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Windkraftturbinen und Ueberlandleitungen im Morgenlicht

Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem – das „Gegen-große-Infrastrukturen-Szenario“

Was muss bis 2050 passieren, damit wir unsere CO2-Emissionen bei Verkehr, Elektrizität, Prozess- und Gebäudewärme um mindestens 95 % senken? Die Studie »Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem« unseres Instituts gibt darauf erst einmal eine ermutigende Antwort: Technisch ist es prinzipiell machbar, die Energieversorgung in Deutschland mit erneuerbaren Energien sicherzustellen. Wie teuer und aufwendig das wird, hängt auch von jedem Einzelnen ab. Um besser zu verstehen, wie genau, haben wir mit unterschiedlichen Szenarien simuliert, welche Folgen unser Verhalten auf den Verlauf der Energiewende hat.

Schon jetzt gibt es in Deutschland vielerorts Proteste gegen neue Windkraftanlagen und Stromübertragungsnetze. Eines der Szenarien unserer Studie geht deshalb davon aus, dass es massiven Widerstand gegen den Ausbau neuer Infrastrukturen im Energiebereich geben wird. Dieser würde verhindern, dass die Energiewende den wirtschaftlich günstigsten Weg nimmt. Konkret haben wir für unsere Berechnungen angenommen, dass im Vergleich zu einem kostenoptimalen Verlauf, wie es das Referenz-Szenario simuliert, in diesem Szenario der Inakzeptanz

  • Energieversorger nur halb so viele Windenergieanlagen an Land und auf See bauen können,
  • die Kuppelleistung für den Import und Export von Strom im Vergleich zu heute kaum steigt, weil es keine Akzeptanz für den Ausbau entsprechender Netzte gibt
  • und LKWs kaum elektrisch fahren können, weil der Bau von Oberleitungen auf Autobahnen an Protesten scheitert.

Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer ISE haben unser Optimierungsmodell REMod mit diesen besonderen Bedingungen „gefüttert“ und analysiert, wie sich der Transformationspfad zu 95% Klimaneutralität bis 2050 im Vergleich zum Referenz-Szenario verändert.

Szenario Inakzeptanz: Was passiert, wenn es starke Widerstände gegen große Infrastrukturen gibt?

1. Photovoltaik muss die fehlende Windkraft ersetzen

Die Simulation des Referenz-Szenarios ergab, dass es wirtschaftlich am günstigsten wäre, wenn wir in Deutschland bis zum Jahr 2050 rund 260 GWel Leistung Onshore und Offshore Windenergie installieren, gemeinsam mit 415 GWel Leistung Photovoltaik. Gibt es aber keine Akzeptanz für große Infrastrukturmaßnahmen, würden Energieversorger weniger als halb so viel Windenergie installieren. Gleichzeitig müsste man zum Ausgleich, um die CO2 Reduktion trotzdem zu erreichen, deutlich mehr Photovoltaik (zusätzliche 230 GWel) installieren. Die Grafik zeigt die unterschiedlichen Mengen an Wind- und Solarenergie, die wir in Deutschland dann je nach Szenario brauchen würden

Grafik zur errechneten installierten Leistung von Wind und Photovoltaik für die verschiedenen Szenarien in den Jahren 2030 und 2050.
Installierte Leistung von Wind und Photovoltaik für die vier Szenarien in den Jahren 2030 und 2050. ©FraunhoferISE

2. Mehr Photovoltaik bedeutet auch mehr Batteriespeicher

Das Referenz-Szenario geht von einem optimalem Einsatz der Windenergie aus. Um das im Fall von starkem Widerstand gegen Infrastrukturen auszugleichen, könnten wir jedoch die fehlenden Windkraftanlagen nicht einfach eins zu eins durch Solaranlagen ersetzen. Wir müssten dann insgesamt mehr Leistung installieren (wie man in der Grafik gut sehen kann). Dazu kommt, dass Windenergieanlagen höhere Volllaststunden haben als Solaranlagen, man also bei einer vorrangigen Nutzung von Windenergie im Zweifel nicht so viel Strom zwischenparken muss. Geht man zudem von einer starken Abwehr gegen den Ausbau des Stromnetzes aus, könnte man akut fehlenden Strom auch nur bedingt aus Nachbarländern importieren. Alle drei Faktoren führen in Summe dazu, dass wir in einem Deutschland mit hoher Inakzeptanz gegenüber Infrastrukturmaßnahmen 60% mehr Batteriespeicher benötigen würden, als in einem Szenario, das das Potenzial der Windkraft ideal nutzt.

3. Höhere Kosten trotz schlankerer Infrastruktur

Intuitiv würde man vielleicht denken, dass weniger umfangreiche Infrastrukturmaßnahmen auch Geld einsparen. Der Energiebedarf bleibt jedoch unverändert (was passiert, wenn dieser sinkt, beschreibe ich im Szenario Suffizienz) und der zum Ausgleich erforderliche zusätzliche Photovoltaik-Zubau hätte zur Folge, dass die Energiewende unter diesen Bedingungen sogar etwas teurer ausfiele. Außerdem müssten wir den Mangel aus eigener erneuerbarer Energie mit zusätzlichen Importen von grün hergestelltem Wasserstoff aus dem Ausland kompensieren. In diesem Szenario das Dreifache des synthetischen Energieträgers im Vergleich zum Referenz-Szenario mit optimalen Windeinsatz.

Unser Forschungsteam war froh zu sehen, dass es theoretisch überhaupt möglich wäre, fehlende Windkraftanlagen durch mehr Solarenergie zu ersetzten und so die CO2 Ziele für unser Energiesystem einzuhalten. Trotzdem muss klar sein, dass auch dieses Szenario immer noch von einer Verdreifachung der Windkraft im Vergleich zu heute ausgeht. Ganz ohne gelingt die Energiewende nicht.

Titelbild © Jonas Krüger/MEV-Verlag, Germany

Christoph Kost

Christoph Kost

Dr. Christoph Kost ist Leiter der Gruppe Energiesysteme und Energieswirtschaft am Fraunhofer ISE.
Er erforscht die Integration Erneuerbarer Energien in unser Energiesystem. Dazu gehören Wirtschaftlichkeitsanalysen von Energietechnologien, Aktionspläne und Implementierungsstrategien für den Zubau von Erneuerbaren, sowie auch Politikanalysen und Empfehlungen.

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