Was sind Erneuerbare Energien (regenerative Energien)?
Definition
Der Begriff „Erneuerbare Energien“ (in der Energiewirtschaft oft mit „EE“ abgekürzt) wird häufig verwendet und selten exakt definiert. Unser erster Versuch orientiert sich am Begriff selbst, und schon hier wird es schwierig. Denn Energie ist grundsätzlich nicht erneuerbar, sondern wandelt sich nur in verschiedene Formen um. So wandelt ein Windrad beispielsweise die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um. Dass Energie nicht „verbraucht“ und somit auch nicht „erneuert“, sondern nur umgewandelt werden kann, gehört zu den Grundlagen der Physik, für alle Ewigkeiten notiert als Energieerhaltungssatz.
Der Begriff „Erneuerbare Energien“, genauso wie der ebenfalls häufig anzutreffende und gleichbedeutende Begriff „regenerative Energien“, hat sich trotz dieser Unschärfe durchgesetzt und ist allgemein anerkannt, weil er einen realen Unterschied beschreibt: den zwischen dem Einsatz endlicher, fossiler Ressourcen zur Umwandlung in nutzbare Energie und dem Einsatz von Energiequellen, die ständig neu bereit stehen, eben den „Erneuerbaren“. Dazu zählen insbesondere Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie. Ihre energetische Grundlage gilt als dauerhaft und endlos verfügbar. Die Sonne scheint (fast) jeden Morgen wieder, der Wind weht spätestens alle paar Tage erneut, Wasser fließt, Pflanzen wachsen nach.
An dieser Stelle kommt von Kritikern des Begriffs – und nicht selten auch der Technologien der Erneuerbaren – oft der Hinweis auf eine weitere Unschärfe des Begriffs: Fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas seien auch erneuerbar, man müsse da nur etwas Geduld haben. Wer vor dem nächsten Tankstellenbesuch also schlappe zehn bis 100 Millionen Jahren wartet, bis aus dem gestern umgefallenen Baum unter seltenen geologischen Voraussetzungen Erdöl geworden ist, möge gerne die weitere Begriffsauslegung nutzen.
Ein formalerer, spezifisch deutscher Definitionsrahmen findet sich in den einschlägigen energiepolitischen Regelwerken, etwa im Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG). Dort wird Strom aus Windkraft, Photovoltaik, Wasserkraft, Geothermie sowie aus Biomasse als erneuerbar eingeordnet. Zur Biomasse zählen neben Biogasanlagen und Holzheizkraftwerken laut EEG auch biogene Reststoffe wie Deponiegas oder Klärgas. Auch der biogene Anteil von Abfällen, der beispielsweise in Müllheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung verbrennt, wird teils ebenfalls berücksichtigt.
Die Kernenergie gehört weder in der allgemeinen noch der juristischen Definition zu den Erneuerbaren Energien, da ihre Stromerzeugung auf Nutzung endlicher Rohstoffe – Uran, Plutonium – basiert. Gerade im angloamerikanischen Bereich wird die Kernenergie jedoch häufig als „clean energy“ oder sogar „renewable energy“ angesehen, sodass die Abgrenzung des Begriffs an dieser Stelle eine geografische Komponente erhält.
Erneuerbare Energien umfassen übrigens nicht nur Technologien zur Stromerzeugung, sondern auch Verfahren, die aus regenerativen Quellen direkt Wärme, etwa mittels Solarthermie, oder stoffliche Energieträger wie etwa Bioethanol bereitstellen.
Technologien der Erneuerbaren Energien
Für das Verständnis der verschiedenen Technologien der Erneuerbaren Energien ist die Unterscheidung zwischen fluktuierenden und bedarfsorientierten Technologien zentral. Photovoltaik und Windkraft speisen Strom abhängig von Wetter und Tageszeit ein und folgen damit natürlichen Schwankungen. Sie gelten als fluktuierende Erneuerbare Energien. Wasserkraft, Biomasse und Geothermie hingegen können – innerhalb technischer und ökologischer Grenzen – bedarfsorientiert, sozusagen „auf Knopfdruck“, eingesetzt werden und übernehmen damit stabilisierende Funktionen im System. Ein zukunftsfähiges Energiesystem beruht daher nicht auf einer einzelnen Technologie, sondern auf der gezielten Kombination wetterabhängiger Erzeugung mit steuerbaren Quellen, ergänzt durch Speicher, großflächige Stromnetze und flexible Verbraucher.
