Alle Themen
Firmenwagen Hybrid von Vattenfall
Experte
7. November 2017
Zurück

Dekarbonisierung für die Energiewelt der Zukunft

Bis 2050 soll der Anteil Erneuerbarer Energien am Stromverbrauch von heute mehr als 30 Prozent auf deutlich über 80 Prozent ansteigen. Wie dies gelingen kann mit Dekarbonisierung, Degression der Kosten, Dezentralität und Digitalisierung erklärt Stephanie Ropenus von Agora Energiewende.

Wie es gelingen kann den Anteil an Erneuerbaren Energien maßgeblich zu erhöhen, erklärt Stephanie Ropenus, Projektleiterin bei dem Think Tank Agora Energiewende für die Bereiche Netze und nordische Energiekooperation: Dekarbonisierung, Degression der Kosten, Dezentralität und Digitalisierung – diese vier „Ds“ sind die Schlagworte, unter denen der Anteil Erneuerbarer Energien am Stromverbrauch von heute mehr als 30 Prozent auf deutlich über 80 Prozent im Jahr 2050 ansteigen soll. Und mehr als das: Die Dekarbonisierung des Energiesektors bedarf einer umfassenden Energiewende – nicht nur einer „Stromwende“, sondern ebenso einer Wärme- und Verkehrswende. Die Digitalisierung bietet dabei neue Chancen, Geschäftsmodelle zu entwickeln und die Sektorenkopplung zwischen Strom, Wärme und Verkehr voranzutreiben.

Dekarbonisierung

Wo Erneuerbare-Energien-Anlagen zugebaut werden, ist vor allem von der Standortgüte abhängig. In Deutschland bedeutet das: Windenergieanlagen werden bislang vor allem im Norden errichtet, wo die Windgeschwindigkeiten besonders hoch sind, Photovoltaikanlagen finden sich zu einem größeren Anteil im Süden und Osten, wo mehr Sonne scheint.

Eine Photovoltaik-Anlage, Foto: Vattenfall

Insgesamt speisen rund 1,5 Millionen Photovoltaikanlagen und 27.000 Windenergieanlagen Erneuerbaren-Energien-Strom in unsere Netze ein. Ein Großteil von ihnen ist direkt an das Verteilnetz angeschlossen. Damit steht das alte System gewissermaßen „auf dem Kopf“: Früher wurde der Strom von konventionellen Großkraftwerken in das Übertragungsnetz eingespeist und von dort über die Verteilnetze zum Verbraucher transportiert. Heute befinden sich Erzeuger häufig in direkter räumlicher Nähe zum Verbraucher – und manche Stromkunden werden gar selbst zum Erzeuger, zum sogenannten „Prosumer“, wenn sie beispielsweise eine eigene Photovoltaikanlage auf ihrem Dach betreiben. 

Degression der Kosten

Dabei sind Erneuerbare Energien immer günstiger geworden. Und es ist eine weitere Degression der Kosten absehbar. Bei der letzten Photovoltaikausschreibung im Oktober 2017 lag der Durchschnittspreis erstmals unter der Marke von 5 Cent pro Kilowattstunde. Auch in den Onshore-Wind Ausschreibungen sanken die Förderungen von etwa 9 Cent unter die 5 Cent-Marke.

Eine Ausnahme von der dezentralen Erzeugung stellen die Windkraftanlagen auf See dar: An den Küsten Deutschlands, wo besonders viel Wind weht, wird in großen Offshore-Windparks Strom erzeugt, der über das Übertragungsnetz über die weiten Distanzen zu den Verbrauchszentren transportiert wird. Hierfür werden in den kommenden Jahren sehr leistungsfähige neue Übertragungsleitungen gebaut.

Onshore-Windpark Dan Tysk, Foto: Vattenfall

Dezentralisierung

Doch auch auf Verbraucherseite tut sich etwas. Neue Verbrauchsanwendungen wie Elektroautos und Wärmepumpen (Power-to-Heat-Anlagen) gewinnen an Bedeutung. Das Stromnetz stellt dabei das Bindeglied zwischen den Akteuren auf Erzeugungs- und Verbrauchsseite dar. Damit gilt: Auch wenn es nach wie vor viele zentrale Elemente gibt, wird das Energiesystem immer dezentraler. Die neue Vielzahl an Akteuren führt zu mehr Wettbewerb auf den Energiemärkten und bringt gleichzeitig neue Herausforderungen an die Koordination und Steuerung im Netzbetrieb.

Moderner Wohnungsbau in Berlin mit dezentralen Energielösungen, Foto: Markus Altmann

Da Wind- und Solarstrom nicht kontinuierlich verfügbar sind, ist Flexibilität ein wichtiger Baustein im neuen Energiesystem. Überregionaler Ausgleich durch Stromhandel mit den Nachbarländern, flexible Kraftwerke, Lastmanagement, der Einsatz von Speichern, Power-to-Heat – all das sind Flexibilitätsoptionen. Diese können helfen, Erzeugung und Verbrauch im Gleichgewicht zu halten. Dies wird immer wichtiger, je mehr konventionelle Kraftwerke vom Netz gehen. Um diese Flexibilitätsoptionen verfügbar zu machen, bedarf es marktdienlicher Anreize. Mit anderen Worten: Hochflexible Strommärkte, in denen der Ausgleich von Stromangebot und -nachfrage in kurzfristigen Zeiträumen funktioniert.

