100% Erneuerbare Energien sind für Strom und Wärme in Deutschland kostengünstig möglich 

„Wie könnte unsere Energieversorgung 2050 aussehen und was kostet sie?“

Energie-Gesamtkosten für D - heute-2050

Die bisherigen Energiepreissteigerungen treiben die Ausgaben für Energie für Jede und Jeden von uns in die Höhe. Bis 2020 werden die Kosten mindestens noch einmal um 50% steigen. Wir müssen also raus aus der derzeitigen Abhängigkeit von teurer werdenden fossilen und atomaren Energien.

Mit der vorliegenden Studie stellt das FRAUNHOFER- INSTITUT FÜR SOLARE ENERGIESYSTEME, ISE erstmalig ein ganzheitliches Energiemodell für Deutschland vor, das vollständig auf erneuerbaren Energien basiert und den Strom- und Wärmesektor, einschließlich der Reduktion des Energieverbrauchs durch energetische Gebäudesanierung betrachtet.

100% EE Systemzusammensetzung - niedrigste Gesamtkosten

Die derzeitige Diskussion um die Energiewende ist stark geprägt von wichtigen aktuellen Entscheidungen über die Ausgestaltung der politischen Instrumente wie z.B. das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und von sehr kontrovers geführten Diskussionen. Inhalte dieser Diskussionen betreffen z. B. den Umfang des Umbaus der elektrischen Netze oder den Bedarf an zusätzlichen Pumpspeicher-Kraftwerken und schnell reagierenden Gaskraftwerken.

In der Studie nimmt das FRAUNHOFER  ISE etwas Abstand von den tagespolitischen Diskussionen zum Thema Energiewende und unternimmt eine kleine Zeitreise in das Jahr 2050. Es betrachtet die folgenden Fragen näher: Wie könnte dann die Energieversorgung Deutschlands (Strom und Wärme) aussehen? Können wir uns dann zu 100% mit erneuerbaren Energien versorgen? Welche Techniken werden dafür verwendet? Und wie teuer ist der Betrieb eines solchen Energiesystems?

Um diese Fragen solide und fundiert beantworten zu können, hat das ISE ein physikalisches Modell für das Energiesystem Deutschlands erstellt, und zwar ein Modell, bei dem der Bedarf an Strom und Wärme zu 100% mit erneuerbaren Energien gedeckt wird. Es handelt sich also um ein Extrem-Szenario, bei dem erstens keine fossilen Energien mehr benötigt werden und bei dem zweitens auch kein Energie- (Strom-) Austausch mit den Nachbarländern stattfindet bzw. stattfinden muss.

So kann das Ergebnis grafisch, bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch aussehen:

angepasster gesamtenergieverbrauch

Hier sind die zentralen Ergebnisse dargestellt:

