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ERNEUERBARE ENERGIEN REICHEN ALLEIN NOCH NICHT AUS Die Energiewende bedeutet einen echten Systemwechsel für die Energieversorgung in Deutschland. Einer der Gründe: Die Stromerzeugung aus Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen schwankt sehr stark. Viel Wind und Sonnenschein bedeuten viel Strom. Umgekehrt trägt die Stromerzeugung aus regenerativen Quellen bei ungünstigen Wetterlagen zeitweise kaum zur Stromerzeugung in Deutschland bei. Für die Kompensation solcher ungleichmäßiger, dezentraler Energieeinspeisung ist das Versorgungssystem in Deutschland historisch nicht ausgelegt worden. Hinzu kommt, dass die besten Standorte für Windkraftanlagen im Norden Deutschlands liegen, an Land beispielsweise in Niedersachsen, Brandenburg oder Schleswig-Holstein, aber auch auf hoher See vor der Nordseeküste. Der dort erzeugte Strom muss über weite Strecken bis in die wirtschaftlichen Zentren im Süden und Westen Deutschlands transportiert werden. Dafür müssen die Energieversorger die Fernleitungen ausbauen. Innerhalb Europas wird Strom in Zukunft noch stärker als bisher grenzüberschreitend gehandelt werden. Auch darauf müssen Leitungen und Knotenpunkte ausgerichtet sein.

Verbraucher werden zu Erzeugern Ein weiterer Aspekt: Die Netze für die Stromverteilung dürfen im Gegensatz zu früher keine Einbahnstraßen mehr sein. Bislang sind sie darauf ausgelegt, Strom von zentral gelegenen Kraftwerken zu den Verbrauchern zu transportieren und zu verteilen. Aber heutzutage sind immer mehr Ver-

Ausbauszenario für erneuerbare Energien in Deutschland bis 2050 in GW (BMU-Leitszenario 2012, Szenario A)

braucher gleichzeitig Stromerzeuger. Sie betreiben Photovoltaikanlagen auf dem Dach, Blockheizkraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung im Keller oder Biogasanlagen in landwirtschaftlichen Betrieben. Diese dezentrale Erzeugung von Strom schafft zwei Herausforderungen. Zum einen brauchen die Verteilnetze eine Art Gegenfahrbahn – Strom kann künftig zum Verbraucher fließen, aber auch vom Verbraucher zur weiteren Verteilung in das Netz. Zum anderen lässt sich die dezentrale Erzeugung nicht so einfach prognostizieren beziehungsweise steuern wie ein herkömmliches Kraftwerk. Das betrifft sowohl die zeitliche Dimension als auch die zu erwartende Leistung. Die Einspeisung von Wind- und Sonnenenergie zum Beispiel ist stark von der jeweiligen Wetterlage abhängig.

DIE STROMVERSORGUNG MUSS STABIL SEIN Zu jedem Zeitpunkt muss genau so viel Strom in das Netz eingespeist werden, wie gerade verbraucht wird. Dies ist die wesentliche Voraussetzunge für einen stabilen Netzbetrieb und die uneingeschränkte Funktionsfähigkeit der angeschlossenen Verbraucher. Zu viel oder zu wenig Strom kann Ausfälle oder Schäden, zum Beispiel durch zu hohe oder zu geringe Spannungen bewirken: Denn die Endgeräte bei den Verbrauchern ebenso wie die Versorgungsnetze benötigen

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eine möglichst gleich bleibende Spannung in fest definierten Grenzen. Wird beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt und in einem bestimmten Netzgebiet zu viel Strom in das Netz eingespeist, müssen unter Umständen auch Windkraftanlagen abgeschaltet werden. Da liegt die Überlegung nahe, diesen überschüssigen Strom zu speichern, um ihn wieder abrufen zu können, wenn die Nachfrage größer ist als die Stromerzeugung. Aber um Strom zwischenzuspeichern, muss man ihn in andere Energieformen umwandeln. Zum Teil ist dies technisch aufwändig, zum Teil geht dabei viel Energie verloren. Hierunter leidet die Wirtschaftlichkeit vieler Speicheroptionen.

