Zwei Jahrhunderte lang haben Kohle, Öl und Erdgas die Weltwirtschaft angetrieben, doch in gut zwei Jahrzenten ist Schluss: Um die Erderwärmung zu bremsen, wollen alle Industriestaaten klimaneutral werden, also nur noch so viel CO2 in die Atmosphäre emittieren, wie ihr an anderer Stelle entzogen wird. China etwa strebt Klimaneutralität bis 2060 an, die USA und EU-Länder wie Spanien und die Niederlande bis 2050, Deutschland bis 2045.
Die Frage ist: Woher kommt die Energie, wenn alle Kohle- und Gaskraftwerke abgeschaltet sind?
Die Bausteine der Energiewende
Aus Sicht von Energieexperten beruht eine klimaneutrale Welt auf zwei Bausteinen: einem drastischen Ausbau erneuerbarer Energien und Speichern, die Schwankungen der Erneuerbaren ausgleichen.
Solar- und Windenergie haben das größte Potenzial
Die mit Abstand wichtigsten Energiequellen werden Photovoltaik und Windkraft sein. Sie werden in großem Stil ausgebaut und erzeugen Strom zu oft unschlagbar niedrigen Kosten. Selbst das effizienteste Gaskraftwerk kann ökonomisch nicht mit Solarparks in sonnigen Ländern mithalten. Klar ist aber auch, dass der Bedarf an Strom stark wachsen wird, um fossile Brennstoffe zu ersetzen.
Auch Biomasse, Wasserkraft und Geothermie werden eine Rolle spielen, doch ihr Potenzial ist im Vergleich zu Wind und Sonne begrenzt: Für Strom aus Biomasseanlagen sind große Ackerflächen für Energiepflanzen wie Mais und Raps nötig, für Wasserkraft werden Flüsse aufgestaut. Beides hat oft schädliche Nebenwirkungen, etwa auf die Artenvielfalt. Die Geothermie wiederum ist auf geeignete Bodenformationen angewiesen und nicht überall eine Alternative.
Warum Speicher unverzichtbar sind
Windräder und Solaranlagen liefern nur dann Strom, wenn die Sonne scheint und der Wind weht. Um Blackouts zu verhindern, sind daher Speicher entscheidend. Den kurzfristigen Strombedarf puffern vor allem elektrische Batteriespeicher ab, deren Preis in den vergangenen Jahren drastisch gesunken ist. Neue Generationen kommen zudem ohne Kobalt aus, das oft unter fragwürdigen Bedingungen gewonnen wird. Auch Lithium stammt zunehmend aus sauberen Quellen in Australien, künftig wohl auch aus Europa. Schon jetzt wächst die Batteriespeicherkapazität rasant, und sie vervielfacht sich nochmals, wenn künftig die Akkus von E-Autos zur Stabilisierung des Stromnetzes eingesetzt werden können.
Vor- und Nachteile von grünem Wasserstoff
In längeren Phasen ohne Wind und Sonne, oft „Dunkelflaute“ genannt, spielt ein anderes Speichermedium seine Stärke aus: Wasserstoff. Oft wird er fälschlicherweise für eine Energie-Quelle gehalten, tatsächlich aber ist Wasserstoff ein Energie-Träger. Er wird nicht gefördert wie Erdgas, sondern muss mit grünem Strom mittels Elektrolyse hergestellt werden, um klimaneutral zu sein.
Dabei geht allerdings ein Teil der Energie verloren, was den Wirkungsgrad schmälert. Wasserstoff wird daher nicht der zentrale Energieträger der Zukunft sein. Doch er besitzt einen Vorteil, der ihn in bestimmten Sektoren unverzichtbar macht: Er lässt sich leicht speichern, und die Infrastruktur dafür existiert bereits, gerade in Deutschland. Hier gibt es große unterirdische Speicherkavernen, die heute für fossile Energien genutzt werden. Künftig könnte grüner Wasserstoff eingelagert und bei Bedarf in Gaskraftwerken in Strom zurückverwandelt werden. Das Problem ist allerdings, dass Wasserstoff zeitnah noch nicht flächendeckend zur Verfügung stehen wird.
Wärmespeicher als Effizienzturbo in der Industrie
Hier kommen thermische Speicher wie etwa die ThermalBattery™ von ENERGYNEST ins Spiel, die bereits in der Industrie eingesetzt werden. Sie enthalten nicht Strom oder Wasserstoff, sondern Wärme. Thermische Speicher sind ein Schlüsselelement für eine erfolgreiche Energiewende, insbesondere für die Dekarbonisierung der Industrie. So können sie nicht nur vorher ungenutzte Abwärme speichern und in den Prozess zurückleiten, was zu einer deutlichen Effizienzsteigerung und damit sinkenden Energiekosten führt. Auch die Volatilität der erneuerbaren Energien können Thermalspeicher ausgleichen, indem sie Energie in Form von Wärme speichern und bei Bedarf wieder abgeben. Unternehmen werden so unabhängig von fossilen Brennstoffen und reduzieren die Emissionen ihrer Anlagen erheblich.
Weitere Bausteine der Energiewende
Erneuerbare Energien und Speicher werden flankiert durch weitere Lösungen. Dazu zählt vor allem die Flexibilisierung des Stromverbrauchs: Energie wird im Idealfall dann verbraucht oder gespeichert, wenn sie bei viel Wind und Sonne im Überschuss vorhanden ist. Weitere Elemente sind der grenzüberschreitende Ausbau der Stromnetze zum Ausgleich regionaler Energieengpässe und Effizienzsteigerungen, um den Bedarf an elektrischer Energie zu begrenzen.