  1. Eine Energieversorgung Deutschlands für Strom und Wärme ist mit 100% erneuerbaren Energien möglich, und zwar ohne jegliche Importe von Energie, also nur auf Basis von Ressourcen, die in Deutschland zur Verfügung stehen. Wir stoßen nicht an technische Potenzialgrenzen und alle Techniken, die notwendig sind, sind grundsätzlich verfügbar. Dies schließt natürlich nicht aus, dass an vielen Stellen teilweise erhebliche technische Verbesserungen und Weiterentwicklungen möglich sind und stattfinden werden. Wir haben diese nach bestem Wissen und Gewissen in unser Bild für 2050 mit einbezogen.
  2. Die Gesamtkosten für den Bau, den Erhalt und die Finanzierung für eine auf 100% erneuerbaren Energien basierende Strom- und Wärmeversorgung Deutschlands sind nicht höher als die Kosten, die heute für die Versorgung (Bau, Erhalt, Brennstoffkosten und Finanzierung) mit Strom und Wärme verwendet werden. Dabei sind noch keinerlei zukünftig zu erwartenden Preissteigerungen für fossile Energien berücksichtigt, sondern heutige Weltmarktpreise für fossile Energieträger verwendet worden. Was sind die Gesamtkosten in einem solchen, zukünftigen Energiesystem? Brennstoffkosten fallen keine mehr an. Jedoch müssen sämtliche technische Anlagen nach Ablauf ihrer Lebensdauer ersetzt werden, es fallen also Re-Investitionen an. Und sie müssen betrieben und erhalten werden, es fallen also Wartungskosten an. Außerdem müssen die Anlagen (einschließlich der Netze) und ihr Erhalt finanziert werden, wofür wir Kapitalkosten mit in unsere Rechnungen einbezogen haben.
  3. Es gibt nicht nur ein optimales System. Unsere Rechnungen zeigen, dass es verschiedene Systeme gibt, die zu ähnlich niedrigen Gesamtkosten gelangen. Dies ist wichtig, da daraus eine gewisse Flexibilität in der Ausgestaltung des Energiesystems resultiert. Somit können andere Kriterien als nur technisch-ökonomische in die Ausgestaltung einfließen, wie z. B. die unterschiedliche Akzeptanz diverser Maßnahmen oder auch die Beteiligung vieler unterschiedlicher Investoren von Gebäudebesitzern (Privatpersonen, Wohnungsbaugesellschaften, Eigentümer von Gewerbeimmobilien usw.) über Kommunen und Stadtwerke bis hin zu Energie-Versorgungsunternehmen und Netzbetreibern.
  4. Dennoch ist offensichtlich, dass ein massiver Ausbau von Wind auf dem Land und auf der See, sowie eine massive Installation von Solaranlagen – sowohl Photovoltaikanlagen zur Strombereitstellung als auch Solarwärmeanlagen – stattfinden muss, um zu einer 100 % Versorgung mit erneuerbaren Energien für Strom und Wärme zu gelangen. Ein weiterer zentraler Baustein ist die Senkung des Heizwärmebedarfs des Gebäudesektors durch energetische Gebäudesanierung.
  5. Eine Versorgung mit weniger als 100% erneuerbaren Energien, sowie das Zulassen von Stromimport und -export, führen dazu, dass überproportional weniger Wandler erneuerbarer Energien erforderlich sind und dass vor allem keine großflächige Infrastruktur für synthetisches Gas aus erneuerbaren Energien (Power-to-Gas) notwendig ist.

Bilanzielle 100% Deckung des Gesamtenergiebedarfs

Die Bereitstellung von 100 % erneuerbaren Energien im Strom- und Wärmesektor Deutschlands ist sichtbar technisch möglich und nach erfolgter Umstellung des Energiesystems sind die jährlichen Gesamtkosten nicht höher als die Kosten unserer heutigen Energieversorgung. Diese Aussage gilt trotz der Annahme eines konstanten Stromverbrauchs, trotz der Annahme, dass keinerlei Stromaustausch mit dem Ausland stattfindet, trotz des Vergleichs mit heutigen Preisen für konventionelle Energie und obwohl nur die Nutzung eines vergleichsweise kleinen Anteils des Gesamtpotenzials an Biomasse für den Strom- und Wärmesektor angenommen wird. Eine vollständige Deckung von Strom und Wärme mit erneuerbaren Energien erfordert unter diesen Randbedingungen jedoch, dass der Heizwärmebedarf für Gebäude durch energetische Gebäudesanierung auf rund 50% des Wertes in 2010 sinkt und dass die Potenziale für die Nutzung von Windenergie relativ weitgehend ausgeschöpft werden. Außerdem benötigt ein solches Energiesystem einen Langzeitspeicher in Form synthetischen Gases (Methan), dass aus erneuerbarem Strom erzeugt wird. Solarenergie wird in Form von Photovoltaik und Niedertemperatur-Solarthermie für Heizung und Warmwasser genutzt; in einem der betrachteten Ergebnis-Systeme (als „Medium“ bezeichnet) beträgt die installierte Leistung für Photovoltaik rund 200 GW (ca. 1250 Mio. m²) und für Solarthermie rund 130 GW (ca. 190 Mio. m²). Mehr als drei Viertel der Fläche dieser Anlagen steht auf geeigneten Gebäudeflächen zur Verfügung und weniger als ein Viertel kann auf Freiflächen und anderen Flächen installiert werden. Der Flächenbedarf für Freiflächenanlagen beliefe sich demnach auf ca. 400 km², was einer Fläche von 20 km mal 20 km entspricht. Neben Gas als Langzeitspeicher werden zentrale Wärmespeicher im Verbund mit Wärmenetzen verwendet.

Eine vollständige Umstellung auf Erneuerbare Energien ist demnach möglich und vor allem kostengünstig. Jetzt geht es also um die Umsetzung.

Quelle: Fraunhofer ISE 100 % EE für Strom und Wärme 2012 

 

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