Chance für Industriebeschäftigung im post-fossilen Zeitalter

Neue WISO-Publikation “Sektorenkopplung”: Kohleausstieg bedeutet, alle Sektoren müssen ihren Beitrag zum Klimaschutz leisten

Die Entscheidung über den Kohleausstieg in Deutschland bedeutet für die Energiewende, dass nicht nur die Erzeugungskapazitäten Erneuerbarer Energien ausgeweitet werden müssen, sondern, dass auch die übrigen Sektoren mehr zur CO2-Reduzierung beitragen müssen als bisher. Die Sektorenkopplung gilt hierfür als Schlüsseltechnologie. Sie erlaubt die Nutzung von Erneuerbarem Strom als Energiequelle für Mobilität, Wärmeerzeugung und Industrieproduktion. Somit ermöglicht sie nicht nur den Übergang zu einer CO2-freien Energieversorgung, sondern gilt als Chance für Industriebeschäftigung im post-fossilen Zeitalter.

Vorwort von Philipp Fink, FES

Mit der Empfehlung, die Kohleverstromung bis zum Jahr 2038 in Deutschland zu beenden, hat die Kommission „Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ den Weg für die nächste Stufe der Energiewende freigemacht. Denn das Aus für die Kohlemeiler ermöglicht zugleich den Start ins post-fossile Zeitalter, das den Verzicht auf fossile Energieträger bis zum Jahr 2080 vorsieht. Ebenso stellt dieser Schritt einen wichtigen Beitrag zum Erreichen der Pariser Klimaziele dar. Für die Energiewende heißt diese Entscheidung nicht nur, dass der Ausbau der Erzeugungskapazitäten Erneuerbarer Energien vorangehen muss, sondern dass auch die übrigen Sektoren ihren Beitrag zur CO2-Reduzierung leisten und ausreichend Möglichkeiten bestehen müssen, um den Grünstrom zu nutzen.

In diesem Zusammenhang rückt das Konzept der Sektorenkopplung zunehmend ins politische und öffentliche Interesse. Gerade mit Blick auf die langfristigen Klimaschutzziele, global wie national, werden gegenwärtig technologische Ansätze diskutiert, durch die sich die Strom-, Wärme- und Verkehrssektoren besonders effizient verknüpfen lassen. Die Hoffnung ist, so über Synergieeffekte die Klimaziele schneller und effektiver erreichen zu können. Außerdem verbindet sich mit der Sektorenkopplung das Ziel, Strom aus Erneuerbaren Quellen in Form von Wasserstoff oder Methan zu speichern, um sie als Energie- und Wärmequelle zu verwenden. Doch die Sektorenkopplung kann noch mehr. Mittels der PtX-Verfahren können synthetische Kraft-, Schmier-, Verbund- und Kohlenstoffe hergestellt werden, die in der Industrie- und Chemieproduktion, in der Mobilitäts- und Bauwirtschaft Verwendung finden. Somit sehen viele Expert_innen in der Sektorenkopplung eine Schlüsseltechnologie, nicht nur um langfristig den Übergang zu einer weitgehend CO2-neutralen Energieversorgung zu realisieren, sondern auch als eine Chance für Industrieproduktion und Beschäftigung im post-fossilen Zeitalter.

Doch wie soll diese nächste Stufe der Energiewende am besten gestaltet werden? Thomas Bruckner und Hendrik Kondziella von der Universität Leipzig haben in der vorliegenden Publikation den aktuellen Wissensstand zur Sektorenkopplung allgemein verständlich zusammengefasst und bieten eine umfassende Begriffsklärung. Darüber hinaus zeigen die Autoren die momentanen technologischen Grenzen der Sektorenkoppelung auf und diskutieren ihre volkswirtschaftlichen Kosten. Dennoch hat die Sektorenkopplung in ihren Augen das Potenzial, dem Ziel einer dekarbonisierten Wirtschaft auch volkswirtschaftlich kostenoptimal näherzukommen. Entscheidend dafür wird es aber sein, dass die richtigen Preissignale gesetzt werden, beispielsweise durch eine CO2-Bepreisung. Ebenfalls müssen die Rahmenbedingungen politisch so gestaltet werden, dass eine entsprechende Nachfrage nach den Technologien erzeugt wird und Investitionen in diese Technologien und ihre Anwendung erfolgen. Die Autoren geben daher abschließend politische Handlungsempfehlungen, die helfen können, einerseits bestehende Barrieren einer stärkeren Kopplung der Sektoren abzubauen und andererseits zielgenau Verfahren der Sektorenkopplung zu fördern – damit die nächste Stufe der Energiewende gelingt.

Kurzfassung

Das Klimaabkommen von Paris verpflichtet die unterzeichnenden Staaten dazu, besondere Anstrengungen zu unternehmen, um die Veränderung der globalen Mitteltemperatur auf einen Wert von 1,5 Grad zu begrenzen. Für Deutschland bedeutet dies im Kontext der Energiewendeziele (Bundesregierung 2010), bis 2050 eine Treibhausgasminderung um mindestens 95 Prozent anzustreben. Aufgrund unvermeidbarer Emissionen in anderen Sektoren leitet sich für den Stromsektor daraus das Ziel einer Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien (EE) ab.

