„Technologisch haben wir alles, was wir für die Energiewende brauchen.“

Hoch oben im ehemaligen RWE-Tower in Essen hat Jens Kanacher an klaren Tagen die Großkraftwerke des Ruhrgebiets im Blick. Die Energiewende macht auch vor ihnen nicht halt. Ein Gespräch über Sonnenstrom aus Spanien und fahrende Energiespeicher.

Zum Zeitpunkt des Interviews leitete Jens Kanacher beim europäischen Energieunternehmen Innogy das Kompetenzzentrum für Energiesysteme und Speicher. Im Fokus seiner Arbeit standen Fragen rund um den Übergang in eine CO2-neutrale, digitalisierte und dezentralisierte Energiewirtschaft. Mitte März 2020 wechselte er dann als Bereichsleiter für Asset-Steuerung zur Dortmunder Energie- und Wasserversorgung GmbH.

2018 gab es in der Energieerzeugung einen Wendepunkt. Seitdem können Ökostromanlagen theoretisch mehr Strom bereitstellen als die konventionellen Erzeuger. Das allerdings mit deutlichen Kapazitätsschwankungen. Stellt dieser Wechsel unser Energiesystem auf die Probe?

Unser System erweist sich wider aller Unkenrufe als erstaunlich robust. Lange Zeit herrschte die Ansicht vor, dass es nicht mehr als vier Prozent erneuerbare Energien vertragen würde. Und jetzt schauen Sie mal, wo wir heute stehen. 2019 lag der Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch bei knapp 40 Prozent. Das funktioniert bis heute im Wesentlichen mit der bestehenden Infrastruktur.

Wird das so bleiben?

Der wachsende Anteil von erneuerbaren Energien erfordert natürlich auch Investitionen in die Netze. Das wird hier im Ruhrgebiet besonders sichtbar. Dort, wo die Großindustrie angesiedelt ist, befindet sich alle zehn bis zwanzig Kilometer ein Großkraftwerk. Dieses System der verbrauchsnahen Erzeugung funktioniert mit erneuerbaren Energiequellen nicht mehr uneingeschränkt. Stattdessen müssen wir Windstrom aus Norddeutschland über entsprechende Netze und Leitungen in den Süden transportieren. Gleichzeitig stellen wir auch auf der Verteilnetzebene Herausforderungen fest. Dort, wo zum Beispiel an sonnigen Tagen immer mehr Photovoltaikanlagen Strom ins Netz einspeisen, könnten künftig Spannungsprobleme auftreten. Darauf reagieren wir, indem wir unsere Netze intelligenter machen.

Das Stromnetz wird digital?

Ja, genau. Anstatt in neue Leitungen, investieren wir, wo möglich, zunächst in smartere Netze. Auf der Höchstspannungsebene sind wir da schon recht weit. Je näher wir allerdings dem Hausanschluss kommen, desto weniger wissen wir über den Zustand und die reale Auslastung der Netze. Hier liegen noch stille Reserven, die wir heben können. Das ist wie beim Autofahren. Sie kommen zwar auch ohne Tankanzeige ans Ziel, und haben vielleicht sogar ein ganz gutes Gefühl, wie weit Sie mit einer Tankfüllung kommen. Aber vermutlich werden Sie früher nachtanken, als Sie es müssten.

Welche weiteren Möglichkeiten gibt es, Erzeugung und Nachfrage besser aufeinander abzustimmen, also mehr Flexibilität zu gewährleisten?

Flexibilität hat im Energiesystem verschiedene Facetten. Die kurzfristigste Flexibilität wird für die sogenannte Primärregelleistung benötigt. Hier geht es darum, plötzliche Stromschwankungen sekundenschnell auszugleichen, um die Netzfrequenz stabil zu halten. Dann gibt es stundenbasierte Schwankungen, die zum Beispiel auf unterschiedliche Bedarfe im Tagesverlauf zurückzuführen sind.Flexibilität kann aber auch langfristig erforderlich sein, zum Beispiel, weil wir in kalten Wintern mehr Energie zum Heizen vorhalten müssen. Für diese unterschiedlichen Szenarien gibt es verschiedene Möglichkeiten der Flexibilisierung.

Bitte nennen Sie die wichtigsten.

Zunächst einmal haben wir die Option, die Erzeugung möglichst gut zu steuern und zum Beispiel Windparks abzuregeln, wenn es gerade keinen Bedarf gibt. Andersherum geben uns zum Beispiel Biogasanlagen und auch die Wasserstoffelektrolyse die Möglichkeit, grüne Energie von vornherein bedarfsgerecht und zudem sozusagen auf Vorrat zu produzieren. Flexibilität lässt sich aber auch auf der Nachfrageseite erzeugen. Besitzer von Wärmepumpen kennen das. Der Versorger bietet ihnen vergünstigte Tarife an, und erhält im Gegenzug gewisse Steuerungsmöglichkeiten. Darüber hinaus sind der Netzausbau, Energiespeicher und die schon erwähnte Digitalisierung weitere Optionen.

