Energieerzeugung in der BRD

Inhalt

1.Einleitung

2.Energieerzeugung in der BRD
2.1 Zustandsbericht
2.2 Perspektiven
2.2.1 Fossile Energie
2.2.1.1 Braun- und Steinkohle
2.2.1.2 Erdgas
2.2.1.3 Erdöl
2.2.1.4 Clean Coal Technologies
2.2.2 Regenerative Energie
2.2.2.1 Wasserkraft
2.2.2.2 Windenergie
2.2.2.3 Bioenergie
2.2.2.4 Geothermie
2.2.2.5 Solarenergie
2.2.3 Kernenergie
2.2.4 Energietechniken der Zukunft
2.2.5 Effizienzsteigerung und Einsparpotenzial
2.3 Szenarien
2.3.1 Szenario I: Referenzszenario
2.3.2 Szenario II: Präferenz Erneuerbare Energien
2.3.3 Szenario III: Clean Coal Technologies
2.3.4 Szenario IV: Effiziente Ressourcennutzung

3. Fazit

Abbildungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

1. Einleitung

Energie erwärmt nicht nur unsere Häuser, sondern erhitzt auch unsere Gemüter.

Obwohl ein seit jeher viel diskutiertes Thema, hat sich die Situation in den letzten 30 Jahren deutlich verschärft; vor allem seitdem sich auch die Politik der Auseinandersetzung damit nicht mehr verwehren kann.

Laut der Internationalen Energie Agentur (IEA) steht die Menschheit an einem Scheideweg. Die heutigen Trends von Energieerzeugung und -verbrauch sind nicht zukunftsfähig - weder in ökologischer, wirtschaftlicher noch in sozialer Hinsicht. Dies kann - und muss - geändert werden. Denn noch ist ein Kurswechsel möglich. Die zentralen Energieherausforderungen unserer Zeit sind die Sicherung einer verlässlichen und bezahlbaren Energieversorgung ebenso wie das Erschaffen eines CO2-armen und somit umweltverträglichen Energieerzeugungs- systems. Letztlich legen diese Voraussetzungen als einzig möglichen Schluss nahe, dass wir eine Art Energierevolution brauchen. Sollten wir an dieser Aufgabe scheitern, so ist das Ausmaß der Folgen nicht wirklich absehbar - wenn wir auch heute schon, in Form von Naturkatastrophen, einen kleinen Vorgeschmack davon bekommen.

Fossile Energieträger sind heute die wichtigsten Energiequellen. Und trotz immer besser entwickelter alternativer Technologien wird dies v.a. aus Kostengründen noch lange so bleiben. Dennoch ist eine massive Minderung des Ausstoßes klimaschädlicher Treibhausgase unumgänglich, wenn wir eine katastrophale und irreversible Schädigung des Klimasystems noch verhindern wollen. Um dieses ehrgeizige Ziel erreichen zu können, sind viele wichtige Entscheidungen jetzt zu treffen und umzusetzen - und zwar auf Basis internationaler Zusammenarbeit.¹ Solange nicht die ganze Menschheit an einem Strang zieht, sind positive Ansätze wie das Kyoto-Protokoll nicht viel wert.

Tatsächlich steht auch Deutschland diesbezüglich am Beginn des 21. Jahrhunderts vor immensen Herausforderungen. Streitpunkte wie der Ausstieg aus der Kernenergie bei gleichzeitiger Reduzierung der CO2-Emission und dem Ausbau der regenerativen Energien spalten die Nation. Prognosen einer potentiellen Versorgungslücke rufen Verfechter sogenannter Brückenlösungen - z.B. Erhalt der Kernenergie als Brücke in die Zukunft - auf den Plan.² Das energiepolitische Zieldreieck aus Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit sowie Umweltverträglichkeit birgt immenses Streitpotential.

