Zukunft Strom

Mit der Energiewende wird Strom zum wichtigsten Energieträger. Was bedeutet das in Zahlen, und  welche Auswirkungen hat die massive Elektrifizierung  auf Deutschlands Infrastruktur?

Illustration: Malcolm Fisher
Illustration: Malcolm Fisher
Olaf Strohm Redaktion

Der Bruttostromverbrauch in Deutschland lag im Jahr 2021 bei rund 562 Terawattstunden (TWh), das sind 562 Milliarden Kilowattstunden. Knapp die Hälfte des in Deutschland verbrauchten Stroms stammte aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne, Wasser oder Biomasse. Aber nur 16,5 Prozent der Wärmeenergie. Rund 35 Prozent der gesamten Endenergie wird in Gebäuden, insbesondere den eigenen vier Wänden etwa für Heizung und Warmwasser verbraucht. Wärme, etwa zur Beheizung von Gebäuden, wird immer noch im Wesentlichen durch Erdgas oder Öl erzeugt. Zukünftig sollen immer mehr elektrische Wärmepumpen diese Arbeit übernehmen und somit Erdgas und Ölheizungen ablösen.

Neben der Gebäudeheizung soll auch der Verkehrssektor auf erneuerbare Energien umgestellt werden. Benzin- und Dieselmotoren in Fahrzeugen werden damit sukzessive durch Elektromotoren ersetzt, die ebenfalls mit Strom angerieben werden. Außerdem sollen künftig energieintensive Industrien dekarbonisiert werden: Stahlproduktion, die Papiertrockung, die Zementherstellung oder die Chemiebranche sollen künftig ohne fossile Brennstoffe auskommen. Ersetzt werden soll das alles durch Strom oder durch grüne Gase. Strom wird zum wichtigsten Energieträger und dessen Verbrauch wird mit der Dekarbonisierung massiv ansteigen.  Allein der Verband der Chemischen Industrie geht davon aus, dass der Verbrauch seiner Mitglieder von aktuell 54 TWh auf über 600 TWh in 2050 steigen wird, also mehr als zehn Mal so viel wie heute. Allein die chemische Industrie verbraucht dann mehr Strom als ganz Deutschland jetzt.

Laut der bislang aktuellsten und ausführlichsten Prognose, die das Bundeswirtschaftsministerium im Jahr 2021 vorgelegt hat, steigt der Bruttostromverbrauch auf 658 TWh im Jahr 2030 an, also um 11 Prozent. Als Haupttreiber für den Anstieg des Stromverbrauchs werden der Verkehrssektor benannt, die elektrischen Wärmepumpen in Gebäuden und Wärmenetzen, die Erzeugung von Elektrolyse-Wasserstoff sowie die Produktion von Batterien. Zugleich soll eine gesteigerte Stromeffizienz und der rückläufige Kraftwerkseigenverbrauch den Anstieg des Stromverbrauchs dämpfen. Zu einem Rückgang des Stromverbrauchs kommt es auch im Bereich der sonstigen Umwandlung, im Bergbau, in Kokereien, Raffinerien, bei der Öl- und Gasförderung.

Allerdings stiegen die Strombedarfsprognosen bei jeder neuen Prognose wieder an. Die neue Bundesregierung hat die Prognose zum Strombedarf 2030 bereits auf 715 TWh korrigiert. Entsprechend waren die Ausbauziele für erneuerbare Energien viel zu niedrig angesetzt. Nun gibt es einen deutlichen Mehrbedarf an Wind- und Solarenergie an flexiblen Kraftwerken bis 2030. Gleichzeitig erhöht die Bundesregierung das Ziel für den Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung von 65 Prozent auf 80 Prozent.

Die Hälfte des Wärmebedarfs soll demnach bis 2030 mit erneuerbaren Energien gedeckt werden. Für das Jahr 2021 meldet der Bundesverband Wärmepumpe einen Absatz von 154.000 Stück, was bereits ein Plus von 28 Prozent gegenüber dem Vorjahr darstellt. Der Verkauf müsste jedoch auf jährlich fast eine halbe Million ansteigen, wenn das Ziel des Bundeswirtschaftsministeriums von 4,1 bis 6 Millionen Wärmepumpen in 2030 erreicht werden soll. Das bedeutet eine Verdrei- bis Verfünffachung gegenüber dem aktuellen Bestand.

Um den künftigen Strombedarf zu decken, muss Wind- und Solarenergie dreimal schneller als bisher ausgebaut werden. Zudem müssen in den nächsten Jahren über 7.500 Kilometer im Übertragungsnetz optimiert, verstärkt oder neu gebaut werden. Der Ausbau der Verbindungen zu den europäischen Nachbarn wird immer wichtiger, denn die Energiewende ist zunehmend europäisch eingebettet. So kann etwa Wasserkraft aus Skandinavien und dem Alpenraum mit Windkraft und Photovoltaik in Deutschland verbunden werden. Das dient zur Netzstabilität und senkt Kosten. Früher floss der Strom in einer Einbahnstraße vom Kraftwerk über die Übertragungsnetze und die Verteilernetze bis zum Verbraucher. Jetzt müssen die Netze auch Stromtransport in umgekehrter Richtung betreiben. Hierfür muss das Stromnetz „intelligenter“ beziehungsweise „smarter“ werden.

Bis zum Jahr 2030 sollen in Deutschland mindestens 15 Millionen E-Autos auf den Straßen unterwegs und eine Million öffentliche Ladepunkte für E-Mobilität verfügbar sein. Künftig sollen auch Elektrofahrzeuge durch bidirektionales Laden als Stromspeicher für die Netzstabilisierung fungieren. Denn laut Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme müssen bis 2030 insgesamt 100 Gigawattstunden elektrische Speicherleistung am Netz sein, um die schwankenden Mengen von Wind- und Sonnenstrom auszugleichen. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung hat gemäß der Ankündigungen der in Europa aktiven Zellhersteller errechnet, dass bis 2025 europaweit Produktionskapazitäten von bis zu 500 Gigawattstunden erreicht werden können, bis 2030 sogar 1,5 Terawattstunden. In Deutschland sind bereits ein Dutzend Batteriezellfabriken geplant, in denen Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos oder als Pufferspeicher für erneuerbare  Energien gebaut werden sollen. Mit einer geplanten Kapazität von bis zu 250 Gigawattstunden ist die Tesla-Gigafactory in Grünheide bei Berlin das  größte Projekt in Deutschland.

Die wichtigsten Stromspeicher aber sind Pumpspeicherkraftwerke. Prinzip: Mit überschüssigem Strom, etwa nachts, wird Wasser in den höher gelegenen Speichersee gepumpt. Wird Strom benötigt, öffnet sich ein Ventil, Wasser strömt zum Tal, und eine Turbine erzeugt Strom. Geplant sind außerdem Großspeicher für das Hochspannungsnetz. Im schwäbischen Kupferzell ist ein Lithium-Ionen-Speicher geplant, der kurzfristig 250 Megawatt Leistung ins Netz einspeisen kann.

 

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