Erneuerbare Energien: Der richtige Zeitpunkt

Es gibt eine spezielle Bezeichnung für kalte, bewölkte, windstille Tage: die Dunkelflaute. Wettertechnisch scheint das erstmal keine grosse Sache zu sein. Doch in einer Welt, in der CO2-intensive Energie durch Wind- und Solarenergie ersetzt werden soll, kann Dunkelflaute eine Katastrophe sein.

In der Tat ist es „falschem“ Wetter geschuldet, dass Deutschland 2018 zwar genügend erneuerbare Energie erzeugt hat, um 100 Prozent des täglichen Stromverbrauchs zu decken¹, aber nach nun fünf Jahren liegt der durchschnittliche Anteil erneuerbarer Energien am Strommix voraussichtlich immer noch bei nur 46 Prozent². Die Unzuverlässigkeit von Solar- und Windenergie muss gelöst werden, wenn die Regierung ihr Ziel von 80 Prozent bis 2030 erreichen will.

Erschwerend kommt hinzu, dass der Stromverbrauch in den kommenden Jahren deutlich zunehmen dürfte, weil die Menschen von Autos mit Verbrennungsmotor und Gasheizungen auf elektrische Versionen umsteigen, um die CO2-Emissionen zu senken.

Dem Thematic Advisory Board des Pictet-Clean Energy Transition zufolge wird die Dekarbonisierung des Verkehrssektors in Deutschland dazu führen, dass 2,5 Mal mehr grüner Strom produziert werden muss.

Um dies zu erreichen, müssen die Speicherung und die Übertragung von erneuerbarem Strom verbessert werden. Dem Advisory Board zufolge müssen wir aber auch sicherstellen, dass Nachfrage und Angebot durch die sogenannte „Sektorkopplung“ besser aufeinander abgestimmt werden.

Liegt der Anteil der Elektroautos in Deutschland erst einmal bei 30 Prozent und wird nichts an der Infrastruktur getan, könnten Stromausfälle in weiten Teilen des Landes drohen, wenn Angebot und Nachfrage von Strom sich nicht decken. Studien des Consultingunternehmens Oliver Wyman zufolge könnte das bereits 2032 passieren.³

Mit der Sektorkopplung soll sichergestellt werden, dass die Nutzung von Strom optimal auf dessen Erzeugung abgestimmt wird. Das bedeutet, dass nicht alle Elektroautos gleichzeitig geladen werden dürfen und dass der Zeitpunkt des Ladevorgangs so gewählt werden muss, dass die Aufladung in Zeiträume fällt, in denen weniger Strom aus anderen Quellen (wie Heizanlagen in der Industrie oder in Wohngebäuden) benötigt wird und die Wetterbedingungen für die Stromerzeugung günstig sind.

Im nächsten Schritt könnten sogar Autobatterien dafür verwendet werden, Strom zu speichern, der dann in Zeiten geringer Produktion und hoher Nachfrage anderweitig verwendet werden kann. Zugegeben, eine einzelne Autobatterie kann nur eine relativ kleine Menge speichern, aber zusammen können Millionen von Autos einen erheblichen Puffer für das Stromnetz bereitstellen.

Untersuchungen des Advisory Board haben gezeigt, dass Smart Charging, also das intelligente Aufladen, in Fallstudien aus aller Welt, von China über Skandinavien bis nach Hawaii, nachweislich einen erheblichen positiven Effekt auf die Reduzierung der Spitzenlast hat.

Das Smart-Coupling-Prinzip kann auch auf die Beheizung privater Haushalte angewendet werden – ein weiterer Bereich, der im Rahmen des grünen Wandels elektrifiziert werden soll.

Im Moment ist es so, dass meist abends geheizt wird. Das ist bei Gasheizungen kein Problem, aber da immer mehr Menschen auf elektrische Wärmepumpen umsteigen, wird die konzentrierte Nachfrage zum Problem. Wenn die Wärmepumpen so programmiert werden können, dass sie zu unterschiedlichen Zeiten laufen und die Wärme für die spätere Nutzung speichern, kann die Netzbelastung reduziert werden.

Logistik und Gesetzgebung

Smart Coupling kommt jedoch nicht über Nacht.

Zunächst einmal sind für ein besseres Management der Nutzung und Lieferung von Strom intelligente Stromzähler nötig. Die Einführung dieser Zähler geht in Deutschland besonders schleppend voran – die aktuelle Durchdringungsrate liegt im unteren einstelligen Bereich, während es in Dänemark und Schweden 100 Prozent und in Frankreich über 80 Prozent sind.⁴ Die Regierung möchte das ändern und plant für die kommenden Jahre einen verpflichtenden Einbau. Auch andere Infrastruktur wird benötigt, sowohl in den Gebäuden als auch ausserhalb.

Eine neue Generation von Unternehmen bringt einen deutlich digitaleren Ansatz in den Energiesektor ein, was den grünen Übergang erleichtern sollte.

Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Öffentlichkeit zu überzeugen. Das Advisory Board geht davon aus, dass der Widerstand der Verbraucher gross sein wird, wenn man ihnen vorschreibt, wann sie heizen oder ihr Auto aufladen sollen. Dies könnte teilweise durch Preisanreize gelöst werden. Und da immer mehr Menschen ihre eigenen Solarmodule installieren, sind sie möglicherweise offener für das Management ihrer eigenen Stromerzeugung und -nutzung – indem sie überschüssige Energie für ihr Auto oder ihre Heizung verwenden anstatt sie an das Netz zurückzuverkaufen, wo ein Teil der Energie bei der Übertragung verloren geht.

Die Komplexität des Energiesektors und seine geballte Lobbymacht bringen zusätzliche administrative und legislative Herausforderungen in Deutschland wie auch in anderen Ländern mit sich. Ausserdem müssen Anpassungen vorgenommen werden, damit eine flexible Strompreisgestaltung möglich ist.

Da sich die Regierungen entschlossen für den grünen Wandel einsetzen und die Öffentlichkeit sie für die Erreichung dieser Ziele zunehmend zur Verantwortung zieht, scheinen die Hürden nicht unüberwindbar.

Eine erfolgreiche smarte Sektorkopplung könnte eine maximale Nutzung von erneuerbarem Strom ermöglichen und redundante Stromerzeugung reduzieren. Das würde die Stabilität der Netze deutlich erhöhen. Sobald eine zuverlässigere Versorgung mit erneuerbaren Energien gewährleistet ist, wird der Bedarf an „Backup“-Kapazität in Form von fossilem Strom zurückgehen, mit der heute noch die Lücke an dunklen und windstillen Tagen geschlossen werden muss. Im Laufe der Zeit sollten dadurch auch die Kosten gesenkt werden. Und die sogenannte Dunkelflaute könnte dann der Vergangenheit angehören.