Der Weg zur nachhaltigen Energieversorgung

Der Energiemix der Zukunft ist entscheidend für das Er­reichen der Klima­ziele sowie den Erhalt funktions­fähiger, natürlicher Ökosysteme.

von Andreas Fuhrich

Erbrechen, Diarrhö, Leibschmerzen, Blasen werfende Dermatitis bis hin zu Todesfällen bei geschwächtem Immunsystem – Vibrio vulnificus, das „fleischfressende Bakterium der Ostsee“ schlägt immer häufiger zu. Der Grund: Bei niedrigen Temperaturen lebt es im Meeresboden, doch steigt die Temperatur über 20 Grad breitet es sich aus und kann sich stark vermehren – und dieser Wert wird immer häufiger überschritten. Seit 1980 stieg durch die Folgen des Klimawandels die mittlere Wassertemperatur im deutschen Teil der Ostsee um mehr als 1,6 °C an der Oberfläche und 1,9 °C in 20 Meter Tiefe. Diese Entwicklung kann nur gestoppt werden, wenn der Klimawandel aufgehalten wird.

Lösungsansätze hierzu finden sich sowohl auf als auch unter der Oberfläche des Binnenmeers. Im Greifswalder Bodden konnte ein 18 Meter hoher Prototyp der schwimmenden Windkraftanlage Nezzy² erfolgreich einen zweimonatigen Test bestehen. Mitte Oktober trotzte die Anlage sogar einer Sturmflut und damit umgerechnet auf Originalgröße einem Hurrikan der Kategorie vier bis fünf mit einer Wellenhöhe von bis zu 30 Metern. Offshore-Windkraftanlagen werden bisher vor allem in flachen Gewässern mit Fun­damenten auf dem Meeresboden errichtet. Doch 80 Prozent des Nutzungspotenzials der Offshore-Windenergie liegen in tiefen Gewässern, die durch solche schwimmenden Plattformen erschlossen werden können. Spätestens Anfang 2022 soll ein Modell im Maßstab 1:1 in China getestet werden.

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Unter der Wasseroberfläche wird künftig eine neue Pipeline russisches Gas über mehr als 1200 Kilometer durch die Ostsee nach Deutschland bringen. „Die komplette Verstromung der von Nord Stream 2 transportierten Jahresmengen Erdgas kann die Hälfte der EU-Stromerzeugung aus Kohle ersetzen und so 160 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr einsparen“, erläutert Ulrich Lissek von der Nord Stream 2 AG die Bedeutung des Projekts für die Energiewende. Langfristig wird das Gas nicht nur als Ersatz für die umweltschädlicheren Alternativen Kohle und Öl bei der Stromerzeugung, beim Heizen und im Verkehr dienen, sondern auch als Ausgangsmaterial für die Produktion von sauberem, sogenanntem blauem Wasserstoff.

Dessen Erzeugung wird mit einem CO2-Abscheidungs- und -Speicherungsverfahren gekoppelt. Das Treib­hausgas gelangt so nicht mehr in die Atmosphäre und die Wasserstoffproduktion kann bilanziell als CO2-neutral betrachtet werden. „Eine saubere, sichere und bezahlbare Energieversorgung ist für unser Leben essenziell“, heißt es gleich zu Beginn der Nationalen Wasserstoffstrategie, die im Juni vom BMWi herausgegeben wurde. Sie will Wasserstofftechnologien als Kernelemente der Energiewende etablieren. Hierzu sollen die regulativen Voraussetzungen für den Markthochlauf der Wasserstofftechnologien geschaffen und die zukünftige nationale Versorgung mit CO2-freiem Wasserstoff und dessen Folgeprodukten sicher gestaltet werden. Zudem soll die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen gestärkt werden, indem Forschung und Entwicklung sowie der Technologie­export rund um innovative Wasserstofftechnologien forciert wird.