| Technologie | Fluktuierend oder bedarfsorientiert? | Welche Energie wird umgewandelt? | Stromerzeugung | Wärmeerzeugung | Stoffliche Energieträger | Installierte Leistung weltweit (GW) 2024 |
Solarenergie (PV + CSP, Solarthermie) | Fluktuierend | Sonnenstrahlung | Ja | Teilweise (CSP, Solarthermie) | Nein | 1865 |
| Windenergie | Fluktuierend | Bewegungsenergie des Windes | Ja | Nein | Nein | 1133 |
Wasserkraft (ohne Pumpspeicher) | Bedarfsorientiert (Stauseen) oder fluktuierend (Laufwasserkraft) | Lage- und Bewegungsenergie von Wasser | Ja | Nein | Nein | 1283 |
| Bioenergie | Bedarfsorientiert | Chemische Energie | Ja | Ja | Ja | 151 |
| Geothermie | Bedarfsorientiert | Erwärme | Ja | Ja | Nein | 15 |
| Meeresenergie | Fluktuierend | Bewegungsenergie von Wellen / Gezeiten | Ja | Nein | Nein | 0,5 |
Entwicklung der Erneuerbaren Energien
Während vor der Industriellen Revolution der gesamte, im Vergleich zu heute natürlich verschwind geringe Energiebedarf der Menschheit bereits durch Erneuerbare Energien gedeckt wurde, läutete das 19. Jahrhundert den Siegeszug der fossilen Energieträger und damit eine Phase der exponentiellen wirtschaftlichen Expansion ein. Erst seit der späten zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts lässt sich aus verschiedenen Motivationen eine Rückbesinnung auf die Nutzung der Erneuerbaren Energien feststellen.
Es lassen sich grob drei Argumentationslinien für den (erneuten) Ausbau der Erneuerbaren Energien herausarbeiten. Zum einen führte die erste Ölkrise im Jahr 1973 vielen Ländern – darunter auch Deutschland – schmerzlich vor Augen, nahezu vollständig abhängig von fossilen Energieimporten und somit außenpolitisch, sicherheitspolitisch und wirtschaftlich zu einem gewissen Grad „erpressbar“ zu sein. Nahezu zeitgleich verstärkte das 1972 veröffentlichte Buch „Die Grenzen des Wachstums“ des Club of Rome das Bewusstsein der Endlichkeit fossiler Energieressourcen und ihrer negativen Folgen für weltweite Ökosysteme, etwa durch Luftverschmutzung. In den 1990er-Jahren trat im öffentlichen Diskurs die Erkenntnis eines menschengemachten Klimawandels aufgrund des Einsatzes fossiler Ressourcen hinzu.
Technologische Entwicklung
Grundlagenforschung
Seit den 1980er-Jahren investierten verschiedene Staaten, vor allem die USA, Japan, Deutschland, aber auch viele skandinavische Staaten, gezielt in die Grundlagenforschung zur technologischen Entwicklung moderner EE-Systeme. In dieser Phase wurde das technische Fundament für das, was wir heute Energiewende nennen, geschaffen, etwa durch die Entwicklung erster Solarzellen, größerer und stabilerer Windturbinen und einer belastbaren Leistungselektronik.
Vergleicht man die Ergebnisse der bisherigen technologischen Entwicklung, wird das Potential der Erneuerbaren Energien deutlich. Allein der Wirkungsgrad von Solarzellen hat sich von 10-12 Prozent in den 1980er Jahren auf heute 20-22 Prozent verdoppelt. Hatte damals ein einzelnes Solarmodul eine Leistung von maximal 100 Wp, können wir heute Module mit 800 Wp kaufen – und das zu einem Bruchteil des damaligen Preises, aber dazu später mehr.
