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Energie, Ressourcen und Nachhaltigkeit

Die Energiewende global denken

Beim Pariser Klimagipfel im Dezember 2015 hat die internationale Staatengemeinschaft beschlossen, gemeinsam die Erderwärmung zu begrenzen: In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts sollen nicht mehr Treibhausgase ausgestoßen werden als Böden, Wälder und Meere binden können. Die EU-Staaten einigten sich bereits 2014 auf gemeinsame Ziele für die Reduktion der CO2-Emissionen und den Anteil erneuerbarer Energien in der Energieversorgung bis 2030. In einer europäischen Energieunion müssen die Energiesysteme der Mitgliedsstaaten nachhaltiger gestaltet und besser vernetzt werden. Das heißt in Summe: Die deutsche Energiewende muss auch europäisch und international gedacht werden. Eine kohlenstoffarme Energieversorgung braucht Kooperation. Diesen Gedanken lebt acatech im Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) sowie einer Reihe weiterer Projekte und Veranstaltungen.

Komplexität: grenzüberschreitende Wechselwirkungen berücksichtigen

Eingriffe in das Energiesystem haben häufig unerwartete Effekte. Ein Beispiel: In Deutschland wächst der Anteil erneuerbarer Energien. Daraus folgt jedoch keine Reduktion des CO2-Ausstoßes in Europa insgesamt. Die Ursache liegt abseits technischer Fragen: Die Treibhausgasmenge, die in der EU emittiert werden darf, wird durch das europäische Emissionshandelssystem (EU ETS) definiert. Durch den Anstieg erneuerbarer Energien werden Zertifikate in diesem System frei – sie erlauben dann Emissionen an anderer Stelle. Eine Arbeitsgruppe von ESYS, der gemeinsamen Initiative von acatech, der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina und der Union der deutschen Akademien der Wissenschaften, untersuchte Systemzusammenhänge der Energiewende in einer im Februar 2015 veröffentlichten Analyse.

„Die Energiewende in Deutschland ist ein großer Kraftakt. Wir brauchen schnell neue Technologien und gemeinsame Forschungsanstrengungen, um sie zu meistern. Gleichzeitig müssen wir auch auf G7-Ebene die Bürgerinnen und Bürger einbinden. Ohne die Unterstützung der Bürger wird die Transformation der Energiesysteme nicht gelingen.“

Bundesforschungsministerin Johanna Wanka beim Treffen der G7-Wissenschaftsminister im Oktober 2015 über den Kooperationsgedanken des Akademienprojekts ESYS

Europäische Energie- und Klimapolitik: gemeinsam internationale Maßstäbe setzen

Die Wechselwirkungen zwischen nationalen und europaweit gültigen Regulierungen machen deutlich, warum Deutschland die Energiewende nicht im Alleingang vorantreiben sollte. Vielmehr sollte Europa mit einer abgestimmten Energie- und Klimapolitik als Vorbild für globale Veränderungen wirken. Die im März 2015 veröffentlichte ESYS-Stellungnahme „Die Energiewende europäisch integrieren“ beschreibt, wie ein effektiverer Emissionshandel und ein gestärkter Strombinnenmarkt die Klima- und Energiepolitik der EU voranbringen können. Derzeit ist der Preis für die CO2-Zertifikate zu niedrig, um zusätzliche Investitionen in klimafreundliche Technologien anzustoßen. Abhilfe könnte ein fester Preiskorridor schaffen, der Mindest- und Höchstpreise pro Tonne Kohlendioxid festlegt, so die Stellungnahme von ESYS. Um den europäischen Strombinnenmarkt zu stärken, muss die Netzinfrastruktur europaweit ausgebaut werden. Auf diese Weise kann Strom auch über nationale Grenzen hinweg besser transportiert und gehandelt werden.

