2050 stellen fossile Kraftwerke 60 Prozent der gesicherten Leistung

– Ohne neues Marktdesign werden erneuerbare Energieträger zur Stromerzeugung auch 2050 nicht marktfähig sein

– Europäische Kapazitätsmärkte und grundlegende EEG-Novelle erforderlich

– Integration fluktuierender Leistung nur im europäischen Rahmen möglich

– Deutschland wird vom Netto-Stromexporteur zum Netto-Stromimporteur

– 2050: 240 GW installierte Gesamtleistung, davon 170 GW erneuerbar und 61 GW fossil

Deutschland setzt bei der Stromerzeugung zukünftig auf einen deutlichen Ausbau der erneuerbaren Energien. Um diese ins Stromsystem zu integrieren und gleichzeitig die Versorgungssicherheit bei stark fluktuierender Erzeugung aus Wind- und Solarkraftwerken zu gewährleisten, wird Deutschland auch längerfristig einen ausgewogenen Technologiemix zwischen erneuerbaren Energien und konventionellen Kraftwerken benötigen. 2050 werden effiziente Gas- und Kohlekraftwerke voraussichtlich rund 60 Prozent der gesicherten Leistung stellen müssen – das heißt der Leistung, die zu jeder Zeit sicher zur Deckung der Nachfrage verfügbar ist. Das geht aus einer Studie der Deutschen Energie-Agentur GmbH (dena) hervor. Im Mittelpunkt stehen Konsequenzen, Grenzen und notwendige Maßnahmen einer Integration der erneuerbaren Energien in das Stromversorgungssystem.

Neben der Modernisierung des fossilen Kraftwerksparks bringt der geplante Ausbau der erneuerbaren Energien laut dena-Studie eine Fülle von Herausforderungen mit sich: So kann bei weiter ungesteuertem Ausbau der erneuerbaren Energien ein zunehmender Anteil ihrer Erzeugung nicht genutzt werden. Der Bedarf an gesicherter Leistung kann nicht vollständig durch inländische Anlagen gedeckt werden.

Zudem wird Deutschland bis 2050 zum Netto-Stromimporteur, wobei dafür die grenzüberschreitenden Netze erheblich ausgebaut werden müssen.

Weitere Herausforderungen liegen beim inländischen Ausbau von Netzen und Speichern sowie bei der flexiblen Regelung von Erzeugung und Nachfrage.

„Der Atomausstieg und der Ausbau der erneuerbaren Energien sind erst der Anfang“, betonte Stephan Kohler, Vorsitzender der dena-Geschäftsführung, bei der Präsentation der Studienergebnisse in Berlin. „Energiewende heißt auch: neue effiziente fossile Kraftwerke, mehr Netze, mehr Speicher, mehr Flexibilisierung bei Erzeugung und Nachfrage – und Energiesparen wo immer wirtschaftlich möglich. Die Rahmenbedingungen dafür müssen jetzt geschaffen werden. Unsere Studie zeigt, mit welchen grundsätzlichen Herausforderungen wir es zu tun haben.“ Untersucht wurde die Entwicklung des Stromsystems bis 2050 bei einem Ausbau des Anteils der erneuerbaren Energien auf über 80 Prozent des Bruttostromverbrauchs gemäß Leitszenario 2009 des Bundesumweltministeriums unter Fortführung der heutigen Rahmenbedingungen.

Konventionelle Kraftwerke auch 2050 noch in großem Umfang nötig

Um eine sichere Versorgung zu gewährleisten, kann die installierte Leistung der konventionellen Kraftwerke bis 2030 nur um rund 14 Prozent auf 83 Gigawatt und bis 2050 nur um 37 Prozent auf 61 Gigawatt im Vergleich zu 2010 zurückgehen. Die erneuerbaren Energien werden zwar 2050 über 80 Prozent des Stroms liefern, aber nur knapp 24 Prozent der gesicherten Leistung stellen, Speichertechnologien stellen rund 9 Prozent der gesicherten Leistung. 7 Prozent des Bedarfs an gesicherter Leistung müssten nach dem berechneten Szenario durch weitere Kraftwerke, die Modernisierung älterer Anlagen oder auf Basis von verbindlichen Verträgen aus dem Ausland bereitgestellt werden.

Bis 2050 werden neben den Atomkraftwerken auch die meisten derzeit noch aktiven Kohle-, Gas- und Ölkraftwerke stillgelegt sein. Die neuen fossilen Kraftwerke mit einer Leistung von insgesamt 49 Gigawatt müssen gemäß Modellergebnis zum größten Teil bis 2020, spätestens bis 2030 gebaut werden. Hinzu kommen 12 Gigawatt konventionell befeuerte Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK). Ob diese Kapazitäten tatsächlich gebaut werden, ist fraglich, weil die Kraftwerke, mit Ausnahme der KWK-Anlagen, aufgrund des Vorrangs der erneuerbaren Energien immer weniger Betriebsstunden haben und sich unter den derzeitigen Rahmenbedingungen kaum noch wirtschaftlich rechnen.

