Die eWende

Die Energiewende, das heißt die Energieversorgung ohne fossile Brennstoffe, ist zwar ein außerordentliches Infrastrukturprogramm, aber keine unlösbare Herkulesaufgabe und schon gar nicht unbezahlbar teuer. Im Gegenteil: Die Umstellung der gesamten Energieversorgung auf erneuerbaren Strom zahlt sich schon nach kurzer Zeit aus, verschafft der Bundesrepublik gleichzeitig mehr Handlungsspielraum durch mehr Unabhängigkeit und trägt zur sozialen Gerechtigkeit bei. Die Energiewende muss eine eWende sein, d.h. der gesamte Energiebedarf wird in Form von Elektrizität gedeckt und alle Verbraucher, sei es für die Mobilität, fürs Heizen oder für industrielle Prozesswärme werden durch eTechnik umgesetzt.

Zunächst ein paar Fakten: Der Endenergiebedarf Deutschlands beträgt circa 2500 Terawattstunden (TWh) oder 9000 Petajoule. Mit dieser Energie werden alle Bereiche und Sektoren, wie Haushalte, Industrie, Handel, Verkehr und Transport gedeckt. Dieser Energiebedarf wird nach wie vor zu mehr als 80 Prozent aus fossilen Brennstoffen gedeckt. Der Anteil des Stroms am Gesamtenergiebedarf beträgt 25 Prozent. Nur dieser wird bisher zu einem großen Teil aus erneuerbaren Energien gewonnen. Im Jahr 2021 waren das bereits mehr als 40 Prozent. Das Ziel ist es nicht nur den bisherigen Strombedarf aus erneuerbaren Energiequellen zu decken, sondern den gesamten Energiebedarf. Würde man nun den Gesamtenergiebedarf zum Beispiel nur durch Photovoltaik-Strom decken wollen, benötigt man eine Fläche von 12500 Quadratkilometern, das ist weniger als die Fläche Schleswig-Holsteins beziehungsweise 3,5 Prozent der Fläche der Bundesrepublik und damit weniger als die Hälfte der bereits überbauten und versiegelten Fläche des Landes. Dies ist eine erstaunliche Tatsache, wenn man bedenkt, dass Deutschland ein dicht bevölkertes und energiehungriges Industrieland ist, in dem der Pro-Kopf-Energiebedarf dem 2,5-fachen des durchschnittlichen Weltbürgers entspricht. Das zeigt aber auch, dass wir unseren gesamten Energiebedarf hier in Deutschland selbst decken können, ohne einen Liter Öl oder einen Kubikmeter Gas zu verbrennen. Dieses Potential sollten wir aber auch als Verpflichtung verstehen, zeitnah unseren Energiebedarf ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe zu decken. Natürlich sollte man bei der Energiegewinnung nicht nur auf Photovoltaik (PV), sondern in Deutschland insbesondere auf auch Windkraft, setzen. Dass man in Deutschland den Energiebedarf mit erneuerbaren Energien zu 100 Prozent, selbst decken kann, ist schon lange bekannt. Hermann Scheer hatte dieses Ziel vor Augen, als er das Stromeinspeisegesetz und das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) in den Jahren 1991 und 2000 mitinitiiert hat. Dieses Gesetz hat um die Jahre 2010 und 2015 dem Ausbau von Photovoltaik und Windkraftanlagen erheblichen Vorschub geleistet. Zum Beispiel wurden im Jahr 2012 eine Gesamtleistung von 7,6 Gigawatt Photovoltaik-Module und im Jahr 2017 eine Windleistung von 5,3 Gigawatt installiert. Anschließend sind die Zubauten dramatisch eingebrochen. Schuld daran ist die erhebliche Verwässerung des EEGs und zusätzlicher, gesetzlicher Hürden (unter anderem die 10H-Regelung für Windkraftanlagen in Bayern). Hätte man die Ausbaugeschwindigkeit dieser Jahre beibehalten, wäre heute bereits mehr als das Doppelte der bestehenden PV- und Windleistung installiert (2021 beträgt die installierte Leistung von PV-, Onshore und Offshore Windanlagen nahezu 120 Gigawatt).

