Suchen

Energietechnik Energiewelt wird bunter

| Autor / Redakteur: Thomas Isenburg / Denisa Garcia

Die Energiewende ist eine Herausforderung. Für die Lieferanten der Energie, weil sie ihre Geschäftsmodelle den neuen Gegebenheiten anpassen müssen. Für die Lieferanten von Komponenten oder Anlagen für die Energietechnik, weil regenerative Energien aus neuartigen Kraftwerken kommt. Und für die Stromnetze, weil regenerative Energien dezentral sind und häufig über weite Strecken transportiert werden müssen. Diese Herausforderungen sind aber auch eine Chance für Innovationen, sowohl für die Forschung als auch für die Industrie.

Firma zum Thema

Mit der Rekordzelle wird Wasser durch Lichteinstrahlung direkt in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.
Mit der Rekordzelle wird Wasser durch Lichteinstrahlung direkt in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.
(Bild: TU Ilmenau)

Wer über Energie in Deutschland diskutiert, ist zwangsläufig mit den erneuerbaren Energien konfrontiert. Von Jahr zu Jahr wird die Energieversorgung in Deutschland „grüner“, weil der Beitrag der erneuerbaren Energien beständig wächst. Im vergangenen Jahr hatten sie einen Anteil von 30 % an der Bruttostromerzeugung. Die größten Primärenergieträger waren: Braunkohle mit 24,0 %, Steinkohle mit 18,2 % und Kernenergie. Bei den Erneuerbaren dominieren Windkraft vor der Biomasse sowie Photovoltaik und Wasserkraft. Die Finanzierung wird durch das im August 2014 novellierte EEG gesteuert. Das künftige Strommarktdesign soll für einen effizienten Kraftwerkseinsatz bei einem wachsenden Anteil der erneuerbaren Energien sorgen. Bei dem bestehenden Kraftwerkspark setzt man auf eine dezentrale Energieversorgung.

Für die konventionelle Kraftwerkstechnik stellt die Umstellung auf erneuerbare Energien eine erhebliche Veränderung dar. Dabei ist Gas als ein flexibler Primärenergieträger in Deutschland weiter gefragt. Neben der Funktion als Primärenergieträger zur Strom- und Wärmegewinnung kann es als Rohstoff für die Chemieindustrie und als Kraftstoff für Mobilität verwendet werden. Im Vergleich zu anderen fossilen Energieträgern gilt es als klimafreundlich, weil der Einsatz mit geringen CO2-Emissionen einhergeht. Es lässt sich auch von dem Biogas in Form von Biome­than abtrennen. Nach dem Power-to-Gas-Konzept erzeugt Strom aus erneuerbaren Energien Wasserstoff, der dann mit dem Kohlendioxid zu Methan, einem Erdgasbestandteil, umgewandelt wird. Das gut ausgebaute Erdgasnetz kann auch Speicher für mehrere Milliarden Kilowattstunden Energie sein.

Deutschland verbrauchte im Jahr 2014 85 Mrd. Kubikmeter Erdgas. Zu 38 % kamen diese aus Russland, Norwegen lieferte 22 % und 26 % kamen aus den Niederlanden. Damit hängt Deutschland stark von Erdgasimporten aus Osteuropa ab.

Noch spielen fossile Energieträger eine wichtige Rolle

Derzeit spielt auch der fossile Energieträger Kohle im Energiemix von Deutschland eine wichtige Rolle. Noch basieren etwa 25 % des Primärenergieverbrauchs auf Stein- und Braunkohle. Einst waren Kohlekraftwerke das Rückgrat der deutschen Energieversorgung, jedoch ist der deutsche Steinkohlebergbau nicht mehr konkurrenzfähig. Die Kohlendioxidemissionen bei der Verbrennung gefährden die Klimaschutzziele der Bundesrepublik, daher hat die Koalition im Sommer des vergangenen Jahres den Ausstieg aus der Technik beschlossen. Dieser soll diese Emissionen um 11 bis 12 Mio. Tonnen senken. Deutsche Kohlekraftwerke gelten als hocheffizient. Sie sind in Deutschland mit einem Fernwärmenetz gekoppelt, sodass die im Primärenergieträger gespeicherte Energie gezielt in Strom und Wärme umgewandelt werden kann.