Eine Schlüsseltechnologie zur Realisation einer solchen Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien und damit für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende als Ganzes betrachtet stellen die Verfahren der Sektorenkopplung dar. Dabei gilt: Eine umfassende Bewertung der infrastrukturellen Sektorenkopplung muss die kumulierten CO2-Emissionen betrachten – ein möglichst früher Wechsel von fossilen zu Erneuerbaren Energien (Fuel-Switch) in allen Sektoren schont das zulässige CO2-Budget. Mittelfristig gelingt dies durch die Nutzung von Erdgas, das langfristig zunehmend durch grüne Gase (d. h. mit Erneuerbarem Strom synthetisch erzeugtem Wasserstoff oder Methan bzw. Biogas) ersetzt wird.

Die Nutzung von Erneuerbarem Strom zur ambitionierten Dekarbonisierung aller Sektoren und Emissionsbereiche erfordert eine umfassende Kopplung mehrerer Infrastrukturen durch den Einsatz der sogenannten Power-to-X-Verfahren: Power-to-Heat (Einsatz von EE bei der Wärmeerzeugung, kurzfristig), Power-to-Mobility (Elektromobilität, mittelfristig) sowie Power-to-Gas (grüne Gase, mittelfristig) und Power-to- Liquid (synthetische Kraftstoffe, langfristig). Hierdurch wird es möglich, Erneuerbaren Strom im Wärmesektor und (über die Elektromobilität) im Verkehrssektor zu nutzen.

Wegen der in unregelmäßigen Abständen auftretenden sogenannten Dunkelflauten (eine z. T. mehrere Wochen anhaltende Wetterlage mit wenig Wind und wenig Sonnenlicht) ist eine zunehmende Vollversorgung mit Erneuerbaren Energien in allen Sektoren nur dann möglich, wenn elektrische Energie in ausreichendem Umfang über längere Zeiträume gespeichert werden kann. Die existierende Gasnetzinfrastruktur in Form von Gasspeichern und -netzen ist bei einer zukünftig angemessenen Zahl von vorzuhaltenden Gaskraftwerken über Power-to-Gas bspw. dazu in der Lage, die erforderliche Langzeitspeicherung zu leisten. Die Gasnetzinfrastruktur garantiert somit die Versorgungssicherheit von Strom und Wärme bei Dunkelflauten und zwar auch dann, wenn im Rahmen der Energiewende die gesicherte Leistung aus dem Bereich der Kern- und Kohlekraftwerke sinkt und/oder es im europäischen Strommarkt zu Knappheitssituationen kommen sollte.

Mangelnde Akzeptanz in der Bevölkerung gegenüber dem notwendigen Stromnetzausbau stellt eine Gefahr für den weiteren EE-Ausbau dar. Hier kann Power-to-Gas (PtG) abhilfe schaffen, denn PtG besitzt bereits bei einem EE-Anteil von 80 Prozent der Stromnachfrage ein signifikantes netzdienliches Einsatzpotenzial. PtG kann dann über die Nutzung der existierenden Gasinfrastruktur (in Form der Transportleitungen und Gasspeicher) Verzögerungen beim Stromnetzausbau ausgleichen. Die Kopplung des Strom- und Gasnetzes und der parallele Betrieb der dazugehörigen Infrastrukturen erhöht gleichzeitig die Resilienz der Energieversorgung.

Ambitionierter kosteneffizienter Klimaschutz erfordert bereits heute die schrittweise Einführung und mittelfristig den Markthochlauf der Power-to-X-Technologien, da das Erreichen der bezogen auf das Jahr 2050 volkswirtschaftlich gewünschten Größenordnung ohne längere Vorlaufzeiten nicht umsetzbar wäre.

Wesentliche Elemente zur volkswirtschaftlich angemessenen Förderung der Technologie der Sektorenkopplung beinhalten:

  1. eine alle Sektoren umfassende CO2-Bepreisung in einer stetig ansteigenden Höhe, die zu den angestrebten ambitionierten Klimaschutzzielen konsistent ist;
  2. die Schaffung eines „Level Playing Field“ in Bezug auf die staatlichen Zusatzkosten der Stromnutzung;
  3. die Forschungsförderung;
  4. die technologiespezifische Förderung des Markteintritts innovativer Technologien der Sektorenkopplung;
  5. das Vermeiden einer unnötigen Beschränkung der Technologieoffenheit (z. B. im Rahmen der Diskussion zu All- Electric-Ansätzen sowie zur Nützlichkeit mehrerer Infrastrukturen im Strom-, Gas- und Wärmebereich).

Zu den Autoren
Prof. Dr. Thomas Bruckner ist Inhaber der Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit sowie Direktor des Instituts für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM) der Universität Leipzig. Er ist dort gleichzeitig verantwortlich für die Forschungsstelle für Kommunale Energiewirtschaft.
Dr. Hendrik Kondziella ist Geschäftsführer der InfraRes GmbH in Leipzig. Er ist darüber hinaus wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM) der Universität Leipzig.

->Quelle: fes.de/sektorenkopplung-die-naechste-stufe-der-energiewende