Stromversorgung: Stabil und nachhaltig gestalten

Das Gelingen der Energiewende hängt natürlich nicht nur von regulatorischen Maßnahmen ab, sondern auch von der technischen Machbarkeit. So stehen alle Länder, die auf einen hohen Stromanteil aus regenerativen Quellen setzen, vor der Frage: Wie überbrückt man Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht, sogenannte dunkle Flauten? In die Diskussion brachte ESYS im Dezember 2015 die Stellungnahme „Flexibilitätskonzepte für die Stromversorgung 2050“ ein. Darin erläutert eine Arbeitsgruppe, wie die Stromversorgung im Zeitalter der erneuerbaren Energien stabilisiert werden kann. Flexibilitätstechnologien müssen die schwankende Einspeisung aus Windkraft und Photovoltaik ausgleichen. Eine wichtige Rolle spielen dabei flexible Kraftwerke, Speicher und ein effektives Lastmanagement.

ENERGIEWENDE GLOBAL: STABILE STROMVERSORGUNG MIT ERNEUERBAREN ENERGIEN. acatech fördert den internationalen Wissenstransfer, denn die deutsche Energiewende ist nicht das einzige Projekt weltweit zum Umbau der Energieversorgung. Auf der Konferenz „International Energy Systems in Transition“, die acatech gemeinsam mit der Plattform „International Electric Research Exchange“ und der RWE AG im November 2015 in Berlin veranstaltete, berichteten Fachleute aus verschiedenen Ländern: Dabei wurde deutlich, dass die Staaten – trotz unterschiedlicher Rahmenbedingungen – vor der gemeinsamen Herausforderung stehen, immer mehr fluktuierenden Strom aus Wind- und Photovoltaikanlagen in das Energiesystem zu integrieren. ESYS betrachtet flexibel befeuerbare Gaskraftwerke, die auch mit Biogas, Wasserstoff oder synthetischem Methan betrieben werden können, als wichtigen Baustein für eine stabile Energieversorgung. Damit lassen sich bis zu drei Wochen lange wind- und sonnenarme Perioden sicher überbrücken. Kurzfristige Schwankungen beim Stromangebot lassen sich am kostengünstigsten mit Demand-Side-Management (Verbrauchssteuerung) ausgleichen. So könnten in Zukunft zum Beispiel Batterien von Elektroautos und in Gebäuden mit Photovoltaikanlagen dann aufgeladen werden, wenn viel Strom zur Verfügung steht.

Gemeinschaftswerk Energiewende: Dialog und Kooperation fördern

Letztlich kann die Transformation des Energiesystems aber nur gelingen, wenn sich die Akteure entlang der energiewirtschaftlichen Wertschöpfungskette ebenso einbringen wie Wissenschaft, Politik und gesellschaftliche Gruppen. Der Aufbruch in ein nachhaltiges Energiesystem erfordert neue Partnerschaften.

Deshalb bringt das „Forschungsforum Energiewende“ Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft zusammen. Die Wissenschaft bringt sich über das Akademienprojekt ESYS in den Dialogprozess ein. 2015 setzte die Dialogplattform auch die Arbeit an der „Strategischen Forschungsagenda“ fort. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat im September 2015 die entwickelten Vorschläge mit seiner Förderinitiative „Kopernikus-Projekte für die Energiewende“ aufgegriffen. Innerhalb der Kopernikus-Projekte werden Wissenschaft und Industrie gemeinsam mit den Anwenderinnen und Anwendern neue Energiesysteme und -konzepte soweit entwickeln, dass sie im großtechnischen Maßstab umgesetzt werden können.

ESYS SCHWARZ AUF WEISS. Das Akademienprojekt „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) erarbeitet Vorschläge für die Gestaltung einer CO₂-armen, sicheren und bezahlbaren Versorgung. 2015 hat ESYS sieben Publikationen vorgelegt. Neben der Analyse „Wechselwirkungen im Energiesystem“, der Stellungnahme „Die Energiewende europäisch integrieren“ sowie der Analyse und zugehörigen Stellungnahme „Flexibilitätskonzepte für die Stromversorgung 2050“ beschreibt eine weitere Stellungnahme Leitlinien für mehr Transparenz bei der Erstellung von Energieszenarien. Darüber hinaus hat ESYS die Vielzahl energiepolitischer Ziele analysiert sowie Ergebnisse der sozialwissenschaftlichen Forschung zur Energiewende zusammengefasst und als Analysen in der Schriftenreihe „Energiesysteme der Zukunft“ veröffentlicht.