Wasserstoff, der ideale Energiespeicher

Ja, aber weder bläst der Wind noch scheint die Sonne an einem Ort 24 Stunden am Tag. Was machen wir da? Darauf gibt es eine einfache technische Antwort: Strom speichern mit Wasserstoff. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum und auf der Erde, und als Molekül (H₂) hat es auch noch die höchste Energiedichte aller Moleküle. Eine ideale Voraussetzung. Auf der Erde ist Wasserstoff unter anderem in Wasser gebunden, lässt sich aber einfach durch Elektrolyse aus Wasser (H₂O) gewinnen und in Gastanks, Gasleitungen oder auch flüssig speichern. Das kann man immer dann machen, wenn man Strom im Überfluss generiert, also meist in den langen Sommertagen oder an stürmischen Herbsttagen. Bei Bedarf kann dann der Wasserstoff wieder mit Brennstoffzellen zurückverstromt werden. Hier findet ein umgekehrter Elektrolyseprozess statt: Wasserstoff wird mit Sauerstoff aus der Luft zu Wasser verbunden und dabei wird Strom erzeugt. Beide Verfahren sind seit mehr als hundert Jahren bekannt und werden industriell seit Jahrzehnten eingesetzt. Auch Brennstoffzellen-Großanlagen, wie das Wasserstoffwerk der Firma Apex in Rostock gibt es bereits.

Wasserstoff, auch für Verkehr und Transport

Wasserstoff ist auch ein idealer Energieträger für den Mobilitäts- und Transportsektor. Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzellen und Wasserstofftanks erzielen eine viel größere Reichweite als Fahrzeuge mit reinen Batteriespeichern, da in einem Wasserstofftank wesentlich mehr Energie gespeichert ist als in einer Lithium-Ionen-Batterie. Noch ein erheblicher Vorteil im Vergleich zur Batterie: Der Wasserstofftank lässt sich so schnell befüllen wie man es beim Benziner oder Diesel gewohnt ist. Auch können bestehende Tankstellen einfach auf Wasserstoffbefüllung umgerüstet werden. Insbesondere beim Gütertransport über Landstraßen und Autobahnen gibt es keine vernünftige Alternative zum Wasserstoff um die schweren Brummis, natürlich mit effizienten Elektromotoren, rollen zu lassen.

Um Bedenken bezüglich Effizienz vorwegzunehmen, hier ein Vergleich: mit einem Kilogramm Diesel (in etwa ein Liter) kommt ein PKW maximal 20 Kilometer weit, mit einem Kilogramm Wasserstoff aber 100 Kilometer. Soviel zu Mythen zum Wasserstoff, die weithin von der Öllobby befördert werden.

Für den Aufbau einer flächendeckenden Wasserstoffinfrastruktur lässt sich unter anderem unsere bestehende Gasinfrastruktur gut nutzen. Kavernen, Tanks und Gasnetz lassen sich zur Speicherung und Versorgung umrüsten. Natürlich muss der Ausbau von Wasserstofftankstellen weiter vorangetrieben werden, damit auch die deutschen Automobilhersteller endlich Brennstoffzellenfahrzeuge, insbesondere Nutz- und Schwerlastfahrzeuge, im großen Stil auf den Markt bringen.

Übrigens muss Wasserstoff nicht verbrannt werden, um industrielle Prozesse, zum Beispiel in der Stahlindustrie, zu betreiben. Das geht auch mit Strom, wie er bei der Aluminium- oder Kupferherstellung eingesetzt wird. Grundsätzlich sollte man Verbrennungsprozesse tunlichst vermeiden, um Wärme zu erzeugen oder Motoren anzutreiben. Beim Verbrennen werden schädliche Abgase erzeugt und ist im Vergleich zur Brennstoffzellentechnik sehr ineffizient. Der Strom aus der Brennstoffzelle wird, im Gegensatz zum Verbrennungsprozess, durch einen elektrochemischen Prozess gewonnen, der als "kalte Verbrennung" bezeichnet wird. Hierbei kommt als "Abgas" nur reines Wasser aus der Brennstoffzelle. Schädliche Abgase und chemische Nebenprodukte gibt es dabei nicht.

Auch sind elektrische Geräte und Maschinen sind im Vergleich zu verbrennungsbasierten Geräten wesentlich effizienter. Daher benötigt man für deren Betrieb auch deutlich weniger Energie. Beispiel Heizen mit Wärmepumpe: der Strombedarf um eine Kilowattstunde an Wärme zu erzeugen beträgt nur ein Viertel oder gar ein Fünftel dieser Energiemenge (quantifiziert durch den sogenannten "Coefficent of Performance", COP-Wert). Oder Beispiel Motor: mit einem Dieselmotor benötigt man eine Energiemenge von 50 Kilowattstunden um mit einem PKW 100 Kilometer weit zu fahren (das entspricht circa fünf Liter Diesel). Um die gleiche Strecke mit einem Elektroantrieb zurückzulegen braucht man durchschnittlich nur 15 Kilowattstunden elektrischen Strom, d.h. weniger als ein Drittel. Grundsätzlich wird der Energiebedarf der eWende, das heißt nach der Umstellung auf eine strombasierte Wirtschaft, weniger als die Hälfte des jetzigen Energiebedarfs sein. Erwartungsgemäß benötigt man eine jährliche Energiemenge von 1000 Terawattstunden um das Industrieland im gleichen Maße am Laufen zu halten. Im übrigen könnte man diese Strommenge mit Repowering und der Verdoppelung bestehender Windkraftanlagen generieren. Im Jahr 2020 waren insgesamt 29.608 Onshore-Windkraftanlagen installiert.

