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16.01.2020

Energiewende: Dezentral oder Zentral? ESYS-Stellungnahme zur Energiewende

Anlass

Dezentraler oder zentraler Ausbau von Erneuerbaren – diese Alternative spielt in der öffentlichen Debatte um die Energiewende oft eine wichtige Rolle. Für die Energiewende ist diese Unterscheidung jedoch letztlich nicht entscheidend. Diesen Schluss legt die Stellungnahme von Energieforschern nahe, die im Rahmen des Projekts „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS) von Leopoldina, acatech und der Union der Deutschen Akademien der Wissenschaften erarbeitet wurde und am 16. Januar veröffentlicht wurde. So sind die Wissenschaftler überzeugt, dass eine klare Unterscheidung nicht existiert. Beide Ansätze haben Vor- und Nachteile. Zum Beispiel sei es zwar bei einer Konzentration auf eine möglichst verbrauchernahe Stromerzeugung und Lastenausgleich zunächst möglich, weniger Stromleitungen zu bauen, jedoch müsste der Netzausbau mit zunehmender Umstellung auf Erneuerbare nachgeholt werden.Konsequenterweise haben die Forscher daher eine Liste von sechs Forderungen für einen Energiewende-Erfolg entwickelt, in der sie eine Empfehlung für eine der beiden Alternativen vermeiden. Stattdessen fordern sie, den Ausbau der Erneuerbaren zu beschleunigen, die Stromnetze entweder sofort konsequent auszubauen oder regionale Netze zu schaffen, die durch Photovoltaik (PV), Speicher und Power-to-Gas zumindest zum Teil in der Lage sind, Verbrauch und Erzeugung auszupendeln. Der Stromnetzausbau könne unter diesen Umständen später erfolgen, man kann aber nicht auf ihn verzichten. Dafür notwendig sei jedoch eine konsequente Digitalisierung der Verteilnetze, eine vereinfachte Regulierung und eine verbesserte Teilnahme der Bürgerinnen und Bürger an der Planung der Energiewende.

 

Übersicht

     

  • Prof. Dr. Volker Quaschning, Professor für Regenerative Energiesysteme, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
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  • Prof. Dr. Christian Rehtanz, Institutsleiter, Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft (ie3), Technische Universität Dortmund
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  • Prof. Dr. Roland Dittmeyer, Institutsleiter, Institut für Mikroverfahrenstechnik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen
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  • Prof. Dr. Uwe Leprich, Offen, Universität des Saarlandes
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  • Dr. Andreas Bett, Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg
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  • Eva Hauser, Stellvertretende wissenschaftliche Leiterin, Institut für Zukunftsenergiesysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (IZES), Saarbrücken
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  • Prof. Dr. Michael Sterner, Leiter der Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher FENES, Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg
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  • Frank Peter, stellvertretender Direktor, Agora Energiewende
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Statements

Prof. Dr. Volker Quaschning

Professor für Regenerative Energiesysteme, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

„Die Stellungnahme bezieht sich auf ein für die Energiewende sehr relevantes Themengebiet und die im Fazit genannten Eckpfeiler umfassen wichtige und zentrale Punkte. Es wird allerdings suggeriert, dass der Windkraftausbau an Land durch einen verstärkten Offshore-Windkraftausbau zumindest teilweise kompensiert werden könnte. Dafür sind angesichts der doch recht begrenzten Flächen innerhalb der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone in der Nordsee die Potenziale gar nicht gegeben. Darum wird Deutschland ohne den verstärkten Ausbau der Windkraft in Mittel- und Süddeutschland aus eigener Kraft überhaupt nicht klimaneutral werden können. Die genannte installierte Leistung an PV und Windkraft für das Jahr 2050 werden definitiv nicht ausreichen, um eine Klimaneutralität zu erreichen.“

„Außerdem wird ein Zeitrahmen bis zum Jahr 2050 für die Energiewende genannt. Möchte Deutschland seinen Beitrag zur Erfüllung des Pariser Klimaschutzabkommens leisten, muss eine Klimaneutralität bereits für das Jahr 2040 erreicht werden.“

„Richtig ist, dass mit der Beschleunigung es Energiewende-Tempos nicht auf einen Netzausbau gewartet werden muss. Wir können bereits jetzt den dezentralen Ausbau erneuerbarer Energien erheblich steigern. Der schnelle und umfangreiche Ausbau von Speichern sollte dafür aber schnellstmöglich in Angriff genommen werden.“

Prof. Dr. Christian Rehtanz

Institutsleiter, Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft (ie3), Technische Universität Dortmund

