Simulationsstudie für deutsche Strom- und Wärmeversorgung So klappt die komplette Energiewende bis 2030

Binnen neun Jahren kann Deutschland seine Strom- und seine Wärmeerzeugung vollständig auf erneuerbare Energien umstellen. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie – die allerdings viele Unsicherheiten auflistet.
Bau einer Windkraftanlage bei Ludwigsdorf, nahe Görlitz

Bau einer Windkraftanlage bei Ludwigsdorf, nahe Görlitz

Foto: Florian Gaertner / Photothek / Getty Images

Schon 2030 – und damit deutlich früher als von der Bundesregierung geplant – könnte die Energieversorgung in Deutschland zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien stammen. Dies geht aus einer neuen Studie des Berliner Thinktanks Energy Watch Group (EWG) hervor, die dem SPIEGEL vorliegt. Demnach sei es möglich, nicht nur den Strombedarf allein mit Sonne, Wind, Wasser, Biomasse und Geothermie zu decken, sondern auch die Wärmeversorgung aus rein grünen Quellen zu speisen.

Das größte Potenzial bei der Umstellung bietet laut der Untersuchung der Ausbau der Fotovoltaik und der Windkraft – auch wenn letztlich eine Mischung aus vielen verschiedenen nachhaltigen Technologieformen benötigt werde. Der entscheidende Faktor in Deutschland ist nach Ansicht der drei Autoren Thure Traber und Hans-Josef Fell vom EWG sowie Franziska Simone Hegner von der TU München aber der Ausbau der Windenergie. Vor allem in den südlichen Bundesländern sei er zum Erliegen gekommen. Hier besteht aber gerade in den Mittelgebirgen Potenzial. »Mit guten Konzepten lassen sich Windkraftanlagen auch in Naturgebieten auf den Bergen installieren«, glaubt Fell.

In der Studie skizzieren die Autoren drei verschiedene Szenarien, wie die Bundesrepublik bis 2030 zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien versorgt werden könnte. Ausgangspunkt dabei war, dass das ganze Jahr über jederzeit ausreichend Strom zur Verfügung steht und sogenannte Dunkelflauten mit zu wenig Wind und Sonne überbrückt werden können.

  • In Szenario I geht die Studie von einem kompletten Verzicht des Windkraftausbaus im Süden Deutschlands aus.

  • In Szenario II wird das Potenzial dort nur zu 50 Prozent genutzt.

  • Und Szenario III geht von einem Ausbau der Windkraft im Süden aus, der das gesamte Potenzial ausschöpft, das mit 37 Gigawatt beziffert wird.

Entsprechend untersucht die Studie, welche Folgen die jeweiligen Szenarien für die restlichen Sektoren haben. Beispielsweise müsste beim ersten Szenario der Ausbau der Netze deutlich verstärkt werden, damit Strom aus den Windparks im Norden in den Süden fließen kann. Baut man im Süden dagegen mehr Windparks wie in Szenario drei, entspricht der Bedarf an neuen Netzen ungefähr den derzeit in Planung und Bau befindlichen Projekten. Auch die benötigten Fotovoltaik-Anlagen werden durch den Fortschritt bei der Windkraft beeinflusst.

Verzichtet man im Süden auf mehr Windkraft, muss mehr in den Ausbau von Solarenergie investiert werden. Ohnehin liegt der in der Untersuchung veranschlagte jährliche Zuwachs bei Gebäude- und Freiflächenfotovoltaik mit insgesamt jährlich 85 Gigawatt sehr hoch. Doch beim ersten Szenario müsste er 120 Gigawatt erreichen, um in Deutschland Nullemissionen im gesamten Energiesektor im Jahr 2030 zu erreichen. Solche Mengen könnte die Branche derzeit nicht konstant jährlich hinzubauen, räumen die Autoren ein. Aber mit ein wenig Vorlauf sei in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts ein schnellerer Ausbau möglich.

Notwendig sei auch mehr Tempo bei der Speichertechnologie. Hier gilt: Je mehr Windenergie im Süden fehlt, umso höher liegt der Bedarf an Wärme-, Pump- oder Batteriespeichern. Bei der gesamten Nutzung der Windkraft wie in Szenario III müssten rund 20 Terawattstunden Speicherkapazität hinzugebaut werden. Verzichtet man auf die Kraft des Windes im Süden, steigt der Bedarf an Speichern um 50 Prozent. Sie müssten dann vor allem in den südlichen Bundesländern errichtet werden.

Wind- und Sonnenenergie liegen 2030 bei 80 Prozent

Insgesamt gehen die Experten davon aus, dass Wind- und Sonnenenergie 2030 etwa 80 Prozent des Bedarfs decken werden. Für das 2030-Ziel müssen aber zahlreiche weitere Dinge umgesetzt werden. Dazu zählt ein Anstieg von Gebäudesanierungen, um eine bessere Wärmedämmung zu erreichen. Derzeit liegt die Rate bei einem Prozent, 2030 sollten es laut der Studie sechs sein. Auch im Verkehrssektor sehen die Experten viel Potenzial zum Energiesparen, insbesondere in der Neugestaltung des Güterverkehrs oder des Ausbaus von öffentlichen Nahverkehrsnetzen sowie mehr Fahrradnutzung und Elektroautos.

Die Studie unterliegt allerdings einigen Einschränkungen. So müsse das Potenzial der Geothermie  neu bewertet werden, da die Erfolgsaussichten etlicher laufender Projekte teils nur schwer einzuschätzen seien. Außerdem wurden einige wichtige Sektoren wie beispielsweise die Zementherstellung  sowie die Metall- und chemische Industrie, in der jeweils großer Energiebedarf besteht, in der Studie nicht berücksichtigt, schreiben die Autoren.

Immerhin würde die Umstellung auf erneuerbare Energien im günstigsten Fall wohl nicht zu mehr Kosten führen als heute. Die jährlichen Gesamtkosten für Energie betrügen zwischen 155 Milliarden (Szenario III) und 191 Milliarden Euro (Szenario I). Die Energieentstehungskosten würden bei dem günstigeren dritten Szenario trotz hoher Investitionen auf einem ähnlichen Niveau pro Megawattstunde liegen wie 2018. »Das liegt vor allem daran, dass Deutschland keine kostenintensiven Rohstoffe wie Erdöl oder Gas einkaufen muss«, sagt Hans-Josef Fell. Der EWG-Gründer hat für die Grünen maßgeblich am Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) mitgearbeitet – kürzlich wurde es neu aufgesetzt.

Aber Fell räumt ein, eine Hundertprozentquote bis 2030 sei nur mit einem gigantischen, 20-fach erhöhten Ausbautempo der erneuerbaren Energien zu erreichen. Eine solch schnelle Transformation hat es in der Weltgeschichte bislang nur selten gegeben, etwa bei der Einführung von Internet und Mobilfunk. Allerdings sei der Umbau des Energiesystems die »wesentliche und unverzichtbare Notbremse«, um das 1,5-Grad-Ziel des Pariser Klimaabkommens einzuhalten, so Fell.

Insgesamt ist das Papier der Energy Watch Group eine Abschätzung der Optionen mit einigen Unsicherheiten. Es zeigt aber, dass eine schnelle Energiewende grundsätzlich technisch möglich ist – zumindest wenn alle Rahmenbedingungen stimmen.

joe