Die vorliegende Arbeit wird zunächst die aktuelle Situation der Energieerzeugung in der BRD darlegen, bevor sie Perspektiven betreffend den Energiemix der Zukunft sowie einige Szenarien zu diesem Thema vorstellt. Um den Rahmen der Arbeit nicht zu überschreiten, wird darauf verzichtet, spezifische Verbrauchergruppen oder die Preisentwicklung zu untersuchen. Besonderes Augenmerk wird auf das Potential der erneuerbaren Energien (EE) gelegt.

2. Energieerzeugung in der BRD

Im Folgenden wird erläutert, welche Anteile die einzelnen Energiequellen an der Energieerzeugung in der BRD momentan haben, wie sich diese voraussichtlich in nächster Zukunft verändern werden und welche verschiedenen Entwicklungsszenarien denkbar sind. Die Energiequellen werden im weiteren Verlauf der Arbeit wie folgt unterteilt: Fossile Energie (Stein- und Braunkohle, Torf, Erdgas, Erdöl), regenerative Energie (Sonnen-, Bio- und Windenergie, Wasserkraft, Geothermie) und Kernenergie (Kernspaltung und Kernfusion).

2.1 Zustandsbericht

Der Primärenergieverbrauch (PEV) der BRD hat sich trotz zunehmender Wirtschaftsleistung innerhalb der letzten 20 Jahre um etwa 3 Prozent reduziert.³ 2008 wurde für Deutschland ein PEV von gesamt 478 Mio. t Steinkohleeinheiten (SKE ) festgestellt. Die Anteile der einzelnen Energieträger zeigt Abbildung 1. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Mineralöl mit einem Anteil von knapp 35 Prozent immer noch der wichtigste Energieträger ist, gefolgt von Erdgas (22,1%), Stein- (13,1%) und Braunkohle (11,1%). Die erneuerbaren Energien tragen 7,4 Prozent zur Deckung des PEV bei.⁴ Das ist eine Steigerung von immerhin 2,8 Prozent im Vergleich zu 2005.⁵ Die Hauptenergieträger sind also immer noch unverändert.⁶

Im ersten Halbjahr 2009 ergab sich im Vergleich zum entsprechenden Vorjahreszeitraum ein insgesamt um etwa 6 Prozent gesunkener PEV. Besonders auffällig ist, dass Steinkohle (-22,3 %), Erdgas (-11,0 %) und Kernenergie (-8,6 %) zum Teil zweistellige Rückgänge registrierten.⁷ Im Bereich der Stromerzeugung sind die Anteile jedoch deutlich anders verteilt. Hier machten 2008 die erneuerbaren Energien 15 Prozent und die Kernenergie 23 Prozent des Strommixes aus (Abb. 2). Die Bruttostromerzeugung ist von 1991 bis 2008 um etwa 15% auf 617 Terawattstunden (TWh) angestiegen.⁸ Seit 2003 verzeichnet die BRD sogar eine steigende Stromexportbilanz. Tatsächlich laufen drei deutsche Atomkraftwerke rein rechnerisch nur noch für den Stromexport; die Angst vor der prognostizierten Stromlücke erscheint dadurch unbegründet.⁹

Im Bereich der Wärmeerzeugung konnten die EE in Deutschland 2008 einen Beitrag von 7,4 Prozent (103,8 Mrd. KWh) der gesamt verbrauchten 1402,8 Mrd. KWh erbringen (Abb. 3).

Der Anteil an biologischen Treibstoffen lag im Jahr 2008 bei 5,9 Prozent des Gesamtkraftstoff verbrauchs (Abb. 4). Das waren 3,7 Mio. t Biokraftstoff gegenüber 19,9 Mio. t fossilem Benzin und 28,3 Mio. t fossilem Diesel.

