Was beinhaltet die Energiewende eigentlich konkret?
Unter der Energiewende verstehen wir eine ganze Reihe an Veränderungen in der Erzeugung und Nutzung von Energie: Wir wollen in den nächsten Jahrzehnten zum einen die Nutzung fossiler Energieträger durch erneuerbare Energien ersetzen, zum anderen soll der Verbrauch an Energie sinken. Letzteres passiert im Wärmebereich zum Beispiel durch Gebäudesanierungen. Unterstützend wirken dabei der Ausbau der Strom- und Wärmenetze und der Speicher sowie die Sektorkopplung.
Es gibt verschiedene Wege hin zum Ziel einer nachhaltigen und sicheren Energieversorgung. Durch den Beschluss zur Klimaneutralität bis 2040 hat sich die baden-württembergische Landesregierung auf eine schnelle und konsequente Energiewende verständigt. Ein mögliches Szenario zu den verschiedenen Ausbaupfaden aller Erneuerbaren Energien bietet unsere Studie.
Ist die Strom- und Wärmeversorgung in Baden-Württemberg gesichert, wenn wir aus Atom- und Kohlekraft aussteigen?
Die Versorgungssicherheit ist durch den stetigen Ausbau erneuerbarer Energien und die Umstrukturierung der Energieversorgung garantiert. Netze, Speicher und Erzeugungsprognosen sind dabei entscheidende Komponenten. In den zunehmend intelligenten Netzen wird auch das Lastmanagement eine größere Rolle spielen: Durch digitale Hilfsmittel kann die Nachfrage nach Strom, zum Beispiel durch zeitliche Verschiebung, gesteuert werden. Dies kann sowohl in der Industrie durch Prozessanpassungen als auch in privaten Haushalten geschehen. Ein wichtiger Baustein dafür sind Smart Meter (digitale Stromzähler), die mit dem Stromversorger und entsprechend programmierbaren Haushaltsgeräten kommunizieren können.
Der Ausstieg aus den fossilen Energien ist ein Prozess. Übergangsweise werden Kohlekraftwerke auf Erdgas mit Kraft-Wärme-Kopplung (Erzeugung von Strom und Wärme) umgebaut werden, wie dies zum Beispiel in Stuttgart-Gaisburg 2018 erfolgte. Dadurch kann der Treibhausgasausstoß verglichen zur Kohleverbrennung gesenkt werden.
Großen Wärmenetze aus Kraft-Wärme-Kopplung können außerdem auch direkt erneuerbar betrieben werden. Dafür eignen sich insbesondere feste Biomasse (Holz), große solarthermische Projekte und – speziell entlang des Oberrheingrabens – tiefe Geothermie. Langfristig könnte der Einsatz von grünem Wasserstoff folgen.
Warum ist der Netzausbau für BW besonders wichtig?
Baden-Württemberg bezieht auch heute schon mehr Strom aus anderen Bundesländern und aus den Nachbarstaaten als es selbst exportiert. Das liegt an dem Strombedarf der Industrie und der relativ hohen Bevölkerungsdichte. Prognosen (wie auch unsere Studie) gehen davon aus, dass sich der Anteil des importierten Stroms noch weiter erhöhen wird.
Deswegen ist der Ausbau der Stromnetze, sowohl innerhalb Deutschlands als auch EU-weit, für den Südwesten so wichtig: Auf diese Weise können sowohl unterschiedliche Wetterlagen ausgeglichen, als auch Zentren hoher Nachfrage und Regionen mit hohem Stromangebot verbunden werden. Eine enge Vernetzung macht das Stromsystem also effizienter und flexibler.
Mit den Hochspannungs-Übertragungs-Leitungen (HGÜ) können große Strommengen sehr effizient über lange Strecken transportiert werden. Zwei dieser Leitungen - Südlink und Ultranet - enden in Baden-Württemberg und sorgen für Kapazitäten, wie sie bislang große Kraftwerke produziert hatten. Somit kann Strom aus (Offshore)-Windenergieanlagen nach Süddeutschland und überschüssiger Sonnenstrom in die Gegenrichtung transportiert werden.
Was ist Sektorkopplung?
Sektorkopplung ist die Verzahnung von Strom-, Wärme- und Verkehrssektor. Diese Sektoren nicht mehr getrennt voneinander zu betrachten hilft, die erneuerbaren Energien optimal zu nutzen und in das Energiesystem zu integrieren. Elektromobilität und der Einsatz von elektrischen Wärmepumpen zur Erzeugung von Wärme sind Beispiele dafür.
Eine weitere wichtige Technologie der Sektorkopplung ist „Power to Gas“, die Herstellung von Wasserstoff und Methan aus erneuerbarem Strom. Auf diese Weise kann das gut ausgebaute Erdgasnetz als Speicher genutzt werden, alternativ kann Wasserstoff in Tanks gelagert und transportiert werden. Grüner Wasserstoff wird insbesondere im Schwerlastverkehr und in industriellen Prozessen eine zunehmend wichtige Rolle in der Energiewende spielen.
Reicht der Strom an windstillen Tagen und bei Dunkelheit?
Sonne und Wind sind fluktuierende Energiequellen, d.h. sie erzeugen nicht zu jedem Zeitpunkt gleich viel Strom. Allerdings lässt sich die Erzeugung recht genau vorhersagen und damit planen. Darüber hinaus ergänzen sich Sonne und Wind sehr gut. Während die Sonne nur tagsüber und häufiger im Sommer scheint, weht der Wind vorwiegend im Winter sowie in den Morgen- und Abendstunden.
Der verbleibende Regelbedarf kann unter anderem durch Pumpspeicher, Batterien (künftig auch aus Elektrofahrzeugen), Lastmanagement und flexible Gaskraftwerke sowie durch eine intelligente Steuerung des Stromnetzes („Smart Grid“) bereitgestellt werden. Schlechtregelbare Kern- und Kohlekraftwerke haben im zukünftigen Energiesystem keinen Platz.