Effizienter, sparsamer, klimaschonender

Um Russlands Kriege nicht weiter zu finanzieren, muss Deutschland seine Energieversorgung schnellstmöglich und radikal umbauen. Innovative Technologien werden dringend gesucht!
Illustration: Ivonne Schulze
Illustration: Ivonne Schulze
Mirko Heinemann Redaktion

 

Berlin, Ende März: Ratlosigkeit ist das erste Wort, das einem einfällt, wenn man in die Gesichter der Teilnehmer an der Konferenz Berlin Energy Transition Dialogue blickt. Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck eröffnet die Konferenz mit einer Rede, in der er die Fehler der Vergangenheit anprangert. „Dass Deutschland seine Energieabhängigkeit von Russland zu 50 Prozent in den Sparten Gas, Kohle und Öl ausgelegt hat, ist rückblickend schwer verständlich“, so Habeck. Er zählt die russischen Aggressionen vor dem Ukraine-Krieg auf: die Besetzung der Krim, die militärische Unterstützung für den syrischen Diktator, die Besetzung von Georgien. Das neue Ziel für Deutschland und Europa laute nun, sich „Schritt für Schritt unabhängig von russischen fossilen Energien zu machen“.

50 Prozent der fossilen Energieträger müssen also nun schnellstmöglich ersetzt werden. Angesichts dieser Größenordnung ziehen Teilnehmende der Konferenz über ihrer Maske die Augenbrauen hoch. Es sind Manager von internationalen Energiekon-zernen, Lobbyisten aus der Energiewirtschaft, „Entscheiderinnen und Entscheider der globalen Energiewende“, wie es heißt.

Bisher waren sie durch die Pariser Klimaziele unter Druck geraten, die fossilen Energieträger abzubauen und sukzessive durch erneuerbare zu ersetzen. Jetzt fällt auch noch der wichtigste Handelspartner für die Übergangstechnologie Erdgas aus.

Sowohl auf der Seite der Erzeuger wie auch auf der Seite der Verbraucher stehen enorme Veränderungsprozesse an. In den letzten Jahren wurde massiv auf Erdgas gesetzt, sowohl für den Verbrauch in Heizkraftwerken als auch in Gaskraftwerken, die Netzstabilität in Zeiten volatiler Strommengen gewährleisten sollen. Eine vordringliche Maßnahme ist die Umrüstung der logistischen Infrastruktur von Erdgas auf flüssiges LNG, also Liquefied Natural Gas. Das ist bei Temperaturen von minus 162 Grad Celsius verflüssigtes Erdgas. Es soll mit Schiffen aus den Emiraten, Norwegen oder Australien nach Deutschland transportiert werden.

Damit die Schiffe mit den charakteristischen Kugeltanks entladen werden können, werden vier neue Terminals an den deutschen Seehäfen errichtet. Als Standorte im Gespräch sind Wilhelmshaven, Brunsbüttel, Stade und Rostock. Da diese Terminals auch für einen zukünftigen Transport von flüssigem Wasserstoff ausgelegt sein sollen, müssen sie technisch besonders hohen Ansprüchen standhalten. Kostenpunkt: drei Milliarden Euro, zehn Jahre Bauzeit.

Leider gehen bei der Verflüssigung von Erdgas und Kühlung des LNG bis zu 20 Prozent des Energiegehalts verloren. Gefragt sind also effiziente Technologien für die Verflüssigung, für die Kühlung der Gasspeicher und für den Schiffsbau. 160 neue Gastankschiffe würden laut Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik benötigt, würde man russische Erdgasimporte komplett durch LNG ersetzen.

Zugleich benötigt der beschleunigte Ausbau der erneuerbaren Energien dringend technische Innovation. Vor allem in der Herstellung von Photovoltaik-Zellen ist in Sachen Wirkungsgrad und Materialeffizienz noch viel Luft nach oben. Derzeitige Solarzellen auf Siliziumbasis erreichen einen Wirkungsgrad von maximal 22 Prozent. Signifikante Verbesserungen ihres Wirkungsgrades sind kaum noch zu erwarten.