Im Bezug auf die EE in Deutschland lässt sich zusammenfassend festhalten, dass die Windenergie bisher den größten Beitrag zur Energie- bereitstellung leistet. Bioenergie ist auf dem Vormarsch; besonders auf dem Strommarkt findet ihr verstärkter Ausbau statt. Die Energie- bereitstellung aus Wasserkraft stagniert quasi, da die Kapazität in der BRD ganz einfach an ihre Grenzen stößt. Mit immer weiterem Zubau ist Deutschland Photovoltaik-Weltmeister. Die Nutzung der Sonnenenergie ist auf einem guten Weg. Im Bereich der Geothermie zeigt der steigende Absatz von Wärmepumpen ebenfalls, dass schon viel erreicht wurde.¹⁰

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Strommix der BRD 2008

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Wärmeerzeugung in der BRD 2008

Von besonderem Interesse im Zusammenhang mit Energieerzeugung ist heutzutage immer auch die Emission der sogenannten Treibhausgase; besonders des „Klimakillers“ CO2. Als weltweites Vorbild hat sich Deutschland besonders hohe Ziele gesteckt, was die diesbezügliche Einsparung betrifft. Der Gesamtausstoß aller Treibhausgase in Deutschland ist im Jahr 2008 gegenüber dem Vorjahr um fast 112 Mio. t (1,2 Prozent) gesunken.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: Treibstoffe in der BRD 2008

Die Gesamtemission lag bei 945 Mio. t CO2-Äquivalenten. Laut Angaben des Umwelt- bundesamtes hat die BRD bereits jetzt eine Minderung um 23,3 Prozent (bezogen auf das Basisjahr 1990) erreicht und damit seine Kyoto-Verpflichtungen mehr als erfüllt.¹¹ Laut Meinung der Experten ist dies unter anderem dem zunehmenden Einsatz der EE zu verdanken, die neben Vorteilen für die Umwelt auch politisch Bedeutung haben. Je mehr die BRD nämlich auf EE setzt, umso weniger ist sie angewiesen auf den Import fossiler Brennstoffe aus womöglich politisch instabilen Ländern. Abbildung 5 zeigt deutlich, wie sehr die BRD von Importen abhängig ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Aufkommen und Importabhängigkeit der BRD bei Energie- oder ein Schwenk rohstoffen 1997 und 2007

Zu beachten ist außerdem, dass

aufgrund von Überalterung bis 2020 in der BRD etwa ein Viertel der gesamten 140 000 Megawatt (MW) Kraftwerkskapazität er- neuert werden müssen; man muss sich bewusst machen, dass momentan die Entscheidungen über den zukünftigen Energiemix der nächsten 50 Jahre gefällt werden. Weitermachen wie bisher hin zu den Erneuerbaren?¹²

2.2 Perspektiven

Welchen Weg wird die deutsche Energiewirtschaft gehen? Wird die aktuelle Richtung bei- behalten, wendet man sich mehr den regenerativen Energien zu oder setzt man doch wieder auf Atomkraft? Nach der Beschreibung des Ist-Zustandes wird nun untersucht, welche Potenziale für die einzelnen Energiebereitstellungsmethoden in Deutschland existieren und wie sich diese in Zukunft entwickeln könnten. Hierbei wird betrachtet, was technisch maximal möglich ist.

2.2.1 Fossile Energie

Trotz rasantem Wachstum der regenerativen Energien werden auch in den nächsten Jahr- zehnten vor allem die fossilen Energiequellen die Energieversorgung tragen. Welche konkreten Entwicklungen bei den einzelnen fossilen Energieträger zu erwarten sind, wird nun dargestellt.

2.2.1.1 Braun- und Steinkohle

Kohle bleibt auch in Zukunft das Rückgrat der weltweiten Energieversorgung - nicht anders in Deutschland: die Deutschen verbrauchen jedes Jahr über 65 Mio. t SKE. Mit 13,1 Prozent macht Steinkohle den drittgrößten und Braunkohle mit 11,1 Prozent den viertgrößten Teil der deutschen Primärenergieerzeugung aus (siehe Abb. 1).

