Aktuelle Überlegungen zu Klimawandel und Energiewende: „Es gibt Hemmnisse beim Ausbau der Erneuerbaren Energien“

Für alle LeserLEIPZIGER ZEITUNG/Auszug Ausg. 67Jens Schneider hat nicht nur die Stiftungsprofessur für die Mechanik von Werkstoffen der Photovoltaik an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur inne, sondern ist auch Ingenieur und darüber hinaus am Fraunhofer Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen in Halle tätig. Seit 1994 interessiert er sich für den Zusammenhang zwischen Energieversorgung und Klima. Im großen LZ-Interview erklärt Schneider, warum der Klimawandel menschengemacht sein muss und wie aus seiner Sicht, die Energiewende aussehen muss. Gleichzeitig räumt Schneider mit Ängsten aufgrund von Versorgungslücken auf und erklärt, welche Folgen der Klimawandel für die Leipziger haben könnte.
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Herr Prof. Schneider, noch immer bezweifeln Menschen die Existenz des Klimawandels. Was kann man Ihnen entgegnen?

Zunächst einmal gibt es viele verschiedene Ebenen auf denen man daran zweifeln kann. Gibt es den Treibhauseffekt wirklich? Ist er menschengemacht? Im Endeffekt gibt es sehr viele Studien, die sich einig sind, dass es den menschengemachten Klimawandel gibt. Das wurde übrigens Ende des 19. Jahrhunderts schon festgestellt. Da gab es verschiedene Wissenschaftler wie Svante Arrhenius, der die Erwärmung schon vor über 100 Jahren vorausgesagt hat. Er lag mit seiner Berechnung erstaunlich nah an unserem heutigen Wissensstand, hat es aber ein bisschen zu hoch abgeschätzt.

Ich habe auch neulich gehört, dass Menschen komplett den Treibhauseffekt bezweifeln. Das ist unfassbar. Das Prinzip ist sehr ähnlich wie mit einem Gewächshaus. Licht fällt durch das Glas oder die Atmosphäre und wird am Boden in Wärme gewandelt. Die Wärmestrahlung kann nicht mehr durch die Atmosphäre bzw. das Glas entweichen, in dem Moment in dem ich das Glas verstärke, wird der Effekt auch stärker. Das ist im Vergleich zu anderen Dingen, mit denen wir uns beschäftigen, triviale Physik und eindeutig nachgewiesen.

Bezweifelt wird auch, dass man die globale Erwärmung beziehungsweise den Klimawandel messen können muss, um von ihm zu sprechen. Wie sind Wissenschaftler hierfür vorgegangen?

Das Prinzip ist klar, im Detail wird es kompliziert. Klar ist, wenn weniger Energie abgestrahlt wird, bleibt mehr Energie auf der Erde. Bei erhöhter Temperatur strahlt die Erde wieder mehr ab und wir haben ein neues Gleichgewicht bei einer höheren Temperatur erreicht. Die Frage ist, wo die zusätzliche Energie gespeichert ist und welche Auswirkungen dies hat, da wird es kompliziert. Es gibt einen sehr schönen Bericht aus dem Jahr 2013 vom Bundesumweltamt namens „Und sie erwärmt sich doch“.

Die Studie wird leider sehr wenig wahrgenommen, obwohl daran die Kritik den Fakten inklusive weiterführender Literatur gegenübergestellt wird. Darin enthalten ist auch ein Artikel, wie Fehlinformationen über die Klimaentwicklung gestreut werden.

Die Erde hat mehrere Perioden von Erwärmung und Erkaltung durchgemacht. Warum ist diese ganz klar hausgemacht?

Es gibt hierzu wissenschaftliche Studien des Intergovernmental Panel on Climate Change. Diese Wissenschaftler prüfen wissenschaftliche Veröffentlichungen der letzten Jahre und erstellen daraus eine sogenannte Metastudie. Es wurde unter anderem geprüft, welche Erklärungen für die Entstehung des Klimawandels wie gut passen. Es gibt Theorien zu Sonnenflecken, Vulkanen, Eiszeiten und anderen Phänomenen, aber die beobachteten Veränderungen sind nur durch menschgemachte Treibhausgasemissionen, allen voran CO2 zu erklären. Diese Erklärung ist die einzig passende.

Außerdem sind die Veränderungen, die wir beobachten, viel schneller als alles andere was wir bisher gesehen haben und dazu noch sehr ausgeprägt. Die aktuelle Konzentration von CO2 in der Atmosphäre ist viel höher als wir dies seit Millionenjahren auf der Erde hatten, also höher als zu jederzeit der menschlichen Zivilisation.

