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Windräder vor untergehender Sonne

"Hundert Prozent erneuerbare Energie bis 2050"

Wind und Sonne werden fossile Energieträger zunehmend ersetzen. Aber wie kann die Energie, die wir mit ihrer Hilfe gewinnen, längerfristig gespeichert werden? Schon heute sorgen Windspitzen für eine Überlastung der Netze. Der Elektrotechniker Stefan Bofinger erklärt, mit welchen Bausteinen dieses Problem gelöst werden kann.

Technologiegespräche Alpbach 04.08.2014

Weil er in der neunten Klasse in der Schule ein Referat über "Photovoltaik" halten musste und fortan schwer begeistert von diesem Thema war, beschloss Stefan Bofinger, Elektrotechnik mit Schwerpunkt Erneuerbare Energie zu studieren.

Heute arbeitet er am Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik in Kassel. Im Interview erklärt er, warum die EU-Klima-Ziele wenig ambitioniert sind und es realistisch ist, bis zum Jahr 2050 einen Anteil von 100 Prozent erneuerbarer Energie zu erreichen.

Die EU hat kürzlich neue Klimaziele veröffentlicht. Demnach soll der CO2-Ausstoß bis 2030 um 40 Prozent sinken und der Anteil erneuerbarer Energien mindestens 27 Prozent betragen. Und: Bis 2030 sollen die EU-Staaten im Vergleich zu 1990 um 30 Prozent weniger Energie verbrauchen. Wie bewerten Sie diese Ziele?

Stefan Bofinger: Ich denke, dass diese Ziele nicht allzu hoch gesteckt sind, und würde mir sehr viel mehr Engagement in Sachen Klimaschutz wünschen. Dennoch muss man sagen, dass auch diese Ziele bereits eine Herausforderung sind. Und ich sehe nicht in allen Mitgliedsstaaten das Engagement in die richtige Richtung.

Stefan Bofinger; Fraunhofer Institut IWES; Erneuerbare Energie;

Privat

Zur Person:

Stefan Bofinger ist Elektrotechniker und am Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel Leiter der Abteilung Großräumige Energieverbünde.

Technologiegespräche Alpbach:

Von 21. bis 23. August finden im Rahmen des Europäischen Forums Alpbach die Technologiegespräche statt, organisiert vom Austrian Institute of Technology (AIT) und der Ö1-Wissenschaftsredaktion. Das Thema heuer lautet "Forschung und Innovation: At the crossroads". Davor erscheinen in science.ORF.at Interviews mit den bei den Technologiegesprächen vortragenden oder moderierenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Stefan Bofinger wird am Arbeitskreis "Smart Energy: Herausforderungen an eine interdisziplinäre Energiewende" teilnehmen.

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Ö1-Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen Aktuell: 4.8., 13:55 Uhr

Das Ziel von einem Anteil von 27 Prozent erneuerbarer Energie im Jahr 2030 ist Ihnen also nicht ambitioniert genug. Welcher Anteil wäre Ihrer Meinung nach möglich?

Bis zum Jahr 2050 fände ich 80 bis 100 Prozent erneuerbare Energie ein schönes Ziel für den gesamten Energiesektor - also Strom, Wärme und Verkehr. Und daran müsste auch das Ziel für 2030 angepasst werden. Das heißt, ich würde mir schon einen Anteil von 40 Prozent erneuerbare Energie bis dahin wünschen.

Wenn man davon ausgeht, dass das möglich ist: Wie soll sich dann der Mix aus unterschiedlichen Energieträgern zusammen setzen?

Das hängt von der Region ab. Wenn es Potenzial für Wasserkraft gibt, sollte man die nützen, soweit es umweltverträglich ist. In den anderen Ländern werden vor allem die Wind- und Solarkraft zentral sein. Beispielsweise in Deutschland. Von der installierten Kapazität her, wird sich das hier so einstellen, dass man 50 Prozent Windkraftleistung und 50 Prozent Photovoltaikleistung hat. Da die Windenergie sehr viel höhere Ausnutzungsraten hat, werden dann zwei Drittel der Energie aus der Windkraft kommen. Die anderen erneuerbaren Energieträger wie Wasserkraft und Biomasse werden in Deutschland eine nachgelagerte Rolle spielen und eher dazu dienen, Flexibilität ins System zu bringen.

Im Bezug auf die Energiewende in Deutschland wird vor allem über die Kosten diskutiert. Ganz naiv gefragt: Welches ist eigentlich die billigste Energieform?

Von den erneuerbaren Energieträgern ist es auf Deutschland bezogen die Onshore-Windkraft, also die Windkraft an Land. Insgesamt ist das schwer zu bewerten, denn man müsste auch die Schadenskosten, die durch die Nutzung fossiler Energieträger entstehen, mit einberechnen.

Wir, also das IWES Institut, haben Anfang des Jahres eine Studie publiziert, die sich mit den Kosten der Energiewende beschäftigt. Darin weisen wir deutlich nach, dass die Energiewende volkswirtschaftlich eine Rendite abwirft, selbst wenn man keine Schadenskosten oder Arbeitsplatzkosten mit einberechnet.

Ich habe mir die von Ihnen erwähnte Studie angeschaut. Dabei ist mir vor allem eine Zahl ins Auge gestochen: 1.500 Milliarden Euro. So viel wird die Energiewende in Deutschland laut Ihren Berechnungen kosten. Das scheint doch relativ viel.