Schon seit geraumer Zeit ist ihr Anteil rückläufig¹³ ; vor allem seitdem Klimaschutzpolitik eine immer größere Rolle spielt - denn Kohle gilt als Klimakiller Nr. 1!¹⁴ Größtes Problem der Kohle ist also ihr schlechtes Image. (Steinkohlekraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 38 Prozent: 868 g CO2/ kWh)1⁵ - hier geben allerdings die neuen CO2-Sequestrierungstechnologien wieder Anlass zur Hoffnung (siehe 2.2.1.4).¹⁶ Nach Meinung der Experten wird sich der Trend demnach ins Gegenteil verkehren, da steigende Erdöl- und -gaspreise sowie die Angst vor der Abhängigkeit von politisch instabilen Exportländern Kohle wieder interessant machen.¹⁷ Außerdem basiert der prognostizierte Anstieg auf den vielseitigen Einsatzmöglichkeiten der Kohle (z.B. verflüssigte Kohle als Ersatz für Erdöl¹⁸ ) und der Tatsache dass ihr zudem noch die größte Reichweite unter den fossilen Energieträgern attestiert wird.¹⁹ In Deutschland selbst ist dennoch die endgültige Einstellung des Steinkohleabbaus - vorbehaltlich einer Überprüfung im Jahr 2012 - für das Jahr 2018 geplant.²⁰ Die deutsche Steinkohle ist also nur bedingt als Reserve anzusehen.²¹ Die Zukunft der Braunkohle scheint dagegen in Deutschland zumindest für einige Jahrzehnte noch gesichert; die Reserven sind immens. Hier ist der Abbau unkompliziert und lohnt sich noch: bis 2040 will man zwischen 30 und 50 Mio. t pro Jahr fördern und diese dann in emissionsfreien Kraftwerken verfeuern.²² Eine Pilotanlage läuft bereits seit September 2008 erfolgreich. Bei einer Bewährung der Technologie ist eine weitere Nutzung von Kohle zur Energiebereitstellung definitiv zukunftsträchtig.²³

2.2.1.2 Erdgas

Erdgas wird heute vielfach als „Treibstoff der Zukunft“ präsentiert und ist auch tatsächlich dabei, dem Erdöl zunehmend Konkurrenz zu machen. Die großen Pluspunkte des Gases sind, dass es eine größere statistische Reichweite (etwa 190 Jahre) hat und bei der Verbrennung weniger CO2 entsteht (0,2 kg CO2/kWh).²⁴ Nach Meinung der Experten wird Erdgas bis 2020 mindestens ein Viertel des weltweiten Energiebedarfs decken.²⁵ Tendenz: weiter steigend. Deutschland ist schon jetzt weltweit Erdgasverbraucher Nr. 3.²⁶ Kohle (v.a. Braunkohle) und Kernenergie werden an Bedeutung verlieren, während Erdöl noch einige Zeit seine Stellung hält und das Gas immer wichtiger wird. Wegweisend ist hierbei, dass etwa 75 Prozent deutscher Neubauten auf Gas als Heizstoff setzen.²⁷ Und seitdem in Deutschland die heimische Kohle nicht mehr gesetzlich vor Konkurrenz geschützt wird (bis 1995) setzt auch die Strombranche zunehmend auf das sauberere Erdgas: 2004 acht Prozent, 2008 13 Prozent, Prognosen für 2020 belaufen sich auf 25 Prozent.²⁸

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Erdgasbezugsquellen der BRD 2008

Auch die deutsche Automobilbranche entdeckt

den Rohstoff zunehmend für sich. Seit Ende der 90er-Jahre hat sich der Bestand an erdgas- betriebenen Fahrzeugen bereits verdoppelt. Ebenso wird das Netz von Erdgastankstellen immer dichter. 2008 gab es in Deutschland bereits knapp 800 (2004: 500) davon.²⁹

