Neuer Schwung für die Fotovoltaik

Ganz anders sieht es allerdings bei der Fotovoltaik aus, die ja ein Drittel der Kernenergie-Lücke schließen soll. Auch bei ihr sollten daher jedes Jahr 7,5 Gigawatt Leistung zusätzlich installiert werden. Davon wären fünf Gigawatt für die abgeschalteten Kernkraftwerke und weitere 2,5 Gigawatt als Ersatz für Kohlekraftwerke und damit für die weitere Energiewende. 2017 aber kamen gerade einmal 2,3 Gigawatt Solarleistung dazu, 2016 waren es sogar nur 1,5 sowie 2015 kümmerliche 1,3 Gigawatt Leistungszuwachs. Dabei konnte es die Fotovoltaik schon einmal besser: 2010 wurden Solarzellen mit einer Leistung von zusammen 7,4 Gigawatt installiert, 2011 waren es 7,5 und ein Jahr später 7,6 Gigawatt – also recht genau die heute nötigen Zuwächse, um den Ausstieg aus der Kernkraft zu kompensieren.

Dann jedoch beschlossen die Bundesregierung und der Bundestag im Sommer 2012 eine Novellierung der Fotovoltaik-Förderung, die nicht nur die Fördersätze senkt, sondern auch das Ziel formuliert, jedes Jahr lediglich den Zubau von Solarzellen mit einer Leistung von 2,5 bis 3,5 Gigawatt zu fördern. Damit sollen vor allem die kräftig steigenden Kosten der Energiewende- oder EEG-Umlage auf den Preis des elektrischen Stroms gebremst werden, die private Haushalte und Gewerbe auf jede Kilowattstunde Stromverbrauch zahlen müssen. Wie erwartet, wurde daraufhin deutlich weniger Fotovoltaik installiert – zu wenig, um den Ausstieg aus der Kernkraft zu kompensieren. »Unter diesem Altmaier-Knick, der nach dem damaligen Umweltminister und heutigen Wirtschaftsminister Peter Altmaier benannt ist, leidet die Energiewende bis heute«, so Bruno Burger.

Nach dieser Novelle brach die boomende Solarzellenproduktion in Deutschland ein, von rund 150 000 Arbeitsplätzen in diesem Bereich sind seither mehr als die Hälfte verloren gegangen. Um die Lücke durch den Ausstieg aus der Kernenergie zu schließen, müsste der Zubau an Fotovoltaikanlagen folglich wieder viel stärker angekurbelt werden. »Um den seither versäumten Zubau aufzuholen, sollten 2018 rund sechs und anschließend von 2019 bis 2021 jährlich etwa zehn Gigawatt Solarzellen neu installiert werden«, schlägt Burger vor. Die politische Verantwortung dafür trägt inzwischen wieder Wirtschaftsminister Peter Altmaier, weil die Zuständigkeit für die Energiewende im Dezember 2013 vom Umwelt- ins Wirtschaftsministerium wanderte.

Wie das Klimaziel für 2020 gerettet werden kann

Auch der Schlüssel für ein weiteres gravierendes Problem der Energiewende liegt wohl im Wirtschaftsministerium: Die Klimaziele sehen vor, bis 2020 40 Prozent weniger Kohlendioxid als 1990 auszustoßen. Dieses Ziel ist inzwischen in weite Ferne gerückt; die Bundesregierung widmet sich bereits der Kohlendioxidreduktion um 55 Prozent bis 2030. »Das Klimaziel für das Jahr 2020 liegt aber durchaus noch in Reichweite«, meint Burger.

Dabei denkt der Wissenschaftler an den Stromhandel über die Grenzen Deutschlands hinweg. Wogen sich Import und Export von Elektrizität im Jahr 2003 noch weitgehend auf, hat das Land 2017 rund 54 Milliarden Kilowattstunden Strom in die Nachbarländer exportiert. Rund zehn Prozent des hier produzierten Stroms versorgt demnach die Niederlande, Polen und andere Länder. »Dabei handelt es sich häufig um Strom aus Braunkohle«, erklärt Burger.

Da Braunkohle einen mickrigen Energiegehalt hat, lohnt sich ein weiter Transport nicht. Daher stehen die Braunkohlekraftwerke alle in der Nähe der Tagebaue am Niederrhein, in der Lausitz und in Mitteldeutschland – und produzieren dort relativ billigen Strom. In den Niederlanden wiederum ist der Strom erheblich teurer, weil dort Gaskraftwerke zwar pro Kilowattstunde erheblich weniger Kohlendioxid ausstoßen, aber eben auch teurer sind. Je mehr Strom also hier zu Lande aus Wind- und Sonnenkraftanlagen in die Netze fließt, umso mehr Braunkohlestrom kann in die Niederlande exportiert werden. Deshalb steigt zwar der Anteil der Erneuerbaren an der deutschen Stromproduktion regelmäßig; trotzdem verbessert sich dadurch die Klimabilanz nicht, denn die Braunkohlekraftwerke für den Export laufen weiter.

