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Zukunftslabor Lindau 2019

Energiesysteme im Wandel

Von Dirk Eidemüller
 - 18:14
Windkraftanlagen ragen in der Nähe von Alpen-Veen in Nordrhein-Westfalen aus dem Morgennebel.

Die Energiewende ist in Deutschland ins Stocken geraten. Politischer Streit um den Ausbau der Stromnetze verschleppt die Geschwindigkeit, mit der Wind- und Solarenergie sinnvoll ausgebaut werden können. Global gesehen nimmt das Tempo der Erneuerbaren jedoch kräftig an Fahrt auf. Schon heute sind Photovoltaik und Windkraft an guten Standorten konkurrenzlos billig. Fossile Kraftwerke können häufig nur noch dank Subventionen oder langfristigen Verträgen auf dem Markt bestehen – und dabei wird die implizite Subventionierung durch das Ausblenden der klimatischen Folgekosten meist nicht berücksichtigt.

Während die Forschungs- und Entwicklungsarbeit vor allem auf dem Gebiet der Photovoltaik und der Windkraft enorme Effizienzsteigerungen bewirkt hat, stehen ähnliche Erfolge für die Speicherung erneuerbarer Energie noch aus. Dabei sind sie dringend notwendig, sollen die schlimmsten Folgen der Klimaerwärmung gebremst werden. „Die mangelnden Speichermöglichkeiten erneuerbarer Energie sind der größte technologische Hemmschuh für eine weitreichende Umstellung unserer Energiesysteme“, sagt der Physik-Nobelpreisträger David Gross, der lange das renommierte Kavli Institute for Theoretical Physics der University of California in Santa Barbara geleitet hat, in Lindau.

Photovoltaik-Vorzeigeland Kalifornien

Nach Ansicht von Gross – er wurde 2004 für seine wegweisenden Arbeiten auf dem Gebiet der Quarks, der Bausteine von Protonen und Neutronen, ausgezeichnet – ließe sich die Stromproduktion noch vergleichsweise leicht auf erneuerbare Energien umstellen. Schwieriger wird es mit den Stromspeichern, die das Netz stabilisieren sollen, wenn die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht. Als Speicher kommen für Gross neben neuartigen Batterietypen wie Redox-Flow-Batterien auch Pumpspeicher oder thermische Speicher aus heißen Keramiken, Salzen oder Vulkangestein in Frage.

Noch sind diese Speichertechnologien teuer. Sie machten aber derzeit gute Fortschritte und sollten dank der entsprechenden Skaleneffekte sehr viel billiger werden, wenn sie erst einmal in großem Stil zum Einsatz kommen. Das ließe sich, so Gross, gut an der Photovoltaik studieren: In Kalifornien zum Beispiel ist die Solarenergie aufgrund einer intelligenten Gesetzgebung und wirtschaftlicher Skaleneffekte so rasant gewachsen, dass die Trump-Administration über juristische Winkelschritte versucht, diesen Vormarsch zu bremsen. „Dies wird den Niedergang der Kohleindustrie aber nicht bremsen“, ist Gross überzeugt. Anstatt eine sterbende Industrie künstlich am Leben zu halten, sollte in seinen Augen eine sinnvolle Verknüpfung von Innovation und Ordnungspolitik im Zentrum stehen.

Aber selbst wenn im Stromsektor die Energiewende – zumindest technologisch gesehen – trotz gewisser Umstellungsschwierigkeiten umsetzbar ist: In anderen Bereichen lässt sich der Energieträger nicht so einfach austauschen. Elektrische Autos sind gerade in Europa aufgrund einer mangelnden Ladeinfrastruktur und langer Ladezeiten nicht allzu populär. Sie machen auch nur dann Sinn, wenn der Ladestrom zum größten Teil aus erneuerbaren Quellen stammt – sprich, wenn die Energiewende im Stromsektor weiter voranschreitet.

Dann ist die Abkehr von fossilen Brennstoffen aber unumgänglich, weil der Verkehr allein in Deutschland für immerhin rund ein Fünftel des gesamten CO₂-Ausstoßes verantwortlich ist. So ist es bislang nicht gelungen, einen größeren Teil des Güterverkehrs auf die Schiene zu bringen, auf der sich Strom aus erneuerbaren Energien direkt zum Antrieb einsetzen lässt. Und Deutschland ist nicht das einzige Land, das hier aufgrund schlechter Koordination viel Potential verschenkt.