„Die Stellungnahme leistet mit vielen Aspekten zu der Frage, wie dezentrale Elemente im Gesamtsystem der Energieversorgung sinnvoll genutzt und ausgestaltet werden können, einen sinnvollen und ausgewogenen Beitrag. Bereits 2015 hat der VDE mit der Studie zum zellularen Ansatz einen grundlegenden Meilenstein für das Verständnis in diesem Bereich gesetzt.“

„Einige Aussagen der Stellungnahme sind jedoch einzeln betrachtet mit Vorsicht zu genießen oder dürfen ohne Kontext des gesamten Dokuments nicht missverstanden werden und sollen daher hier noch einmal betont werden. Die Aussage ‚Auch der Import von erneuerbaren Energien könnte die Flächenkonflikte in Deutschland entschärfen‘ bedeutet nicht, dass wir uns zurücklehnen und darauf hoffen sollten, dass in Wasserstoff oder synthetisches Gas umgewandelter PV-Wüstenstrom aus Saudi-Arabien oder den Vereinigten Arabischen Emiraten und Sonnenstrom in Südeuropa dazu führen, dass wir keine Flächen mehr für Windparks und Stromleitungen mehr benötigen. Diese Energie aus dem Ausland wird eine Ergänzung sein und langfristig notwendig sein, aber genauso ist der maximal mögliche Ausbau erneuerbarer Energiegewinnung in Deutschland durch PV auf Dächern und Freiflächen und durch Windenergie an Land und auf See zur Erreichung der Ziele unabdingbar.“

„Die Aussage ‚dezentralere Systeme [sind] wahrscheinlich etwas teurer‘ dürfte ruhig schärfer formuliert werden. Je dezentraler gedacht und geplant wird, desto teurer und unwirtschaftlicher wird das Gesamtsystem. Genau deshalb ist ja ein europaweites Stromsystem entstanden, an das sich immer noch Staaten wie letztlich die Türkei oder demnächst die baltischen Staaten anschließen. Bei bislang frei platzierbaren Kraftwerken in der Nähe von Lastzentren hätte man leichter dezentrale Systeme aufbauen können, als es jemals mit weit verteilten und stark standortgebundenen erneuerbaren Energien möglich ist.“

„Sehr sorgfältig muss man die Bereiche ‚Erneuerbare Energien netzdienlich ausbauen und betreiben‘ sowie ‚systemdienliches Prosuming (Prosumer: Stromkonsumenten, die auch selbst Strom erzeugen; Anm. d. Red) ermöglichen‘ betrachten. Das Netz ist der Marktplatz und muss den Transport und die Verteilung der Energie und diesbezügliche Handels- und Ausgleichsaktivitäten ermöglichen. Alle Marktteilnehmer, sprich Erneuerbare Energieerzeuger genauso wie Stromkunden, Prosumer, Speicher und so weiter agieren letztendlich am europäischen Strommarkt. Das Netz muss dieses ermöglichen und bildet den Marktplatz. ‚Netzdienlich‘ gibt es in diesem Sinne eigentlich nicht. Die Marktstände dienen auch nicht dem Marktplatz, sondern immer umgekehrt.“

„Wenn ‚für Verbraucher [...] Anreize für die Behebung von Netzengpässen gesetzt werden‘ bedeutet das gleichzeitig, dass deren Flexibilität nicht dem Gesamtmarkt zur Verfügung steht. Verbraucher oder auch Einspeiser verhalten sich primär niemals netzdienlich, sondern agieren am Markt, um dort für einen Ausgleich der Volatilität zu sorgen und die erneuerbaren Energien sinnvoll zu nutzen. Dieses ist dann ‚systemdienlich‘.“

„Es muss verdeutlicht werden, dass der Netzausbau volkswirtschaftlich sorgfältig gegenüber Markteingriffen abgewogen werden muss. Dieses ist heute beim 3-Prozent-Planungskriterium für erneuerbare Einspeiser schon der Fall. ‚Lokale Märkte zur Engpassbewirtschaftung‘, gelbe Ampelphasen, Anreize zur Netzdienlichkeit stehen der Forderung der Stellungnahme nach einem ‚simpel strukturierten Markt, der verschiedene Modelle für Prosuming ermöglicht, ohne immer neue Sonderregelungen zu produzieren‘ entgegen. Alle Flexibilitäten, zentral wie dezentral, müssen diskriminierungsfrei und wettbewerblich innerhalb eines Marktes behandelt werden. Das volkswirtschaftlich sinnvoll ausgebaute Netz als Marktplatz setzt die Randbedingungen, sodass die erneuerbaren Energien und die benötigten Flexibilitäten bis auf wenige Extremstunden und -spitzen genutzt werden können.“