Auch die Windenergie hat gewaltige Fortschritte gemacht, allerdings weniger durch die Erhöhung des Wirkungsgrads bei der Umwandlung von kinetischer in elektrische Energie, sondern vielmehr bei den verwendeten Materialien. So lag der Rotordurchmesser eines typischen Windrads in den 80er Jahren bei 20 Metern, heute liegt er aufgrund verbesserter Materialeigenschaften bei 150 Metern oder mehr. In der Folge ergibt sich natürlich eine Vervielfachung des Stromertrags pro Windrad. Fun Fact: Allein durch Repowering, also dem Ersatz alter Windkraftanlage durch modernere, ließe sich die installierte Leistung an rund 15.000 bestehenden deutschen Windkraftstandorten von derzeit etwa 21,5 GW auf rund 64,5 GW erhöhen.
Auch die Bioenergie und die Geothermie haben in den letzten 40 Jahren starke Verbesserungen in den Wirkungsgraden und damit in ihrer Effizienz erreicht, während allein die Wasserkraft bereits am Ende des 20. Jahrhunderts technisch ausgereift war und seither keine fundamentalen Entwicklungssprünge zu verzeichnen hatte.
Beginnende Marktdurchdringung und Massenproduktion
In der zweiten Phase traten die Erneuerbaren Energien aus dem Labor ins Stromnetz. Unterstützt durch Förder- und Markteinführungsprogramme nahm ihr Anteil an der Gesamtstromproduktion ab den 90er Jahren in manchen Ländern stetig zu. Das wohl wirkungsvollste Programm weltweit war der deutsche Ansatz fester Einspeisevergütungen, zuerst im Stromeinspeisungsgesetz (1991) und später im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG, 2000). Mit einer garantierten Abnahme des produzierten Stroms aus Erneuerbaren Energien, einer festen Vergütung über 20 Jahre und einer vorrangigen Einspeisung ins Stromnetz wurde den „Newcomern“ Wind, Solar und Bioenergie der Weg ins Stromnetz geebnet. Andere europäische Staaten wie Dänemark oder Spanien gingen ähnliche Wege, während die USA vor allem auf „Tax Credits“ setzten, also Steuererleichterungen für den Bau und/oder Betrieb neuer Stromerzeuger.
Ab etwa 2005 erschien auch China auf dem Spielfeld und setzte vor allem auf eine Industriepolitik, die eine Massenproduktion von Solarzellen, später auch von Windrädern und Batteriespeichern, in den Vordergrund stellte. Dies führte – verbunden mit den immer weiter fortschreitenden Effizienzgewinnen in Forschung und Entwicklung – zu einem drastischen Preisverfall für neue Solaranlagen und Batteriespeicher. Dieser erlaubte wiederum den beschleunigten massenhaften Ausbau Erneuerbarer Energien weltweit. In der Kombination aus Markteintrittsprogrammen, technologischem Fortschritt und skalierender Massenproduktion stiegen die Anteile der Erneuerbaren Energien an der Stromproduktion immer schneller an. In Deutschland bedienten Wind, Solar & Co. im Jahr 2000 unter 10 Prozent des nationalen Bruttostromverbrauchs, im Jahr 2024 hingegen schon 54,5 Prozent.
Ausbau der Erneuerbaren Energien
Betrachten wir den bisher erfolgten Ausbau der Erneuerbaren Energien auf globaler Ebene, ergeben sich zwei Interpretationsansätze. Optimisten verweisen auf den – besonders in relativer Hinsicht – starken und zunehmend exponentiell verlaufenden Ausbau der Erneuerbaren Energien, während Pessimisten darauf verweisen, dass bis heute nur ein kleiner Anteil des weltweiten Gesamtenergiebedarfs über den Stromsektor hinaus durch Erneuerbare Energien gedeckt wird.
Der Anteil der Erneuerbaren Energien an der globalen Stromerzeugung lag 2024 bei 31,83 Prozent (gegenüber 18,08 Prozent im Jahr 1990), ihr Anteil an der Deckung des Gesamtenergiebedarfs der Menschheit jedoch nur bei 14,8 Prozent (gegenüber etwa 7 Prozent im Jahr 1990). Anders gesagt: Die Erneuerbaren Energien haben in recht kurzer Zeit eine Erfolgsgeschichte bei der Übernahme von Verantwortung im Stromsektor geschrieben und werden in absehbarer Zeit in den allermeisten Ländern der Welt den Löwenanteil an der Stromerzeugung übernehmen. Sie haben aber – zumindest auf den ersten Blick – noch einen weiten Weg vor sich, wenn man weitere Sektoren wie Transport, Wärmeerzeugung, Industrie und Landwirtschaft in die Betrachtung und Zielstellung einbezieht.
