Zukunft der Erneuerbaren

Intelligent vernetzte Ströme

Vom Harz bis in die Sahara ist vom "Internet der Energie" die Rede. Techniker, die die grüne Wende schaffen wollen, arbeiten an dieser Utopie.

Solarkraftwerk in in der Mojave-Wüste in Kalifornien. Bild: ap

Vom Druiberg aus betrachtet ist das mit der Energiewende kein Problem. Auf dem Hügel im Harz bläst der Wind unermüdlich, mächtige Windräder erzeugen Strom - die alten Modelle lärmen wie ein Schwarm Killerbienen, die neuen dagegen rauschen sanft wie ein weit entfernter Bach. Ein Teil der Ernte von den umliegenden Äckern wandert zur Stromerzeugung in Biogasanlagen.

Am Fuß des Hügels ruht Dardesheim, eine 1.000-Seelen-Gemeinde, wie aus einem Imagefilm für erneuerbare Energien: Der Ortskern ist gerahmt von roten Backsteinhäusern, auf den Dächern schimmern blaue Solarzellen, eine Anzeigentafel zeigt, wie viel Kohlendioxid eingespart wird. In der Schule experimentieren die Kinder mit Solarmodulen und Mini-Windmühlen.

"Die Zukunft beginnt im Harz" - mit diesem Slogan warb die Region kürzlich auf der weltgrößten Industrieshow, der Hannover Messe. Fukushima war keine vier Wochen her und die milliardenschwere Ökoindustrie wollte in Hannover zeigen, dass sie in die Bresche springen kann. Selbst Atomkonzerne druckten sich Windräder vor blauem Himmel auf ihre Messestände.

In Hannover gewinnt man den Eindruck, dass überall in Deutschland entwickelt und investiert wird: in billigere, stärkere Windräder, dünnere Solarzellen, die aus weniger Material mehr Leistung herausholen, und vor allem in eine Infrastruktur, die Energie sparsamer und intelligenter einsetzt. Die grüne Technik soll die Energieversorgung des 21. Jahrhunderts sichern. Ab 2050 soll Deutschland nicht nur ohne Atom, sondern auch fast ohne Kohle auskommen, fast hundert Prozent seines kompletten Energiebedarfs, also zum Heizen, für Mobilität sowie Strom, können dann auch aus erneuerbaren Quellen kommen. 2010 waren es nicht einmal zehn Prozent. Die Energiewende soll sicher, zuverlässig und bezahlbar sein.

Die dumme Stromversorgung

Situation: 16,8 Prozent des Stroms in Deutschland stammen heute aus erneuerbaren Quellen. Bis 2020 will die Regierung 35 Prozent, die Branche der erneuerbaren Energien spricht von 47 Prozent. Mit 12,7 Milliarden Euro förderten die Bürger im Jahr 2010 den Ausbau über ihre Stromrechnung: 6 Euro im Monat für einen Dreipersonenhaushalt.

Investition: Wenn 40 Prozent des Stroms und 18 Prozent der Wärme bis 2020 erneuerbar werden, kostet das laut Deutschem Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) 136 Milliarden Euro mehr als fossile Energie. Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung kalkuliert bis dahin mit 20 Milliarden Euro pro Jahr. Dazu kommen nach Rechnung der Bundesnetzagentur 23 bis 56 Milliarden für die Stromnetze. Die Deutsche Energie-Agentur spricht von Strompreiserhöhungen um 20 Prozent.

Gewinn: Volkswirtschaftlich lohnen sich die erneuerbaren Energien: 2010 arbeiteten in Deutschland 367.400 Menschen in der Branche. Weil weniger Rohstoffe importiert werden müssen, rechnet das DLR damit, dass sich ab 2020 die Investition für Deutschland auszahlt. Bis 2050 könnte die Energiewende vollzogen sein, der Gewinn summiert sich gegenüber fossiler Energie dann auf 665 Milliarden Euro, wenn Öl, Gas und Kohle so teuer werden wie angenommen. Erneuerbare führen auch zu weniger Schadstoffen. Damit kalkuliert, sind Erneuerbare laut DLR schon heute in der Gewinnzone. (ia)

Das Problem dabei: Kohle, Öl und Erdgas sind nichts anderes als gewaltige Energiespeicher aus Jahrmillionen von Sonneneinstrahlung. Man kann sie im Keller stapeln und in Tanks füllen und dann verheizen oder verstromen, wenn es eben nötig wird. Windmühlen und Solarzellen produzieren dagegen wetterabhängig. Was also passiert, wenn es Nacht ist oder kein Lüftchen weht? Woher kommt dann der Strom?