„Der heutige Strommarkt und der einfache Wechsel von Versorgungsverträgen auch für Privatkunden wären ohne Digitalisierung nicht möglich gewesen. Daher ist ‚Digitalisierung des Energiesystems vorausschauend gestalten‘ zweifelsfrei eine richtige, jedoch recht vage Aussage. Aktuell werden durch das Gesetz zur ‚Digitalisierung der Energiewende’ – sprich Smart Metering – sowohl ein freier Markt als auch technische Innovationen blockiert und durch eine langwierig staatlich entworfene rein deutsche Lösung ersetzt. Die globale Digitalisierung schreitet im Gegensatz dazu rasant auch im Energiesektor voran. Hier ist Achtung geboten nicht mit einer deutsch-optimalen Speziallösung abgehängt zu werden. Die Forderung ‚Regulierung entschlacken‘ passt auch hierzu sehr gut.“

Prof. Dr. Roland Dittmeyer

Institutsleiter, Institut für Mikroverfahrenstechnik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen

„Die ESYS-Arbeitsgruppe hat eine – wie ich finde – sehr überzeugende Stellungnahme zu der vielerorts kontrovers diskutierten Frage, wie zentral oder dezentral das zukünftige Energiesystem sein sollte, vorgelegt, die geeignet ist, den Blick auf das Wesentliche zu schärfen.“

„Ich kann die im Fazit hervorgehobenen sechs Eckpunkte für eine erfolgreiche Energiewende nur unterstreichen: erstens Ausbau der Erneuerbaren beschleunigen; zweitens Netzausbau umsetzen; drittens Digitalisierung gestalten, um Systemdienlichkeit und Sicherheit zu garantieren; viertens CO2-Preis erhöhen; fünftens Regulierung überarbeiten und entschlacken; sechstens Partizipation stärken.“

„Für den Ausbau der Erneuerbaren müssen alle verfügbaren Potenziale genutzt werden. Unter diesem Blickwinkel sind dezentrale PV-Dachlagen und weitere gebäudeintegrierte PV-Systeme in der Tat ebenso wichtig wie große zentrale Freiflächen-PV-Anlagen und Offshore Windparks, weil mit ihnen erstens ohnehin bebaute Flächen genutzt und keine zusätzlichen belegt werden und zweitens, weil dadurch private Akteure und deren Finanzmittel für die Energiewende mobilisiert werden, die ansonsten vermutlich nicht zur Verfügung stünden. Auch wenn die Gesamtkosten eines dezentraleren Systems mit vielen Kleinanlagen nach heutiger Einschätzung etwas höher ausfallen dürften, überwiegen die positiven Effekte, allen voran ein schnellerer Ausbau der Stromerzeugung aus Erneuerbaren infolge geringerer Widerstände (als bei Onshore Windkraft).“

„Der Ausbau der lastnahen Stromerzeugung durch gebäudeintegrierte PV in Ballungsräumen und die Stärkung und Optimierung der Verteilnetze durch Integration lokaler Speicher (Strom, Power-to-Gas) in Verbindung mit einer Überarbeitung der Regulierung zum Abbau von Hindernissen sowie neuen partizipativen Ansätzen wie zum Beispiel kollektives Prosuming wird die Anforderungen an den Ausbau des Übertragungsnetzes zumindest reduzieren. Ich teile uneingeschränkt die Ansicht, dass das zukünftige Energiesystem dezentraler sein wird als das heutige, aber nicht ohne zentrale Elemente, Netzausbau und den Import von nachhaltig erzeugten, CO2-freien Energieträgern, sei es Strom, e-Gas oder e-Fuels, auskommen wird.“

„Die vorgelegte Stellungnahme konzentriert sich wie die Autoren selbst ausführen auf die Stromseite. Was somit noch fehlt, ist eine ähnlich fundierte Analyse der Technologien zur Sektorenkopplung, das heißt Power-to-Gas, Power-to-Fuel und Power-to-Heat in Bezug auf zentrale und dezentrale Elemente.“

Prof. Dr. Uwe Leprich

Dozent für Wirtschaftspolitik, Energiewirtschaft, Umweltpolitik, Hochschule für Wirtschaft und Technik des Saarlandes, Saarbrücken, und ehemaliger Abteilungsleiter für Klimaschutz und Energie des Umweltbundesamtes

