Wohin der Wind weht

Was wäre nötig, um den Hunger nach Energie mit erneuerbaren Quellen zu stillen? Geht das überhaupt – und mit welchen Technologien? Dritter Teil der Serie «Energie der Zukunft».

Von Arian Bastani (Text) und Kwennie Cheng (Illustration), 01.11.2019

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Nachdem der normannische Herzog Wilhelm I. im 11. Jahrhundert England erobert hatte, wollte er sich ein Bild über die Besitz­verhältnisse seiner neuen Untertanen machen. Es folgte eine beispiellose Bestandsaufnahme von über 13’000 Siedlungen im legendären «Domesday Book». Vom Landbesitz bis zur Anzahl Wildschweine wurde kein Detail ausgelassen. Unter anderem ermöglichte dies einem Bewohner von Brighton, seine Steuern mit 4000 Heringen zu begleichen.

Was man dem Buch ebenfalls entnehmen kann: Der Süden und der Osten Englands waren gespickt mit Wasser­rädern. 5624 Stück – eines auf jeden 350. Bewohner. Die erste weit verbreitete Maschine.

Wind wurde bereits im 10. Jahrhundert als Energie­quelle genutzt. Etwa in Persien, um Pumpen zur Bewässerung von Gärten und Getreide­mühlen – die teilweise noch heute stehen – anzutreiben. Später tauchten Windräder auch in Europa auf, im Lauf der Zeit wurden sie feste Bestand­teile der Landschaft. Allein in der Region um die Nordsee waren um 1900 über 30’000 grössere Windräder zu finden.

Erneuerbare Energie zu nutzen, war lange selbst­verständlich. Wollen wir den Klimawandel aufhalten, muss dem wieder grössere Bedeutung zukommen. Die Hoffnung darauf, dass dies gelingt, ruht vor allem auf der Sonnen- und auf der Windenergie. Doch ist es realistisch, dass jene drei Viertel unseres Energiebedarfs, die aktuell von den Fossilen gedeckt werden, dereinst von Erneuerbaren geliefert werden? Und wenn ja: Wie und wann kann dieses Ziel erreicht werden?

Energie der Zukunft

Wie schaffen wir es, unseren CO2-Ausstoss in den nächsten drei Jahr­zehnten auf null zu senken? Womit ersetzen wir die fossilen Energie­träger, die heute drei Viertel unserer Energie liefern? Welche erneuerbaren Energien haben Potenzial? Und welche Rolle spielt die Atomenergie? Diesen Fragen geht die Republik in einer fünfteiligen Serie nach – auf globaler Ebene sowie für die Schweiz.

Um das herauszufinden, betrachten wir zuerst, wie viel erneuerbare Energie auf der Erde theoretisch überhaupt verfügbar ist.

1. Das Potenzial

Die Sonne ist ein gigantisches Kraftwerk. In einer Stunde schickt sie mehr Energie zur Erde, als die Zivilisation in einem ganzen Jahr verbraucht.

Doch weder läuft unser Computer, wenn wir ihn in die Sonne stellen, noch fährt unser Auto, wenn der Wind dagegen­weht. Wir benötigen etwas, was diese Energien in eine für uns verwendbare Form – wie Strom – umwandelt.

Fotovoltaik zum Beispiel – eine Erfindung, die übrigens ohne einen genialen Schweizer nicht möglich gewesen wäre. Doch auch damit lässt sich nicht die gesamte Sonnen­energie in Strom umwandeln, sondern nur gut ein Fünftel. Zudem kann nicht jeder Quadrat­meter mit Solar­panels bebaut werden – im Amazonas lässt dies etwa der Regenwald nicht zu –, und nicht an jedem Ort scheint genug Sonne, damit sich eine Anlage lohnt – etwa in Sibirien.

Das grenzt die Möglichkeiten ein Stück weit ein, lässt aber noch immer viele Optionen offen. Die folgenden Karten illustrieren dies. Sie stammen aus einer Studie von 2015 und zeigen die Flächen, die theoretisch für Solarstrom (gelb), für solar­thermische Kraftwerke (orange) sowie für Windkraft an Land (grün) und im küstennahen Meer (blau) genutzt werden könnten.

Eine Option für fast alle nicht bewaldeten Gebiete: Fotovoltaik.
Solarthermische Kraftwerke sind für wärmere Regionen eine Option.
Dort, wo es wenig Sonneneinstrahlung gibt, kann Windkraft helfen.
Windturbinen können in Nordeuropa und vor der Küste Chinas stehen.
Quelle: Deng et al., 2015.