Mit der Energiewende wurde die Stromerzeugung aus Sonne und Wind noch einmal forciert. Damit wächst der Anteil der erneuerbaren Energien am deutschen Strommix beträchtlich. Jedoch ist der Stromfluss aus diesen Quellen fluktuierend. Zum Ausgleich werden Techniken benötigt, die Energie speichern können, ein Baustein für eine stabile Energieversorgung in der Zukunft. Die Grundlagen der Techniken sind schon lange bekannt, jedoch ist fraglich, welche Technik rechtzeitig die Marktreife erlangt. Auf eine weitere Flexibilisierung der Stromlieferungen zielen der Ausbau konventioneller Netze sowie der Bau von Gaskraftwerken und KWK-Anlagen und auch der Einsatz von Elektroautos ab. Dies wurde schon vor etwa zehn Jahren erkannt und von der Bundesregierung mit zahlreichen Forschungsprojekten unterstützt. Das Ergebnis sind neben einer Vielzahl von neuen Erkenntnissen etwa 800 Studien, die sich teilweise widersprechen.

Dazu lieferte nun das renommierte Fraunhofer-Institut Umsicht aus Oberhausen eine Metastudie, die die Ergebnisse vergleicht. Zentrales Ergebnis: „Das technische Ausbaupotenzial bei Großspeichern stellt theoretisch keinen limitierenden Faktor dar!“

Ein Stiefkind der Energiewende ist die Energieeffizienz. Dabei ist klar: In den Zeiten des Energiemangels gilt Energiesparen als das Thema Nummer eins, auch mit Blick auf Klimaschutzmaßnahmen. Jedoch sind Elektromotoren mit Drehzahlregelungen, die Rückgewinnung von Prozessenergie, eine bessere Steuerung von Maschinen, Kraft-Wärme-Kopplung und der Einsatz von Hocheffizienzpumpen ein ziemlich unspektakuläres Expertenthema und damit nicht weit oben auf den Kommunikationsagenden.

Es gibt noch große Herausforderungen bei der Umstellung, denn kaum ein Betrieb geht gerne das Risiko des Betriebsstillstandes ein, damit Elektromotoren und Pumpen ausgetauscht werden können. Das kann Kapital fressen. Die Investitionen fließen häufig eher in eine weitere Produktion. Es kommt zu einem Wettbewerb um die lukrativere Produktion. Die Bundesregierung hat dies erkannt und einen nationalen Aktionsplan Energieeffizienz (NAPE) aufgelegt. Ziel ist es, den Primärenergieverbrauch bis zum Jahr 2020 gegenüber 2008 um 20 % zu senken und bis 2050 zu halbieren.

Diese Rahmenbedingungen sind den großen deutschen und international agierenden Playern bekannt. Sie passen ihr Geschäft dementsprechend an. Deutlich und gravierend erfolgt dieser Anpassungsprozess beim Essener Konzern RWE. Der Global Player in Sachen Energie hat sich auf zwei zukunftsfähige Standbeine gestellt. Die RWE AG wird sich auf das konventionelle Kraftwerksgeschäft und den Handel mit Energie und Rohstoffen konzentrieren, während eine neu zu gründende Gesellschaft die Zukunftsfelder adressieren wird, so Konzernpressesprecherin Brigitte Lambertz.