Versorgungssicherheit und soziale Gerechtigkeit mit günstigem Grünstrom

Ein weiter positiver Aspekt der eWende ist die damit verbundene dezentrale Energieversorgung; immer in der Nähe der Verbraucher. Gemeinden können und sollten sich mit Photovoltaik und Windkraft Anlagen weitgehend selbst versorgen. Sie sind damit unhängiger, nicht nur von multinationalen Energiekonzernen, sondern auch von der unkontrollierbaren Preispolitik des Öl- und Gasmarktes. Nehmen Gemeinden und Städte den Ausbau von erneuerbaren Energien selbst in die Hand, steigt auch die Akzeptanz der Bürger, insbesondere wenn der selbst erzeugte Strom weit günstiger angeboten wird. Grundsätzlich lässt sich Strom aus PV- und Windkraftanlagen wesentlich günstiger erzeugen (die Erzeugungskosten liegen bei circa 3 Cent pro Kilowattstunde) als aus Kohle oder Gaskraftwerken. Kosten für Brennstoffe fallen nicht an (The Sun doesn't send a bill, "Die Sonne schickt keine Rechnung"), sondern nur einmalige Investitionskosten und geringe Wartungskosten. Dabei entfallen noch viele Abgaben und Umlagen auf den selbstgenerierten Strom. Eine dezentrale Energieversorgung ist auch weniger anfällig als die noch vorherrschende Versorgung mit Großkraftwerken. Teuere Höchstspannungsleitungen werden für die dezentrale Energieversorgung nicht, oder nur in sehr geringem Umfang, benötigt. Die Vernetzung der Gemeinden untereinander kann mit dem bereits existierenden Mittelspannungsnetz realisiert werden, um eine ausgeglichene Versorgung zu gewährleisten.

Die richtig umgesetzte eWende trägt auch zur sozialen Gerechtigkeit und einer Verbesserung der Lebensqualität bei. Durch die Unabhängigkeit von Öl- und Gaslieferante können die Energiekosten langfristig stabil gehalten werden (gerade jetzt ein viel diskutiertes Thema). Durch direkte Beteiligung von Privatpersonen und Gemeinden an eigenen Stromerzeugungsanlagen wird die Distanz zu den abstrakten Energieversorgern abgebaut und ein verantwortungsvolles Bewußtsein zum Energiebedarf gefördert. Die Lebensqualität und Gesundheit wird schon durch den Einsatz von lärmreduzierten und abgasfreien Elektrofahrzeugen gesteigert (abgesehen davon, dass man durch autofreie und begrünte Zonen in Städten und den Ausbau des Öffentlichen Verkehrs im ländlichen Bereich die Lebensqualität verbessern sollte) sowie durch die drastische Reduzierung von Stickoxiden und weiterer schädlicher Abgase, die beim Verbrennen fossiler Brennstoffe ausgestoßen werden.

Politische Weichenstellungen notwendig

Um die eWende voranzubringen müssen eine Reihe von gesetzlichen Hürden abgebaut werden, beziehungsweise wieder Rahmenbedingungen geschaffen werden, unter denen der Ausbau erneuerbarer Energien durch Gemeinden und Bürgergesellschaften florieren kann. Dazu muss dem Ausbau von PV- und Windkraftanlagen im Sinne der Nachhaltigkeit Vorrang eingeräumt werden, das EEG wieder so konstruiert werden, dass Gemeinden und Bürgergesellschaften bevorzugt den Ausbau in die Hand nehmen können und die Investitionen wieder langfristig planbar sind. Entscheidend ist auch, dass die direkten und indirekten Subventionen für fossile Brennstoffe abgebaut werden (laut Umweltbundesamt belaufen sich die umweltschädlichen Subventionen auf mehr als 65 Milliarden Euro pro Jahr). Ein Beispiel: Strom ist die für den Verbraucher die teuerste Energieform mit einem Durchschnittspreis von 30 Euro-Cent pro Kilowattstunde, obwohl das die einzige Energieform ist, die im großen Stil regenerativ erzeugt werden kann und das auch noch zu konkurrenzlos günstigen Produktionskosten von 3 bis 4 Cent pro Kilowattstunde. Die Differenz zum Endkundenpreis sind Abgaben, wie die EEG- und Netzumlage, und Steuern. Da die Politik deren Höhe festlegt, hat sie es in der Hand wie günstig der EE-Strom beim Bürger ankommt. Zum Vergleich: Beim Tanken von Diesel zahlt man circa 15 Cent für die Kilowattstunde, wobei die Höhe der Abgaben und Steuern nur das Doppelte der Produktionskosten entspricht und nicht dem Sieben- bis Zehnfachen, wie beim Strom. Wenn man den EE-Strom zu einem ehrlichen Preis anbieten würde, könnte der Bürger selbst bestimmen, ob er seinen Energiebedarf mit teuren fossilen Brennstoffen oder günstigen EE-Strom decken will. Lassen wir die Bürger mit dem Geldbeutel abstimmen. Dafür muss man gar keine höheren CO2-Abgabe fordern, sondern nur Gerechtigkeit im Energiemarkt schaffen.