Zurzeit wird nur ein Bruchteil dieser Flächen ausgeschöpft. In Deutschland waren 2011 etwa 2 Prozent der geeigneten Landfläche mit Wind­kraftwerken ausgestattet. Doch selbst dieser tiefe Anteil genügt, damit global gesehen einiges an Energie zusammen­kommt. Würden 1 bis 3 Prozent der gefärbten Land- und 4 bis 25 Prozent der gefärbten Wasser­flächen für die Sonnen- und Windenergie genutzt, könnte der globale Energie­bedarf locker gedeckt werden. Mehr als das Doppelte der zukünftigen Nachfrage würde erzeugt.

Mehr als genug Energie

Energiepotenzial und Bedarf, in Petawattstunden

2040Potenzial von Sonne und Wind263 101 23 164 Potenzial ohne Überlappungen430 Energiebedarf250
Fotovoltaik
Solarthermie
Wind (onshore)
Wind (offshore)

Die Werte wurden um einen Faktor für die Primärenergieä­quivalenz korrigiert, um sie mit den Bedarfsschätzungen gemäss IEA für Primärenergie sinnvoll zu vergleichen. Quelle: Deng et al. (2015).

Das grösste Potenzial besteht bei der Fotovoltaik – also der Strom­produktion mit Solar­zellen. Die dafür brauchbaren Flächen überlappen sich teilweise mit der Solar­thermie, also der Wärme­gewinnung mittels Sonnen­kollektoren.

Windenergie vom Meer wird mehr Potenzial zugerechnet als Windstrom vom Land. Dies, weil angenommen wird, dass auf dem Wasser wesentlich mehr Fläche verfügbar ist – es gibt dort keine Anwohner. Ausserdem versprechen Offshore-Windparks wegen der konstanten Winde eine hohe Auslastung. Grössere Turbinen erlauben ausserdem höhere Effizienz.

Rein mengenmässig liesse sich der globale Energie­bedarf also locker durch Wind- und Sonnenkraft decken. Doch wie realistisch sind solche Vergleiche?

2. Das Wachstum

Ein Blick auf die aktuellen technischen und wirtschaftlichen Entwicklungen zeigt: Sie sind vielleicht gar nicht so unrealistisch. Noch werden erneuerbare Energien bei weitem nicht ausgeschöpft. Zurzeit tragen sie zwar bloss ein Fünftel zum weltweiten Energiemix bei. Wind- und Sonnen­energie sind global im Vergleich zur Holznutzung und zur Wasserkraft noch praktisch vernachlässigbar, wie eine Aufschlüsselung der erneuerbaren Energien zeigt.

Holz und Wasser dominieren

Gesamtproduktion erneuerbarer Energie

20002005201020170102030 Petawattstunden
Biomasse
Wasserkraft
Solarenergie
Windenergie
Andere

Die Daten wurden gemäss Informationen im ersten Teil der Serie editiert. Quellen: BP Statistical Review (exklusive Holz) und Vaclav Smil (inklusive Holz).

Doch Sonne und Wind gehört die Zukunft. Die jährliche Energie­menge, die aus Biomasse produziert wird, geht zurück; jene aus Wasserkraft wächst nur langsam. Demgegenüber wuchs die Windenergie­produktion seit dem Jahr 2000 mit durchschnittlich 23 Prozent pro Jahr, die Sonnen­energie sogar mit über 40 Prozent. Das sind enorme Wachstums­raten: Sie entsprechen einer Verzehnfachung alle sieben Jahre bei der Sonne und alle zwölf Jahre beim Wind.

Fotovoltaik macht Fortschritte

Jährliches Produktionswachstum von 2000 bis 2017

Solarenergie+41,7%Windenergie+23,4%Andere Erneuerbare+7,0%Wasserkraft+2,5%Biomasse-0,8%-15,0+0,0+30,0+60,0%

Die Daten wurden gemäss Informationen im ersten Teil der Serie editiert. Quellen: BP Statistical Review (exklusive Holz) und Vaclav Smil (inklusive Holz).

