Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen Teil 2.2.2

Teil 2.2.2 | Strom: Musterkind der Energiewende

Ein maßgeblicher Anteil der PrimĂ€renergie wird fĂŒr die Stromerzeugung aufgewendet. In Deutschland wurden 2018 laut Umweltbundesamt etwa 513 Milliarden Kilowattstunden Strom verbraucht. Das sind ĂŒber 58 Mrd. kWh mehr als 1990.

Bis Ende der 1990er Jahre lieferten Kernkraftwerke fast ein Drittel der benötigten ElektrizitĂ€t. Der im Jahr 2000 beschlossene erste Atomausstieg wurde vor allem von Braunkohlekraftwerken aufgefangen. Im zweiten Anlauf, nach der Reaktorkatastrophe von Fukushima, waren es vor allem Gas- und Ökostromkraftwerke, die die LĂŒcke schlossen. Ende 2022 sollen auch die letzten sechs deutschen Kernkraftwerke abgeschaltet werden.

WĂ€hrend sich der GesamtprimĂ€renergieverbrauch in Deutschland ĂŒber die Jahre geringfĂŒgig reduziert hat, steigt der Anteil der erneuerbaren Energien, vor allem an der Stromerzeugung, zĂŒgig. Dieser AufwĂ€rtstrend, der lediglich im Jahr 1996 (Liberalisierung des deutschen Strommarktes) kurz aussetzte, dauert mittlerweile mehr als 30 Jahre an. ZunĂ€chst verlief dieser Anstieg infolge der EinfĂŒhrung des Stromeinspeisegesetzes im Jahr 1991 eher langsam, seit 1999 geht es jedoch recht zĂŒgig vorwĂ€rts. Dies liegt unter anderem an der EinfĂŒhrung des 100.000-DĂ€cher-Solarstromprogramms im Jahr 1999 sowie des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG, 2000).

Im Erneuerbare-Energien-Gesetz wird geregelt, dass Stromerzeuger das Recht erhalten, Strom aus erneuerbaren Energien in das Netz einzuspeisen. Die Netzbetreiber waren zunĂ€chst verpflichtet, eine festgelegte MindestvergĂŒtung an den Erzeuger zu zahlen. Im Jahr 2001 war beispielsweise eine Kilowattstunde Solarstrom 50,6 Cent wert.

Seit 2014 wird die VergĂŒtung fĂŒr große Anlagen per Ausschreibung ermittelt. FĂŒr Solarstrom bewegt sie sich seit 2017 um die 5-Cent-Marke, wĂ€hrend der Marktwert des Stroms in dieser Zeit um 4 Cent herum lag.

Die Kosten fĂŒr die Finanzierung dieser Differenz werden auf alle Stromkunden verteilt. Bei dieser sogenannten EEG-Umlage handelt es sich um keine staatliche Beihilfe oder Subvention. Sie stieg einige Jahre lang schnell an, hat sich aber seit 2014 zwischen 6 und 7 Cent pro Kilowattstunde eingependelt. Bei einem jĂ€hrlichen Stromverbrauch von 3.500 Kilowattstunden in einem Durchschnittshaushalt macht das 210 bis 245 Euro netto aus. Da das Angebot der erneuerbaren Energien zugleich den Preis des Stroms im „Großhandel“ drĂŒckt, darf man die Umlage aber nicht eins zu eins als Mehrkosten betrachten.

Im Jahr 1990 betrug der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung lediglich drei Prozent. Innerhalb von zehn Jahren verdoppelte sich dieser Wert. Bereits 2011 lag er bei 20 Prozent und ĂŒberschritt damit die in der ersten EEG-Version fĂŒr 2020 angesetzte Zielmarke. Im Jahr 2019 trug der Ökostrom nach Berechnungen des Fraunhofer Instituts fĂŒr Solare Energiesysteme 46 Prozent zur Versorgung in Deutschland bei. Das ist mehr als alle fossilen Brennstoffe zusammen.