Die Sondierer einer Jamaika-Koalition aus CDU/CSU, FDP und Grünen hatten sich daher vor dem Platzen der Gespräche im November 2017 relativ leicht auf das Abschalten von Braunkohlekraftwerken mit insgesamt sieben Gigawatt Leistung einigen können: Das wäre rund ein Drittel der gesamten Leistung dieser Kraftwerke gewesen und hätte ziemlich genau dem Exportüberschuss beim elektrischen Strom entsprochen. In Deutschland wären also keine Lichter ausgegangen, und die Klimaziele wären wieder in Reichweite gewesen. Nachdem Ende 2022 dann der letzte Kernkraftreaktor vom Netz genommen wird, könnten durch den weiteren Ausbau von Wind- und Sonnenstromanlagen nach und nach die verbliebenen Braun- und danach auch die Steinkohlekraftwerke vom Netz gehen. Da Letztere nach dem Ende des deutschen Steinkohlebergbaus ohnehin vollständig mit importierter Kohle betrieben werden, verringert sich so auch die Abhängigkeit von importierten Energieträgern weiter: Wind und Sonne liefern schließlich heimische Energien.

Der Strom der Zukunft

Auch der weitere Fahrplan zur nachhaltigen Stromwelt zeichnet sich bereits ab. »Insgesamt benötigt Deutschland Fotovoltaik- und Windkraftanlagen mit einer installierten Leistung von rund 400 Gigawatt, um seinen Bedarf an Elektrizität zu decken«, so Burger. Dabei sollte ungefähr die gleiche Leistung an Wind- und an Sonnenenergie vorgehalten werden. Möglich wäre auch eine leichte Verschiebung zu mehr Fotovoltaik, die zum Beispiel auf 250 Gigawatt installierte Leistung kommt, während die Windkraftanlagen weitere 150 Gigawatt haben.

Diese Werte könnten bis 2050 erreicht werden, wenn jedes Jahr 6,5 Gigawatt Solarzellen neu installiert werden, die schließlich zum Beispiel auf Dächern oder an Fassaden keine Fläche verbrauchen. Dazu käme ein moderater Ausbau der Windenergie von knapp drei Gigawatt Leistung, die jährlich dazugebaut werden sollten. Zusätzlich müssten noch die aus Altersgründen vom Netz gehenden Anlagen ersetzt werden. Im Vergleich mit der aktuellen Situation bliebe damit der Zubau der Windenergie fast konstant, während bei der Solarenergie etwas höhere Zubauraten als in den Jahren 2010 bis 2012 angestrebt werden sollten.

Was aber passiert in einer solchen nachhaltigen Energiewelt der Zukunft, wenn im Winter die Sonne einige Tage allenfalls minimale Energiemengen liefert und die Windkrafträder in einer Flaute stecken? Diese Situation hat der Deutsche Wetterdienst (DWD) mit Hilfe der Wetterdaten der vergangenen beiden Jahrzehnte unter die Lupe genommen. Dabei hatten die Forscher angenommen, dass genug Reserven in Akkus oder als Wasserstoff gespeichert werden, der über die Spaltung von Wasser mit überschüssigem Strom erzeugt wird, um zwei Tage lang eine weit gehende Flaute und den Ausfall der Fotovoltaik mangels Sonnenschein überbrücken zu können. In dieser Zeit liefern dann die Akkus direkt und der Wasserstoff über Brennstoffzellen den fehlenden Strom.

Nach den DWD-Daten hätten die deutschen Windkraftanlagen an Land in den letzten beiden Jahrzehnten jährlich 23-mal für jeweils 48 Stunden in einer solchen Flaute gesteckt. Nehmen die Forscher allerdings die Off-Shore-Windkraftanlagen in Nord- und Ostsee dazu, tritt dieser Fall bloß 13-mal im Jahr auf. Berücksichtigt der DWD zusätzlich die Fotovoltaik, bleiben nur zwei solche Ereignisse im Jahr übrig.

In diesen Fällen aber können häufig andere Länder in Europa helfen, weil in Großbritannien vielleicht der Wind noch weht und in Griechenland oder anderswo die Sonne noch scheint. Umgekehrt würde natürlich auch der deutsche Strommarkt diesen Ländern helfen, wenn dort der Strom knapp wird. Mit einem europaweiten Stromverbund, den es im Prinzip heute schon gibt, würden solche Dunkelflauten ohne Ersatz aus dem Ausland nur einmal alle fünf Jahre auftreten, zeigen die DWD-Ergebnisse. Dann können allerdings Gaskraftwerke einspringen, die als Reserve vorgehalten werden. Wenn diese sogar mit Methan und Wasserstoff betrieben werden, die vorher aus überschüssigem Wind- oder Sonnenstrom hergestellt wurden, wäre die nachhaltige Welt des elektrischen Stroms wohl perfekt.