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Potenzielle Einsatzgebiete finden sich etwa in der Stahlfertigung oder der Logistik. Hier soll die Einführung von Brennstoffzellenfahrzeugen nebst der batterieelektrischen Mobilität den Ausstoß von CO2 und anderen Luftschadstoffen erheblich senken. „Die Logistik ist das Rückgrat fast jeden Sektors und die entsprechenden Leistungen und Lö­sungen unverzichtbar für eine moderne Gesellschaft“, betont Steffen Bersch, CEO der SSI Schäfer Gruppe, die Bedeutung einer nachhaltigen Logistikorganisation. „Intralogistik ermöglicht es Unternehmen, in unterschiedlichen Wirt­schaftszweigen sowohl lokal als auch in einem globalen Umfeld zu agieren. Eine funktionierende und nachhaltige Lieferkette ist dabei einer der Erfolgsfaktoren für die meisten Unternehmen. Denn Ressourcen sind endlich und müssen vernünftig eingesetzt werden.“ Sein Ziel ist der aktive Austausch mit Kunden, Partnern und interessierten Unternehmen, um gemeinsam die Entwicklung nachhaltiger Lösungen in der Logistikbranche voranzutreiben. „Wir brauchen eine wirtschaftlich effiziente wie nachhaltige Logistikorganisation, um den Energieverbrauch, die CO2-Emissionen und die Kosten zu senken und gleichzeitig kurze Lieferketten und gesunde Arbeitsbedingungen zu fördern.“

Deutscher Strommix: 10-Jahres-Entwicklung

Auch in PKWs kann der Einsatz von Wasserstoff eine Alternative sein. Ein großer Vorteil der Brennstoffzellentechnologie gegenüber der batteriebetriebenen Elektromobilität ist die Unabhängigkeit von knappen Metallen wie Lithium, Kobalt oder Nickel. So reicht die aktuelle, weltweite Förderung in vielen Fällen nicht aus, die zu erwartende steigenden Nachfrage durch die Energie- und Mobilitätswende zu decken. Allein die Nachfrage von Nickel – wegen der vergleichsweise hohen Energiedichte unerlässlich für die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen – dürfte sich bis 2030 versechsfachen. „Baut mehr Nickel ab“, richtete daher Tesla-Chef Elon Musk im Sommer eine Bitte an „alle Minenbetreiber da draußen“.
Problematisch für den Wasserstoffeinsatz im Straßenverkehr dürfte allerdings die fehlende Tankinfrastruktur sein, was zumindest der Blick auf die E-Mobilität vermuten lässt. Laut Ladesäulenregister der Bundesnetzagentur existieren aktuell ca. 16 200 Ladesäulen in Deutschland. Im Vergleich zum Ende 2019, als die Bundesnetzagentur 13 775 zählte, ist das ein Plus von nicht einmal 2 500. Die vom BMWi angestrebten eine Million Ladesäulen bis 2030 werden so nicht errichtet und die geplante CO2-Minderung im Straßenverkehr von 42 Prozent wird verfehlt.

Entscheidend für das Funktionieren der Energiewende ist allerdings nicht nur die Anzahl der Ladesäulen, sondern auch die Zusammensetzung des Strommix, der dort und an jedem anderen Ende der Übertragungsleitungen ankommt. Bis 2030 soll der Strom in Deutschland zu 65 und bis 2050 zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen produziert werden. Zwischen 2009 und 2019 stieg der Anteil immerhin von 15,9 auf 46 Prozent. (Siehe Grafik S. 4.) Für den Mammutanteil ist dabei die Windenergie verantwortlich, für die allerdings immer weniger Landflächen zur Verfügung stehen. Wenn der Anteil regenerativer Quellen im Energiemix weiter steigen soll, werden Alternativen wie Off-Shore-Windkraft- oder Photovoltaik-Anlagen umso wichtiger.

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Ein innovatives Konzept bietet dabei die Next2Sun GmbH. Bei diesem werden spezielle Solarmodule senkrecht aufgestellt und Sonneneinstrahlung kann von beiden Seiten verwertet werden. Auf diese Weise wird weniger Bodenfläche benötigt und der Raum zwischen den Modulreihen kann landwirtschaftlich weiterhin genutzt werden. Idealerweise sind die Seiten nach Osten bzw. Westen ausgerichtet. Spitzenwerte in der Einspeisung entstehen dadurch am Vormittag bzw. am Abend, also genau dann, wenn konventionelle, nach Süden ausgerichtete Photovoltaik-Anlagen nur geringe Produktion aufweisen. Dadurch werden die Stromnetze, insbesondere in den unteren Spannungsebenen, stark entlastet und die Anlagen können selbst dort einspeisen, wo die Netze sonst durch Wind- und konventionelle Photovoltaik-Anlagen annähernd ausgelastet sind.

Innovationen wie Nezzy² und Next2Sun sowie die Etablierung einer Wasserstoffstrategie lassen hoffen, dass wir unsere Klimaziele erreichen – für die Gesundheit unseres Planeten, unserer Meere und unsere eigene. Bleiben Sie gesund.

a.fuhrich@trendreport.de