Kosten der Erneuerbaren Energien
Die Kosten erneuerbarer Energien gehören zu den am häufigsten missverstandenen Aspekten der Energiewende. Oft wird dabei auf die reinen Erzeugungskosten einzelner Technologien verwiesen – etwa auf die stark gesunkenen Kosten von Wind- und Solarstrom – und daraus auf die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems geschlossen. Für eine belastbare Einordnung ist jedoch eine klare Unterscheidung notwendig: zwischen den Gestehungskosten der einzelnen Anlagen, die meist als Näherung über Kennzahlen wie die Levelized Cost of Electricity (LCOE) betrachtet werden, und den Systemkosten, die erst im Zusammenspiel vieler Anlagen, Netze, Speicher und Flexibilitätsoptionen entstehen. Jedoch erlauben auch die Systemkosten keine Vollkostenbetrachtung, da sie wiederum die externalisierten Kosten von fossilen Systemen, etwa Umweltschäden, Klimawandelfolgen oder Importabhängigkeiten nicht ausreichend beziffern können.
Es ist also durchaus kompliziert und hoch umstritten, die ökonomischen Kosten Erneuerbarer Energien realistisch zu bewerten – jenseits von vereinfachten Pro- oder Contra-Argumenten. Zumindest auf diesen Satz scheinen sich inzwischen die meisten Marktakteure der Energiewirtschaft einigen zu können.
Verkompliziert wird die Betrachtung der Kosten der Erneuerbaren Energien durch den unvermeidlichen direkten Vergleich zu den Kosten fossiler Energieträger. Dabei werden erneuerbare Energien häufig als „subventioniert“ kritisiert, während fossile Energien lange als marktwirtschaftlicher Standard galten. Diese Gegenüberstellung greift zu kurz. Zwar wurden und werden erneuerbare Energien über Förderinstrumente wie Einspeisevergütungen oder Investitionszuschüsse unterstützt, zugleich genießen auch fossile Energieträger massive staatliche Subventionen, selbst wenn externalisierte Kosten wie Umweltschäden außen vorgelassen werden.
Gestehungskosten
Über die letzten Jahrzehnte sind die Gestehungskosten erneuerbarer Energien dramatisch gesunken. Besonders sichtbar ist dieser Trend bei Photovoltaik und Windenergie: Laut Daten der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) ist der globale durchschnittliche Levelized Cost of Electricity (LCOE) von Photovoltaikanlagen zwischen 2010 und 2024 um etwa 90 Prozent gefallen. Der Wert Levelized Cost of Electricity misst die durchschnittlichen Stromkosten über die Lebensdauer einer Anlage inklusive Investition, Betrieb und Kapitalkosten – ein internationaler Standard zur Vergleichbarkeit. Besonders in Hinblick auf den laufenden Betrieb spielen Solar-, Wind-, Geothermie- und Wasserkraftanlagen ihre Stärke aus: Schließlich nutzen sie kostenlos verfügbare, sich erneuernde Ressourcen und müssen daher im Gegensatz zu fossilen Anlagen keine Brennstoffkosten tragen. Hierzu hat sich in der Energiewirtschaft der Spruch „Die Sonne schickt keine Rechnung“ eingebürgert.
So lag 2024 der gewichtete Durchschnitt der LCOE für Onshore-Wind bei rund 0,034 USD pro kWh und für Photovoltaik bei etwa 0,043 USD pro kWh, was Solar und Wind zu den günstigsten Formen neuer Stromerzeugung macht. Während die Gestehungskosten für Offshore-Wind (-59 Prozent) und Bioenergie (-25 Prozent) über die letzten beiden Jahrzehnte laut der IRENA-Analyse ebenfalls gesunken sind, haben Geothermie (+6 Prozent) und Wasserkraft (+47 Prozent) sogar Kostenzuwächse zu verzeichnen.
