Deutschland könnte sich vollständig aus erneuerbaren Energiequellen versorgen
Heutiger und zukünftiger Verbrauch
2950 TWh Primärenergie wurden in Deutschland im Jahr 2023 verbraucht (Blogartikel mit Details). Durch die Umstellung von fossilen Energiequellen auf erneuerbare Energiequellen findet auch eine Umstellung von chemischen Energieträgern wie Benzin auf elektrischen Strom statt. Strom kann deutlich effizienter genutzt werden, da bei der Verwendung von chemischen Energieträgern meist ein Großteil als Wärme verloren geht.
Das Ziel ist eine zuverlässige, nachhaltige und günstige Energieversorgung. Dazu müssen die verfügbaren Energiequellen bestmöglich genutzt werden.
Zusammenfassung Potential in Deutschland
Die wichtigsten Energiequellen, die langfristig, also erneuerbar, in Deutschland verfügbar sind, sind in der folgenden Grafik zusammengefasst. Erneuerbare Energien haben in Deutschland ein technisch ökologisches Potential, das sogar den heutigen Bedarf übersteigt. Durch Effizienzsteigerungen sollte der Bedarf an Primärenergie in Zukunft aber noch stark fallen. Für das finanziell beste Gesamtsystem müssen die Technologien passend kombiniert werden.
Windenergie
Deutschland hat sowohl ein großes Potential für Windkraft an Land wie auch für Offshore Windkraft im Meer.
Nach einer Unersuchung vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme gibt es in Deutschland ein Gesamtpotenzial von 81,6 GW installierter Offshore Windenergie Leistung. Für diese installierte Leistung ergeben sich jährliche Erträge von 292 TWh bei einem für Offshore Windkraft durchschnittlichen Auslastungsgrad von 40% . Potential Offshore: 292 TWh/Jahr
Das Potential für Onshore Windkraft ist noch deutlich grösser. Eine Analyse von BWE mit dem Fraunhofer Institut aus dem Jahr 2022 zeigt, dass es in Deutschland je nach Berechnungsansatz ein Potential von 405 GW bis 640 GW Windenergie an Land gibt. Mit diesen Anlagen könnten Energieträge von ca. 970 bis 1.700 TWh erzielt werden. Potential Onshore: mind 970 TWh/Jahr
Auf den für Onshore Windkraft aktuell angestrebten 2% der Landesfläche sind ca. eine kombinierte Anlagenleistung von 210 GW realisierbar (Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft) . Mit einem konservativen Ausnutzungsgrad von Onshore Windkraft von 25% wäre es möglich mit diesen Anlagen pro Jahr ca. 460 TWh Energie zu gewinnen.
25% * 24h *365* 210 GW = 460 TWh
Solarenergie
Solarenergie hat in Deutschland mit Abstand das grösste technische Potential von in Summe über 4000 GW installierter Leistung. Mit dieser installierten Leistung wäre es möglich 3600 TWh Strom pro Jahr zu erzeugen. Das ist berechnet mit für Deutschland durchschnittlichen 922 Volllaststunden ( Auslastungsgrad von 10,5% - Fraunhofer ISE). Bei uns in Süddeutschland ist der Auslastungsgrad höher.
Das Potential setzt sich ca. wie folgt zusammen (Fraunhofer ISE):
Auf der gleichen landwirtschaftlichen Fläche kann mit Photovoltaik über 25 mal so viel Energie gewonnen werden, wie mit Energiemais (Blog Artikel mit Details)
Energiemais wird in Deutschland auf 1 Mio. ha angebaut. Wenn man alleine diese Fläche auf Agri PV umnutzt, könnte man Lebensmittel anbauen und 600 GWP Nennleistung Photovoltaik installieren.
Wasserkraft
Mit 23 TWh pro Jahr liefert Wasserkraft einen signifikanten Anteil der erneuerbaren Stromerzeugung in Deutschland. Das Potential ist aber quasi vollständig ausgeschöpft. Ca. 1 - 2 TWh an zusätzlicher Stromerzeugung wäre in Deutschland noch möglich (Potential Wasserkraft in Deutschland).
Biomasse
Schon heute wird eine signifikante Energiemenge aus Biomasse gewonnen. In Deutschland werden 13% der landwirtschaftlich genutzten Fläche für Energiepflanzen verwendet. Die Flächennutzung steht aber in starker Konkurrenz zur Nahrungsmittelherstellung. Deutschland versorgt sich heute nur zu einem Anteil von 87% selbst mit Lebensmitteln (Bundesinformationszentrum Landwirtschaft). Das Potential ist daher quasi ausgeschöpft und es sollte für den weiteren Ausbau auf flächeneffizientere Technologien gesetzt werden (Blogartikel Vergleich Flächeneffizienz).
Quelle Grafik: Fraunhofer ISE
Geothermie
Geothermie könnte mit einer möglichen Wärmeenergiegewinnung von über 300 TWh ca. 25% des Wärmebedarfs decken, was ca. 12.5% des Gesamtenergiebedarfs in Deutschland entspricht (Fraunhofer Institut). Durch den schlechten Wirkungsgrad bei der Umwandlung dieser Wärme in Strom, ist Geothermie nur zur Nutzung als Wärme vor Ort sinnvoll.
Aktualisierte Stromgestehungskosten aus 2024
Da die oben genannten Potentiale bei weitem nicht vollständig benötigt werden, um Deutschland mit Energie zu versorgen, muss der wirtschaftlichste Mix aus den Möglichkeiten kombiniert werden. Ein wichtiger Faktor sind dabei die Stromgestehungskosten pro kWh. Dazu hat das Fraunhofer Institut eine umfangreiche Analyse gemacht (Dokument Studie).
Die Stromgestehungskosten variieren innerhalb von einer Technologie stark aufgrund von Standort und weiteren Faktoren. Der Streubereich der betrachteten Szenarien ist durch die Länge des blauen Balkens veranschaulicht:
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