Selbst wenn das hohe Anfangs­wachstum nachlässt, ist das nicht schlimm: Um die Energie bereit­zustellen, die bis 2040 gemäss der Inter­nationalen Energie­agentur (IEA) benötigt wird, könnte die Produktion von Wind- und Solarkraft auch ein Drittel langsamer wachsen. Gemäss dem Weltklimarat reicht es bereits, wenn bis 2050 etwa zwei Drittel der gesamten Energie aus erneuerbaren Quellen stammen. Das würde heissen, dass sogar eine weniger als halb so grosse Wachstums­rate bei Wind- und Sonnenkraft genügen würde, damit die globalen Temperaturen nicht um mehr als 1,5 Grad zunehmen.

Sind die ersten beiden Jahrzehnte des 21. Jahrhunderts also ein Indikator für die folgenden zwei, darf man ihnen mit Optimismus entgegenblicken.

Natürlich ist es nicht selbst­verständlich, dass dieses hohe Wachstum anhält. Doch die Wahrscheinlichkeit ist höher, als man gemeinhin glaubt. Das zeigt nur schon die jüngste Entwicklung: Kaum jemand hatte Anfang des Jahrhunderts voraus­gesehen, dass der Bau von Solar­panels und Windrädern bald anziehen würde. Auch die IEA nicht: Immer wieder unterschätzte sie das Wachstum und musste ihre Prognosen für die Erneuerbaren nach oben korrigieren.

Ein gewichtiges Argument dafür, dass Wind- und Sonnen­energie zumindest in naher Zukunft weiter wachsen werden, liegt im wirtschaftlichen Kalkül.

3. Die Kosten zum Ersten

Seit den späten 1970er-Jahren sind Sonnenkollektoren über hundertmal günstiger geworden. Über hundertmal! Zum Vergleich: Im selben Zeitraum wurden Flugreisen von New York nach London etwa dreimal günstiger. Allein in den letzten zehn Jahren fiel der Solarstrompreis um 90 Prozent.

Mittlerweile kostet Solarstrom in den Vereinigten Staaten im Schnitt weniger als Strom aus Kohle und Erdgas – und zwar unsubventioniert. Dasselbe gilt für Windenergie. Die erneuerbare Strom­produktion unterbietet zunehmend die fossilen Kraftwerke, die ihr Preisniveau ungefähr hielten; und auch den Atomstrom, der in den letzten Jahren markant teurer wurde. Die Zahlen dazu stammen vom Finanz­institut Lazard und beziehen sich auf industrielle Anlagen – also etwa auf Solarparks, nicht auf Hausdach-Sonnenkollektoren.

Erneuerbar unterbietet fossil

Entwicklung der Stromproduktionskosten

Kohlekraftwerk200920181111020200400 Dollar pro MegawattstundeGaskombikraftwerk2009201883580200400 Dollar pro MegawattstundeWindenergie20092018135420200400 Dollar pro MegawattstundeSolarenergie20092018359430200400 Dollar pro Megawattstunde

Kosten von grossen Produktionsanlagen in den USA. Quelle: Lazard.

Eine ähnliche Preisentwicklung zeigt sich gemäss dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Deutschland und gemäss Bloomberg in Indien. Auch global unterschreiten Erneuerbare mehrheitlich die Stromkosten fossiler Energieträger. Darin sind sich verschiedene Institutionen einig: etwa die Weltbank, Bloomberg und die Internationale Organisation für erneuerbare Energien. In einem neuen Bericht rechnet sie vor, dass sich der Preis von Windstrom bis 2050 nochmals halbieren wird: von 60 auf 20 bis 30 Dollar pro Megawatt­stunde für Onshore-Anlagen und von 130 auf 30 bis 70 Dollar für Strom aus Offshore-Windparks vor der Küste. Die Leistungs­kraft der einzelnen Turbinen werde sich derweil verdoppeln bis vervierfachen.

Ob man den Planeten nun retten will oder nicht: Wind- und Sonnen­energie sind die Wahl des Porte­monnaies. Und das garantiert, dass die bisherige Entwicklung dieser Technologien nicht plötzlich zum Stillstand kommt.

Über die letzten Jahrzehnte waren viel politischer Wille und technologische Innovation nötig, um Fotovoltaik und Windkraft voranzutreiben – andere Energie­träger waren günstiger. Doch allmählich ist ein Punkt erreicht, an dem rein wirtschaftliches Interesse dafür spricht, statt eines neuen Kohle-, Atom- oder Gaskraftwerks einen Windpark oder eine Solar­anlage zu bauen.