Problematisch ist, was das Erdgas betrifft, wiederum die Abhängigkeit von den Förder- ländern bzw. zusätzlich von den Ländern, durch die die Pipelines laufen.³⁰ Ähnlich wie beim Öl sind auch hier viele politisch instabile Staaten zu nennen.³¹ Noch sind Deutschlands Zulieferer überwiegend europäisch (Abb. 6), aber wenn man Abbildung 7 betrachtet, sieht man, dass dies nicht auf Dauer so bleiben wird. Und auch die Gaspreise haben längst begonnen zu steigen, da in den meisten Verträgen eine Bindung an den geradezu explodierenden Ölpreis vorgesehen ist.³²

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7: Verteilung der Erdgas-Reserven weltweit (in Mio. m³)

Dennoch wäre es unrealistisch den prognostizierten Anstieg an Erdgasverbrauch zu negieren: Als „saubere“, vielseitige und noch lange verfügbare Energiequelle wird dieser Rohstoff weiter Karriere machen; schon heute spricht man vom 21. Jahrhundert als dem Gaszeitalter.

2.2.1.3 Erdöl

Erdöl - das schwarze Gold - machte das vergangene Jahrhundert zum sogenannten Ölzeitalter. Heute schrumpfen die ohnehin begrenzten Reserven des Rohstoffs immer schneller. Zunächst einmal, weil der Energiebedarf der Menschheit wächst, und zum anderen, weil weniger neue Vorkommen entdeckt werden: Von sechs verbrauchten Barrel Öl wird nur eines durch einen Neufund ersetzt. Es wird erwartet, dass in etwa zehn Jahren der Bedarf nicht mehr gedeckt werden kann;³³ der sogenannte „global peak oil“³⁴ soll innerhalb der nächsten 10 bis 20 Jahre erreicht werden. Ab diesem Zeitpunkt ist ein sukzessiver Rückgang der Förderung unvermeidlich.³⁵ Zusätzlich zu den damit verbundenen ständigen Preisanhebungen kommt beim Erdöl ebenso wie bei seinen fossilen Verwandten die deutliche Abhängigkeit von den Förderländern hinzu. Eine solche ist, genau wie beim Erdgas, unvermeidlich, da Deutschlands eigene Reserven geradezu lächerlich gering sind³⁶, wie Abbildung 8 zusätzlich verdeutlicht. Und trotz seiner großen Beliebtheit bei den Energiekonzernen hat der Rohstoff schlicht keine gute Ökobilanz vorzuweisen (0,28 kg CO2/kWh).³⁷

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Importabhängigkeit der BRD bei Energierohstoffen (2004)

Dementsprechend wird mit einem wachsenden Angebot an sauberen Alternativen, einer dominanten Umweltpolitik und steigenden Preisen fossiler Energiequellen der Erdölanteil am Energiemix in Deutschland deutlich zurückgehen; wenn auch vorerst noch die momentanen 38 Prozent bestehen bleiben.³⁸ Denn auch der Erdöllobbymacht macht die neue Technologie der Clean Coal Technologies Hoffnung das Image des Erdöls trotz immer stärkerem Umweltbewusstsein verbessern zu können.

2.2.1.4 Clean Coal Technologies

Kohle und Erdöl sind heute für jeweils 40 Prozent der CO2-Emissionen im Energiesektor verantwortlich. Vor dem Hintergrund des drohenden Klimawandels fallen CO2-Emittenten immer mehr in Ungnade. Man sucht dringend nach einer Möglichkeit, die Emission zu verringern; scheinbar erfolgreich, denn mittlerweile hat man verschiedene Wege gefunden der Emission weitgehend beizukommen; mit Hilfe der sogenannten Clean Coal Technologies(CCT)- einer Methode zur Abscheidung und Sequestrierung des klimaschädlichen Gases. Technisch bereits machbar, scheint diese nahezu CO2-freie Möglichkeit, Strom zu erzeugen, eine verlockende Option zur Lösung des Konflikts zwischen Energienachfrage und Klimaschutz zu sein.³⁹ Man unterscheidet drei Verfahren: Kohlevergasung, Verbrennung in Sauerstoffatmosphäre und CO2-Wäsche aus Rauchgas. Die Sequestrierung (=Endlagerung) betreffend gibt es ebenfalls diverse Forschungsansätze: Lagerung in geologischen Formationen (leere Erdöl-/Erdgaslagerstätten, Acquifere oder Kohleflöze) sowie in der Tiefsee.⁴⁰