Was bedeutet die Erderwärmung für den Leipziger in der Zukunft?

In Vorträgen von Studierenden in meinen Vorlesungen wird häufig der Klimawandel abstrakt adressiert. Letztes Jahr hatte ich jedoch einen Studenten, der bei der Feuerwehr im Leipziger Umland aktiv ist. Er konnte direkt Beispiele mit eigenen Bildern von Sturmschäden, Überschwemmungen und Waldbränden aus der mitteldeutschen Region im letzten Jahr belegen. Das war sehr eindrücklich und beunruhigend.

Generell muss man auseinanderhalten, was die Entwicklung von Wetter und Klima betrifft. Jeder erinnert sich noch an das letzte Jahr: Ich selber habe ein Haus mit Garten. Der Garten hat gelitten und die Wasserrechnung war gelinde gesagt horrend. Aber das ist ein Effekt, den man merkt. Mehrere Wochen am Stück am Cossi am Strand zu sein ist vielleicht schön, den Pflanzen beim Vertrocknen zuschauen zu müssen kann fatale Folgen haben.

Wie sich das alles weiterentwickelt? Zum Glück hat es die letzten Tage geregnet. Die Entwicklung ist nicht generell so zu verstehen, dass sie wie das letzte Jahr weitergeht. Es könnte sein, dass die Omega-Wetterlage, stabile Wetterlagen, länger anstehen. Es könnte viel Regen geben oder eben sehr wenig. Das wäre eher ein kritisches Thema in unserer Region. Was mich aber mehr bewegt ist etwas anderes.

Was denn?

Im Prinzip gibt es in jedem Betrieb Risikoanalysen mit Unterteilung der Wahrscheinlichkeit des Eintretens. Beim Thema Klimawandel ist sich die Wissenschaft einig, dass es sehr wahrscheinlich eintritt und die Folgen katastrophal sein werden für Regionen in denen keine Landwirtschaft mehr betrieben werden kann, Inseln und Küstenregionen untergehen, Unwetter und Stürme toben. Ein solches Risiko erfordert unbedingtes, sofortiges Handeln und Gegenmaßnahmen. Das nicht zu tun, trotz möglicher Restzweifel, ist aus Sicht einer Gefährdungsanalyse verwerflich.

Prof. Dr.-Ing. Jens Schneider lehrt an der HTWK Leipzig die Mechanik von Werkstoffen der Photovoltaik. Foto: Robert Weinhold/HTWK Leipzig

Die Netto-Stromerzeugung teilte sich 2018 wie folgt auf: 24,8 Prozent Braunkohle, 19,0 Windenergie, 13,9 Steinkohle, 13,1 Kernenergie. Heißt: Im Jahr 2038, in nicht mal 20 Jahren, fehlen uns 52 Prozent der jetzigen Stromerzeugung. Wie kann man das kompensieren?

Tatsächlich sind manche Zusammenhänge in Bezug auf die Energiewende sehr einfach. Angebot und Nachfrage bestimmen den Strompreis. Was wir in den letzten beiden Jahrzehnten an neuen Energieträgern mit Hilfe des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) auf den Markt gebracht haben, haben wir relativ teuer bezahlt. Aber: Das Überangebot hat den Preis gedrückt, an der Energiebörse ist der Strompreis deutlich gefallen. Wir haben zurzeit zu viel Strom, den wir exportieren. Den Atomausstieg verkraften wir gut aus dem bestehenden „Fuhrpark“. Durch den Ausstieg aus der Kohle wird das Angebot reduziert und dann würde Strom wieder teurer werden.

Wenn wir aus der Kohle aussteigen, wäre es daher wichtig zu wissen, wo wir einsteigen. Es ist erschütternd zu sehen, wie erfolgreich sich die Gaslobby positioniert hat, die neben Nordstream 2 noch zwei weitere Flüssiggas-Terminals gebaut bekommen will, um Kohle zu ersetzen. Unser eigentliches Ziel ist es aber, die Energiewirtschaft zu decarbonisieren. Zur Erreichung dieses Ziel wäre der Ersatz von Kohle durch Gas natürlich nicht zielführend. Gaskraftwerke haben zwar weniger Emission als Kohle, aber nur erneuerbares, synthetisches Gas ist emissionsfrei.