Diese Zahl würde ich gerne den heutigen Kosten gegenüberstellen. Und zwar jenen Kosten, die nur dadurch entstehen, dass man fossile Energieträger zukauft. Das sind jedes Jahr 90 Milliarden Euro, die aus der deutschen Volkswirtschaft abfließen. Die Energiewende ist kein Projekt, das in einem Jahr gestemmt werden kann, sondern bis 2050. Das heißt diese 1.500 Milliarden Euro teilen sich auf viele Jahre auf.

Stellt man diese Kosten den 90 Milliarden jährlich gegenüber, hätte man durch die Nutzung fossiler Energieträger schon innerhalb von zehn Jahren 900 Milliarden ausgegeben. Je nachdem, wie sich die Brennstoffkosten entwickeln, kommt eine volkswirtschaftliche Rendite von mindestens 2,7 Prozent heraus, wenn man die Energiewende bis 2050 durchführt und die Kosten konstant bleiben. Nimmt man eine Steigerung der Brennstoffkosten an, würde sich die Rendite sogar auf vier bis zehn Prozent erhöhen.

Wie kann man die Kosten, die vorher entstehen, gerecht in der Gesellschaft verteilen?

Am gerechtesten wäre es natürlich zu sagen, dass diejenigen, die am wenigsten beitragen, auch am wenigsten davon profitieren. Letztendlich ist das aber eine politische Frage. Egal, wie man diese Kosten verteilt, ist es meiner Meinung nach von zentraler Bedeutung, dass jeder daran partizipieren kann. Also dass sich die Bürger vor Ort über Bürger-Energiegenossenschaften oder Ähnliches wirklich daran beteiligen können und einen persönlichen Profit haben.

Sie sind selbst zu vielen Bürgerversammlungen eingeladen, denn es geht ja nicht nur um die Kosten. Viele Menschen wollen zwar die Energiewende, aber den Windpark nicht in ihrem Ort.

Ich erlebe vor Ort, dass es sehr wichtig ist, einen offenen Dialog zu führen und die Leute schon sehr früh in der Planungsphase an Bord zu holen. Wenn man erklärt, dass das nicht der Windpark der Bank XY ist, sondern dass man sich als Bürger daran beteiligen kann, dann steigt die Akzeptanz. Es hilft, wenn die Menschen sehen, dass sich das Windrad dreht und sie damit auch selbst Geld verdienen.

Ein anderes Problem mit der Wind- bzw. Solarkraft ist die Speicherung der gewonnenen Energie. Derzeit gibt es in manchen Regionen ja sogar Überschüsse, die man wieder los werden muss, weil das Netz überlastet ist. Wie soll dieses Problem gelöst werden?

Ich möchte hier Entwarnung geben, denn bis 2030 kann das europäische Verbundnetz noch sehr viel erneuerbare Energie aufnehmen. Es gibt natürlich Regionen, in denen das Netz derzeit wirklich überlastet ist. Wenn die Erzeugungskapazitäten erst einmal breiter über die EU gestreut sind, dann ist erst danach der Speicherbedarf festzustellen. Dann wird es unterschiedliche Speicher brauchen: sowohl kurzfristige wie auch langfristige. Solche, die sich für den Tagesbereich eignen, aber auch solche, die Energie vom Sommer in den Winter übertragen.

Neue Studien zeigen, dass man in einem zukünftigen Energieversorgungssystem - unter der Annahme einer starken Kopplung von Strom, Wärme und Verkehr - über Wärmepumpen und Wärmespeicher sehr hohe Flexibilität im System selbst hat. Scheint die Sonne, kann man die Speicher sehr gut beladen, und man hat für einige Tage Warmwasser oder im Winter eine Heizungsunterstützung. Außerdem hat man auch im Winter Starkwindzeiten, da kann aus Strom Wärme gewonnen werden, und so lassen sich sehr viele dieser Spitzen im System abfangen.

Ebenso wird eine Wärmepumpe in Zukunft sehr lukrativ sein - heute besetzt sie zwar eher eine Nische, zukünftig wird das aber in die Massenproduktion übergehen. In diesem Markt erwarten wir sehr viel. Ein anderer Punkt sind Elektrofahrzeuge: Auch die haben Speicher, und wenn man da ein koordiniertes Laden durchführt, ist es auch so möglich, Spitzen aus dem System zu nehmen und den Speicherbedarf zu reduzieren.

Wenn es aber um langfristigen Speicher geht, müssen wohl auch noch andere Lösungen her.

Wenn wir in Zukunft langfristigen Speicher brauchen, dann denke ich persönlich, dass das in Form von "Power-to-Gas" passieren wird. Das bedeutet, dass aus Strom, mittels Elektrolyse, Wasserstoff erzeugt wird. Danach wird dieser durch Methanisierung, also durch das Verbinden mit CO2, in Methan, also Erdgas umgewandelt.

Der Vorteil ist, dass man dann "normales" Erdgas hat, das kann ich ganz einfach in das Erdgasnetz einspeisen und in diesem Netz ist genügend Speicher vorhanden. Wenn ich das Gas dann an einem anderen Ort brauche, kann es ganz einfach über Gasthermen, Gasturbinen oder Kraftwerke verwertet werden.

Daneben stehen natürlich noch Pumpspeicher oder andere Speicherseen zur Verfügung. Die existieren ja heute schon und müssen wahrscheinlich ausgebaut werden, um in Zukunft flexibler zu sein. Mit all diesen Bausteinen werden wir einen großen Teil der Speicherfrage gelöst haben.

Interview: Theresa Aigner, science.ORF.at

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