Doch so rosig die Zukunft auch scheint – die Sache hat einen Haken: Nachts scheint die Sonne nicht – und von Zeit zu Zeit hört der Wind auf zu blasen.

Gehen in windstillen Nächten also bald die Lichter aus? Braucht es weiterhin konventionellen Strom, um die berüchtigte Dunkel­flaute zu überbrücken?

4. Speicherung

Damit kein Blackout eintritt, muss das Stromnetz stets mit Schwankungen umgehen können. Das ist schon heute so: Verbrauch und Erzeugung müssen ständig im Gleich­gewicht sein. Wenn etwa ein Kraftwerk ausfällt, wie es auch bei Kohle-, Gas- und Atomkraftwerken immer wieder vorkommt, reagiert das Netz darauf – indem es mehr Leistung bei anderen Kraftwerken anfordert.

Dasselbe ist bei Schwankungen möglich, die von Wind und Sonne ausgehen – besonders, da diese nicht augenblicklich auftreten, sondern wetter­abhängig und damit über Stunden bis Tage recht gut vorhersagbar sind. Wir wissen, wann die Sonne auf- und untergeht. Wenn also abends weniger Solarstrom erzeugt wird, könnten beispiels­weise Gaskraftwerke hochgefahren werden.

Um aber langfristig von fossilen Energien wegzukommen, braucht es andere Lösungen. Im Vordergrund steht die Speicherung von erneuerbarer Energie.

Energiespeicher sollen dabei helfen, die Tages- und Nacht­schwankungen auszugleichen. Eine Möglichkeit dafür sind Batterien – von der Sorte, wie sie bereits in Handys oder Laptops und vor allem in Elektro­autos vorkommen: Lithium-Ionen-Batterien. Ihre Erfinder erhielten dieses Jahr den Nobelpreis, ironischerweise gelang ein Durchbruch in den Labors der Ölfirma Exxon.

Ähnlich wie Solarpanels sind solche Lithium-Ionen-Batterien zuletzt immer günstiger geworden. Seit 2010 ist ihr Preis um 85 Prozent gefallen: von über 1000 auf zuletzt 173 Dollar pro Kilowattstunde gespeicherten Strom. Hierbei handelt es sich um einen von Bloomberg erhobenen Durchschnitt diverser Systeme und Anbieter, darunter auch jene des E-Auto-Herstellers Tesla. Bis 2030 sollen Batterie­kapazitäten noch einmal um zwei Drittel billiger werden.

Günstige Massenproduktion

Preis von Lithium-Ionen-Batterien

201020182024203062 Prognose050010001500 Dollar pro Kilowattstunde

In US-Dollar zu Preisen von 2017. Quelle: Bloomberg.

Rund um den Globus werden Milliarden in Batterie­fabriken investiert – nicht zuletzt in China, das Rohstoffen wie Lithium, Nickel und Kobalt, die für elektrische Fahrzeuge benötigt werden, grossen Stellenwert einräumt.

Als Folge der Massen­produktion dürfte sich die weltweite Speicher­kapazität für Strom bis 2030 verdreifachen, schätzt die Internationale Organisation für erneuerbare Energien. Neben Lithium-Ionen-Batterien übernehmen dabei Pump­speicherseen eine wichtige Rolle, sie bilden momentan praktisch die ganze Speicher­kapazität. Ausserdem wird intensiv an einer ganzen Reihe alternativer Batterien und an mechanischen Speichermöglichkeiten geforscht.

Wie viel zusätzliche Kapazität effektiv nötig sein wird, ist noch unklar – es hängt auch davon ab, wie gross der Anteil von Solar- und Windstrom am Energiemix sein wird. Bei einem Anteil von 80 Prozent würde in den USA zum Beispiel eine Speicher­kapazität von insgesamt 5,4 Terawattstunden genügen. Das entspricht dem Energie­bedarf von etwa 12 Stunden und damit weniger als einem Prozent des jährlichen Verbrauchs im ganzen Land.

Bei einem höheren Anteil von Solar- und Windstrom nimmt die benötigte Speicher­kapazität allerdings zu. Wie stark? In den Wissenschaften herrscht diesbezüglich noch Unsicherheit. Verschiedene Studien beziffern die nötige Kapazität bei einer fast vollständigen Versorgung mit Solar- und Windstrom auf unter 1 Prozent beziehungs­weise auf 21 Prozent und 35 Prozent, wobei jeweils leicht unterschiedliche Settings analysiert wurden. Maximal müsste Strom für mehrere Monate gespeichert werden.