Dafür benötigen wir aber keine Flüssiggasterminals oder Pipelines. Synthetisches Gas muss aus überschüssigen erneuerbaren Energien hergestellt werden. Dann ist es kompatibel mit der Energiewende. Allerdings muss man dann wieder beachten, dass das erneuerbare Gas recht teuer wäre, weil dabei Verluste entstehen. Daher wollen wir davon so wenig wie möglich verbrauchen.

Decarbonisieren heißt, die Erneuerbaren Energien weiter auszubauen…

Darüber wird mir aber viel zu wenig gesprochen. Das muss eigentlich die Priorität sein. Die Bundesregierung hat seit einigen Jahren einen Zielkorridor für den Ausbau der Erneuerbaren Energien festgelegt. Dieser liegt immer noch bei beispielsweise 2,5 Gigawatt Solarenergie als Anteil an der Netto-Stromerzeugung in Deutschland. Dieser wurde aber trotz Atom- und Kohleausstieg nicht angehoben.

Bei der Photovoltaik gibt es in Deutschland den sehr kritischen 52GW-Deckel, der besagt, dass es keine Förderungen für PV-Anlagen nach dem EEG geben wird, wenn 52GW der deutschen Stromerzeugung aus Solarenergie bereitstehen. Das wird vermutlich nächstes Jahr so weit sein. Bis dahin muss es eine Neuregelung geben. 2020 fallen zudem die ersten Windkraftanlagen aus der Förderung heraus, weil dann das EEG 20 Jahre alt ist und die Anlagen aus dem Jahr 2000 nicht mehr vergütet werden. Dann fehlen möglicherweise bis zu 4 GW Windenergie, denn es ist nicht klar, wie diese Windkraftanlagen weiterbetrieben werden sollen.

Es kann sein, dass sie zurückgebaut werden müssen. Das wäre neben dem Atom- und Kohleausstieg eine weitere Lücke. Ein Meilenstein ist, dass EnBW Anfang des Jahres angekündigt hat, in Brandenburg ein Solar-Kraftwerk ohne große Förderung zu bauen. Das trägt 175 Megawatt zur Stromerzeugung bei und ist ein großer Schritt in die richtige Richtung.

Das EEG hemmt also das, was es eigentlich fördern soll…

Mir fehlt generell in der ganzen Diskussion, dass es maximal als selbstverständlich hingenommen wird, dass PV und Wind weiter ausgebaut werden. Aber nicht getan wird. Es gibt im Gegenteil Hemmnisse, die bisher nicht beseitigt werden. Wind- und Solarenergie wird gemeinhin unterstellt, im Gegensatz zu Kohle- und Atomkraftwerken nicht effizient zu sein, was die Energieerzeugung angeht und gleichzeitig auch dahingehend, dass man viele Erzeuger braucht, was wiederum auch Auswirkungen auf die Landschaften hat.

Die Effizienz von Wind- und Solaranlagen spielt eine kleinere Rolle als bei fossilen Energieträgern, da die nicht genutzte Energie aus Wind und Sonne im Gegensatz zu den fossilen keine Emissionen hat. Wichtig ist die Preisentwicklung bei PV und Windkraft und diese ist sehr positiv. Mittlerweile sind beide wettbewerbsfähig.

Die Akzeptanzfrage muss aber in jedem Fall ernst genommen werden. Die Windenergie wird zurzeit an die Akzeptanzgrenzen für die Natur, und vor allem die Bewohner, herangeführt. Der „Spiegel“ fragte 2005 in seinem gruseligen Leitartikel „Der Windmühlewahn“: Wie viel Verspargelung können wir noch ertragen? Bei der PV ist diese Akzeptanzgrenze aus meiner Sicht noch lange nicht erreicht. Da sind noch viele Potenziale da. Auf Dächern geht noch mehr, man müsste nur endlich damit anfangen, entschlossen auszubauen. Auch Freiflächen muss die PV viel mehr nutzen.

Wenn die Akzeptanzgrenze für Wind bald erreicht ist, wie kann man dann in der Windenergie noch zulegen, um den Ausstieg aus Atom beziehungsweise Kohle zu kompensieren?

Der Akzeptanzfrage bei Wind muss man sich stellen. Modelle sehen oft noch eine Verdopplung der Kapazität an Land vor. Hier muss die Bevölkerung einbezogen werden, wie viel Windenergie sie akzeptiert und meiner Meinung nach an den Erlösen beteiligt werden. Wenn klar ist, dass der Spielplatz im Ort durch die Windkraftanlagen auf dem Feld finanziert wird und damit der Mehrwert deutlich wird, steigert das die Akzeptanz.

