Die wissenschaftliche Studie „Szenarien, Optionen und Parameterräume für aktuelle energiepolitische Entscheidungsprozesse“ ist im Jahr 2025 vom Niedersächsischen Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz beauftragt worden. Die Ergebnisse sind jetzt veröffentlicht worden.
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DLR (Collage); EFZN (verwendete Elemente)
Ob Offshore-Windparks oder Windenergie-Anlagen an Land: Die derzeitige Ausbaudynamik müsste kurzfristig deutlich Fahrt aufnehmen, um die gesetzlich festgelegten Klimaschutzziele noch ohne vermeidbare Zusatzkosten zu erreichen. In diesem Punkt kommen die in der Metastudie untersuchten Einzelstudien in der Tendenz zu recht übereinstimmenden Ergebnissen.
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Benjamin Ahrens, CC BY 3.0
Entwicklung des Wasserstoffbedarfs in Deutschland
Der zukünftige Wasserstoffbedarf steigt in allen betrachteten Szenario-Typen an. Dennoch bleibt H2 die große Unbekannte: Stark abweichende Annahmen zum notwendigen Bedarf zwischen 160 und 600 Terawattstunden für das Jahr 2045 verdeutlichen dies.
Im Forschungsprojekt SCOPE.efzn wurden Handlungsbedarfe für energiepolitische Handlungsprozesse identifiziert.
Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse legen nahe: Unter anderem durch umgehend höhere Zubauraten bei Windenergie-Anlagen (Offshore und an Land) lassen sich unnötige Zusatzkosten vermeiden.
Forschende des DLR-Instituts für Vernetzte Energiesysteme hatten im Rahmen des Projekts eine Metastudie erstellt, die als Ausgangsbasis für weitere modellbasierte Analysen diente.
Die Klimaschutzziele einhalten, ohne unnötige Zusatzkosten zu verursachen: Das geht laut den Ergebnissen des Forschungsprojekts SCOPE.efzn nur noch durch sofortige und deutlich höhere Zubauraten bei Offshore-Windparks und Windenergie-Anlagen an Land. Das ist eine der zentralen Erkenntnisse aus einer Metastudie, die das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme im Rahmen des Forschungsprojekts SCOPE.efzn erstellt hatte. Ziel der Metastudie war es, aus bereits vorliegenden Studien bestmögliche Handlungs-Notwendigkeiten für energiepolitische Entscheidungsprozesse zur Erreichung der Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 abzuleiten. Die Metastudie stellt dabei die Ausgangsbasis für weitere modellbasierte Analysen der am Projekt beteiligten Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Instituts für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) dar, die unter anderem dieses zentrale Ergebnis der Meta-Analyse in Sensitivitätstests weiter untermauern und quantifizieren konnten. Die Ergebnisse des Projekts, das vom Niedersächsischen Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz beauftragt wurde, sind jetzt veröffentlicht worden.
„Je länger wir warten, desto teuer wird es"
„In der Frage zur Ausbaudynamik der Windenergie kamen die untersuchten Studien in der Tendenz zu recht übereinstimmenden Ergebnissen. Das macht die Aussage der Metastudie belastbarer“, sagt Dr. Tobias Naegler, SCOPE.efzn-Projektleiter am DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme. „Und weil die Ergebnisse der Szenarien typischerweise aus kostenoptimierenden Modellen stammen, bedeutet dies vereinfacht gesagt: Je weniger wir jetzt ausbauen, das heißt je länger wir warten, desto teuer wird es – oder wir erreichen unsere gesetzlich festgelegten Klimaschutzziele nicht.“
Laut Meta-Studie werden höhere Zubau-Raten als bislang nicht nur bei der Windenergie benötigt, sondern auch bei Anlagen, die der Stromversorgung insgesamt mehr Flexibilität verleihen. Hierzu zählen neben stationären Batterien zum Beispiel auch Gaskraftwerke, die mit synthetischem Erdgas, Wasserstoff oder aber mit fossilem Erdgas bei gleichzeitiger CO2-Abscheidung und -Speicherung betrieben werden. Dagegen würde den Ergebnissen zufolge für Photovoltaikanlagen ein kostenoptimaler Ausbau bereits durch gleichbleibende Zubau-Raten in der Größenordnung der vergangenen Jahre erzielt. Jedoch sind gleichbleibende energiepolitische Rahmenbedingungen für die kommenden Jahre keineswegs garantiert – auch, weil sich Regelungen zur Förderung im stetigen Wandel befinden.
