Einführung
Ist Wasserstoff das Erdöl der Zukunft? Wie können wir die großen Energiespeicher für die Energiewende bereitstellen? Was bedeutet das neue EEG und kann es mit dem österreichischen Äquivalent (EAG) mithalten? Welchen Einfluss wird die Bundestagswahl auf die Energiewende haben? Im Rahmen unserer Newsletter 2021 haben wir uns mit diesen und vielen weiteren interessanten energiewirtschaftlichen Fragen beschäftigt. In diesem Artikel werfen wir einen Rückblick auf die Leitartikel und geben einen Ausblick, was uns 2022 auch in Bezug auf die neue Bundesregierung erwartet. Dafür sind die Themen der Newsletter thematisch sortiert und zusammengefasst.
Neues aus der Politik
Bundestagswahl
Bei der Bundestagswahl 2021 mussten sich die Parteien nicht nur mit der großen Herausforderung der Coronapandemie auseinandersetzen. Nie zuvor war das Thema Klimaschutz so präsent in einem Wahlkampf. Fakt ist jedoch, dass damit eine Debatte im Mittelpunkt stand, die seit Jahrzehnten immer weiter aufgeschoben wurde und deren Konsequenzen wir sukzessive immer stärker zu spüren bekommen. Im Vorfeld der Wahl hatte unser Newsletter im September einen Blick auf die Wahlprogramme der einzelnen Bundestagsparteien geworfen und eine kritische Einordnung der genannten Ziele und Versprechen vorgenommen. Fast jede Partei, außer der AFD, hatte sich zu den Zielen des Pariser Klimaabkommens bekannt und doch blieb die Frage, ob die gesteckten Ziele der jeweiligen Wahlprogramme auch genügen.
Wie stark sich die Wahlprogramme unterscheiden, ist sehr deutlich. Während die CDU und FDP in ihren Wahlprogrammen keinen klaren Zeitpunkt festlegten, ab dem 100 % Erneuerbare Energien (EE) in Deutschland gelten sollen, blieben die SPD mit dem Ziel, 100 % EE ab 2040 zu nutzen, weit hinter dem eigenen Bekenntnis zum 1,5°C-Ziel zurück. In den Wahlprogrammen von CDU, SPD und FPD fehlten darüber hinaus konkrete Ausbauziele für die EE. Die FDP machte sich in ihrem Programm für eine Abschaffung der EEG-Umlage und eine Ausweitung des CO2-Preises stark. Die Linke setzte von allen Parteien, mit klaren Ausbauzielen für Windenergie und Photovoltaik (PV) schon bis 2025 und dem Ziel bis 2030 die gesamte Stromversorgung erneuerbar zu gestalten, den engsten Rahmen. Jedoch wurde nicht genauer darauf eingegangen, wie die politischen Bestrebungen realpolitisch umgesetzt werden sollen. Ähnlich wie Die Linke forderten auch Bündnis 90/Die Grünen eine 100 % erneuerbare Energieversorgung bis 2035. Die Ausbauziele für PV und Windenergie waren ambitioniert mit einer zu errichtenden Kapazität von 5-6 GW pro Jahr in Onshore-Windenergie und 10-20 GW pro Jahr in PV.
Auch der Kohleausstieg bis 2030 stand sowohl bei den Grünen als auch bei der Linken auf dem Plan.
Die Bevölkerung hat sich mit der Wahl der Ampel-Koalition für einen gesellschaftspolitischen Wandel entschieden. Wie dieser aussehen wird, lässt sich im Koalitionsvertrag nachvollziehen (1). Die Ausbauziele für Windenergie auf See mit 30 GW bis zum Jahr 2030, 40 GW bis 2035 und 70 GW bis 2045 übersteigen die Versprechen des Wahlprogramms von Bündnis 90/Die Grünen. Der Ausbau von PV mit 200 GW bis 2030 liegt im Rahmen der geplanten 10-20 GW pro Jahr. Bis 2030 soll 80 % des Stroms aus EE stammen. Genaue Ausbaumengen für Onshore-Windenergie sind nicht im Koalitionsvertrag festgehalten. Der Kohleausstieg soll darüber hinaus idealerweise auf 2030 vorgezogen werden. Wird Habeck als neuer Wirtschafts- und Klimaminister die nötigen Änderungen anstoßen, um 1,5°C einzuhalten?
