Aktuelle Studie zum Ausbau der erneuerbaren Energien in Baden-Württemberg bis 2040

Baden-Württemberg soll nach Beschluss des Landtags vom Oktober 2021 bis zum Jahr 2040 klimaneutral sein. Ein ambitioniertes Ziel, dessen Grundvoraussetzung ein starker Ausbau der erneuerbaren Energien im Land ist. Dr. Joachim Nitsch, ehemals Wissenschaftler am Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum und Experte für Szenarioanalysen, zeigt in der vorliegenden Untersuchung mögliche Ausbaupfade aller Erneuerbaren auf, um dieses Ziel zu erreichen.

Das Szenario KLIMANEUTRAL 2040 fokussiert die Entwicklung der erneuerbaren Strom- und Wärmeerzeugung. Vorausgesetzt wird darin die Reduzierung des gesamten Energieverbrauchs bis zum Jahr 2040 um rund 37 Prozent gegenüber 2020. Diese muss vor allem im Wärme- und Verkehrssektor erfolgen, da sich die Stromnachfrage um 46 Prozent auf dann gut 90 Terawattstunden erhöht – eine Folge des zunehmenden Einsatzes von Strom zu Heiz- und Mobilitätszwecken.

Im Stromsektor verfünffacht sich die installierte Leistung erneuerbarer Energieanlagen von heute 10,4 Gigawatt auf 52,5 Gigawatt im Jahr 2040 (siehe Grafik 1 unten). Die größten Beiträge liefern dafür die Photovoltaik (PV) und die Windenergie, sie decken etwa 70 Prozent des Stromverbrauchs. Im Szenario erreicht die PV spätestens ab dem Jahr 2030 eine jährliche Zubaurate von 2.000 Megawatt (im Vergleichsjahr 2020 noch 614 Megawatt), so dass im Jahr 2040 rund 38,7 Gigawatt installiert sind. Der zuletzt eingebrochene Zubau der Windenergie muss wieder stärker zunehmen, von 47 Megawatt im Jahr 2020 auf über 1.000 Megawatt pro Jahr ab dem Jahr 2035. Mit dann etwa 2.000 bis 2.400 Windenergieanlagen wird eine installierte Leistung von 11,5 Gigawatt erreicht.

Auch bei Wasserkraft, Biomasse und Tiefengeothermie können noch Ausbaupotenziale genutzt werden. Ihre steuerbare Stromerzeugung ist im Stromimportland Baden-Württemberg für die Netzstabilität von besonderer Bedeutung. Vor allem durch Modernisierung, aber auch durch den Bau neuer Kleinwasserkraftanlagen, steigt im Szenario die Stromerzeugung durch Wasserkraft um etwa ein Sechstel an. Der Einsatz von Biomasse sollte vor allem in Kraft-Wärme-Kopplung erfolgen. Bei der festen Biomasse sieht das Szenario noch eine Steigerung der Stromerzeugung vor, während bei Biogas die Flexibilisierung der bestehenden Stromerzeugungskapazitäten vorgesehen ist.  Bei der Nutzung der Tiefengeothermie (bislang gibt es nur eine Pilotanlage in Baden-Württemberg) zeichnet sich mit konkreten Projektplanungen entlang des Oberrheins eine Erhöhung der Strom- wie auch der Wärmeerzeugung ab.

Zum weiteren Ausgleich der fluktuierenden Solar- und Windenergie ist im Szenario ein Zubau der Gaskraftwerke vorgesehen. Die gasbasierte Leistung (2040 insgesamt 3.600 Megawatt) soll schrittweise auf grünen Wasserstoff umgestellt werden. Darüber hinaus geht das Szenario von der Umsetzung des geplanten Stromnetzausbaus, einer Erhöhung der Speicherkapazität auf 2.500 Megawatt sowie weiterhin bestehenden Stromimporten nach Baden-Württemberg aus.

Im Wärmesektor wird ein deutlich reduzierter Verbrauch angenommen. Um eine klimaneutrale Wärmeversorgung bis zum Jahr 2040 zu erreichen, verdoppelt sich die erneuerbare Wärmeerzeugung auf Basis von Biomasse, Solarthermie, mithilfe von Wärmepumpen genutzter Umweltwärme und Tiefengeothermie von heute 22 Terawattstunden pro Jahr auf 41 Terawattstunden pro Jahr (siehe Grafik 2 unten). Hinzu kommt der Einsatz von grünem Wasserstoff für industrielle Prozesswärme und als Erdgasersatz in (Block-)Heizkraftwerken. Eine weitere Option ist die Nutzung nicht vermeidbarer industrieller Abwärme, die im Szenario jedoch nicht dargestellt wird.

Neben dem Fokus auf Strom und Wärme beinhaltet das Szenario auch Abschätzungen zur Transformation des Verkehrssektors. Erneuerbarer Strom, Biokraftstoffe und strombasierte Kraftstoffe – grüner Wasserstoff und Folgeprodukte – werden die zentralen künftigen Energieträger sein.

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