Den grĂ¶ĂŸten Beitrag zum aus erneuerbaren Quellen erzeugten Strom leistete 2019 die Windkraft mit 127 Terawattstunden (TWh), wobei der grĂ¶ĂŸte Teil davon bisher aus Onshore-Windparks kommt. Der Anteil der Bioenergie hat sich inzwischen im VerhĂ€ltnis zu ehemals acht Prozent (ohne MĂŒll, 1990) vervierfacht und lag 2019 bei 44 TWh. Er stagniert inzwischen allerdings in etwa auf diesem Niveau, da das Potenzial begrenzt ist. Das höchste Wachstumspotenzial hat der Solarstrom (Photovoltaik). Nachdem er lange im Promillebereich lag, ĂŒberholte er 2019 mit 48 TWh die Bioenergie.

Wasserkraft war mit einem Anteil von ĂŒber 90 Prozent (1990) lange Zeit der wichtigste regenerative Stromlieferant. Da jedoch die große Wasserkraft (> 5 MW) in der ursprĂŒnglichen Version des Erneuerbare-Energien-Gesetzes unberĂŒcksichtigt blieb, geht ihr Anteil seit Ende der 1990er Jahre zurĂŒck. Als weiterer einschrĂ€nkender Faktor kommt fĂŒr diesen Sektor hinzu, dass die Standortpotenziale fĂŒr grĂ¶ĂŸere Kraftwerke weitestgehend ausgeschöpft sind, so dass mittlerweile der Schwerpunkt der Ausbauarbeiten auf Kleinkraftwerken liegt. Die Wasserkraft musste 2004 die Spitzenposition zugunsten von Windkraft rĂ€umen und ist mittlerweile die kleinste unter den erneuerbaren Energiequellen.

Das EEG wurde vielfach erweitert und ĂŒberarbeitet, zuletzt Ende 2020 mit Wirkung ab Januar 2021 (EEG 2021). Die neue Version legt fest, dass der Strombedarf in Deutschland bis 2030 zu 65 Prozent aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden soll. DafĂŒr sollen Photovoltaikanlagen mit 100 Gigawatt, Windparks mit 71 Gigawatt und Bioenergiekraftwerke mit 8,4 Gigawatt gebaut werden. Experten kritisieren allerdings, dass die Bundesregierung dabei einen sinkenden Strombedarf annimmt und beispielsweise ElektromobilitĂ€t darin kaum eine Rolle spielt. Von elektrischen WĂ€rmepumpen fĂŒr die GebĂ€udeheizung oder gar Strom fĂŒr die Wasserstoffelektrolyse ist im Szenario des Umweltbundesamtes fĂŒr das Jahr 2030 noch nichts zu sehen (UBA 2020).

Das Energiewissenschaftliche Institut zu Köln (EWI) geht davon aus, dass der Strombedarf durch diese neuen Anwendungen deutlich steigen wird. Das legen auch die Leitstudie der Deutschen Energieagentur (dena) von 2018 und die AusbauplĂ€ne der Stromnetzbetreiber nahe. Je nachdem welches Szenario zutrifft, könnte der Anteil der erneuerbaren Energien bis 2030 bei zu langsamem Ausbau von Wind- und Solarenergie also auch stagnieren oder gar sinken. Weil das alles nicht so recht zusammenpasst und auch nicht mit den kurz zuvor verabschiedeten Klimazielen der EuropĂ€ischen Union kompatibel ist (s. Kap. 2.3.1.2: Treibhausgase und Klimawandel), sollen die Ausbauziele gleich nach dem Beschluss des Gesetzes noch einmal ĂŒberarbeitet werden.

Bis 2050 soll die Stromversorgung laut EEG 2021 dann „treibhausgasneutral“ sein, was im Grunde auch fossile Technologien in Kombination mit CO2-Abscheidung bedeuten kann.

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen

Die Technik von gestern, heute und morgen

Wissenswertes zum Thema Wasserstoff und Brennstoffzellen. Bewusst leicht verstÀndlich gehalten und beschrieben. Es soll technikinteressierten als ein umfangreiches Literaturverzeichnis dienen.

Die grundlegend ĂŒberarbeitete Neuauflage unseres Buches zu diesem Thema ist hier erhĂ€ltlich. Aktuelle Entwicklungen wurden ergĂ€nzt, Überholtes entfernt. Neben den jĂŒngsten Trends vermittelt dieses Buch – wie schon seine VorgĂ€nger – die grundlegenden physikalischen ZusammenhĂ€nge, denn diese gelten ja bei allem Wandel nach wie vor.

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