Der Koalitionsvertrag bringt in jedem Fall positive Nachrichten für die Branche der EE. Ob die Versprechen eingehalten werden und ob der geplante Wandel zum Abbau bürokratischer Hürden Erfolg haben wird, bleibt abzuwarten. Klar ist jedoch: Nur mit einem Konsens und der gesamtgesellschaftlichen Zusammenarbeit von Unternehmen, Politik und Bevölkerung wird der Wandel in eine klimagerechte Zukunft machbar sein.
EEG 2021
Mit einem Rückblick auf die Arbeit der Großen Koalition setzt sich unser Newsletter vom Februar mit dem EEG 2021 auseinander, welches die konkreten Maßnahmen und Regelungen für die erneuerbare Energien-Branche festlegt, um die globale Erwärmung zu begrenzen und einen geordneten Ausbau der EE zu bewerkstelligen. Es wird deutlich, dass noch weitreichende Anpassungen erforderlich sein werden, um die erhoffte Entbürokratisierung sowie bundesweit einheitliche Kriterien für erneuerbare Erzeugungsanlagen zu erreichen und die Genehmigungsverfahren für grüne Stromkraftwerke zu erleichtern.
Jedoch definiert das EEG 2021 dringend benötigte Regelungen, um den Weiterbetrieb aller funktionsfähigen, aus der Förderung fallenden EEG-Anlagen zu ermöglichen. Der Weiterbetrieb von Post-EEG-Anlagen wurde sowohl für die Windenergie als auch für die PV übergangsweise geregelt. So konnte allein in der PV die Stilllegung von rund 447.000 funktionsfähigen PV-Anlagen vermieden werden. Eine längerfristige Regelung für Windenergieanlagen (WEA), deren Förderanspruch Ende 2020 bzw. 2021 ausläuft, steht jedoch im EEG 2021 noch aus. Darüber hinaus wurde die Negative-Strompreis-Regel im Vergleich zur Entwurfsfassung abgeschwächt.
So wurde der Zeitraum, ab dem diese greift, von 1 h auf 4 h hochgesetzt, bei einer gleichzeitigen Verlängerung des Vergütungszeitraums. Für die PV wurde zudem eine einmalige Sonderausschreibung für Anlagen auf Gewässern, auf Ackerflächen bei gleichzeitigem Nutzpflanzenanbau sowie auf Parkplätzen eingeführt. Weiterhin kam es zu Änderungen beim Verhältnis der Ausschreibungsvolumen zwischen Dach- und Freiflächenanlagen sowie bei den Regelungen zur Ausschreibungsgrenze für Dachanlagen.
Es bleibt zu hoffen, dass das gesetzte Ziel, bis 2030 insgesamt 65 % des Stroms aus erneuerbaren Energiequellen zu gewinnen, sowie die wenig ambitionierten Ausbaupfade für PV und WEA im EEG bald an das neue Ziel der Ampel-Koalition (80 % des Stroms aus erneuerbaren Quellen bis 2030) angepasst werden.
Ein Blick zu unseren Nachbarn – das EAG in Österreich
In unserer April-Ausgabe wird das österreichische Pendant zum EEG unter die Lupe genommen, das Erneuerbare-Ausbau-Gesetz (EAG). Österreichs Regierung will bereits ab 2040 als CO2-neutrales Land agieren. Um den dafür erforderlichen rasanten Wandel zu vollziehen, müssen besonders die EE im großen Maßstab ausgebaut werden.
Im Unterschied zu Deutschland hat Österreich jedoch große Potenziale für Wasserkraft, welche bereits 2020 mehr als 62 % der Stromerzeugung ausmachte.
Um die ambitionierten Ziele zu erreichen, muss Österreich seinen derzeitigen Kapazitätsausbau um ca. 50 % erhöhen. Dafür sind klare Ziele gesetzt: Eine jährliche Mehrerzeugung von 11 TWh PV, 10 TWh Windenergie, 5 TWh Wasserkraft und 1 TWh Biomasse. Allein um die Ziele im Bereich PV bis 2030 zu erreichen, wird angestrebt, auf einer Mio. Dächern PV-Anlagen zu installieren. Dazu hat sich die Regierung ähnlich wie Deutschland unter anderem vorgenommen, bürokratische Hürden zu senken.