Wie gross der Speicherbedarf letztlich sein wird, hängt jedoch auch davon ab, wie gut die Regionen miteinander vernetzt sind. Wenn etwa an einem Winter­nachmittag in Norwegen wenig Wind weht, könnte überschüssiger Solarstrom aus Portugal importiert werden – über Leitungen, die teils existieren, teils aber erst noch gebaut werden müssten. Das Ziel, bis 2020 mindestens 10 Prozent der Produktions­kapazität an Nachbar­staaten transportieren zu können, hat eine Mehrheit der EU-Mitgliedsstaaten bereits erfüllt. Bis 2030 sollen es 15 Prozent werden.

Doch die Norweger könnten auch ihren eigenen Solarstrom aus dem Sommer speichern. Batterien wären dafür aber nicht gut geeignet, denn sie verlieren mit der Zeit ihre Ladung. Stattdessen kämen andere Verfahren zum Zug.

5. Synthetische Treibstoffe

Sie sind unter der Bezeichnung Power-to-X bekannt – wobei das X für bestimmte Gase oder Flüssigkeiten steht, zum Beispiel Wasserstoff (H2). Dieser könnte im Sommer etwa mit überschüssigem Solarstrom hergestellt werden. Das wäre vorteilhaft für die Netz­stabilität, aber auch fürs Klima.

Mit Wasserstoff kann man einiges machen – Raketen fliegen lassen zum Beispiel oder ganz einfach Autos und Lastwagen antreiben. In der Schweiz läuft dazu bereits ein Pilotprojekt, in Japan gehört die Wasserstoffmobilität sogar zur nationalen Energiestrategie. Firmen wie Toyota wollen die Technologie an den Olympischen Spielen von 2020 in Tokio ins Rampenlicht stellen.

Wasserstoff könnte auch als saisonaler Energie­speicher dienen: Im Winter liesse sich daraus wieder Strom gewinnen. Zwar geht dabei ein grösserer Teil der ursprünglichen elektrischen Energie als Wärme verloren. Doch kann man einen Teil dieser Wärme nutzen, etwa um saisonale Wärmespeicher wie Wasser­reservoire zu heizen. Der Strom wäre im Vergleich zu heutigem Winterstrom eher teuer, doch zeichnen sich Effizienzsteigerungen ab.

Bereits heute ist die Power-to-Gas-Technologie in Nischenmärkten wirtschaftlich. In Zukunft könnte sie auch eine Alternative werden, um mit CO2 synthetische Treibstoffe herzustellen – besonders für Bereiche wie die Luftfahrt oder den Schiffsverkehr, in denen die Elektrifizierung schwierig ist.

Klimaneutrale Treibstoffe

Power-to-X in der Übersicht

Wasser

H2O

Elektrolyse

Wasserstoff H2

direkt verwendet

Wasserstoff

H2

Strom

Synthetische Brenn-

und Treibstoffe

Reaktor

Methan

CH4

Methanol

CH4O

CO2

weitere

Quelle: Swisscleantech

Klimaneutrale Treibstoffe

Power-to-X in der Übersicht

Wasser

H2O

Elektrolyse

Strom

Wasserstoff

H2

Wasserstoff H2

direkt verwendet

Reaktor

Synthetische Brenn-

und Treibstoffe

Methan

CH4

Methanol

CH4O

weitere

CO2

Quelle: Swisscleantech

Ausserdem liesse sich Wasserstoff zu Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, weiterverarbeiten. Dies hätte den Vorteil, dass bestehende Infrastrukturen wie das Gasnetz zur Speicherung genutzt werden könnten.

Zusätzlich zum so gewonnenen Gas könnte auch Biogas, wie es schon heute aus Biomasse und Abfällen erzeugt wird, gespeichert werden. Gas aus erneuerbaren Quellen kann also einen wichtigen Beitrag zur Versorgungs­sicherheit leisten. Wie gross er ausfällt, ist von der politischen Förderung einer sinnvollen Mischung von erneuerbaren Energien abhängig.

Anfang 2019 waren auf der Welt 95 Wasserstoffproduktionsanlagen in Betrieb, viele davon in Deutschland. Hinzu kommen 60 Power-to-Gas-Anlagen für Methan. Diverse Länder haben Ausbauziele für die Wasserstoffmobilität formuliert. Studien gehen davon aus, dass sich die Produktions­kapazität in den nächsten zehn Jahren vervielfachen wird.

