Unter Strom: Der Weg in die "All Electric Society"

Unter Strom: Der Weg in die "All Electric Society"

E-Autos, selbstfahrende LKW und Wärmepumpen: Experten sind sich einig, dass die Zukunft elektrisch ist. Doch dazu ist ein Ausbau der Erneuerbaren Energien nötig, und dieser ist mit vielen Fragezeichen verbunden. Ein Überblick.

Der 3. Oktober 2040 ist ein sonniger und leicht windiger Herbsttag. Kurzentschlossene Reisende haben Glück. Strom ist heute besonders günstig, wer seinen Wagen am deutschen Nationalfeiertag noch an die Ladestation hängt, zahlt jetzt besonders wenig. Auf der Autobahn schnurren fast ausschließlich Elektro-Fahrzeuge, die rechte Spur ist für fahrerlose Lastwagen reserviert, die wie Perlen an der Kette an einer Oberleitung hängen - ein Güterzug auf Rädern. Über ihnen surren Drohnen der weltweiten Paketdienste auf dem Weg zu ihren Kunden. Noch weiter oben stehen die Kondensstreifen der Flugzeuge am Himmel, die anders als vor dreißig Jahren jetzt vollständig aus Wasserdampf bestehen, den die Triebwerke aus Wasserstoff verwandelt haben. Links und Rechts der Autobahn-Piste rotieren die Windräder, die Solaranlagen produzieren ebenfalls kräftig. Die Versorgung mit Ökostrom liegt in Deutschland an diesem Tag bei 100 Prozent - und das obwohl nicht nur der Verkehr zu großen Teilen elektrisch ist, sondern Wärmepumpen das Haus am kühlen Abend beheizen.

Willkommen in der "Electric Society"

Was heute wie eine Vision der voll-elektrischen Gesellschaft klingt, haben Wissenschaft aber auch Bundesregierung bereits fest ins Auge gefasst. "Ich halte die These der 'All Electric Society' für begründet", sagt Volker Handke vom "Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung". "Strom wächst in entwickelten Volkswirtschaften schneller als andere Energieträger. Das wird sich auch nicht ändern", prophezeit auch Marc Bettzüge, Chef des Kölner Instituts für Energiewirtschaft (EWI). Allein die technische Entwicklung und die Digitalisierung erzwingt immer mehr Einsatzfelder für Strom - von immer neuen Geräten der Unterhaltungselektronik, über Pedelecs für Langstrecken-Radfahrer bis hin zu Mini-Hubschraubern.

Im Frühjahr wurde im deutschen Auswärtigen Amt eine Studie vorgestellt, die auf Befragungen von 350 internationalen Experten aus der Energiewirtschaft und benachbarten Feldern beruht. Die These der "All Electric Society", sowohl in Deutschland als auch weltweit, teilten in der "Delphi"-Studie demnach drei Viertel der Befragten. Davon wiederum gaben mehr als die Hälfte an, dass sie noch vor 2040 Realität werden würde.

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Es gibt auch kaum eine Alternative: Wenn die Regierungen den Kampf gegen den Klimawandel ernst nehmen, müssen Kohle, Öl und Gas verdrängt werden. Schließlich sollen 2050 schon 80 bis 95 Prozent des CO2-Ausstoßes eingespart sein. Und dafür steht praktisch ausschließlich Strom aus Wind, Wasser oder Sonne zur Verfügung. Für den klassischen Energiesektor mit seinen Kohle- und auch Gaskraftwerken erscheint das Vorhaben relativ einfach. Schon heute wird rund ein Drittel des Elektrizitäts-Bedarfs aus Wind oder Sonne produziert. Die wirkliche Herausforderung liegt in anderen Sektoren: Wie kann die Industrie komplett elektrifiziert werden, wie der Verkehr und wie können Wohnungen beheizt werden?