Hinzu kommt auch ein klares Bekenntnis zu den mit der Energiewende verknüpften Innovationen: „Wichtig ist zu erwähnen, dass wir Innovationen nicht erst seit der Energiewende als einen zentralen strategischen Erfolgsfaktor sehen. Wir arbeiten intensiv an neuen Produkten und Geschäftsmodellen und investieren parallel in vielversprechende Start-ups.“ Weiter meint die Konzernsprecherin, dass auch ein Geschäftsinteresse an der Wüstenstrom­idee (Dii) bleibt, denn man wolle das gewonnene Know-how auch auf sorgfältig ausgewählten Märkten außerhalb Europas vermarkten, zum Beispiel in der MENA-Region, also im Nahen Osten und in Nordafrika. Seit Beginn des Jahres 2014 ist der ehemalige Dii-Geschäftsführer Paul van Son für die Essener in Dubai tätig.

Ein weiterer Gigant im Umfeld des deutschen Energiegeschäftes ist der Siemens-Konzern. Jedoch hält das Traditionsunternehmen auch am Geschäft mit fossilen Kraftwerken fest. Ein Beispiel dafür sind Gasturbinen. Das Portfolio umfasst Kapazitäten von 4 bis 400 MW. Ein weiterer Klassiker aus dem Programm von Siemens sind Turbinen. Sie finden Anwendung, wenn es um den durch die Verbrennung von fossilen Rohstoffen oder auch Solarstrom erzeugten Wasserdampf geht, der dann über eine Rotationsbewegung in elektrischen Strom umgewandelt wird. So sind Kohlekraftwerke, aber auch ein Kraftwerk des weltgrößten Solarstromkomplexes im marokkanischen Ouarzazate mit Siemens-Turbinen ausgestattet. Im Juni 2015 unterschrieb der Vorstandsvorsitzende Joe Kaeser im Beisein des ägyptischen Präsidenten und von Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel den größten Deal der Firmengeschichte. Es geht um Windparks und Gaskraftwerke in einem Umfang von 7 Mrd. Euro am Nil. Gebaut werden soll auch eine Fabrik für den Bau von Rotorblättern. Das wäre die erste in Nordafrika. Siemens betreibt diese Fabriken weltweit, ausgehend von seinem Standort in Dänemark.

Übertragung elektrischer Energie über große Entfernungen

Um Innovation im Bereich der Stromnetze kümmert sich ABB. Das Unternehmen präsentierte ein wichtiges Schaltelement zur Übertrag von Gleichstrom. Diese Entwicklung wurde von der Bundeskanzlerin und promovierten Physikerin Merkel persönlich gelobt. Dieses Schaltelement ist wichtig, wenn es um die Übertragung von elektrischer Energie über große Entfernungen geht. Gerade für den Energietransport von Offshorewindparks oder auch von Norwegen nach Deutschland sowie von Nordafrika nach Europa ist dies von erheblicher Bedeutung.

Ebenfalls intensiver diskutiert wird die Wasserstofftechnik. Nicht zuletzt, weil Toyota mit dem Mirai eine wasserstoffbetriebene Limousine auf den Markt gebracht hat. Der aus den erneuerbaren Energien gewonnene Strom kann in einer Brennstoffzelle rückverstromt werden und einen Elektromotor antreiben. Gerade in den USA findet das Konzept erhebliches Interesse. In Deutschland ist die Technik eher ein Stiefkind, auch weil ein Tankstellennetz fehlt. Vielleicht haben die Japaner wieder einmal, wie beim Hybridantrieb, die Nase vorn. Das Fahrzeug soll den Wettbewerb mit dem Klassiker der Elektromobilität, Tesla, aufnehmen. Das amerikanische Unternehmen wirbt mit einer Gratisbetankung an Stromzapfsäulen im gesamten Bundesgebiet. Zielgruppe der beiden Autos sind gut verdienende Technikmanager, die dann auch mit ökologisch exklusivem Gefährt gesehen werden wollen. Welche Auswirkungen die Klimaschutzvereinbarungen auf die internationale Energiewirtschaft haben werden, ist noch nicht abzusehen. MM

* Dr. Thomas Isenburg ist freier Journalist

(ID:43816482)