Der kann theoretisch in andere Energieformen umgewandelt und so gespeichert werden: etwa in Stauseen, in die das Wasser hochgepumpt wird, oder in Form von Druckluft, die in alte Erdgasspeicher gepresst wird. Beides kann bei Bedarf Turbinen antreiben, die wieder Strom erzeugen - Techniken, die schon heute verwendet werden. Künftig soll Strom zudem genutzt werden, um aus Wasser Wasserstoff abzuspalten oder mit CO2 zu Erdgas weiter zu veredeln. Auch das sind Stromspeicher.

Allerdings geht je nach Technologie bis zur Hälfte des eingesetzten Stromes verloren, auch die Anlagen sind teuer. Entscheidend für eine günstige grüne Energieversorgung ist deshalb, so wenig wie möglich Geld in Speicher stecken zu müssen. Und dazu braucht es: das Netz. Das bedeutet, dass es den Kühlschrank in Dardesheim künftig interessieren könnte, wenn in der Wüste Nordafrikas ein Sandsturm ansteht.

Momentan allerdings ist die Stromversorgung zu dumm für so etwas. Deshalb darf ein Wörtchen nie fehlen, wenn irgendjemand irgendetwas über die Zukunft der Energieversorgung äußert: "smart". Das Stromnetz ist auf einmal ein "smart grid", der Haushalt wird zum "smart home", Mannheim zur "smart city" und Stromzähler nennen sich "smart meter". Die Unternehmen der deutschen Elektro- und Informationstechnik halten nach einer Umfrage des Verbandes VDE intelligente Stromnetze nach der Energieeffizienz für den wichtigsten Markt der Zukunft.

Intelligente Stromnetze sollen künftig dafür sorgen, dass Strom dann verbraucht wird, wenn ihn Wind und Sonne liefern. Schon heute ist bei starkem Wind und langer Sonnenstrahlung das Stromnetz derart vollgepumpt mit Energie, dass diese sogar verschenkt wird. Dank exakter Wetterdaten kann gegenwärtig bereits mit 24 Stunden Vorlauf vorhergesagt werden, wie viel Strom die regenerativen Quellen liefern.

Künftig soll der Strompreis auch für Privathaushalte schwanken, mit Vorlauf und je nach Angebot. Einige Geräte im Haushalt können ihn dann verbrauchen, wenn er günstig ist. Bei viel Wind und damit viel Strom kühlen sich alle Kühlschränke einfach ein paar Grad zusätzlich ab. Der Verbraucher passt sich also dem Stromangebot an, weil es günstiger ist. Das löst das Problem des unsteten Ökostroms zwar nicht vollständig, mindert es aber zumindest.

Dieses "smart grid" nennen manche auch "smart shit": Sie befürchten Cyberkriminalität und Datenklau. Denn wenn künftig alle Geräte und Kraftwerke vernetzt sind, werde ein "Internet der Energie" entstehen, das genauso anfällig ist wie das World Wide Web. Aus den Steuerdaten für Haushaltsgeräte ließe sich dann nämlich ziemlich genau ablesen, wann in einem Haushalt Kaffeemaschine, Fernseher oder Haartrockner laufen. Bereits seit Anfang 2010 müssen intelligente Stromzähler in jedes neue Haus oder bei jeder großen Renovierung eingebaut werden. Ein Horror für Datenschützer. Die detaillierte Erfassung des Energieverbrauchs könne zu Verletzungen der Persönlichkeitsrechte führen, warnen sie.

Virtuelle Kraftwerke in der Probe

Zurück nach Dardesheim. Die Zukunft, von der dort die Rede ist, heißt ebenfalls Vernetzung. Die Idee nennt sich "virtuelles Kraftwerk" oder schlicht Kombikraftwerk. Windmühlen, Solarzellen und Biogasanlagen sind überall in der Landschaft verteilt, können aber so gesteuert werden, dass sie wie ein fossiles Kraftwerk an einem Standort wirken.

Auf der Hannover Messe ist die Leitzentrale eines solchen Kraftwerkes aufgebaut. Auf den Monitoren stapeln sich in Echtzeit Balken, die zeigen, wie viel Strom gerade welche Anlage liefert: Windstrom in Blau zuckt nach oben und unten wie der DAX in der Finanzkrise. Der gelbe Sonnenstrom ist weniger überraschend in der Nacht nicht vorhanden, um 12 Uhr mittags ist der Balken sehr hoch. Das grüne Biogas lässt sich immer dann in Strom verwandeln, wenn die Windkraft streikt, auch Wasserkraft könnte diesen Job übernehmen.

Das Projekt zeigt: Regenerative Energien können sich gegenseitig ausgleichen, wenn sie in einem intelligenten Netz regional zusammengeschaltet werden. Theoretisch zumindest, denn momentan werden die Anlagen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz bezahlt, nach dem es Geld gibt, wenn Strom ins Netz kommt - egal wann. Doch in ein paar Jahren läuft diese Art der Vergütung aus, dann muss sich die Ökoenergie dem Markt stellen. Möglicherweise im Verbund eines Kombikraftwerkes.