Grüner fliegen mit synthetischem Kerosin?

Im Flugverkehr, bei Schiffen und in der Landwirtschaft sind Kohlenwasserstoffe als Energieträger aber deutlich schwieriger zu ersetzen. Hier sind neue katalytische Verfahren gefragt, um etwa aus der Spaltung von Wassermolekülen den Energieträger Wasserstoff zu gewinnen. Dieser lässt sich direkt als Treibstoff nutzen oder in einem zweiten Schritt mit Syntheseverfahren mit Kohlendioxid zu synthetischem Treibstoff verarbeiten. Noch sind diese Verfahren nicht effizient genug – beziehungsweise ist fossiler Brennstoff zu billig.

Dennoch wird auch in Deutschland intensiv an solchen Verfahren geforscht: In Norddeutschland entsteht zurzeit eine Pilotanlage, mit der sieben Partner aus Industrie und Wissenschaft synthetischen Flugzeugkraftstoff namens Kerosyn 100 aus erneuerbaren Quellen erzeugen wollen. Synthetischer Treibstoff hat gewichtige Vorteile gegenüber Biokraftstoffen: Einerseits steht er nicht in Konkurrenz zu landwirtschaftlich genutzten Flächen, was vor allem in Entwicklungsländern zu gesellschaftlichen Verwerfungen führen kann. Und andererseits lässt sich seine Produktion besser kontrollieren. Biokraftstoffe können verheerende ökologische Auswirkungen haben, wenn etwa zur Gewinnung von Palmöl Regenwälder gerodet werden.

Pariser Klimaziele auf der Kippe

Ein weiterer entscheidender Baustein auf dem Weg zur weitgehenden CO₂-Neutralität, wie ihn das Pariser Abkommen für Mitte des Jahrhunderts einfordert, ist eine immer bessere Energieeffizienz. Auf diesem Gebiet hat sich gerade in Deutschland einiges getan – von der energetischen Gebäudesanierung über modernisierte industrielle Prozesse bis hin zur Kraft-Wärme-Kopplung.

Die verbesserte CO₂-Bilanz verdankt sich zum Teil aber auch einem Outsourcing von schmutziger Produktion in Länder wie China. Zwar ist der offizielle CO₂-Ausstoß pro Kopf in Deutschland in den vergangenen 20 Jahren um rund 20 Prozent gesunken. Er liegt aber immer noch über dem EU-Durchschnitt und müsste eigentlich deutlich schneller sinken, wollte man die Klimaziele einhalten. Der Ausstoß wäre sogar wesentlich höher, würde man die importierten und hier konsumierten Güter in die Bilanz einbeziehen. Ein globaler Emissionshandel sollte derartige Effekte bekämpfen, da sie sonst dem „Greenwashing“ von Industrienationen dienen und deren Konsumverhalten schönrechnen.

Wie dringend Handeln auf allen gesellschaftlichen, wissenschaftlichen, politischen und wirtschaftlichen Ebenen geboten ist, ließ jüngst ein Report in der Zeitschrift „Nature“ erahnen: Nach dieser chinesisch-amerikanischen Studie reicht allein der vorhersehbare CO₂-Ausstoß der bestehenden, geplanten und im Bau befindlichen fossilen Kraftwerke, um das 1,5-Grad-Ziel des Pariser Abkommens zunichtezumachen. Die kostengünstigste Möglichkeit, ein solches Szenario zu vermeiden, sehen die Forscher darin, fossile Kraftwerke und Industrieanlagen frühzeitig abzuschalten und durch emissionsfreie Technologien zu ersetzen.

Ich kann Ihnen nicht erklären, was das Geheimnis ist, mit Politikern erfolgreich zu kommunizieren. Immer gut ist: Nutzen Sie einfache Sprache, achten Sie auf die Reaktionen, und sehen Sie ihnen in die Augen, wenn es geht. So simpel ist das.“ Steven Chu, Nobelpreisträger 1997, US-Energieminister (2009–2013) ’’
Quelle: F.A.Z.
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