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Wir wollen, dass der Kreis Heinsberg bis 2040 vollständig nachhaltig mit Energie versorgt ist. Als Energieproduzent arbeiten wir derzeit mit Windkraft und Solarenergie, es gibt aber noch viele weitere Möglichkeiten, Energie (regenerativ) zu erzeugen. Die größte Energiequelle dabei ist die Sonne. Photovoltaik (PV)-Anlagen machen diese direkt nutzbar, indem sie die Solarstrahlung in Strom umwandeln. Auch Wind beruht auf der Energie der Sonne, da er durch unterschiedlich stark erhitzte Luftmassen entsteht. In Windkraftanlagen, umgangssprachlich Windrädern, wird aus dieser Bewegungsenergie Strom generiert. Da der Wasserkreislauf der Erde auf Verdunstung durch Sonneneinstrahlung zurückgeht, machen Wasserkraftwerke sich diese indirekt ebenfalls zunutze. Durch Photosynthese umgewandelte Sonnenenergie wird in Form von Biomasse in Biomassekraftwerken und Biogasanlagen verwertet. [1]
Effizienz der Technologien
Im Vergleich der in der Tabelle aufgeführten Energieerzeugungsformen erreicht die Wasserkraft mit 80 – 90 % einen höheren Wirkungsgrad als Windkraft (50%) und PV-Anlagen (20-21 %). [2] Der Wirkungsgrad zumindest für PV steigt voraussichtlich in Zukunft weiter, Forschungsprojekte berichten bereits von bis zu 69 % unter Laborbedingungen. [3] Die Effizienz bezogen auf die Treibhausgas-Emissionen pro erzeugter Energiemenge hingegen ist für Windkraft mit 11 – 12 g / kWh am höchsten. [4] Die Wasserkraft schneidet hier mit 24 g / kWh ebenfalls gut ab, es wird jedoch bei manchen Staudämmen von deutlich höheren Emissionen berichtet. [5, 4] PV liegt mit 70 – 82 g / kWh darüber, doch deutlich unter Energie aus Biomasse mit 230 g / kWh. Zum Vergleich: fossile Kraftwerke liegen bei 490 g / kWh für Gaskraftwerke und 820 g / kWh für Kohlekraftwerke. [4]
| Wirkungsgrad | Treibhausgas-Ausstoß während des Betriebs | CO2-Äquivalente pro kWh | Stromgestehungskosten pro kWh | |
|---|---|---|---|---|
| Photovoltaik | 20 – 21 % [2] | 0 | 70 – 82 g [4] | 3 – 20 ct [8] |
| Windkraftanlage | 50 % [2] | 0 | 11 – 12 g [4] | 4 – 12 ct [8] |
| Wasserkraft | 80 – 90 % [2] | 0 | 24 g [4] | 3 ct [9] |
| Biomasse | Variiert nach Pflanzenart [2] | so viel wie vorher aufgenommen [6] | 230 g (Biogas) [4] | 8,5 – 17,5 ct [8] |
Wird Strom regenerativ erzeugt, so wird nur beim Einsatz von Biomasse direkt während des Betriebs CO2 ausgestoßen. Die ausgestoßene Menge entspricht der, die vorher beim Wachstum der Pflanze aufgenommen wurde. Es ist jedoch notwendig, die CO2-Bilanz von Biomasse differenzierter zu betrachten, da die Konkurrenz um Flächen dazu führen kann, dass Wälder gerodet und damit CO2 freigesetzt wird. Außerdem hängt die im Boden bzw. in Wäldern gespeicherte Menge CO2 von der Intensität ab, mit der die Fläche für den Anbau von Biomasse genutzt wird. [6] Werden ehemalige Moorgebiete landwirtschaftlich genutzt, so werden pro Jahr zusätzlich ca. 37 t Treibhausgase pro Hektar freigesetzt. [7]
Potentiale
Die Potentiale der Windkraft und PV reichen kombiniert aus, um Europa im Gesamten sowie auf nationaler Ebene autark mit regenerativer Energie zu versorgen. Regional wird für dicht besiedelte Metropolregionen teilweise ein Bedarf höher als das Ausbaupotential prognostiziert. Dies kann umgangen werden, indem sich Städte mit den umliegenden Regionen zur Energieerzeugung zusammenschließen. [10] Dadurch steigt die lokal benötigte Fläche. Eine Alternative dazu ist, Strom zu importieren und Regionen stärker untereinander zu vernetzen. [11] Siehe dazu auch den Abschnitt Flexibilitätsoptionen in unserem letzten Artikel.