die eWende: Innovationsvorsprung und Unabhängigkeit zum günstigen Tarif

Apropos Preis: der Grund für die günstige Erzeugung von Strom mit Photovoltaik- und Windkraftanlagen sind die niedrigen Investitions- und Betriebskosten (die Anlagen müssen nicht mit Brennstoff versorgt werden). Zur Zeit belaufen sich die Investitionskosten für Onshore-Windkraftanlagen auf rund 2 Millionen EUR pro installiertes Megawatt Peakleistung (MWp). PV-Anlagen lassen sich in der Regel günstiger installieren, mit 1 Mio EUR pro MWp. Diese Anlagen haben sich schon nach wenigen Jahren amortisiert, wenn die Betreiber, Gemeinden und Bürgergesellschaften, den selbst erzeugten Strom ohne exorbitante Abgaben und Steuern beziehen können. Hochgerechnet auf das ganze Land, mit dem Ziel, die benötige Gesamtenergie der eWende von 1000 Terawattstunden im Jahr mit PV und Windkraftanlagen zu generieren, kommt man auf eine Investitionssumme von 1000 Milliarden Euro. Dazu muss man noch die Investitionen für den Ausbau der Wasserstoff- und Stromnetzinfrastruktur rechnen, die sich konservativ auf 500 Milliarden EUR schätzen lassen. Die Investitionsaufwendungen, um Deutschland komplett auf erneuerbare Energien umzustellen, betragen damit nur 50 Prozent des jährlichen Bruttoinlandsprodukts (BIP 2020: 3,05 Billionen Euro). Im ehrgeizigen Fall, die eWende in nur 10 Jahren zu schaffen, müssten jährlich nur 5 Prozent des Inlandsprodukts investieren werden (abgesehen davon, dass jede Investition auch das BIP steigert und damit auch die relativen Investitionsaufwendungen sinken). Ein gut moderiertes Infrastrukturprogramm zur Umsetzung der Energiewende bringt Deutschland bei nachhaltigen Technologien und Innovationen wieder nach vorne (Wind- und Wasserstofftechnologie) und sichert damit langfristig Arbeitsplätze im hiesigen Wirtschafts- und Industriestandort. Die erreichte Unabhängigkeit von Öl- und Gaslieferanten stabilisiert das Land nach innen und nach außen.

Rebound-Effekt

Die komplette Umstellung unserer Wirtschaft auf erneuerbare Energien ist technisch und wirtschaftlich möglich. Allerdings darf bei der Umstellung nachhaltiges Handeln nicht ins Hintertreffen geraten. Dies gilt insbesondere für den Umweltschutz, die Vermeidung von Abfallprodukten, der Reduzierung des Verkehrsaufkommens und den grundsätzlichen, verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen.

Daher müssen wir insbesondere beim Einsatz erneuerbarer Energien auf den Rebound-Effekt achten: Sehr leicht kann man sich von der Annahme verführen lassen, dass die benötigte Energie zum Autofahren oder zum Heizen ja von der Sonne kommt, und somit keine negativen Auswirkungen hat. Dies ist natürlich keineswegs der Fall. Für Bereitstellung der Infrastruktur (Windkraft- und PV-Anlagen, Stromnetze etc.) sind Ressourcen und Rohstoffe erforderlich, die sich meist nicht erneuern lassen und die Umwelt beeinflussen oder dauerhaft zerstören. Je größer der Energiebedarf, desto größer der Bedarf an Infrastrukturmaßnahmen. Weiterhin haben alle Anlagen eine endliche Lebensdauer durch Verschleiß oder Materialermüdung und müssen vermutlich alle 20 bis 25 Jahre grundlegend instand gesetzt oder erneuert werden. Auch hierfür werden wieder neue Ressourcen und Rohstoffe benötigt. Grundsätzlich muss schon bei der Herstellung der Anlagen auf die Wiederverwertbarkeit und die Lebensdauer der Materialien geachtet werden. Ziel muss es sein, einen möglichst nachhaltigen Umgang der eingesetzten Ressourcen zu schaffen.

Halten wir uns an diese "Spielregeln" und setzen die eWende jetzt und mit Verstand um, werden wir nicht nur die Klimaziele, sondern auch eine erhebliche Verbesserung der Lebensqualität erreichen.