Energieversorgung: Ein ausgeklügeltes System
Am Morgen werden wir vom digitalen Wecker oder vom Handy geweckt. Wir schalten das Licht an, stellen die Kaffeemaschine oder den Wasserkocher an, genehmigen uns vielleicht eine heiße Dusche. Dann fahren wir mit Auto, Bus oder Bahn zur Arbeit oder in die Schule. Den ganzen Tag von morgens bis abends verbrauchen wir Energie – ob direkt oder indirekt.
Die wichtigsten Energiequellen für Wärme, Verkehr und Stromversorgung sind fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas. Werden diese Stoffe verbrannt, gelangt das zuvor darin gebundene Kohlenstoffdioxid (CO2) in die Atmosphäre, wo es durch den sogenannten Treibhauseffekt zur Erwärmung des Weltklimas beiträgt.
Ziel der Energiewende ist es, diese CO2-intensiven Energieträger nach und nach durch erneuerbare, CO2-arme Energiequellen zu ersetzen. Im Stromsektor steckt bisher das größte Potenzial für eine flächendeckende Umstellung auf erneuerbare Energien.
Wie nachhaltig ist das deutsche Energiesystem?
Rund 45 Prozent des Stroms, der über das Stromnetz den Weg in die Haushalte findet, wird hierzulande inzwischen von Solarzellen, Windrädern und anderen erneuerbaren Energiequellen erzeugt. Damit hat sich der Anteil grünen Stroms im Netz in den vergangenen zehn Jahren mehr als verdoppelt – Tendenz steigend. Auch in der Wärmeversorgung kann CO2 eingespart werden. Denn noch dominieren hier fossile Brennstoffe wie Erdgas, Erdöl und Kohle. Bei privaten Haushalten ist der Anteil besonders hoch.
Der Verkehrssektor bildet bislang noch das Schlusslicht bei der Umstellung auf erneuerbare Energien. Rund 93 Prozent der Kraftstoffe für Flugzeuge, Frachtschiffe, Lkw und Autos basieren auf Erdöl. Allerdings nimmt insbesondere der Anteil von Elektrofahrzeugen und Ladesäulen in Deutschland stetig zu. Für Flugzeuge und den Warentransport via Lkw oder Frachtschiff werden derzeit alternative, CO2-neutrale Kraftstoffe erprobt. Grundlage hierfür sind entweder klimaneutraler Wasserstoff oder biogene Rest- und Abfallstoffe.
Auch Heizen geht klimafreundlich
Das Heizen der eigenen vier Wände im Winter, die Klimaanlage im Sommer und das warme Wasser etwa für die heiße Dusche nach dem Sport machen im Schnitt 90 Prozent des Endenergieverbrauchs aus.
Allerdings gestaltet sich die Umstellung auf erneuerbare Energien hier wesentlich schwieriger:
Ob der Strom aus der Steckdose grün ist oder nicht, macht für Smartphone, Elektroroller oder Computer keinen Unterschied. Fest verbaute Heizanlagen in Gebäuden jedoch sind speziell für eine Energiequelle ausgelegt und können nicht einfach umgerüstet werden.
Darum verpflichtet das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) Hausbauende dazu, den Wärmebedarf zu einem gewissen Anteil aus regenerativen Energien zu decken. So lässt sich der Anteil erneuerbarer Energien bei Gebäuden und Quartieren Stück für Stück steigern.
Grüne Energieversorgung macht sich unabhängig vom Wetter
Bis 2050 soll der Anteil von erneuerbar erzeugtem Strom im Strommix auf mindestens 80 Prozent wachsen. Allerdings ist die Erzeugung von Wind- und Solarstrom sehr wetterabhängig. Weht der Wind stark, erzeugen Windräder sehr viel Strom in sehr kurzer Zeit. Auch Photovoltaik-Anlagen erzeugen an einem heißen Sommertag mehr als genug Strom.
Doch wohin mit dem Strom, der nicht sofort benötigt wird? Wird er einfach so ins Netz eingespeist, kann das Stromnetz aus dem Takt geraten und im schlimmsten Fall zusammenbrechen. Soll der Anteil erneuerbarer Energien im Strommix erhöht werden, gilt es eine Lösung zu finden, damit die Unregelmäßigkeiten bei der Erzeugung ausgeglichen werden können.
Aus diesem Grund sind Stromspeicher so ein wichtiger Bestandteil eines zukunftsfähigen Energiesystems. Sie nehmen den nicht benötigten Strom auf und geben ihn bei Bedarf wieder ab. Sie entlasten aber nicht nur das Netz: Wer eine Solaranlage auf dem Dach hat, kann mit einem Heimspeicher die eigenen Stromkosten senken und den Eigenverbrauch erhöhen. Wer dann noch das eigene Elektrofahrzeug mit dem gespeicherten Sonnenstrom „betankt“, für den ist es nicht mehr weit bis zur emissionsfreien Mobilität.
Achtung, Dunkelflaute!
Das schlimmste Szenario für eine Region, die auf erneuerbar produzierten Strom angewiesen ist, ist die sogenannte Dunkelflaute. Erzeugen die Windräder und Photovoltaik-Anlagen über einen längeren Zeitraum gar keinen Strom, muss die betroffene Region Strom importieren.
Deshalb besteht das Energiesystem der Zukunft aus vielen dezentralen Erneuerbare-Energie-Anlagen. Regionen mit starkem Windaufkommen können so große Teile Deutschlands mit günstigem Windstrom versorgen, während sonnige und warme Gegenden Photovoltaik-Strom liefern.
Wie gewährleisten Netze den sicheren Energietransport?
Damit Öko-Strom zügig und sicher dorthin gelangt, wo er gebraucht wird, muss das Stromnetz schnell und zuverlässig sein. Vor allem die Übertragungsnetze sind wichtig, um die Versorgung aller Regionen in Deutschland mit ausreichend grünem Strom sicherzustellen.
Mit sogenannten Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen, abgekürzt HGÜ, können zum Beispiel großen Mengen Windstrom aus dem Norden in den Süden geleitet werden.
Erneuerbare Energie muss aber nicht unbedingt in Form von elektrischem Strom transportiert werden. Fachleute verfolgen mithilfe der sogenannten Sektorkopplung neben der direkten Nutzung von Strom in Verkehrs-, Wärme- und Industriesektoren den Ansatz, Öko-Strom in andere Energieformen umzuwandeln: Als Wasserstoff kann er zum Beispiel für die Herstellung von Treibstoff verwendet werden. Zudem ist das gasförmige Element für die Stahl- und Chemieindustrie eine vielversprechende Alternative zur Kohle.