Erst 15 Prozent Erneuerbare Energie

Verkehr, Haushalte, Industrie - die drei Sektoren haben etwa einen gleich großen Energieverbrauch. Der Anteil Erneuerbarer Energie über alle hinweg liegt derzeit dort erst bei 15 Prozent. Alternativen zum Strom wie Biogas oder Biosprit sind wegen der Konkurrenz zum Nahrungsmittel-Anbau und ihrer zweifelhaften Öko- und Klimabilanz inzwischen in Misskredit geraten.

Ein Ausweg wird beispielsweise wenige Kilometer westlich von Berlin getestet. In einer Reihe von Containern steht eine äußerlich wenig spektakuläre Forschungsanlage, deren Technik innen genauso wenig revolutionär ist: Hier wird Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Elektrolyse heißt das, was die meisten schon aus dem Chemie- oder Physikunterricht kennen. Mit Strom Wasserstoff oder das Gas Methan zu erzeugen, ist aus rein wirtschaftlicher Sicht zunächst einmal Unfug. Einfach zu groß ist der Energieverlust. Doch der unschlagbare Vorteil ist, dass auf diesem Weg Strom indirekt sowohl zum Heizen und als Treibstoff im Verkehr eingesetzt werden kann. Zudem ist Gas im Vergleich zu Strom relativ leicht zu speichern.

Wind für Deutschland, Wasser für Österreich

Entscheidend für den Durchbruch der Technik wird letztlich der Preis für den Rohstoff Strom sein - und da gibt es bereits einige Erfahrungen: An Himmelfahrt und Pfingsten herrschte in diesem Jahr deutschlandweit überwiegend sonniges und zugleich windiges Wetter. Die Öko-Kraftwerke lieferten schon um die 90 Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland - der an diesen Tagen allerdings auch gering ist. In Norddeutschland mussten dann auch zahlreiche Windräder abgeschaltet werden, um das Netz nicht zu überlasten. An den Strombörsen stürzte der Preis ab und stoppte auch nicht bei der Nulllinie. Wer den Versorgern Strom abnahm und das Netz entlastete, bekam sogar Geld dazu. Diese negativen Preise nutzt etwa Österreich gern, um mit der Elektrizität die Pumpen in Betrieb zu setzen, die Wasser den Berg hinauf bringen, das zu anderen Zeiten wieder durch Turbinen abgelassen wird.

Die Phasen des Überschusses werden sich mit dem geplanten Ausbau des Ökostroms kräftig ausdehnen, erwarten Experten. "Dieser Strom wird eine Nutzung finden. Überschuss-Strom wird vor allem dann in den Wärmesektor gehen", sagt Bettzüge vom EWI voraus.

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So setzt auch die Bundesregierung auf die "Sektorkopplung", um weitgehend ohne CO2-Emissionen auszukommen. Im Entwurf zum "Klimaschutzplan 2050" heißt es: "Dies kann insbesondere durch eine Elektrifizierungsstrategie der Sektoren Verkehr, Gebäude und Industrie zusammen mit einem Ausbau der erneuerbaren Energien bei der Stromerzeugung gelingen." Im Verkehr solle es neben der Verbreitung direkt-elektrischer Antriebstechniken auch den Einsatz strombasierter Kraftstoffe - also etwa durch Elektrolyse gewonnenen Wasserstoff oder Methan - unter anderem im Luft- und Seeverkehr geben.

Rein technisch gilt es als größte Herausforderung, den Industriesektor umzustellen. "Wie produziert man hohe Leistungen für die Industrie? Das kann man nicht mit Batterien machen", sagt Bettzüge vom EWI. Zudem gibt es Industrieprozesse etwa in der Stahlerzeugung, wo Gas noch praktisch unverzichtbar ist. Hier bleibt derzeit nur die Hoffnung auf den technischen Fortschritt.