Aber werden Solar und Wind auch eine stabile Stromversorgung gewährleisten können?

Es gibt das energiewirtschaftliche Dreieck, das besagt, dass Strom umweltverträglich und wirtschaftlich sein und Versorgungssicherheit gewährleisten soll. Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit haben die Erneuerbaren Energien erreicht. Bei der Versorgungssicherheit sind die Technologien in den Startlöchern, wir haben bereits Speicher in Form von Pumpspeicherkraftwerken. Batterien und Power-To-Gas werden diese ergänzen.

Aber noch gibt es Hemmnisse und Belastung durch Abgaben, deren Beseitigung gerade diskutiert wird. Übrigens: Als in den 60er und 70er Jahren die Atomkraftwerke in der BRD gebaut wurden, wurde als Speicher für den überschüssigen Strom die Nachtspeicherheizung entwickelt. Es gibt heute auch für die Speicherung von Wind- und Solarstrom viele Potenziale und viele gute Ansätze.

Was gilt es zu beachten?

Man muss die zunächst über die prinzipielle Frage reden: Geht es um kurzzeitigen oder langzeitigen Speicher? Kurzzeitig bedeutet die Arbeit an einem Speicher, der am Tag Energie für die Nacht speichert, um 24 Stunden Energieversorgung zu ermöglichen. Das könnte mit Batteriespeichern funktionieren. Langzeitiger Speicher heißt: Wie kann ich zusätzliche Energie im Sommer abschöpfen, um im Winter, wenn die Sonne nicht so oft und stark scheint und der Energiebedarf zudem höher ist, den jahreszeitlichen Ausgleich schaffen.

Hier gibt es das Power-to-Gas Konzept, bei dem aus überschüssigem Strom Wasserstoff erzeugt wird, der dann Gaskraftwerken zur Verfügung steht. Es ist ein Zukunftsfeld mit viel Potenzial, das man mit Kreativität und wirtschaftlichem Verständnis sehr erfolgreich bearbeiten kann.

Sie werben also dafür, dass Menschen ihr wirtschaftliches Heil in diesem Sektor suchen?

Ich möchte ein positives Bild der Energiewende zeichnen und die positiven Seiten hervorgehen. Man sollte sich nicht zu viele Sorgen machen, dass Ingenieure zu viele Probleme bekommen: Wir lieben Probleme, denn die müssen gelöst werden und das ist unser Job.

An welche Probleme denken Sie konkret neben der Speicherung?

Es braucht eine intelligente Digitalisierung, um die Erzeugung und den Verbrauch miteinander abstimmen zu können. Es wird darum gehen, millionenfach Verbraucher und Erzeuger aufeinander abzustimmen.

Das Kraftwerk Boxberg im Lausitzer Braunkohlerevier war in den 80er-Jahren das größte Kohlekraftwerk der DDR. Foto: Marko Hofmann

Das Kraftwerk Boxberg im Lausitzer Braunkohlerevier war in den 80er-Jahren das größte Kohlekraftwerk der DDR. Foto: Marko Hofmann

Das verstehe ich nicht.

Das alte Energiesystem funktionierte so: Man hatte Nachfragen nach Energie in Form von Strom, Wärme, Mobilität, die durch die Wandlungstechnologie Kraftwerke, Öfen und Verbrennungsmotor aus fossiler Energie, also Kohle, Gas und Öl bedarfsgenau erzeugt werden konnten. Heute ist es so, dass wir bei der Vielzahl der Erzeuger von PV und Wind sowie den vielen Verbrauchern und Speichern ein komplexeres System haben. Man stelle sich vor, 10 Millionen elektromobile Autos fahren auf der Straße und müssen elektrisch geladen werden. Da muss man aufeinander abstimmen, wer was wann macht. Das sind wirklich komplizierte Probleme auf der technischen Ebene.

Ich habe in einem Vortrag gehört, dass EnviaM schätzt, dass die Investitionskosten für Stromkabel zur Bereitstellung von Ladestrom für Elektroautos in ihrem Verteilnetz bis zu 5 Milliarden Euro betragen könnten. Wenn die Lösung jedoch mit einer intelligenten Steuerung versehen wird und zumindest ein Teil der Autos nur zu einem vorher festgelegten Zeitpunkt aufgeladen sein muss, sinken die Kosten auf 50 Millionen Euro.