NEUE TECHNIK REAGIERT FLEXIBEL UND REDUZIERT CO2-AUSSTOSS Vor diesem Hintergrund bilden die herkömmlichen Kraftwerke die wesentliche Grundlage für eine stabile Stromversorgung. Kohle- und Gaskraftwerke können ihre Produktion relativ leicht der Nachfrage anpassen. Bei modernen Anlagen wie zum Beispiel den RWE Braunkohlekraftwerksblöcken BoA 2 & 3 in Neurath wurde diese Regelfähigkeit weiter optimiert.

Auftakt zur Energiewende: Anteile der Energieträger an der Bruttostromerzeugung 2011, bevor acht Kernkraftwerke vom Netz gingen.

BoA 2 & 3 können beispielsweise innerhalb von 15 Minuten die Leistung von bis zu 400 Windkraftanlagen ausgleichen. Zugleich reduzieren sie dank höchster Wirkungsgrade den Ausstoß von CO2. Denn im Vergleich zu älteren Anlagen produzieren sie mehr Strom mit weniger Rohstoffen.

INNOVATIVE TECHNOLOGIEN ZUR STEUERUNG DER NETZE UND DES VERBRAUCHS Technologie ist auch das Schlüsselwort für die Zukunft der Versorgungsnetze. Die Energieversorger müssen die Netze aus- und umbauen, damit sie Strom in größerer Menge, über längere Strecken und verlustärmer als bisher transportieren können. Gleichzeitig müssen sie vorhandene Technologien zur Energiespeicherung optimieren und neue Optionen für die Zukunft entwickeln. Speicher können Stromüberschüsse mittel- beziehungsweise langfristig zwischenspeichern und Reserven für Zeiten erhöhter Nachfrage bilden, aber auch kurzfristig einen erforderlichen Ausgleich zwischen Nachfrage und Einspeisung unterstützen. Je nach Anforderung werden unterschiedlichste Technologien eingesetzt. Zum anderen müssen die Energieversorger die Versorgungsnetze intelligent machen. Eine zunehmende Datenvielfalt muss kommuniziert, abgestimmt und gemanagt werden. Die Daten stammen aus modernen Endgeräten und Zählern bei den Verbrauchern, aus den Netzen selbst und aus den verschiedenen großen und kleinen Anlagen der Stromerzeugung. Intelligente Informationsund Regeltechnologie trägt entscheidend dazu bei, Energie effizient einzusetzen und zugleich die wechselnden Belastungen im Netz zu steuern. Darüber hinaus könnten mit dieser Technik individuelle, flexible Tarifmodelle für Verbraucher und dezentrale Erzeuger angeboten werden.

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DIE EEG-UMLAGE Der Ausbau der Erneuerbaren Energien wird in Deutschland finanziell gefördert. Gemäß dem Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (EEG) wird Strom aus erneuerbaren Energien vorrangig in das Stromnetz eingespeist und die Erzeuger erhalten 15 bis 20 Jahre lang eine festgelegte Einspeisevergütung; die genaue Höhe unterscheidet sich je nach Technologie und Standort. Das Gesetz verpflichtet die Netzbetreiber dazu, den aus erneuerbaren Energien produzierten Strom abzunehmen und vorrangig weiterzuleiten. Dafür müssen sie, falls erforderlich, ihre Netze entsprechend ausbauen. Zugleich obliegt es ihnen, die Einspeisevergütung an die Anlagenbetreiber auszuzahlen. Die Kosten für die Einspeisevergütung geben die Netzbetreiber über die Stromvertriebsunternehmen an die Kunden weiter. Diese so genannte EEG-Umlage ist ein Bestandteil des Strompreises.