Das Paul-Scherrer-Institut schätzt in einem «Weissbuch», dass ein Drittel des 2050 in der Schweiz produzierten Solar- und Windstroms dereinst für Power-to-X-Anwendungen verwendet werden könnte. Hauptsächlich würde dabei Wasserstoff produziert: teils für die H2-Mobilität, teils für industrielle Anwendungen und teils für die saisonale Speicherung von Elektrizität.

Doch nicht nur Stromproduzenten können zum Ausgleich von Angebot und Nachfrage beitragen. Auch die Verteiler und Konsumenten können dies tun.

6. Smart Grids

Das Schlüsselwort dafür heisst Smart Grids – schlaue Stromnetze. Diese sollen den Strom­verbrauch der Kunden steuern: Haushalts­geräte wie der Kühlschrank, die Waschmaschine und auch die Heizungs­wärmepumpe würden durch das Netz angeleitet, genau dann auf Hochtouren zu laufen, wenn auch viel Strom zur Verfügung steht. Die Batterien des Elektroautos würden also am Mittag geladen, wenn die Sonne am stärksten scheint. Am Abend, nach Sonnen­untergang, wäre das Bier kühl und die Wäsche sauber.

Auch in der Industrie könnten energie­intensive Prozesse entsprechend geplant werden. Verbraucher und Anbieter von Energie könnten ihre Rollen tauschen: Nicht benötigte Batterie­ladungen werden zum Beispiel verkauft, wenn abends die Nachfrage hoch ist – vollautomatisch und von künstlicher Intelligenz gesteuert.

Solche Stromnetze wären sogar stabiler, da plötzliche Kraftwerks­ausfälle keine so grossen Klumpen­risiken mehr bilden würden. Eine Reihe von Pilot­versuchen konnte sowohl Einsparungen im Spitzen- und im Gesamtverbrauch als auch Verschiebungen des Bedarfs in Niedrigtarifperioden nachweisen. Die EU treibt das Ausrollen von Smart-Metern voran.

Fotovoltaik, Power-to-X, Smart Grids – die Ideen und Technologien, welche die Energie­wende möglich machen, sind in den wichtigsten Zügen also bereits bekannt. Die grosse Frage ist: Wie teuer wird ihre Verwirklichung?

7. Die Kosten zum Zweiten

Abgesehen davon, dass diese Frage nicht alles entscheidend sein sollte – die Rettung des Klimas sollte etwas wert sein –, hängt in der Praxis doch einiges davon ab. Je günstiger die Energie­wende wird, desto schneller kommt sie.

Bei der Kostenentwicklung spielen zwei Faktoren gegeneinander:

  • die Produktions­kosten der Energie: Sie sinken laufend, je mehr Wind- und Solarstrom im grossen Stil produziert wird.

  • die Stromstabilisierungs- und Speicher­kosten: Sie nehmen mit zunehmendem Anteil von erneuerbaren Energien zu.

Welcher der beiden Faktoren am Ende überwiegt, dürfte von Land zu Land unterschiedlich sein – bestimmt durch die lokale Verfügbarkeit von Wasser (dessen Strom­erzeugung mit Speichern relativ gut steuerbar ist), Sonne und Wind (die sich gut ergänzen) und durch die Bauart des Stromnetzes (etwa wie weiträumig es vernetzt ist, um regionale Schwankungen auszugleichen).

Wissenschaftliche Untersuchungen lassen zurzeit noch keinen eindeutigen Schluss zu. Manche Studien rechnen mit einer Abnahme der Kosten, andere mit einer geringfügigen Zunahme – je nachdem, wie stark fossile Energien und CO2-Emissionen besteuert werden. In Europa wäre ein System aus vollständig erneuerbarer Energie gemäss einer Untersuchung maximal 15 Prozent teurer als ein von fossilen Brenn- und Treibstoffen dominiertes System.

Allerdings werden die externen Kosten fossiler Energien – Unfallschäden, Luftverschmutzung, der Beitrag zum Klimawandel – in vielen Studien noch nicht miteinberechnet. Diese Kosten trägt bisher die Allgemeinheit.