Insgesamt entfiel 2024 ein Anteil von 92,5 Prozent an allen neu errichteten Kraftwerkskapazitäten weltweit auf EE-Projekte – ein Ausdruck der technologischen Lernkurven, ökonomischen Skaleneffekte und Effizienzsteigerungen in den letzten drei Jahrzehnten. Anders gesagt: Wer heute irgendwo auf der Welt ein neues Kraftwerk baut, baut in über 9 von 10 Fällen eine Anlage der Erneuerbaren Energien.
Systemkosten
Eine sinnvolle Annäherung an die Systemkosten Erneuerbarer Energien gelingt weniger über eine einzelne Kennzahl als über einen Perspektivwechsel: weg von der einzelnen Anlage und ihren Kosten hin zum funktionierenden Gesamtsystem. Systemkosten sind zusätzliche Kosten, um die technische Funktionsfähigkeit des Stromsystems zu gewährleisten. Sie gehen über die reinen Gestehungskosten einzelner Anlagen hinaus und umfassen etwa die Kosten für Netze, Flexibilität und Systemdienstleistungen.
Wichtig dabei ist zu verstehen, dass jede Erzeugungstechnologie Systemkosten verursacht. Auch ein Kohlekraftwerk benötigt einen Netzanschluss, eine ausgefeilte Brennstofflogistik und begleitende Spitzenlastkraftwerke (Peaker), etwa Gaskraftwerke. Vielmehr erfordert der Wandel eines Stromsystems, das bisher auf wenigen fossilen Großkraftwerken basiert, hin zu einem hochgradig dezentralen System aus Millionen Anlagen, die Strom schwankend einspeisen, einen radikalen Umbau mit entsprechenden, häufig einmaligen Kosten.
Ein detaillierter Vergleich der Systemkosten fossiler und erneuerbarer Stromsysteme würde den Rahmen dieses Artikels (endgültig) sprengen. Verschiedene Studien haben sich an der Berechnung und dem Vergleich der Systemkosten eines Stromsystems auf Basis von 100 Prozent Erneuerbaren Energien versucht, darunter Fraunhofer ISE, Agora Energiewende oder die Lappeenranta-Lahti University of Technology (LUT).
Subventionen von Erneuerbaren Energien
Wie bereits erwähnt haben viele Länder weltweit den technologischen und marktlichen Hochlauf der Erneuerbaren Energien mit Subventionen gestützt und tun dies nach wie vor. Direkte staatliche Subventionen für erneuerbare Energien umfassen weltweit finanzielle Unterstützungen wie Einspeisevergütungen, Investitionsanreize, Steuervergünstigungen und Zuschüsse, die gezielt den Ausbau von Wind-, Solar-, Wasserkraft- oder Bioenergieprojekten fördern. Laut einer Übersicht der International Renewable Energy Agency (IRENA) lagen die globalen direkten Subventionen für erneuerbare Energien im Jahr 2017 bei rund 166 Milliarden USD. Eine Inventur des International Institute for Sustainable Development kommt für das Jahr 2023 und für die G20-Länder auf eine Summe von 168 Milliarden USD an direkter öffentlicher Unterstützung für erneuerbare Stromerzeugung und Integration, was wiederum bedeutet, dass nicht nur die direkten Kosten für die Subventionierung der Stromerzeugung berücksichtigt wurden, sondern auch Systemkosten.
Auch hier ist ein Vergleich mit direkten Subventionen für fossile Energieträger je nach Studienauswahl kompliziert. Einigkeit herrscht allerdings durchaus darüber, dass fossile Energien selbst heute noch ein Vielfaches der direkten Subventionen erhalten, die für Erneuerbare Energien aufgebracht werden. So schätzt etwa der Internationale Währungsfonds (IMF) in seinem Bericht “Fossil Fuel Subsidies Data: 2025 Update”, dass die expliziten (direkten) Subventionen für fossile Energien, etwa durch direkte Preisstützung oder Steuervergünstigungen, im Jahr 2024 bei rund 725 Milliarden USD lagen, ohne Berücksichtigung der vielfach größeren impliziten bzw. externen Kosten. Der erwähnte IRENA-Bericht meldet für das Jahr 2017 447 Milliarden USD an direkten staatlichen Subventionen für fossile Energieträger.
