits des Windparks.

Die Stiftung Klimaneutralität ist seit Juli 2020 in Berlin tätig. Sie entwickelt in Kooperation mit anderen Denkfabriken sektorübergreifende Strategien für den Klimaschutz in Deutschland. Dabei geht sie davon aus, das im Zuge der Transformation zu einer klimaneutralen Wirtschaft die Windenergie zur wichtigsten Energiequelle in Deutschland wird. Im Gutachten „Klimaneutrales Deutschland“ wird ein Bedarf von Windenergieanlagen an Land mit einer installierten Leistung von 80 GW bis 2030 und 145 GW bis 2045 beziffert. Ende des Jahres 2020 seien knapp 55 GW Windanlagen an Land installiert gewesen.

www.stiftung-klima.de

Der vollständige Beitrag ist unter ew 6/2021  abrufbar.

Bildquelle: Stiftung Klimaneutralität