Auf den gesamtgesellschaftlichen und disziplinübergreifenden Austausch setzt auch die HUMBOLDT-VIADRINA Governance Platform. In den sogenannten Trialogen, einem mehrstündigen Gesprächsformat unter Leitung ihrer Präsidentin Gesine Schwan, greift die Plattform Themen des Akademienprojekts ESYS auf, um den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft über die Zukunft der Energieversorgung voranzutreiben. Welche Anreize motivieren die Bürgerinnen und Bürger zum Energiesparen? Wie lässt sich sicherstellen, dass künftig genügend Metalle für den Ausbau der neuen Energietechnologien verfügbar sind? Welche Vor- und Nachteile bringt ein stärker dezentral organisiertes Energiesystem mit sich? Diese technologiepolitischen Fragen diskutierten die Vertreterinnen und Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft, zivilgesellschaftlichen Organisationen und Medien auf drei Trialog-Veranstaltungen im Jahr 2015.

Fracking: ein generelles Verbot ist wissenschaftlich nicht zu begründen

Eine frühzeitige Information und Einbindung der Öffentlichkeit können die Basis für ein stärkeres Vertrauen in neue Energietechnologien schaffen. Das gilt zum Beispiel für die kontrovers diskutierte Fracking-Technologie. Für den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Energieversorgung spielt Erdgas eine wichtige Rolle. Mithilfe des Schiefergas-Frackings könnte die heimische Förderung über Jahrzehnte auf derzeitigem Niveau fortgesetzt werden. Darüber hinaus ist die Tiefengeothermie eine wichtige klimaneutrale Energieoption zur Wärme- und Stromgewinnung. Auch um Erdwärme aus tiefen Gesteinsgeschichten gewinnen zu können, ist Fracking notwendig.

© Ralph Lenkert MdB

„acatech sollte sich den Mut bewahren, auch unbequeme wissenschaftliche Erkenntnisse in die Debatte einzubringen. Nur so bleibt Wissenschaft glaubwürdig.“

Ralph Lenkert, Umweltpolitischer Sprecher / Sprecher für Forschungs- und Technologiepolitik der Bundestagsfraktion Die Linke, bei einem Treffen mit Mitgliedern des acatech Präsidiums im Frühjahr 2016

Im Kontext des Gesetzgebungsverfahrens zum Fracking hat acatech im Juni 2015 die POSITION „Hydraulic Fracturing – Eine Technologie in der Diskussion“ veröffentlicht und in die politisch-gesellschaftliche Debatte eingespeist. Die Akademie kommt darin zum Ergebnis, dass sich ein generelles Fracking-Verbot auf Basis wissenschaftlicher und technischer Fakten nicht begründen lässt. Der Einsatz sollte allerdings strengen Sicherheitsstandards folgen, klar geregelt sein und umfassend überwacht werden. acatech spricht sich vor diesem Hintergrund für wissenschaftlich begleitete Pilot-/Testprojekte aus, sowohl für die Schiefergasförderung als auch für die Tiefengeothermie.

Überblick über die acatech Projekte im Themenfeld Energie, Ressourcen und Nachhaltigkeit im Jahr 2015

Hydraulic Fracturing – eine Technologie in der Diskussion Aug. 2013 – Juni 2016
Energiesysteme der Zukunft (mit Leopoldina und Akademienunion, unter Federführung von acatech) April 2013 – Feb. 2019
Forschungsforum Energiewende (mit dem Institute for Advanced Sustainability Studies und der Max-Planck-Gesellschaft) April 2013 – Feb. 2016