Alte E-Autos könnten als Riesen-Akkus dienen

Das Kernproblem der Strom-Speicherung rückt damit zunehmend in den Mittelpunkt: Neben der kostspieligen Umwandlung in Gas wäre die direkte Speicherung in Batterien eine Lösung. Hier denkt die Regierung wiederum an Elektroautos, wenn diese dann nach 2020 in großer Zahl auf der Straße sind. Aus ausrangierten Fahrzeugen könnten dann die Speicher zusammengefasst und genutzt werden. Und in Gebäuden könnte durch Strom erzeugte Wärme in Heizungen gespeichert werden, ein Prinzip, das es bereits in den alten Elektroheizungen aus den 70er Jahren gibt.

Auf der anderen Seite ist das Ziel, die Stromnachfrage der schwankenden Produktion aus Wind oder Sonne anzupassen. Hier wird auf die Digitalisierung und intelligente Zähler gesetzt: Dieser soll anzeigen, dass wir unser Auto mit Strom günstig betanken können, wenn die Sonne scheint. Oder dass bei windigem Wetter in der Industrie Chemikalien auf Vorrat produziert werden.

Im Idealfall wird also billiger Ökostrom die Energiewende in Gebäuden, Industrie und Verkehr voranbringen. Doch da stellt sich erneut die Preisfrage: Ab wann wird das der Fall sein können? "Power to Gas" ist nicht wirtschaftlich und funktioniert derzeit nur in Pilotanlagen. Und praktisch alle Studien kommen so zu dem Schluss, dass frühestens ab 2030 nennenswerte Gas-Mengen entstehen werden, die rein von billigem Grünstrom getrieben werden. Dies könnte aber für die Klimaziele zu spät sein. Der Chef der halbstaatlichen Deutschen Energieagentur (DENA), Andreas Kuhlmann, sieht den Staat gefordert: "Die Politik ist daher in der Verpflichtung, über Sektor-Kopplung nicht nur zu reden, sondern sie auch ernsthaft zu betreiben." Eine Frage sei, welche Technologien man fördern wolle. "Wenn man da etwas tut, kostet es Geld. Wenn man nichts tut, schmeißt man immer mehr Strom weg", sagt er mit Blick auf die Zeiten mit Überschuss-Strom.

Teures Benzin als Treiber für E-Autos

Die kürzlich beschlossenen Kaufprämien für Elektro-Autos könnten so erst ein Anfang sein. Zwar werden die Ökostrom-Subventionen immer weiter sinken, dafür könnten aber nun Kosten für die Sektor-Kopplung kommen. Laut Entwurf des "Klimaschutzplans 2015" sollen etwa Abgaben im Verkehrssektor unter die Lupe genommen werden, um Spielraum für Anreize zur Nutzung umweltfreundlicher Verkehrsmittel zu gewinnen. Vereinfacht gesagt: Benzin und Diesel könnten teurer werden, um öffentlichen Nahverkehr oder die E-Mobilität voranzubringen. Zudem soll die Forschungsförderung aufgestockt und Projekte in Regionen vorangetrieben werden, die schon jetzt häufig Stromüberschüsse aufweisen. Dabei könnten Erkenntnisse für den Umbau der Ökostrom-Subventionierung gewonnen werden. Kurz: "Die Bundesregierung wird die ökologische Steuerreform weiterentwickeln", wie es im Entwurf des Klimaplans heißt.

Wenn also alles Strom wird, was heißt das für den Verbrauch in Deutschland? Bis 2030 gehen die Bundesregierung und die meisten Studien wegen effizienterer Technik noch von einem Rückgang der Nutzung aus. Solange Kohlekraftwerke einen Großteil des Stroms produzieren, würde das der Klimabilanz auch helfen. Bis 2050 allerdings wird trotz Effizienz-Gewinnen in fast allen Studien mit einem deutlichen Plus gerechnet. Das Umweltbundesamt geht in seiner Studie wegen der Sektorkopplung sogar fast vom fünffachen Verbrauch gegenüber heute aus.

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