Folgen der Erneuerbarne Energien
Betrachtet man die Folgen einer immer weiter fortschreitenden Marktdurchdringung der Erneuerbaren Energien, muss zuerst eine einfache Feststellung stehen: Diese Folgen sind gewaltig, und zwar auf vielen Ebenen. Sie ergeben sich aus verschiedenen Eigenschaften der Erneuerbaren Energien, die sie fundamental von fossilen Energien und somit von unserem bisherigen, gewohnten Energiesystem unterscheiden.
Effizienz von Erneuerbaren Energien
Erinnern wir uns an die auf den ersten Blick ernüchternde Erkenntnis weiter oben im Artikel, dass Solar, Wind & Co. zwar inzwischen wirklich nennenswerte Anteile an der globalen Stromerzeugung übernommen haben und zusätzlich zwar weiter wachsen, allerdings noch immer nur 15 Prozent des gesamten Energiebedarfs der Menschheit stillen. Der naheliegende Gedanke ist: Wir müssen also die 15 Prozent so oft multiplizieren, bis wir bei 100 Prozent landen, rundum also sieben Mal. Genau an dieser Stelle tappen viele Beobachter in die Primary Energy Fallacy, also den Trugschluss anzunehmen, dass alle Primärenergie aus fossilen Energien durch Erneuerbare ersetzt werden muss. Es ist ein Trugschluss, weil wir glücklicherweise nicht sieben Mal so viele PV-Anlagen, Windräder etc. bauen müssen, um auf 100 Prozent Erneuerbare Energien am Energiebedarf der Menschheit zu kommen. Warum? Weil wir nicht die kompletten 85 Prozent der (Primär-)Energie ersetzen müssen, die fossile Technologien heute weltweit noch decken.
Ein kleines Beispiel: Wenn Sie mit einem Auto mit herkömmlichem Verbrennungsmotor 100 Kilometer weit fahren und sechs Liter Benzin auf der Reise verbrauchen, sind aus den etwa 52 Kilowattstunden an Energie, die im Benzin enthalten sind, nur sieben bis zehn Kilowattstunden an den Rädern angekommen. Mit dem Rest konnten Sie Spiegeleier auf der Motorhaube braten, aber er hat sie keinen Meter weiter vorangebracht, denn es ist schlicht Abwärme gewesen, die Sie produziert haben.
Diese Eigenschaft der fossilen Energien, dass bei ihrer Verbrennung sehr viel Wärme entsteht, die nur in einem kleinen Maße genutzt werden kann (etwa in unserem Beispiel um den Innenraum des Autos zu heizen), hilft bei der Umstellung auf ein (grün)strombasiertes Energiesystem. Denn Strombasierte Systeme sind viel effizienter als verbrennungsbasierte Systeme. Bei dem Umstieg auf strombasierte Systeme erhalten wir also eine Art Technologiedividende in Form einer erhöhten Effizienz des Gesamtsystems. Zur Orientierung: Über die Hälfte der Energie in fossilen Systemen geht auf dem Weg zu nutzbarer Energie verloren. Erneuerbare Energien erzeugen Strom jedoch direkt, ohne den Umweg der Verbrennung, und strombasierte Verbraucher wie Elektromotoren oder Wärmepumpen nutzen Strom ebenfalls direkt ohne den Umweg der Verbrennung. Im Ergebnis gehen Gedankenexperimente davon aus, dass bei einer konsequenten Umstellung der Energiewirtschaft auf eine Stromwirtschaft eine Verringerung des globalen Endenergiebedarfs um bis zu 40 Prozent wahrscheinlich ist. Eine stattliche Dividende…
Daher wandelt sich der Fokus bei der Energiewende auch zunehmend weg von einem reinen Ausbau der Erneuerbaren Energien hin zur zusätzlichen Umstellung der gesamten Energiewirtschaft auf ein strombasiertes System, was wiederum ganz eigene Herausforderungen und Kosten mit sich bringt. Hierfür haben sich Begriffe wie „Sektorkopplung“, „All-Electric Society“ oder in neuerer Zeit auch „Electrotech Revolution“ etabliert.
Volatilität von Erneuerbaren Energien
Kommen wir zur größten Herausforderung der Erneuerbaren: ihre eigene Volatilität. Auch wenn diese Volatilität in der Stromerzeugung, wie wir weiter oben gesehen haben, nicht alle Technologien der Erneuerbaren Energien betrifft, so doch die beiden, die so günstig geworden sind, dass sie den weltweiten Zubau klar dominieren, Photovoltaik und Windkraft.