Stichwort Speicher. Welche Typen gibt es?

Das Kurzfristigste, was wir uns in der Energiewirtschaft anschauen, sind Lithium-Ionen Speicher. Sie geben uns die Möglichkeit, Strom über wenige Stunden gut zu speichern. Andere Technologien, darunter vor allem Redox-Flow – eine Batterietechnologie, basierend auf zwei Elektrolytflüssigkeiten, prädestiniert sehr große Mengen elektrischer Energie zu speichern, erlauben eine etwas längere Speicherung. Allerdings ist das vergleichsweise komplex und somit teurer. Außerdem gibt es die sogenannten stofflichen Speicher, zum Beispiel Wasserstoff, synthetisches Methan, Methanol oder Ammoniak. Sie lassen sich nutzen, um saisonale Schwankungen auszugleichen. Kritischer ist für uns allerdings der Ausgleich von guten und schlechten Windjahren. Diese Differenz könnte in Zukunft, also mit steigender Integration der Windkraft, bis zu 25 Prozent der aktuellen Stromnachfrage ausmachen. Wir müssten dann in einem windarmen Jahr rund ein Viertel des Strombedarfs über andere Quellen ausgleichen. Das ist eine große Herausforderung.

Wir müssten also riesige Strommengen speichern?

Speichern, aber auch transportieren. Wir sollten die Energiewende nicht zu national denken. Die gute Nachricht ist ja, dass nicht überall auf der Welt gleichzeitig Flaute herrscht. Ebenso wenig haben wir überall einen richtig kalten Winter. Mit stofflichen Speichern haben wir künftig eine hervorragende Möglichkeit, erneuerbare Energien über weite Strecken zu transportieren und somit für einen weltweiten Ausgleich zu sorgen.

Das klingt aufwändig. Wird die Energiewende dann nicht sehr teuer?

Die Energieversorgung wird perspektivisch nicht günstiger, aber auch nicht unbedingt teurer. Nehmen wir das Beispiel des grünen Wasserstoffs, den wir über die Elektrolyse aus regenerativ erzeugtem Strom und Wasser herstellen können. Da hört man immer wieder, dass sich das nicht rechnet, weil die Wirkungsgrade zu schlecht seien. Wer sich aber einmal die Leistung einer durchschnittlichen Photovoltaikanlage in Deutschland anschaut, stellt fest, dass der Ertrag selbst an guten Standorten vergleichsweise gering ist. Er liegt jährlich bei maximal 950 Kilowattstunden pro installierter Kilowattstunde Leistung. In sonnenreichen Regionen, wie in Spanien, Australien oder Nordafrika gewinne ich aus der gleichen Anlage bis zu 2.300 Kilowattstunden. Wenn ich daraus dann Wasserstoff herstelle und die Hälfte verliere, hätte ich immer noch einen besseren Ertrag verglichen mit der Vor-Ort-Erzeugung in Deutschland. Zudem gibt es Gegenden auf der Welt, wo wir viel mehr Platz für große Anlagen haben. Und deswegen macht sich der internationale Handel am Ende bezahlt.

Zugleich behalten wir damit aber auch unsere Importabhängigkeit.

Mit einem großen Unterschied. Erdölreserven sind lokal sehr begrenzt, während die Sonne an vielen Orten der Welt scheint. Unsere geopolitische Abhängigkeit wird also deutlich sinken. Zumal wir auch Windenergie auf Grönland beziehen können oder Wasserkraft aus Kanada. Was wir wirklich brauchen ist eine Strategie, wie wir die Importwende konkret gestalten.

Zurück zu den Speichern. Haben wir davon aktuell genug?

Ja, haben wir. Das zeigt sich unter anderem an den Preisen für flexible Energie, die so niedrig sind, wie nie zuvor. Der Markt gibt also aktuell keinen Anreiz für mehr Speicher, und auch aus physikalischer Sicht brauchen wir keine zusätzlichen Kapazitäten. Das wird sich in Zukunft allerdings ändern. Die Automobilindustrie ist dafür das beste Beispiel. Mit der Umstellung auf batterieelektrische Fahrzeuge werden die Autobauer einen Speicherbedarf haben, der ein Vielfaches von dem ausmacht, was wir für die Energieversorgung benötigen. Vieles spricht dafür, dass die Industrie der Treiber der technologischen Speicherentwicklung sein wird. Und dass sich sowohl die technischen Eigenschaften als auch die Kosten sukzessive verbessern werden.

Im Zusammenhang mit der Dekarbonisierung ist häufig von Sektorkopplung die Rede. Was ist damit gemeint?