Bruttostrombedarf nimmt stark zu
Unstrittig ist: Unser Stromhunger wird – unter anderem bedingt durch die Umstellung auf elektrische Wärmepumpen zum Heizen, die Nutzung von Elektroautos und die Umstellung der Prozesswärme der Industrie von fossilen Energieträgern auf Strom und Wasserstoff – insgesamt signifikant steigen müssen, um die vereinbarten CO2-Emissionsziele zu erreichen. Der jährliche Bruttostrombedarf würde laut Metastudie dann bereits in zehn Jahren um mindestens 250 bis 300 Terawattstunden über dem aktuellen Wert (rund 526 Terawattstunden im vergangenen Jahr) liegen. Einige Szenarios gehen sogar von einem Mehrbedarf von bis zu 500 Terawattstunden aus.
Vor diesem Hintergrund verdeutlichen die untersuchten Studien, dass ein stetiger, zum Teil deutlich gesteigerter Zubau von PV- und Windkraftanlagen ungefähr bis zur Mitte des nächsten Jahrzehnts nötig ist, um die energiepolitischen Ziele zu erreichen. „Spätestens dann wird Strom aus erneuerbaren Energien nicht nur die Stromerzeugung dominieren, sondern auch in Bezug auf den Gesamtenergiebedarf unsere wichtigste Primärenergiequelle sein. Die Zeit für Entscheidungen drängt also“, sagt Naegler.
Zusätzliche positive Anreize erforderlich
Die Studienergebnisse legen nahe, dass sich der steigende Strombedarf und die dahinterliegende dynamische Elektrifizierung nur durch erhebliche zusätzliche positive Anreize im Vergleich zu den heutigen Vorgaben erreichen lassen. Gleichzeitig müssten Hemmnisse wie lange Planungs- und Genehmigungsdauern abgebaut werden und der Netzausbau beschleunigt werden. „Aus wissenschaftlicher Sicht erfordert es daher ein ganzes Maßnahmenbündel, das auch die Frage nach der Finanzierbarkeit und nach einer sozialverträglichen Umlage der Kosten beinhaltet,“ erklärt Naegler. Zudem würden Programme benötigt, die sowohl auf den erforderlichen Zuwachs an Fachkräften hinarbeiten als auch die Akzeptanz in der Bevölkerung stärken.
Die Bedeutung von Wasserstoff wird laut Metastudie massiv zunehmen – zum einen als Energieträger für Prozesswärme und als flexibler Langzeitspeicher in der Energiewirtschaft, zum anderen als Rohstoff für die Industrie. Dennoch bleibt der zukünftige Wasserstoffbedarf die große Unbekannte in den betrachteten Szenarien. Stark abweichende Bedarfs-Prognosen zwischen 160 und 600 Terawattstunden für das Jahr 2045 oder prognostizierte Importquoten zwischen 14 und 92 Prozent verdeutlichen dies. Entsprechend variiert der Bedarf an Elektrolyseuren in Deutschland in den Studien zwischen 25 und 120 GW im Jahr 2045.
Sinkender Import-Anteil bei Primärenergiebedarf
Trotz möglicher hoher Import-Quoten für Wasserstoff wird Deutschland seine Abhängigkeit von Energieträger-Importen im Zuge der Energiewende insgesamt deutlich reduzieren. „Anstelle von heute rund 70 Prozent liegt der Import-Anteil am Primärenergiebedarf in den analysierten Studien im Mittel bei lediglich 15 Prozent“, erklärt Naegler. Zudem hätten wir es selbst in der Hand, risiko-arme Importstrategien für synthetische Energieträger zu entwickeln. „Das bedeutet insbesondere, neue Abhängigkeiten von wenigen – insbesondere politisch instabilen – Lieferländern sowie kritische Transport-Routen und Infrastrukturen zu vermeiden. Das ist eine gute Perspektive für uns, schließlich verfügt eine Vielzahl an Ländern über ausreichend Sonne und Wind für eine kostengünstige Produktion synthetischer Energieträger.“
Über das Projekt SCOPE.efzn:
Das Forschungsprojekt SCOPE.efzn („Szenarien, Optionen und Parameterräume für aktuelle energiepolitische Entscheidungsprozesse“) wurde vom Niedersächsischen Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz ins Leben gerufen. Ziel war es, aktuelle Szenarienstudien zur Transformation des Energiesystems zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2045 zu analysieren, Orientierung zu schaffen und so Handlungsmöglichkeiten für energiepolitische Entscheidungsprozesse aufzuzeigen. Dabei sollten auch bisher nicht berücksichtigte Faktoren und Systemparameter in eigenen szenariobasierten Sensitivitätsrechnungen berücksichtigt werden. Projektbeteiligte waren das Energieforschungszentrum Niedersachsen (efzn), das Institut für Festkörperphysik der Leibniz Universität Hannover (LUH), das Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) sowie das DLR-Institut für Vernetzte Energiesysteme.