ENERGIEWENDE MUSS BEZAHLBAR BLEIBEN Die Höhe der Einspeisevergütung für neu errichtete Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen ist in den letzten Jahren zwar gefallen. Dennoch ist die Gesamtsumme der ausgezahlten Subventionen und damit die EEG-Umlage stark gestiegen, von 1,02 Cent pro kWh in 2007 auf 3,592 Cent pro kWh in 2012. Der Grund dafür ist der rasche Anstieg der aus erneuerbaren Energien erzeugten Strommenge. Das Bundesumweltministerium hat im September 2012 das Ziel formuliert, dass Strom aus erneuerbaren Energien mittelfristig auch ohne Einspeisevergütung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz

markt- und wettbewerbsfähig werden muss. Die Umsetzung der Energiewende soll wirtschaftlich verantwortbar und bezahlbar bleiben.

ENERGIE OPTIMAL NUTZEN Ein besonders wichtiger – und besonders wirtschaftlicher – Beitrag zur Energiewende ist die Energieeffizienz. Dabei geht es darum, Energie optimal zu nutzen und den Verbrauch zu senken. Das reduziert den CO2-Ausstoß, schont die Ressourcen und führt zu niedrigeren Energiekosten. Industrie, Haushalte und Verkehr tragen etwa gleich viel zum Energieverbrauch in Deutschland bei; Gewerbe, Handel und Dienstleistungen folgen mit großem Abstand. Während beim Verkehr naturgemäß der Antrieb der Fahrzeuge die meiste Energie erfordert, sind es in den Haushalten die Heizung und in der Industrie die Prozessenergie. In privaten Haushalten verursacht die Erzeugung der Raumwärme den Großteil der CO2-Emissionen. Den größten Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz im privaten Sektor leistet die Gebäudedämmung verbunden mit optimalen Heizsystemen. Bewährte Technologien wie Blockheizkraftwerke, Wärmepumpen oder Solarthermieanlagen stehen zur Verfügung, die beständig weiterentwickelt werden. Durch den Ausbau der CO2-freien Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie bietet es sich an, Strom verstärkt auch für Heizzwecke zu nutzen, zum Beispiel über den Einsatz von Wärmepumpen. Dadurch ließe sich der Anteil der Wärmeerzeugung aus fossilen Rohstoffen beispielsweise mit Öl- oder Gasheizungen weiter senken. Über intelligente Systeme kann der Strom- und Wärmeverbrauch in Haushalten zudem effizient überwacht und gesteuert werden (Stichwort: Smart Home).

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INTELLIGENTE STROMVERSORGUNG FÜR ELEKTROAUTOS Um den CO2-Austoß im Straßenverkehr zu senken, hat sich die Bundesregierung das Ziel gesetzt, dass bis zum Jahr 2020 eine Million Elektroautos auf Deutschlands Straßen unterwegs sein sollen. Elektroautos oder Hybridautos fahren nur dann CO2-frei beziehungsweise CO2-arm, wenn der Strom für ihre Batterien zukünftig aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Die Weiterentwicklung von Technologien für die Stromnetze, Ladeinfrastruktur und Elektrofahrzeuge ist Voraussetzung dafür, die so genannte Elektromobilität klimafreundlich, effizient und wirtschaftlich und somit zukunftsfähig zu gestalten.

BÜRGERBETEILIGUNG Die veränderte Nutzung und Einsparung von Energie in Haushalten und im Verkehr basiert letztlich auf der Akzeptanz, die sie bei den Bürgern findet. Sie hängt ab von der Bereitschaft der Menschen, moderne Technologien für die effiziente Energieanwendung einzusetzen und ihr Verbrauchsverhalten entsprechend anzupassen. Um die Akzeptanz bei Eingriffen in Natur und Wohnraum durch die Installation von Windkrafträdern oder den Ausbau der Netze zu stärken, sollte ebenfalls frühzeitig der Dialog mit der Bevölkerung gesucht werden.

Verteilung der Photovoltaik in Deutschland (installierte Leistung bis Ende Dezember 2011)

INNOVATIONEN SIND EINE WESENTLICHE STÜTZE DER ENERGIEWENDE Kurzum: Die Energiewende berührt alle Ebenen – von der Erzeugung über den Transport bis hin zu Anwendung und Verbrauch. Im 3malE-Themembereich „Energiewende“ lesen Sie mehr darüber und lernen viele der Innovationen genauer kennen, die diesen Wandel ermöglichen.

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