„Die bislang stark zentralistisch konzipierte Energiewende stößt technisch, zeitlich und unter Akzeptanzgesichtspunkten offensichtlich an Grenzen. Insofern ist es höchste Zeit, politisch die Bremsen für vielfältige dezentrale Systemlösungen zu lockern und die zahlreichen Hemmnisse bis hin zu offensichtlichen Schikanen abzubauen. Die ESYS-Studie bleibt hier wie die meisten anderen Studien zu diesem Thema sehr zurückhaltend und flüchtet sich in die Binsenweisheit, wonach man einen Mix aus zentralen und dezentralen Elementen benötige. Politisch hilfreicher wäre es gewesen, sich offensiv für unterstützende Rahmenbedingungen dezentraler Ansätze zum Beispiel beim Mieterstrom, bei der Netzregulierung oder bei der Sektorkopplung auszusprechen, um sie als gleichberechtigte Standbeine einer zukunftsfähigen Energiewende überhaupt erst einmal zu entwickeln. Selbst wenn diese Ansätze bei spitzer Bleistiftrechnung teurer erscheinen mögen als die üblichen zentralen Reißbrettlösungen, könnten sie sich in der Realität als Königsweg erweisen, die Energiewende zeitlich und akzeptanzmäßig wieder in die Spur zu bringen.“

„Man wolle ‚über technologieoffene Lösungen ein Level-Playing-Field für vielfältige Innovationen [...] schaffen‘, um die Komplexität des Regulierungssystems zu reduzieren, schreiben die Autoren (S.80). Mit solchen Plattitüden drücken sie sich offensichtlich um die Herausforderung, über konkrete Lösungen beispielsweise in den Bereichen Netzregulierung, Bilanzkreismanagement oder Systemsteuerung nachdenken zu müssen. Hinzu kommen häufig verwendete Nebelkerzen wie Technologieoffenheit, zu hohe Transaktionskosten und die obligatorische Entschlackungsnotwendigkeit von Regulierung, die immer schon dazu dienten, Veränderungen in Schach zu halten, die die eigenen Denkschablonen gefährden könnten. Hier hat die Studie leider eine große Chance vergeben, über ein glatt geschliffenes und um einen möglichst breiten Konsens bemühtes Papier hinaus eine politische Agenda für eine neue Dynamik der Energiewende zu setzen.“

Dr. Andreas Bett

Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg

„Die Studie ‚Zentrale und dezentrale Elemente im Energiesystem‘ veröffentlicht von ESYS adressiert eine kontrovers und häufig auch emotional diskutierte Frage der Energiewende: Ist eine dezentrale oder zentrale Bereitstellung von Strom besser? Im Ergebnis zeigt die Studie, dass beide Elemente notwendig sind. Das ist ein wichtiger Beitrag und eine wichtige Aussage. Gleichzeitig wird auch deutlich, dass bei einem dezentraleren Stromsystem nicht auf den Netzausbau verzichtet werden kann – eine Hoffnung die viele Leute haben.“

„Es ist sicher ein Verdienst der Studie, klar aufzuzeigen, dass Dezentralität nicht – wie von vielen erwartet – Autarkie bedeutet. ‚Dezentralität‘ ist viel komplexer, und es wird gezeigt, dass hierfür vier unterschiedliche Dimensionen zu berücksichtigen und zu bewerten sind. Dies ist ein wichtiger Beitrag, um das Thema zentraler oder dezentraler Ausbau der Stromversorgung richtig zu diskutieren. Bedauerlicherweise werden in der Studie Gas- und Wärmenetze nicht adressiert, obwohl sie auch die ‚(de)Zentralität‘ des künftigen Stromnetzes beeinflussen.“

„Die Studie zeigt einmal mehr, dass die gesamte Energiewende gesamtheitlich und systemisch diskutiert werden muss und unterschiedliche Aspekte wie Technologien, Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz zu berücksichtigten sind. Letztlich werden aber konkrete Handlungsoptionen für den Umbau des Stromsystems diskutiert und die Dringlichkeit zum Handeln aufgezeigt – ein lesenswerte Studie.“

Eva Hauser

Stellvertretende wissenschaftliche Leiterin, Institut für Zukunftsenergiesysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (IZES), Saarbrücken

„Die ESYS-Forscher*innen weisen zurecht darauf hin, dass der Ausbau der Erneuerbaren Energien deutlich verstärkt werden muss. Dieser Ausbau ist Dreh- und Angelpunkt der Transformation des Energiesystems und muss im Vordergrund der politischen Maßnahmen stehen. Dementsprechend ist die Frage nach der Dezentralität oder Zentralität des zukünftigen Energiesystems relativ, denn sie ist eine Funktion dieses notwendigen EE-Ausbaus – im In- UND im Ausland, da alle Staaten ihre Treibhausgas-Reduktionsziele erfüllen müssen. Die Forscher*innen listen auch die dafür notwendigen gesellschaftlichen Voraussetzungen auf.“