Schluss

Seit 2004 wurden in 180 Studien Systeme erneuerbarer Energie untersucht. Das Fazit daraus ist eindeutig: Eine Stromversorgung ausschliesslich durch erneuerbare Energien ist technisch machbar. Die Verknüpfung von Strom-, Wärme- und Treibstoff­speichern über die verschiedenen Sektoren hinweg – Haushalte, Industrie, Verkehr – optimiert die Einbindung von Erneuerbaren ins Energiesystem als Ganzes. Das verdeutlichen Studien, die in jüngster Vergangenheit vermehrt auch Sektoren jenseits von Strom betrachten.

Eine davon stammt von der Energy Watch Group, einem Netzwerk von Wissenschaftlern und Parlamentariern, und bildet den Energiemix im Jahr 2050 bei vollständig erneuerbarer Versorgung ab. Sie zeigt ein Bild wie Tag und Nacht: Wo aktuell fossile Energieträger dominieren, steht Mitte des Jahrhunderts vor allem eine Quelle: die Sonne. Sie könnte gemäss den Berechnungen dereinst über zwei Drittel der nötigen Energie bereitstellen.

Eine mögliche Energiewelt

Globaler Energiemix

2017Aktueller Energiemix0100% 2050Szenario mit 100 Prozent Erneuerbaren0100%
Fotovoltaik
Windkraft
Wasserkraft
Biomasse
Kohle
Erdöl
Erdgas
Kernkraft
Andere

Biomasse inklusive Abfall, Andere inklusive Geothermie. Quelle: Energy Watch Group (2050), BP Statistical Review und Vaclav Smil (2017).

Natürlich gibt es viele Möglichkeiten, die Entwicklung zu modellieren. Zum Beispiel könnte Windenergie bei breiterer Akzeptanz auch ein Drittel des Bedarfs liefern. Wichtig ist aber die Grund­botschaft: 100 Prozent erneuerbar ist technisch möglich, wenn der Wille für den Umbau des Systems da ist. Und es muss auch nicht zwingend mehr kosten – sondern kann sogar günstiger sein, wie etwa die Energy Watch Group in ihrer Studie schätzt.

Dass erneuerbare Energie­systeme nicht nur Zukunfts­musik sind, zeigt sich auch anhand von konkreten Beispielen. Portugal deckte etwa im März letzten Jahres den Strombedarf des Monats komplett durch erneuerbare Quellen wie Wasser und Wind.

Auch in Deutschland wurde im laufenden Jahr fast die Hälfte des Stroms erneuerbar produziert – mehr als aus jeder anderen Quelle. Letztes Jahr reichte dort der erneuerbare Strom der ersten sechs Monate, um sämtliche Haushalte das ganze Jahr zu versorgen (allerdings produziert Deutschland nach wie vor auch viel Kohlestrom, was die Klimabilanz belastet). In Dänemark kamen schon 2015 zwei Drittel des Stroms aus Erneuerbaren.

Insgesamt stemmen Solar- und Windstrom in einigen europäischen Ländern bereits ein Viertel der Produktion. Zusammen mit der Wasserkraft beträgt der Anteil der erneuerbaren Energien an der Elektrizitäts­versorgung auch in grossen Ländern wie Brasilien oder Kanada bereits zwei Drittel und mehr.

Der Weg ist gar nicht so weit

Anteil erneuerbarer Energien am Strommix, 2018

NorwegenBrasilienNeuseelandKanadaPortugalDeutschlandSpanienGrossbritannien0255075100%
Solar- und Windstrom
Total Erneuerbare

Quelle: Enerdata.

In zahlreichen ländlichen Regionen Afrikas sind Fotovoltaik-Anlagen heute sogar die einzige Option für eine einiger­massen verlässliche Versorgung mit Strom. Nicht zuletzt, weil an vielen Orten kein Netz existiert, das Haushalte zu einem Kraftwerk verbinden würde. Allein in Bangladesh haben auf diese Weise über 20 Millionen Menschen zuverlässigen Zugang zu Elektrizität.

Übrigens: Auch auf der Raumstation ISS wird mit Solarpanels Strom erzeugt.

Es gibt also gute Gründe, um der Energiewende zuversichtlich entgegen­zublicken – egal, ob man mit CO2-armen Technologien den Klimawandel aufhalten will oder ob man sie schlicht als gutes Geschäftsmodell betrachtet.

Das Energiesystem ist von langfristigen Investitionen geprägt: Staudämme, Windturbinen und Solar­parks werden auf Jahrzehnte hinaus angelegt – darum werden unsere jetzigen Entscheidungen noch lange nachwirken.

Es liegt an uns zu bestimmen, was im «Domesday Book 2050» stehen wird.

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