Kurt Rohrig ist einer der Beteiligten des Projekts, doch er denkt noch viel weiter. Formal ist er stellvertretende Institutsleiter des Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik in Kassel, 53 Jahre alt und so was wie der Prophet, auf den jetzt alle hören. Er gehört zu den Wissenschaftlern, bei denen nach Fukushima die Politiker anriefen, um zu erfahren, wie das denn schneller gehen kann, mit der grünen Energieversorgung in Deutschland. "Nicht in Deutschland, in Europa" verbessert er. Nur wenn der ganze Kontinent seine Energieversorgung gemeinsam gestalten, klappt es mit der grünen Wende.

"Windkraft liefert bereits zuverlässig Strom. Man muss sie nur aus der Distanz betrachten", sagt Rohrig. Europaweit gleichen sich verschiedene Wetterlagen und jahreszeitliche Schwankungen aus, so dass immer irgendwo genug Wind bläst. Liegt über Norddeutschland ein flaues Hoch, muss irgendwo ein benachbartes Tief für kräftigen Wind sorgen. Aber was ist mit Extremwetterlagen? Kälteeinbruch von Neapel bis Oslo?

"Wir haben das für einen Zeitraum von zehn Jahren komplett durchgerechnet", sagt Rohrig. Ergebnis: Mit den vorhandenen Netzen müsste Europa acht Prozent seines jährlichen Strombedarfs speichern, um auch für den Extremfall gewappnet zu sein. Mit einem idealen Netz wäre es gerade mal ein Zehntel davon. Ideal heißt, dass Windstrom absolut flexibel überall hin geleitet werden kann. Zur Not von Südspanien nach Berlin.

Hinter Rohrigs Schreibtisch hängt eine Karte mit den Stromtrassen, die bereits heute durch Europa führen. Von England bis in die Ukraine und die Türkei, eine führt sogar nach Marokko. Allerdings gibt es überall Engpässe, das ideale Netz ist noch weit entfernt. Die EU hat deshalb bereits seit Jahren die wichtigsten transeuropäischen Stromtrassen definiert.

Das erste Stück des großen Traums vom Ausbau der Netze soll sogar nach Afrika führen. Die Idee treibt die im Juli 2009 ins Leben gerufene "Desertec Industrial Initiative" (Dii) an, eine riesige Industrie-Allianz. Zu den Gründern zählen die Deutsche Bank, die Münchner Rück, Eon, RWE, aber auch Solarfirmen wie Schott. Mittlerweile sind es 19 Mitglieder, darunter auch spanische, italienische und französische Firmen.

Kamel mit Solarpanelen auf den Höckern

Bei der Dii in München arbeiten etwa dreißig Menschen an dieser ziemlich großen Idee: in der nordafrikanischen Wüste Sonnenstrom erzeugen, in gewaltigem Ausmaß. 17 Prozent der Stromversorgung in Europa sollen damit gedeckt werden, allerdings erst 2050. Das erste Projekt ist verwirklicht und hängt als Poster an einer Bürotür: Es handelt sich um ein Kamel, das zwei Solarpanele auf den Höckern trägt und von einem Beduinen durch die Wüste gezogen wird.

Ein kleiner Scherz des Teams um Paul van Son, den Vorsitzenden der Dii, der das ganze Projekt umsetzen soll. "Wir leben in einer historischen Zeit", sagt er und malt in seinem Büro Zeitskalen in die Luft, um das Ende der Ära von Kernenergie und fossilen Energieträgern zu skizzieren.

Desertec ist quasi das Gegenteil eines Kombikraftwerks. Es ist ein gigantischer Plan, eine "Aufgabe für Generationen", wie es Claudia Kemfert nennt, die führenden Energieökonomin in Deutschland. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat errechnet: 2.500 Quadratkilometer müssten in der Wüste mit Parabolspiegeln bedeckt werden. Sie bündeln Sonnenlicht, um mit der Hitze Turbinen anzutreiben. Die Kraftwerke können auch nachts Strom produzieren, weil die Hitze kurze Zeit problemlos in Flüssigsalz-Tanks gespeichert werden kann. Die Technik ist ausgereift, in Kalifornien und Spanien liefern derartige Kraftwerke seit Jahren Energie.