Ein Instrument, um die EE zu fördern, stellt die Marktprämie dar, bei der per Auktion Förderungen ausgeschrieben werden. Die gewählten Projekte bekommen ihre Prämie für eine Dauer von 20 Jahren. Bei WEA hat sich die österreichische Regierung ein Beispiel am deutschen EEG genommen und einen Korrekturfaktor eingeführt, um eine flächendeckende Verteilung in allen Regionen des Landes zu erreichen.
Neu ist, dass auch PV-Anlagen auf befestigten Flächen sowie auf Abfallentsorgungsanlagen und auf Grünland gefördert werden können.
Um insbesondere kleinere Anlagen wirtschaftlich realisierbar zu machen, gibt es Investitionszuschüsse, welche von der niedrigsten zur höchsten Summe der beantragten Fördermenge sortiert und dann bis die Fördergrenze erreicht ist, genehmigt werden. Auch für grünen Wasserstoff und synthetische Gase gibt es im EAG mit ca. 90 Mio. € pro Jahr Investitionsprämien. Für die Erreichung der bis 2030 gesetzten Ziele werden zudem 500 MW an neuen WEA pro Jahr nötig sein. Im neuen EAG sind jedoch nur Förderungen für den Ausbau von 400 MW pro Jahr vorgesehen. Auch hier wird deutlich, dass die hoch gesteckten Ziele nur zu erreichen sind, wenn die rechtlichen Regelungen mithalten.
Neue Technologien
Wasserstoff – Das Erdöl der Zukunft?
Die EU-Kommission wird Gas als Brückentechnologie im Rahmen der EU-Taxonomie als nachhaltig einstufen. Ein Argument dafür ist, dass es möglich ist, die Kraftwerke zukünftig umzurüsten und mit klimafreundlichem Wasserstoff zu betreiben. Dies wurde von vielen Umweltverbänden stark kritisiert. Für einige Politikschaffende und Gasunternehmen ist Wasserstoff die Lösung der Zukunft. Unser Leitartikel von November legt dar, warum der vermeintliche Hype um Wasserstoff teilweise übertrieben ist.
Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff. Die klimabezogene Qualität des Wasserstoffs kann in unterschiedliche Farben eingeteilt werden: Zum einen in grauen und blauen Wasserstoff, die teilweise noch mithilfe von fossiler Energie gewonnen werden. Zum anderen in grünen Wasserstoff, der mittels Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird. Wie der Wasserstoff hergestellt wird, ist essenziel für die Klimabilanz des Energieträgers. Nur grüner Wasserstoff ist erneuerbar. Um den angedachten Wasserstoffbedarf Europas zu decken, müssten 40 GW Elektrolyseure realisiert werden. Um diese zu betreiben, bedürfte es der gigantischen Energiemenge von 480 TWh. Dafür müssten von dem gesamten erneuerbaren Nettostrom der 2019 in Europa produziert wurde, über 30 % nur für die Erzeugung grünen Wasserstoffes bereitstehen.
Ohne einen funktionierenden Netzausbau und eine Stromversorgung aus 100 % EE ist an eine Deckung von 24 % des Gesamtenergiebedarfs mit Wasserstoff, wie sie im Moment angestrebt wird, nicht zu denken.
Offshore-Windenergie – aktueller Stand und zukünftiges Potenzial
In der Oktoberausgabe werfen wir einen Blick auf die Entwicklungen der Offshore-Windbranche. Wohin wird sie sich entwickeln, welche technischen Herausforderungen gibt es und wie hoch sind die Kosten eines Offshore-Windparks?
Um das Pariser Klimaabkommen einzuhalten, müssen laut einer Studie der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) bis 2050 weltweit 2 TW Offshore-Windenergie installiert werden. Dies stellt eine große Herausforderung dar, deren Bewältigung ein enormer Kraftakt ist. Exemplarisch wird das Vereinigte Königreich genannt, das im Moment zwar weltweit den größten Marktanteil an Offshore-Windenergie hält, zum Erreichen seines Zieles von 40 GW bis 2030 jedoch noch deutlich zubauen muss.