Ausbauziele
Im EEG 2021 wird Klimaneutralität für Deutschland bis 2045 angestrebt. Die Bundesregierung hat darin Ausbauziele für die erneuerbaren Energien für das Jahr 2030 festgesetzt. Eine Studie im Auftrag von Fridays for Future zeigt, wie stark erneuerbare Energien ausgebaut werden müssen, um in Deutschland bereits bis 2035 klimaneutral zu werden. [12] Da die Potentiale der Wasserkraft bereits nahezu ausgeschöpft sind, legt die Bundesregierung hier kein Ausbauziel fest, sondern strebt an, die Effizienz durch Modernisierung zu steigern. [2] Auch sieht keine der beiden Zielsetzungen vor, Biomasse in großem Maße zuzubauen. [2, 12] Da Fridays for Future bereits 10 Jahre vor der Bundesregierung Klimaneutralität plant, liegen ihre Ziele für PV und Windkraft sowie Wasserstoff-Elektrolyseure deutlich über den im EEG 2021 festgelegten, wie die Tabelle zeigt. [2, 12]
| Ausbauziel FFF 2035 | Ausbauziel Bundesregierung 2030 | Ausbaustand 2020 | |
|---|---|---|---|
| Photovoltaik | 114 – 415 GW [12] | 100 GW [2] | 53,58 GW [2] [4] |
| Windkraftanlage | 160 – 265 GW [12] | 91 GW [2] | 54,8 GW [2] |
| Wasserkraft | Ca. stagnierend [12] | Effizienzsteigerung durch Modernisierung [2] | 3,87 GW [2] |
| Biomasse | Kein Ziel angegeben, in den meisten Szenarien wenig eingesetzt [12] [2] | 8,4 GW [2] | 8,54 GW [2] |
| Wasserstoff-elektrolyseur | 40 – 90 GW [12] | 5 – 10 GW [13, 14] | Produzierte Menge ca. 4 TWh pro Jahr [15] [4] |
Energiemix 2040
Das herausstechendste Merkmal des Energiemixes 2040 ist, dass er auf einer größeren Zahl unterschiedlicher Energieträger basiert. [1] Der größte Anteil entfällt dabei auf Windkraftanlagen und PV, je nach betrachtetem Szenario decken diese in 2050 zwischen 50 und 60 % des Primärenergieaufkommens. [16] Global werden Studien zufolge in 2050 sogar 55 – 70 % aus diesen beiden Energien erzeugt. [17] Da insgesamt der Stromverbrauch steigt und die aus Wasserkraft produzierte Energiemenge stagniert, sinkt der Anteil am Energiemix. [18] Ihr Vorteil, beispielsweise in Speicherkraftwerken planbar eingesetzt werden zu können und die Stromerzeugung zu verstetigen, macht sie dennoch zu einem bedeutenden Bestandteil des zukünftigen Energiemixes. [2] Ebenfalls stabilisierend können Biomassekraftwerke genutzt werden, da sich Biomasse lagern und bei Bedarf einsetzen lässt. [6]
Windkraft und Photovoltaik
Die Kombination von PV und Windkraftanlagen sorgt im Energiemix 2040 dafür, dass Deutschland im Tages-, wie auch im Jahresverlauf stabil mit Strom versorgt ist. Diese Stabilität rührt daher, dass klimabedingt in Deutschland starke Sonne mit weniger starkem Wind einhergeht und umgekehrt. [19] Die Kombination aus Wind- und Solarenergie reduziert drastisch die Zahl der Fälle, in denen die Stromproduktion unter 10 % der Nennleistung bleibt (z.B. 2 statt 13 Fälle im Jahr 2018). [20]
Elektrolyseur – die perfekte Ergänzung
Aus überschüssiger Energie in Elektrolyseuren Wasserstoff zu erzeugen, reduziert Kosten und stabilisiert das Energiesystem. Auch Methan oder flüssige Kraftstoffe lassen sich so herstellen und dort einsetzen, wo nicht direkt Strom aus regenerativer Energie verwendet werden kann. Wird die Leistung von Elektrolyseuren kurzfristig angepasst, so dienen sie als flexible Lasten bei überschüssigem Strom im Netz. Gleichzeitig stehen die dadurch produzierten Energieträger mehrere Tage bis Monate als Speicher bereit. [16]
Hybridkraftwerke – die Zukunft ist jetzt!
In einzelnen Hybridkraftwerken wird schon jetzt diese Mischung aus Windkraft und PV mit unterschiedlichen Speichermöglichkeiten genutzt. Hybridkraftwerke beruhen darauf, mehrere Energieerzeuger bzw. Speicher zu einem logischen Erzeuger im Netz zusammenzufassen, als sogenanntes virtuelles Kraftwerk. [21] Auf der Nordseeinsel Pellworm wird seit 1983 eine Kombination aus Wind und PV betrieben und derzeit eine Spitzenleistung von 1071 kW erreicht. [22] In den Niederlanden ging im April 2021 ein Hybridkraftwerk ans Netz, das 38 MW Photovoltaik-Freiflächenanlagen, einen 22 MW Windpark und 12 MW Batteriespeicher verbindet. [23] Diese Projekte zeigen bereits heute, wie der Energiemix der Zukunft aussehen kann – eine stabile und sichere Stromversorgung zu 100 % klimaneutral. Das wollen wir auch für den Kreis Heinsberg. Deshalb fokussieren wir uns darauf, regional Energie aus Windkraft und PV bereitzustellen.
Was hat dich am Energiemix 2040 besonders überrascht? Sag es uns in den Kommentaren!