Ab 2020 häufen sich Situationen mit temporären Überschüssen an Kraftwerksleistung

Der Ausbau der erneuerbaren Energien wird in Zukunft stärker gesteuert und mit dem Netzausbau synchronisiert werden müssen. Ab 2020 wird es zunehmend zu Situationen kommen, in denen die Stromerzeugung die Nachfrage übersteigt, zum Beispiel bei gleichzeitig starkem Wind, starker Sonneneinstrahlung und niedrigem Verbrauch. Bis 2050 können rund 66 Terawattstunden beziehungsweise 15 Prozent des im Inland produzierten Stroms aus erneuerbaren Quellen weder im Inland noch im Ausland genutzt werden. Um die Anlagen in diesen Zeiten nicht abregeln zu müssen, wurden in der Studie drei Maßnahmen untersucht, die diesen Verlust insgesamt senken können: flexiblere Gestaltung der Einspeisung aus KWK-Anlagen, Errichtung zusätzlicher Speicherkapazitäten und stärkere Anpassung des Verbrauchs an die Erzeugung (Demand-Side-Management).

Trotz dieser temporären Überschüsse wird sich Deutschland langfristig vom Netto-Stromexporteur zum Netto-Stromimporteur wandeln. 2050 wird Deutschland im Jahressaldo etwa 134 Terawattstunden – rund 22 Prozent des inländischen Stromverbrauchs – aus dem Ausland importieren müssen, wenn nicht zusätzliche Kraftwerke im Inland gebaut werden. Um die Importe, insbesondere von Strom aus erneuerbaren Energien, handhaben zu können, muss neben dem bestehenden europäischen Verbundnetz zusätzlich ein sogenanntes Overlaynetz eingerichtet werden, das große Strommengen mit wenig Verlust über große Entfernungen transportieren kann. Zusätzlich müssen die Übertragungs- und Verteilnetze in Deutschland erheblich ausgebaut und weiterentwickelt werden.

Ohne Änderung des Marktdesigns werden erneuerbare Energieträger zur Stromerzeugung auch 2050 nicht marktfähig sein

Die Stromversorgung wird 2050 auf Grundlage des Szenarios deutlich mehr kosten als heute. Ursache hierfür sind hohe Kosten für die deutlich höheren Stromerzeugungskapazitäten, den Aus- und Umbau der Netzinfrastruktur, für Reserve- und Regelenergie, Anbindung der Offshore-Windparks und Flexibilisierungsmaßnahmen wie Stromspeicher.

Die erneuerbaren Energien würden unter dem heutigen Marktdesign auch im Jahr 2050 nicht marktfähig sein. Dies bedeutet, dass die Stromgestehungskosten erneuerbarer Energien nicht komplett über den Verkaufspreis an der Strombörse gedeckt werden und daher die Differenzkosten auch weiterhin auf den Endverbraucher umgelegt werden müssten.

„Wir brauchen ein neues Strommarktdesign“, sagte Kohler. „Dazu gehören ein europäischer Kapazitätsmarkt, damit sich das Bereithalten von gesicherter Kraftwerksleistung lohnt, und ein grundlegend reformiertes Erneuerbare-Energien-Gesetz, das die Erneuerbaren besser in den Markt und das Stromsystem integriert. Als Industrienation müssen wir uns allerdings auch fragen, wie sehr wir uns von Stromimporten abhängig machen wollen; und wie sehr andere Länder bereit sind, jederzeit Kapazitäten für den deutschen Energiebedarf zur Verfügung zu stellen. Die Selbstverständlichkeit, mit der manche davon ausgehen, dass Leistungsdefizite im deutschen Energiesystem durch Kraftwerke aus dem Ausland gedeckt werden können, ist verwunderlich. Das Ziel sollte sein, die Stromversorgung in Deutschland auch durch den bevorstehenden Wandlungsprozess hindurch möglichst aus eigener Kraft und zu vertretbaren Kosten zu sichern – mit einem ausgewogenen Mix aus erneuerbaren Energien, konventionellen Kraftwerken, Speichern, Netzausbau, Demand-Side-Management und einer maßgeblichen Steigerung der Energieeffizienz.“

Energieeffizienz und europäischer Binnenmarkt

Bei der Berechnung des Szenarios wurde angenommen, dass der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch in Deutschland bis 2050 gemäß dem Leitszenario 2009 des Bundesumweltministeriums auf über 80 Prozent ausgebaut wird. Für den Strombedarf wurde ein gleichbleibendes Niveau vorausgesetzt. Dies entspricht dem bisherigen Trend. Eine Senkung des Strombedarfs würde den Bedarf an Kraftwerkskapazitäten reduzieren. Deshalb sind Maßnahmen, die den Strombedarf senken, unbedingt zu befürworten.

Weiterhin geht die Studie von einem bisher nicht vorhandenen intakten europäischen Strommarkt mit barrierefreien Netzen aus. Zur Realisierung dieses Ziels bedarf es intensiver politischer Unterstützung und einer Europäisierung der Energiepolitik. So muss Deutschland bei der Gestaltung eines zukünftigen Strommarktdesigns, dem Aufbau einer gesicherten konventionellen Kraftwerksleistung und der Marktintegration der erneuerbaren Energien immer den europäischen Binnenmarkt als Rahmen berücksichtigen.

Die Studie „Integration der erneuerbaren Energien in den deutsch-europäischen Strommarkt“ wurde von der dena im Auftrag der RWE AG und in Zusammenarbeit mit dem Institut für elektrische Anlagen und Energiewirtschaft der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen erstellt. Zusammenfassung und Endbericht der Studie unter www.dena.de/studien.

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