In Deutschland wird die neue Bundesregierung die Kapazität für Offshore-Windenergie erheblich steigern (1). Jedoch müssten für die geplanten 70 GW bis 2045 die Netze noch weiter ausgebaut werden. In China, dass erst Ende 2020 Deutschland als zweitgrößten Offshore-Windmarkt überholt hat, werden weitere Rekorde im Zubau erwartet.
Schlusslicht sind im Moment noch die Vereinigten Staaten, welche ihr immenses Offshore-Potenzial bis jetzt kaum genutzt haben. Jedoch scheint sich die Branche, insbesondere an der Ostküste, sukzessive zu entwickeln. Inwieweit sich das noch nicht gänzlich ausgereifte Konzept der schwimmenden Offshore-Windparks durchsetzen wird, ist für viele Investoren ein spannendes Thema. Der aktuell einzige funktionierende schwimmende PV-Park Kontinentaleuropas steht in Portugal. Diesem sollen jedoch bald weitere Parks folgen.
Die weltweiten Zubaumöglichkeiten betrachtend wird klar, dass mehr fachliches Personal und Firmen benötigt werden, um die gigantischen Ausbaumengen zu verwirklichen. Hierfür könnten auch Öl- und Gaskonzerne hinzugezogen werden, die mit ihrem Wissen über Offshore-Projekte und dem Umgang mit Gasen prädestiniert dafür sind, ihren Beitrag zu leisten. Außerdem besteht bei ihnen die dringende Notwendigkeit, ihr Geschäftsmodell anzupassen. Auch deshalb befassen sich die großen Ölkonzerne derzeit mit der Erzeugung von grünem Wasserstoff sowie mit Offshore-Windparks.
Schwimmende PV: Synergien aus der Praxis und der aktuellen Marktentwicklung in Indonesien und Vietnam
Unser Leitartikel im Newsletter vom Mai wirft einen Blick auf die Technologie der schwimmenden Photovoltaik („floating photovoltaics“ (FPV)). Der Einblick in die Entwicklungen von FPV-Anlagen in den südostasiatischen Ländern Indonesien und Vietnam zeigt die Chancen der Technologie auf dem Energiemarkt. Die langsam aber stetig wachsende Technologie der schwimmenden PV ist in den Jahren von 2014 auf 2019 von 10 MW auf 1,5 GW gestiegen. Die Vorteile liegen vor allem in den Möglichkeiten der Synergien mit Wasserkraftwerken. So kann FPV potenziell den Wasserverlust von Reservoirs reduzieren, indem es die Verdunstung bei einer bestimmten Flächenabdeckung verringert und gekoppelt mit Pumpspeichern Leistungsschwankungen glättet.
Im Vergleich zu herkömmlichen PV-Anlagen haben FPV-Anlagen eine gesteigerte Leistung von 5-10 %. Jedoch stellen die hohen Investitionskosten (ca. 20 % höher) bis jetzt weiterhin eine Herausforderung dar. Indonesiens potenzielle Kapazität für FPV von 3,9 GW war auch 2021 noch nicht ausgeschöpft. Sowohl die größte einzelne FPV-Anlage im Verband Südostasiatischer Nationen als auch die geplante Inbetriebnahme einer großen FPV auf dem Wasserkraftwerk in Cirata Ende 2022 scheinen positive Boten für die Technologie in Südostasien zu sein. In Vietnam bringt das starke Engagement beim Ausbau der EE überdies die FPV-Technik voran. Die fortlaufend verbesserten Marktmechanismen, mit großzügigen Einspeisevergütungen von bis zu 7,09 USD ct/kWh für FPV, bilden positive Anreize. Die Planung für eines der größten Projekte wird voraussichtlich 2022 mit dem Dong Nai 2 Lake Floating Solar PV Park mit 250 MW starten.