Deutschland exportiert nicht nur Strom, sondern auch Wissen und Fertigkeiten beispielsweise aus dem Braunkohlebergbau in alle Welt. Ein Ausstieg aus der Kohle würde dieses Wissen verblassen lassen und Deutschland als Exportland müsste auch hier Ersatz finden. Wie stehen die Chancen, dass mit Erneuerbaren Energien ähnliche Exporte möglich sind?

Dazu gibt es eine sehr schöne Studie von Shell. In der Sky Studie, die Anfang 2018 veröffentlicht wurde, wurde ein Szenario entwickelt, wie sich das Energiesystem wandeln wird, wenn wir das 1,5 Grad Ziel von Paris erreichen möchten. Heutzutage ist Öl die größte Energiequelle. Laut Shell wird 2060 mehr Energie aus Solarenergie gewonnen als aus Öl, 2100 wird doppelt so viel Solarenergie bereitgestellt als Energie aus Öl heute. Wenn man nur mal davon ausgeht, dass der Energiepreis gleichbleiben würde, würde eine Verdopplung der Energiemenge bedeuten, dass die Solarenergiebranche doppelt so viel Geld umsetzen würde als die Ölbranche heute.

Während Deutschland aus der Atomenergie aussteigt, wird in Großbritannien gerade ein das AKW Hinkey Point C erweitert. Frankreich, Tschechien, Schweiz unterhalten alle noch Atomkraftwerke. Warum ist ein Ausstieg aus der Atomenergie für Deutschland dennoch richtig?

Prinzipiell wollen wir, dass auch diese Kraftwerke stillgelegt werden. Dabei steht immer die Frage im Raum was schlimmer ist: Kohlekraftwerk oder Atomkraftwerk. Der Neubau in Hinkley Point C soll teurer vergütet werden als Solar- und Windenergie in Deutschland heute. Außerdem macht es aus rein wirtschaftlichen Betrachtungen keinen Sinn, Kernkraftwerke in Deutschland zu erhalten. Sie sind Grundlastwerke. Das heißt, sie haben hohe Investitionskosten und niedrige Betriebskosten. Wenn sie voll durchlaufen sind sie kostengünstig.

Wenn wir fluktuierende Wind- und Solarenergie ausbauen, werden wir Zeiten haben in denen kein weiterer Strom im Netz gebraucht wird. Diese Stunden sollen immer mehr werden, bis wir keine Grundlastkraftwerke mehr benötigen. Ab einem gewissen Punkt sind dann einfach Spitzenkraftwerke, die geringe Investitionskosten und hohe Betriebskosten haben, rentabler. AKWs sind nicht kompatibel mit der Energiewende, Spitzenlastkraftwerke wie z. B. Gaskraftwerke sind es. Grundsätzlich will keiner, dass in Deutschland die Lichter ausgehen.

Wir haben bisher eine sehr hohe Versorgungssicherheit und wenige Ausfälle, das wollen wir erhalten. Dieses Qualitätsmerkmal des Standorts Deutschland will keiner gefährden.

Vielen Dank für das Gespräch.

Eines möchte ich bitte noch anfügen: Das alles ist ein sehr emotionales Thema. Man kann verschiedene Aspekte mit verschiedenen Emotionen unterscheiden. Das Thema Klimawandel ist meinerseits eher ein Angstthema. Ich habe Angst davor, welchen Planeten wir unseren Kindern und Enkeln überlassen. Dieser Angst können wir auf der Welt nur gemeinsam begegnen. Aber: Wenn ich sehe, welche Chancen wir bei der Energiewende ergreifen, dann bin ich eher wütend, wenn wir nicht die Möglichkeiten ergreifen, die sich uns bieten, und uns z. B. China überholt.

Wenn sich die USA aus diesem Wettbewerb, der es ja ist, verabschiedet, ist das gut, aber für den Klimawandel natürlich schlecht. Die Chinesen sind das Thema viel planvoller und konsequenter angegangen als wir. Sie haben sich 2005 in ihren Fünfjahresplan geschrieben, dass sie 80 Prozent der Solarproduktion im eigenen Land haben wollen. Das haben sie erreicht. Was sie nicht erreicht haben ist, dass die CO2-Emissionen sinken.

Denn trotz immensen Zubaus von Wind und PV müssen sie immer noch Kohlekraftwerke bauen. Leider. Aber es scheint einen Trend zu geben, dass die CO2-Emission langsam sinkt. Der chinesische Energiehunger ist einfach enorm.

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