Ein deutsches Forschungsteam hat kürzlich eine Solarzelle aus organischen Halbleitern entwickelt, die einen Wirkungsgrad von 24 Prozent erreicht. Simulationen zeigen, dass mit dem neuen Ansatz Wirkungsgrade jenseits der 30 Prozent erreichbar sind. Die Solarzelle wurde an der Universität Wuppertal gemeinsam mit anderen Forschungseinrichtungen entwickelt.

Kohlenstoffverbindungen, die unter bestimmten Bedingungen elektrischen Strom leiten können, wurden mit Halbleitern aus dem Mineral Perowskit kombiniert. Zur Herstellung beider Technologien ist der Bedarf an Material und Energie bedeutend geringer als bei konventionellen Siliziumzellen, was die Möglichkeit eröffnet, noch nachhaltigere Solarzellen zu entwickeln.

»Der beschleunigte Ausbau der erneuerbaren Energien benötigt dringend technische Innovationen.«

Die Stromwende kommt indes gut voran, im Durchschnitt machen erneuerbare Energiequellen bei der Stromerzeugung in Deutschland etwa die Hälfte aus. Schwieriger ist die Umstellung der Wärmeversorgung. Laut Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft machte im Jahr 2020 Wärme 58 Prozent des gesamten deutschen Endenergieverbrauchs aus. Doch laut Umweltbundesamt stammten nur rund 15 Prozent davon aus regenerativen Quellen. Erdgas macht nach wie vor einen wesentlichen Anteil aus, in Fernwärmekraftwerken, bei der Kraft-Wärme-Kopplung oder bei privaten Heizungen.

Eine Alternative könnte die Geothermie sein. Während oberflächennahe Geothermie mit Wärmepumpen bei Gebäudeheizungen eingesetzt wird, kommt für die großflächige Wärmeversorgung von Quartieren, Fernwärmenetzen oder Industrieanlagen die sogenannte „tiefe Geothermie“ infrage. Davon spricht man, wenn die Wärme aus wasserführenden Schichten stammt, die mehr als 400 Meter unter der Erdoberfläche liegen. Aus diesen Tiefen lässt sich durch das natürliche heiße Thermalwasser quasi unerschöpfliche Wärme fördern, für die lokale Wärmeversorgung aufbereiten oder gar Strom erzeugen.

Laut Klimaschutzplan der Bundesregierung soll bis zum Jahr 2030 die Hälfte der kommunalen Wärmeversorgung mit erneuerbaren Energien bestritten werden. Erdwärme weist als Energiequelle ein enormes Potenzial auf. Die Fraunhofer-Einrichtung IEG beziffert das Potenzial in Deutschland auf mehr als 300 Terawattstunden (TWh) pro Jahr. Das wäre ein Viertel des deutschen Wärmebedarfs.

42 hydrothermale Kraftwerke gibt es in Deutschland schon, doch seit im Südwesten Deutschlands Schäden an Gebäuden durch oberflächennahe Erdwärme-Bohrungen aufgetreten sind, ist die Akzeptanz in der Bevölkerung für Geothermie generell gesunken. Statistisch gesehen aber sind die Risiken sehr gering, so dass Geothermie-Kraftwerke mittelfristig eine echte Alternative zu Fernwärme aus Erdgas bilden könnten.

Doch auch auf der Verbraucherseite müssten Potenziale gehoben werden: Leichtbaumaterialien für leichtere und sparsamere Fahrzeuge, Alternativen zu energieintensivem Beton, effizientere Heizungen, smarte Logistiklösungen, optimierte Prozesse in den Fabriken und Fertigungsanlagen müssten den Energieverbrauch senken.

Diesen Punkt sprach Robert Habeck auf der Berlin Energy Transition Dialogue ebenfalls an. Neben dem Ausbau von erneuerbaren Energien in einem Atemzug auch die Reduktion des Energiekonsums mit dem Ziel, „die Effizienz nach oben zu bringen“ – mithilfe von Einsparungen wie auch mithilfe von neuen Technologien.

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