Es geht dabei im Wesentlichen um das Ziel, alle Sektoren der Energieversorgung – also Strom, Wärme, Verkehr und Industrie, Haushalte etc. – klimaneutral zu gestalten und zwar ganzheitlich betrachtet – nicht separat. Die günstigste Energiequelle, die uns dafür zur Verfügung steht, ist regenerativ erzeugter Strom. Das ist ein Paradigmenwechsel, denn bislang brauchten wir fossile und somit stoffliche Energieträger, um Strom zu erzeugen. Damit war Strom immer das aufwändigere, teurere Produkt. Wenn wir dagegen Strom aus Sonne und Wind gewinnen, und daraus etwas Stoffliches wie zum Beispiel synthetische Kraftstoffe herstellen, sind diese das aufwändigere und damit teurere Produkt. Deswegen ist es sinnvoll, die Bereiche Mobilität, Wärme und Industrie, in denen wir heute noch sehr stofflich unterwegs sind, auf Strom umzustellen. Die Herausforderung, die sich daraus ergibt, liegt auf der Hand. Wir müssen die neuen großen Nachfrager in das bestehende Stromsystem einbinden, ohne es zu überfordern.

Können Sie das an einem Beispiel verdeutlichen?

Wir sehen das sehr gut an der Automobilindustrie. Würden alle Fahrzeuge auf batterieelektrische Antriebe umgestellt, gehen wir davon aus, dass unser Stromsystem das schon grundsätzlich hinbekommen würde. Ein Problem entsteht, wenn diese große neue Strommenge sehr punktuell nachgefragt würde. Also beispielsweise, wenn zwischen 18 und 19 Uhr alle Elektrofahrer ihr Auto nachladen würden. Daraus ergäbe sich eine Lastspitze, die wir aktuell nicht bewältigen könnten. Genau das gilt es also zu verhindern. Wie schon erwähnt durch eine intelligentere Steuerung der Stromnetze, eingebaute Puffer anhand von Energiespeichern etc. Wir müssen künftig aber auch genau abwägen, wie Kundennutzen und die daraus entstehenden Leistungsanforderungen auf Seiten des Energiesystems im Verhältnis stehen. Das ist wie bei korrespondierenden Röhren: Je höher und flexibler der Kundennutzen, desto aufwändiger und damit teurer wird der Umbau.

Welche Steuerungsmechanismen gibt es?

Auf der technologischen Seite haben wir unter anderem die Speicher. Mindestens genauso wichtig ist es, den Verbrauchern eine klare Wahl zu ermöglichen. Aktuell ist es ja so, dass Privatverbraucher einen fixen Preis pro Kilowattstunde bezahlen. Egal, wann und wieviel Strom sie ziehen. Es gibt also, mit wenigen Ausnahmen, gar keinen Anreiz, Energie zeitabhängig zu nutzen. Der regulatorische Rahmen gibt in dieser Hinsicht ebenfalls nicht viel Spielraum. Zudem sind auch die Preisunterschiede noch so gering, dass die meisten Kunden für sich mehr Vorteile in der uneingeschränkten Nutzung sehen. Eine Möglichkeit wären also stärkere Preissignale. Wer bereit ist, gewisse Einschränkungen zu akzeptieren, kann Geld sparen. Umgekehrt leiten Energieversorger einen Teil ihrer Mehrkosten an Endverbraucher weiter, die volle Freiheit genießen möchten.

Wie kann die Automobilindustrie zum Gelingen der Energiewende beitragen?

Sie hat zwei wesentliche Hebel. Der eine sind die industriellen Fertigungsprozesse. Dort kann die Industrie alle heute bereits zur Verfügung stehenden Möglichkeiten nutzen, um den Energieverbrauch zu flexibilisieren. Zudem gibt es natürlich immer noch eine Menge Prozesse, die noch nicht auf Grünstrom umgestellt wurden, aber das Potenzial dazu haben. Der zweite Hebel ist das Fahrzeug, darüber haben wir schon gesprochen. Wenn es uns gelingt, Elektrofahrzeuge in das bestehende System zu integrieren, ist das eine wunderbare Sache.

Was braucht es dazu?

Technologisch haben wir alles, was wir für die Energiewende brauchen. Nun brauchen wir den dafür geeigneten regulatorischen Rahmen, aber auch ein gesellschaftliches Umdenken. Wenn wir weiter alle uneingeschränkte User Experience bevorzugen, wird es insgesamt teurer. Die gute Nachricht ist: Der Verbraucher hat die Wahl.

Wir verwenden Cookies

Damit wollen wir unsere Webseiten nutzerfreundlicher gestalten und fortlaufend verbessern. Wenn Sie die Webseiten weiter nutzen, stimmen Sie dadurch der Verwendung von Cookies zu.