Agri-Photovoltaik in Deutschland
Wie profitabel ist die gleichzeitige Erzeugung von Nahrungsmitteln und Energie? Damit beschäftigt sich unser Leitartikel im Dezember, welcher das Forschungsfeld der Agri-Photovoltaik (APV) beleuchtet. Das Konzept der APV, das eine Nutzung von landwirtschaftlichen Flächen zur Stromerzeugung mittels PV beinhaltet, kann unterschiedliche Formen annehmen. Hochgeständerte APVs, welche den darunter wachsenden Pflanzen Schatten spenden, können nur mit dementsprechend ausgerichteten Pflanzen kombiniert werden (wie z. B. Kartoffeln). Vertikale APVs mit bifazialen Modulen können hingegen sehr viel besser in die herkömmliche Agrarwirtschaft integriert werden, da der Abstand der Reihen frei gewählt und somit perfekt auf die landwirtschaftlichen Geräte angepasst werden kann. Der Hauptvorteil von vertikalen APV-Systemen besteht darin, dass die Spitzen-Energieerzeugung in den Morgen- und Abendstunden erfolgt, wenn die Strompreise höher sind. Im Vergleich dazu erreichen herkömmliche PV-Systeme ihr Maximum in der Mittagszeit, wenn die Sonne im Zenit steht.
Die größten Hürden für die APV in Deutschland sind noch die rechtlichen Rahmenbedingungen. Beispielsweise ist die Doppelnutzung von Flächen für PV und Landwirtschaft derzeit gesetzlich nicht definiert und das EEG sieht abgesehen von der Innovationsausschreibung noch keine angemessene Entschädigung vor. In welchem Maße die neue Regierung aus SPD, Grünen und FDP Abhilfe schaffen kann, bleibt noch abzuwarten. Für die Innovationsausschreibung am 01.04.2022 ist zumindest ein eigenes Segment für besondere Solaranlagen, zu denen auch Agri-PV-Anlagen zählen, vorgesehen. Die APV könnte für die Landwirte in jedem Fall unbestreitbare wirtschaftliche Vorteile mit zusätzlichen potenziellen Synergieeffekten bedeuten.
Erneuerbares Heizen und Kühlen: Wärmepumpen und Kältemaschinen
Wenn vom Wandel zu 100 % EE gesprochen wird, kommt die Diskussion zur Wärme- und Kälteversorgung des Öfteren zu kurz. Dabei macht bereits heute allein die Nutzung von Klimaanlagen und Ventilatoren rund ein Fünftel des weltweiten Stromverbrauchs in Gebäuden bzw. ein Zehntel des weltweiten Gesamtstromverbrauchs aus. Die Chancen und Möglichkeiten der erneuerbaren Wärme- und Kältebereitstellung aufzuzeigen, ist das zentrale Thema unseres Leitartikels des Newsletters von August. Neben der Erläuterung der gängigen Wärmepumpen- und Kältemaschinentechnologien wird ein besonderer Fokus auf die Kopplung von Kältemaschinen und Solarenergie zum Zwecke des sog. „Solaren Kühlens“ gelegt. Vor allem in Regionen mit warmem Klima scheint dies eine vielversprechende Lösung zu sein.
Laut der Organisation „Sustainable Energy for All” bedroht der Mangel an Kühlsystemen eine Mrd. Menschen, vor allem in Asien und Afrika. Die WHO geht davon aus, dass Jahr um Jahr fast eine halbe Mio. Menschen am Verzehr von -wegen fehlender Kühlmöglichkeiten- verdorbenen Lebensmitteln sterben. Weiterhin führen Unterbrechungen der Kühlkette bei Impfstoffen zu großen Problemen, nicht zuletzt in Zeiten von COVID-19. Nach Einschätzung der Internationalen Energieagentur wird der steigende Wohlstand der Länder des globalen Südens zukünftig den Stromverbrauch für Kühlung treiben, wobei prognostiziert wird, dass die Schwellenländer China, Indien und Indonesien bis 2050 die wichtigsten Akteure in diesem Bereich darstellen werden.
Ein Fazit unseres Leitartikels ist, dass Wärmepumpen und Kältemaschinen zwar ein enormes ökologisches Potenzial besitzen, dieses jedoch erst bei Verwendung erneuerbarer Energien sowie unkritischer Kältemittel voll ausschöpfen können.
Redox-Flow-Batterien: Ein Blick in zukünftige Energiespeichersysteme
Während der Ausbau von Windenergie und PV weiter steigt, wird im Newsletter vom Juli der Fortschritt der Speicherforschung betrachtet. Große Speicher sind essenziell, um die Versorgungssicherheit in einem System mit einer vollständig erneuerbaren Stromversorgung sicherzustellen.