Globale Analysen zeigen, dass PV-Anlagen je nach Standort Kapazitätsfaktoren von etwa 15 Prozent bis 25 Prozent erreichen, weil sie nur bei Tageslicht und bei ausreichender Sonneneinstrahlung Strom produzieren. Anders gesagt: PV-Anlagen laufen rechnerisch nur in 15 Prozent bis 25 Prozent der Zeit auf Volllast. Windkraftanlagen hingegen weisen deutlich höhere Kapazitätsfaktoren von etwa 25 Prozent bis 45 Prozent auf, da Wind rund um die Uhr weht und die Technik entsprechend mehr Energie über ein Jahr hinweg erzeugt. Einem Teil des Problems ließe sich noch recht „einfach“ mit der nötigen Überbauung der Erzeugungskapazität Rechnung tragen, sodass bei wenig Sonne und wenig Wind viele Anlagen dann doch genug Strom produzieren. Doch bleibt das größere Problem: Beide Technologien sind absolut wetterabhängig und können nicht auf Knopfdruck hinzugeschaltet werden, wenn mehr Strom im Netz benötigt wird. Auf Bild-Zeitung-Niveau formuliert: Wir können auch zehn Windräder anstatt einem bauen, doch wenn kein Wind weht, wird keines der zehn Windräder Strom produzieren.
Genau an dieser Stelle kommen die angesprochenen hohen Systemkosten der Erneuerbaren Energien ins Spiel. So günstig ihre Stromerzeugung im Vergleich zu fossilen Energieträgern inzwischen ist, so teuer (und komplex) ist es sicherzustellen, dass in jeder Sekunde genügend Strom im Netz fließt, wenn ein System zunehmend auf fluktuierenden Stromerzeugern wie Solar und Wind basiert.
Trotzdem sprechen wir hier erneut lediglich von einem nötigen Umbau des Stromsystems, nicht von einer Unmöglichkeit. Die Energieversorgung mit 100 Prozent Erneuerbaren Energien ist fraglos möglich, nur nicht im hergebrachten System (und mit dem hergebrachten Denken). In aller Kürze: Dominieren PV und Windkraft unser Energiesystem, erfolgt (übrigens bereits heute) ein kurzfristiger Ausgleich ihrer Volatilität über den Zusammenschluss steuerbarer Stromerzeuger der Erneuerbaren mit Batteriespeichern und steuerbaren Verbrauchern sowie über den Ausgleich über ein transnationales Stromnetz. Ein langfristiger Ausgleich der Volatilität, etwa während einer Dunkelflaute, wird zusätzlich über die Nutzung von großen Mengen an Energie erfolgen, die in Zeiten des Überschusses von Sonnenschein und Wind gleichsam „weggespeichert“ wurde, etwa in Form von Wasserstoff.
Dezentralisierung von Erneuerbaren Energien
Im Jahr 1990 versorgten etwa 800 Kraftwerke ganz Deutschland mit Strom. Heute sind es bereits über zwei Millionen „Kraftwerke“, denn jede Solaranlage und jedes Windrad zählt dazu. Dieser extreme Hochlauf an Dezentralisierung bringt Vor- und Nachteile mit sich. Grundsätzlich sind Systeme, die auf vielen Füßen denn auf wenigen basieren, weitaus resilienter gegenüber äußeren Schocks – Stichwort Klumpenrisiko. Zugleich erfordert eine erhöhte Dezentralisierung ein weitaus höheres Maß an Koordination. Glücklicherweise erfolgte der Zubau der Erneuerbaren Energien zur selben Zeit, als sich die Digitalisierung durchsetzte, sodass sich bei einer konsequenten Nutzung digitaler Tools auch ein Orchester mit Millionen Musikern dirigieren lässt.