„Hierbei weisen sie zurecht auf die Notwendigkeit eines gesellschaftlichen Energiewendedialogs hin, mit dem die vielen notwendigen Veränderungen begleitet werden sollten. Gerade diese notwendige gesellschaftliche Verankerung der Energiewende bedeutet, dass deren Planung und Umsetzung nicht alleine mittels der CO2-Bepreisung als Leitinstrument funktionieren kann. Diese allein ist nicht geeignet, die regional- und verteilungspolitischen Fragen, die beim Umbau des Energiesystems auftreten, zu klären. Zusätzlich ist eine CO2-Bepreisung alleine kein hilfreiches Entscheidungsinstrument für die Verbraucher*innen bzw. Investor*innen in Energietechnologien, wenn diese langfristig systemdienlich sein sollen. Eine weitere gesellschaftliche und politische Flankierung der vielen notwendigen Investitionen in die Energiewende ist unerlässlich.“

Prof. Dr. Michael Sterner

Leiter der Forschungsstelle Energienetze und Energiespeicher FENES, Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg

„Um die Pariser Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein Ausbau der erneuerbaren Energien in allen Bereichen notwendig. Auch nach unseren Analysen sehen wir eine Verdoppelung des Strombedarfs bis zum Jahr 2050. Das heißt, dass wir auch die günstige Windenergie an Land weiter ausbauen müssen und die Debatte nicht auf Photovoltaik und Windenergie auf See verlagern können.“

„Im Endeffekt kann diese Studie durch die Argumentation, unter Umständen PV und Windenergie auf See statt an Land verstärkt auszubauen, den Gegnern der Energiewende und vor allem dem lokalen Widerstand zur Windenergie in die Hände spielen, weil sie nicht so differenziert gelesen wird, sondern dieser Zusammenhang ‚PV und Offshore zuerst‘ aus dem Kontext gerissen werden wird.“

„Ich habe persönlich bereits Polizeischutz bei einem Vortrag zur Energiewende benötigt, um vor den Windkraftgegnern geschützt zu werden. Mehr Zeit für Überzeugungsarbeit gewinnen, wie es die Studie suggeriert, ist nicht zielführend: Einerseits ist aus meiner Erfahrung eine Argumentation oft sinnlos, weil diese Gegner nicht für sachliche und wissenschaftliche Argumente offen sind, andererseits haben wir schlichtweg nicht mehr Zeit, uns ‚Zeit zu lassen‘ in Zeiten dramatischer Klimakatastrophen.“

„Die CO2-Bepreisung in das Zentrum energiepolitischen Handelns zu stellen, ist ein richtiger und wichtiger Vorschlag. Es braucht darüber hinaus noch Markteinführungsprogramme für Zukunftstechnologien wie der Elektrolyse und Wasserstoff, ohne die die Energiewende vor allem im Industrie- und Verkehrssektor nicht gelingen kann.“

Frank Peter

stellvertretender Direktor, Agora Energiewende

„Die Studie fasst den aktuellen Stand der Debatte sehr gut zusammen, geht jedoch in wichtigen Punkten auch darüber hinaus. Wertvoll ist insbesondere die Anregung, die Energiewende als gesamtgesellschaftliche Aufgabe zu begreifen und die Bevölkerung sowohl bei der Planung von Vorhaben als auch am Betrieb von Erneuerbare-Energien-Anlagen zu beteiligen. Die Aufgabe an die Politik, die Chancen der Energiewende, aber auch die mit ihr verbundenen Herausforderungen besser zu erklären, wird zunehmend zu einem Erfolgsfaktor bei der Transformation des Energiesystem. Ebenso betonen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu Recht, dass die Energiewende nur mit einer starken Vernetzung einer sehr großen Anzahl kleiner Anlagen mit einer eher kleinen Anzahl sehr großen Anlagen funktionieren kann und dass der Bau großer Stromtrassen deshalb unbedingt auch weiter nötig ist.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Prof. Dr. Roland Dittmeyer: „Ich habe keine Interessenkonflikte.“

Dr. Andreas Bett: „Ich selbst hatte vor mehr als zwei Jahren einen kleine Beitrag in einer Arbeitsgruppe bei ESYS. Ich würde mich als ‚unbefangen‘ einstufen.“

Eva Hauser: „Interessenkonflikte: keine!“

Alle anderen: Keine angegeben.

Primärquelle

acatech et al. (2020): Zentrale und dezentrale Elemente im Energiesystem: Der richtige Mix für eine stabile und nachhaltige Versorgung. Stellungnahme des Akademienprojekts „Energiesysteme der Zukunft“ (ESYS).