Redox-Flow-Batterien bringen die nötigen Voraussetzungen mit, um als geeignete Innovation für große, mit erneuerbarer Energie kompatible Energiespeichersysteme genutzt zu werden und könnten somit fundamental für die Versorgungssicherheit werden. In Abgrenzung zu den weit verbreiteten und marktführenden Batterien auf Basis von Lithium-Ionen-Speichertechnologie wird vermehrt an einer neuen Technologie geforscht. Redox-Flow-Batterien weisen im Vergleich zwar eine geringere Energie- und Leistungsdichte auf, sind jedoch sehr leicht skalierbar und somit für Großspeicher gut geeignet. Dem bisher größten Redox-Flow-Speicher in Japan soll sich bald das bis dato in diesem Feld größte Forschungsprojekt im ostfriesischen Jemgum mit einer Kapazität von 700 MWh anschließen. Um eine Vorstellung der Größenordnung zu bekommen: Mit dieser Energiemenge ließen sich beispielsweise alle 1,8 Mio. Berliner Haushalte für eine Stunde mit Energie versorgen.
Erneuerbare Bedarfsdeckung am Beispiel einer Stärkefabrik
Die Großindustrie steht permanent in der Kritik, ein großer Bremsklotz auf dem Weg zu 100 % EE zu sein. Wie energieaufwändige Industrien wirtschaftlich vollständig mit erneuerbarem Strom versorgt werden können, ist kontinuierlicher Streitpunkt in politischen Debatten. Anhand einer Machbarkeitsstudie für eine Stärkefabrik in Norddeutschland wurde ein Ausblick mit komplexen Lösungen gegeben, die im Juni Leitartikel präsentiert wurde. Die Studie zeigt auf, dass der Schlüssel zur CO2-neutralen Zukunft nur in ganzheitlichen und technologieoffenen Energiekonzepten liegt. Eine vollständige Versorgung der Fabrik aus in unmittelbarer Umgebung produzierten EE ist zum jetzigen Zeitpunkt aus wirtschaftlicher Sicht jedoch leider nicht möglich. Allerdings kann durch eine Kombination von Windenergie, Solar, Biogas, Batteriespeichern und Wassersoff eine Deckung von 75 % erreicht werden. Die Studie untermauert, dass mit den verfügbaren Technologien eine nachhaltige Produktion mit geringen Energiekosten aufgebaut werden kann.
Hier ist der Gesetzgeber gefragt, die passenden Rahmenbedingungen zu schaffen und aus Leuchtturmprojekten, wie dem Fallbeispiel, Standards zu etablieren und damit die Energiewende weiter voranzutreiben.
Fazit/Ausblick
Das letzte Jahr war geprägt von politischen Umbrüchen, von gesellschaftlichen wie auch ökologischen Krisen, aber auch von kleinen und großen energiewirtschaftlichen Fortschritten. Im Zuge unseres Newsletters wurden dabei auf politischer Seite vor allem das neue EEG und die anschließende Bundestagswahl beleuchtet. Auf technologischer Seite waren Offshore-Windenergie, alternative PV-Formen, erneuerbare Wärme- und Kälteerzeugung, Batteriespeicher und Wasserstoff die zentralen Themen. Als Fazit bleibt festzuhalten, dass durchaus positive Entwicklungen auf beiden Seiten erkennbar sind. Nichtsdestotrotz bleiben große Herausforderungen bestehen. Darüber, welche Veränderungen das Jahr 2022 mit sich bringen wird, wie die Energiewende mit der Ampel-Koalition gelingen kann und an welchen spannenden Technologien noch geforscht wird, halten wir unsere Leserschaft auch zukünftig mit unserem Newsletter auf dem Laufenden.
Von: Helene Freitag
QUELLEN:
(1) Bundesregierung (2021). Koalitionsvertrag zwischen SPD, Bündnis 90/Die Grünen und FDP. Verfügbar unter: https://www.bundesregierung.de/breg-de/service/gesetzesvorhaben/koalitionsvertrag-2021-1990800 (abgerufen am: 04.02.2022).