Energiepreise
Bereits heute lässt sich der preisdämpfende Effekt von Photovoltaik und Windkraft am Spotmarkt beobachten: Immer wenn viel Wind weht oder die Sonne ausdauernd scheint, sinken die Preise für Strom rapide ab, teilweise sogar in den negativen Bereich. Verbraucher erhalten dann sogar Geld, um Strom abzunehmen. In einem System mit viel Stromerzeugung aus Photovoltaik und Windkraft kostet die reine Erzeugung von Strom also viel weniger als in einem fossilen System – eben weil keine oder nur sehr geringe Kosten für Brennstoffe, Transport, Personal etc. anfallen. Jedoch steigen die Kosten für Ausbau und Betrieb der Stromnetze und für die Absicherung der wind- und sonnenfreien Zeiträume, eben die Systemkosten. Von diesem System können vor allem flexible Erzeuger, Speicher und Verbraucher profitieren, da sie die Unter- oder Überspeisung aus Solar und Wind austarieren und entsprechend entlohnt werden.
Umweltfolgen
Ein Umstieg auf 100 Prozent Erneuerbare Energien hätte tiefgreifende Umwelt- und Klimawirkungen, vor allem durch den nahezu vollständigen Wegfall energiebedingter Treibhausgasemissionen. Da Wind-, Solar- und Wasserkraft im Betrieb kein CO₂ freisetzen, ließe sich der größte Einzelposten globaler Emissionen – die Verbrennung fossiler Energieträger – strukturell eliminieren, statt ihn lediglich zu begrenzen.
Zugleich würden viele begleitende Umweltbelastungen deutlich sinken: Luftschadstoffe wie Feinstaub, Stickoxide oder Schwefeldioxid gingen stark zurück, ebenso Eingriffe durch Förderung, Transport und Verbrennung von Kohle, Öl und Gas.
Dem stehen neue Umweltfragen gegenüber, etwa Flächenbedarf, Rohstoffgewinnung für Anlagen und Speicher oder lokale Eingriffe in Ökosysteme. Im Vergleich zu den kumulativen Schäden fossiler Energiesysteme gelten diese Effekte jedoch als räumlich begrenzter, zeitlich reversibler und politisch besser steuerbar – der ökologische Schwerpunkt verschiebt sich von dauerhafter Schadstoffemission hin zu Gestaltungs- und Abwägungsfragen der Infrastruktur.
Unabhängigkeit
Erneuerbare Energien sind nicht nur unendlich verfügbar, sauber und zunehmend günstig, sie sind auch heimisch. Dies ermöglicht es Ländern, die keinen eigenen Zugang zu fossilen Rohstoffen (mehr) haben, ihre Energieversorgung selbst zu übernehmen. Besonders für Länder, die heute eine hohe Abhängigkeit von fossilen Importen aufweisen, wie etwa die EU (58 Prozent des Energieverbrauchs durch fossile Importe gedeckt) oder Japan (84 Prozent), stellt der Einsatz von Erneuerbaren Energien daher eine Möglichkeit dar, ein höheres Maß an außen-, sicherheits- und wirtschaftspolitischer Unabhängigkeit zu erreichen. Die heutigen Abhängigkeiten wurden erneut vor wenigen Jahren während der Energiekrise 2021-2023 sichtbar, als der plötzlich ausbleibende Import von russischem Erdgas zu gewaltigen Verwerfungen an den Energiemärkten sorgte und in der Folge die Inflation ansteigen ließ.
Herausforderungen und Zukunft der Erneuerbaren Energien
Allein aus ökonomischen Gründen ist es schwer vorstellbar, dass der globale Siegeszug der Erneuerbaren Energien noch aufzuhalten sein wird. Viel wahrscheinlicher scheint momentan eher eine weitere Beschleunigung des Ausbaus von Solarenergie und Windkraft sowie weiterer Cleantech-Technologien wie der E-Mobilität, der Batteriespeicher und von Wärmepumpen. Auch die bisherige Geschichte der Erneuerbaren Energien lässt eher vermuten, dass ihre Dynamik systematisch unterschätzt wird: Selbst Spezialisten wie die Internationale Energie-Agentur (IEA) haben die Geschwindigkeit des Ausbaus der Erneuerbaren Energien immer wieder notorisch unterschätzt.
Die Frage scheint also nicht mehr zu sein, ob die Erneuerbaren Energien bald die Stromerzeugung weltweit dominieren und nach einer erfolgreichen Sektorkopplung auch deren Energieerzeugung. Die Frage ist, ob ihr Ausbau schnell genug vonstatten gehen wird, um die gravierendsten Folgen des Klimawandels abzuwenden.
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