Ebenso spielt das Stromnetz eine entscheidende Rolle: Wenn die Übertragungskapazität nicht ausreicht, den Strom von den Erzeugungs- zu den Laststandorten zu transportieren, kommt es zu Netzengpässen. Diese sind derzeit noch erzeugungsgetrieben, das heißt, sie entstehen bei hoher gleichzeitiger Einspeisung, vor allem in Norddeutschland. In der Zukunft können sie aber auch durch neue Verbrauchsanwendungen entstehen, beispielsweise, wenn alle Elektroauto-Besitzer gleichzeitig ihr Auto laden möchten.

Digitalisierung

Noch ist das Netz der Ladesäulen nicht ausgeprägt genug, Foto: Vattenfall

Es sind die intelligenten Lösungen, die in Kombination mit Flexibilitätsoptionen helfen, solche Netzengpässe zu vermeiden – oder sogar netzentlastend wirken. Bei der Elektromobilität zum Beispiel durch Smart Charging oder mit Wärmepumpen, die in Zeiten mit besonders viel Windstrom aktiviert werden. Um solche Lösungen zu ermöglichen, bedarf es zweierlei: Zum einen müssen finanzielle Anreize für Marktakteure, die netzdienliche Flexibilität anbieten, geschaffen werden (Stichwort: Smart Markets). Zum anderen muss die notwendige Sensorik und Aktorik zur Messung, Kommunikation und Steuerung vorhanden sein (Stichwort: Smart Grid).

Informations- und Kommunikationstechnologien – und damit die Digitalisierung – ermöglichen es, Millionen von Akteuren im Strom- und Energiesystem in Echtzeit zu koordinieren. Durch die Digitalisierung lassen sich Transaktionskosten senken, die bei der Koordination der Akteure in einem immer komplexeren System zusehends eine dominante Rolle spielen könnten. Die Echtzeitkommunikation bietet Möglichkeiten für neue Geschäftsmodelle, die sektorenübergreifend entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Erzeuger bis zum Verbraucher oder „Prosumer“ reichen.

© MR.LIGHTMAN / Fotolia

Die Anwendung der Blockchain-Technologie bei Nachbarschaftsmodellen zum „Stromaustausch“ und Microgrids sind nur zwei Beispiele dafür. Dabei kann man nicht genug betonen, dass die Informations- und Kommunikationstechnologien nur ein Enabler für die Umsetzung neuer Geschäftsmodelle sind, aber kein Selbstzweck. Damit diese Rolle aufgeht, brauchen die Akteure die richtigen Anreize, um Flexibilität – in Form von Batteriespeichern, flexibler Nachfrage und Erzeugung – bereitzustellen. Zugleich gilt es, Belange der Verbraucher wie Datensparsamkeit zu berücksichtigen. Wenn der Wert der Flexibilität – sowohl markt- als auch netzdienlich – in den Märkten abgebildet wird, bieten sich neue Geschäftsmodelle weit über den klassischen Stromhandel hinaus.

26. Windenergietage in Warnemünde
Stephanie Ropenus wird über das Thema „Mythos und Realität des Energiemarktes“ im Vattenfall Forum am 8. November 2017 referieren.Vortragsprogramm

Onshore-Windkraft in Deutschland

Agora Energiewende ist ein Denk- und Politiklabor, in dessen Mittelpunkt der Dialog steht. Zusammen mit Akteuren aus Politik, Zivilgesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft entwickelt die Initiative ein gemeinsames Verständnis der Energiewende, ihrer Herausforderungen und der Handlungsoptionen.

Stephanie Ropenus
Experte
7. November 2017

Seit Juni 2014 arbeite ich als Projektleiterin bei Agora Energiewende und bin dort für die Bereiche Netze und nordische Energiekooperation verantwortlich. Davor habe ich als Referentin für Netzintegration beim Bundesverband WindEnergie e.V. gearbeitet. Bis 2010 war ich zunächst als Doktorandin und dann als Wissenschaftlerin im Bereich Energieökonomie am Risø National Laboratory in Roskilde, Dänemark tätig.

  • Experte
    Julia Steiner Julia Steiner
    17. November 2017

    Engagiert für die Wärmewende: Julia Steiner

    Da mein Vater Heizungsbauer ist, lag die Entscheidung für den Studiengang Gebäudeenergie- und Informationstechnik an der HTW nahe. Schon zu [...]
  • Experte
    Alexander Jung Alexander Jung
    15. November 2017

    Dekarbonisierung aller Sektoren

    Als gebürtiger Rheinländer kam ich nach dem Studium in Heidelberg und Spanien in den 90er Jahren zum Rechtsreferendariat nach Berlin. [...]
  • Experte
    Julia Klausch Julia Klausch
    8. November 2017

    Spatenstich für Europas größte Power-to-Heat-Anlage

    Als Pressesprecherin kümmere ich mich vorrangig um die standortübergreifenden Themen Elektromobilität, Biomasse, Steinkohle und Diversity. Als Redakteurin für den Blog [...]