Die Technologie ist zurzeit noch nicht weit verbreitet, gewinnt aber zunehmend an Bedeutung. Immerhin gibt es bereits mehrere deutsche Pilotanlagen (Kraftwerk Schwarze Pumpe, Kraftwerk Staudinger, Kraftwerk Niederaußem), die die großtechnische Anwendung erproben. Größtes Problem ist bisher die Verringerung des Wirkungsgrades der Kraftwerke um circa 10 Prozent sowie die gesicherte Endlagerung des Gases. Deshalb rechnen Experten mit der Einführung der Technik als Standard erst etwa um das Jahr 2020.⁴¹

[...]

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¹ WEO 2008

² vgl. HANSEN, D.; TORSTAD HEGGELUND, E. (2008), S.16 und KRIEDEL, N.; SCHRÖER, S. (2008), S.21

³ vgl. STATISTISCHES BUNDESAMT (2006), S.5

⁴ vgl. AG ENERGIEBILANZEN e.V. (2009)

⁵ vgl. VOß, A. (2006), S.11

⁶ vgl. STATISTISCHES BUNDESAMT (2006), S.5

⁷ vgl. AG ENERGIEBILANZEN e.V. (2009)

⁸ vgl. STATISTISCHES BUNDESAMT (2006), S.5

Abb. 1: Energiemix der BRD 2008 (Vorjahreswerte)

⁹ vgl. STATISTISCHES BUNDESAMT (2006), S.13f. und JANZING, B.; REIMER, N. (2008)

¹⁰ vgl. BÖHME, D. (2008), S.11

¹¹ vgl. DAS ENERGIEPORTAL.DE (03/2009)

¹² vgl. ROSENKRANZ, G. (2006), S.47

¹³ vgl. HELFER, M. (2008), S.34

¹⁴ vgl. PECK, C. (2006), S.134

¹⁵ vgl. PECK, C. (2006), S.139

¹⁶ vgl. REICHEL, W. (2006), S.158f.

¹⁷ vgl. REICHEL, W. (2006), S.159f.

¹⁸ vgl. HELFER, M. (2008), S.40

¹⁹ vgl. PECK, C. (2006), S.135 und REICHEL, W. (2006), S.160

²⁰ vgl. HELFER, M. (2008), S.33

²¹ vgl. REMPEL, H. (2008), S.25

²² vgl. PECK, C. (2006), S.138f.

²³ vgl. VATTENFALL (2008)

²⁴ vgl. KADEN, W. (2006), S.143 und 146

²⁵ vgl. LEWALTER, U. (2007)

²⁶ vgl. REMPEL, H. (2008), S.26

²⁷ vgl. KADEN, W. (2006), S.144f.

²⁸ vgl. KADEN, W. (2006), S.146

²⁹ vgl. KADEN, W. (2006), S.146

³⁰ vgl. LEWALTER, U. (2007)

³¹ vgl. KADEN, W. (2006), S.146

³² vgl. KADEN, W. (2006), S.151

³³ vgl. VAHRENHOLT, F. (2006), S.196

³⁴ globales Ölfördermaximum: Hälfte der nutzbaren Reserven aufgebraucht

³⁵ vgl. REMPEL, H. (2008), S.25

³⁶ vgl. VAHRENHOLT, F. (2006), S.197

³⁷ vgl. KADEN, W. (2006), S.148

³⁸ vgl. KADEN, W. (2006), S.144

³⁹ vgl. HELFER, M. (2008), S.39

⁴⁰ vgl. BUNDESANSTALT FüR GEOWISSENSCHAFTEN UND ROHSTOFFE

⁴¹ vgl. HELFER, M. (2008), S.39