In Nordafrika könnten sie quasi nebenbei ein Großteil des Strombedarfs der Länder in der Region decken. Falls die Kraftwerke mit Meerwasser statt mit Luft gekühlt würden, könnte zudem genug Trinkwasser für Millionen von Menschen erzeugt werden. Allerdings müssen dazu circa 3.600 Kilometer Gleichstrom-Leitungen nach und durch Europa gelegt werden. Gesamtkosten etwa 400 Milliarden Euro, wobei Desertec keinen Hehl daraus macht, dass das alles nur grobe Schätzungen sind. Zum Vergleich: Greenpeace hat errechnet, dass die deutsche Atomwirtschaft mit mindestens 204 Milliarden Euro subventioniert wurde, die Investitionen der Privatwirtschaft nicht mitgerechnet. Damit deckte sie 2010 28 Prozent des Strombedarfs - in Deutschland, nicht in Europa.

Kritische Stimmen zu Desertec gibt es. Der verstorbene SPD-Politiker und ehemalige Vorsitzende von Eurosolar, Hermann Scheer, fürchtete, mit Desertec werde nur die Struktur des fossilen Energiezeitalters kopiert: Großkraftwerke, in den Händen weniger Konzerne, die die Preise diktieren. Rohrig dagegen hält das Projekt für sinnvoll. Es sei eine gute Ergänzung zur regionalen, dezentralen Versorgung etwa mit Kombikraftwerken. Sie können kaum genug Energie für die großen Industriezentren liefern. Ähnlich sieht es auch Kemfert. "Der Wettbewerb bei regenerativen Großkraftwerken ist voll entbrannt. Das ist ein gutes Zeichen. Aus EU-Sicht sind diese Projekte essenziell", sagt sie, auch in Bezug auf die großen Windparks im Meer. Diese Milliardeninvestitionen schultern ebenfalls Großkonzerne.

Energieregion Orient und Europa

Auch die EU steht hinter Desertec. Günther Oettinger und van Son kennen sich gut, der EU-Energiekommissar ist ein Fan des Wüstenstroms. Erst kürzlich veröffentlichten die EU-Außenbeauftragte Catherine Ashton und Nachbarschaftskommissar Stefan Füle ihre neue europäische Nordafrika-Politik.

Teil dessen ist eine "Energiegemeinschaft EU-Südlicher Mittelmeerraum". Es geht um "Erzeugung und Management von Energie aus erneuerbaren Energieträgern, insbesondere von Solar- und Windenergie". Das solle auch die Umwälzungen in Ägypten und Tunesien unterstützen - auch wenn man vorher bereitwillig mit den alten Regimen verhandelt hat.

Wohlstand, Wasser, Jobs und Perspektive für die Menschen im Nahen Osten und in Nordafrika verspricht sich die EU. Es sei gar das perfekte "Anti-Terror-Programm", heißt es auf der Desertec-Webseite. Orient und Europa wachsen zu einer Energieregion zusammen - mit wechselseitigen Abhängigkeiten, was nach liberaler These der beste Weg zum Frieden ist. Das klingt wie die messianischen Erwartungen, die man in den 50er Jahren der Kernkraft entgegenbrachte.

"Ich bin kein Öko, ich versuche, die Dinge rational zu sehen", sagt van Son dazu und rückt ein paar Vorurteile zurecht: "Desertec ist kein konkretes Projekt, wir stellen hier keinen Businessplan über 400 Milliarden auf. Es ist eine Entwicklung, die wir in Gang setzen wollen." Noch hat keine Firma viel mehr als die 75.000 Dollar Dii-Jahresbeitrag bezahlt. Momentan sieht es in den Räumlichkeiten der Initiative aus wie in einem stinknormalen Ingenieurbüro. Man rechnet, was geht, und knüpft Kontakte in alle Welt.

Van Son sagt, ohne die lokale Bevölkerung in Nordafrika zu gewinnen, werde kein Solarkraftwerk Realität. "Ohne soziale Akzeptanz und Teilhabe der lokalen Bevölkerung an Solar- und Windprojekten ist nichts möglich. Das ist ein Wirtschaftsfaktor." Andererseits will die Wirtschaft vor allem eins: Das Zeug soll sich rechnen. Momentan kalkulieren sie in München das erste Modellprojekt durch. Ein Sonnenkraftwerk in Marokko, mit 500 Megawatt Leistung, so viel wie ein eher kleiner Atomreaktor. Vier Fünftel des Stromes soll nach Europa. EU oder Weltbank werden das Projekt unterstützen müssen. Die ersten 10 bis 15 Jahre, so van Son, werden die Kosten des Wüstenstroms über den Marktpreisen liegen. "Die nächste Generation wird die Früchte ernten", sagt er.

Dardesheim erntet bereits heute. Die Gemeinde exportiert Energie und vor allem eine Vision. Selbst der indische Minister für erneuerbare Energien war schon hier und soll im Helikopter begeistert ausgerufen haben: Auch Indien solle eine solche Kombination aus Solar- und Windkraft haben.

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