Energiesystem unter Druck!

Das aktuelle Energiesystem Deutschlands genügt nicht den energiepolitischen Zielen. Es ist weder wirtschaftlich noch umweltverträglich oder ausreichend versorgungssicher, wenn man es mit dem internationalen Vergleich misst. Zu diesem Ergebnis kommt der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) im Rahmen seines Zukunftsdialogs Energie. Zwar ist der eingeschlagene Transformationspfad hin zu einem klimaneutralen Energiesystem grundsätzlich richtig und technisch machbar. Doch seine Umsetzung erfolgt nicht entschlossen genug. Ohne einen sachlichen, unverstellten Blick auf die bestehenden Herausforderungen sowie gezielte Nachbesserungen bei Tempo, Systemintegration und regulatorischen Rahmenbedingungen droht die Transformation zu scheitern.

Mehr Realismus und Tempo gefordert

Aus Sicht der Ingenieurinnen und Ingenieure braucht es einen deutlich stärkeren Realismus in der energiepolitischen Debatte. Die Transformation muss ganzheitlich gedacht werden, wobei die gesamten Wertschöpfungsketten, Kosten und Infrastrukturen im Energiesystem sowie ihre Wechselwirkungen zu berücksichtigen sind. Einzelmaßnahmen greifen zu kurz. Gleichzeitig reicht das bisherige Umsetzungstempo nicht aus, um die gesteckten Ziele zu erreichen. Der VDI plädiert daher für mehr Geschwindigkeit und einen technologieoffenen Ansatz, der unterschiedliche Lösungsoptionen systematisch einbezieht.

Die Studie zeigt: In keiner Dimension des energiepolitischen Zieldreiecks – Versorgungssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit – werden die Ziele bislang erreicht. Insbesondere hohe Energiepreise wirken bereits heute als Standortnachteil für die Industrie. Gleichzeitig bleibt die Versorgungssicherheit angesichts geopolitischer Risiken und bestehender Importabhängigkeiten fragil. Auch die Klimaziele für das Jahr 2045 sind akut gefährdet.

Die Energiewende ist kein Marathon

„Ein versorgungssicheres und klimaneutrales Energiesystem ist technisch erreichbar, aber nur, wenn wir die Umsetzung jetzt deutlich beschleunigen und bestehende Hemmnisse konsequent abbauen. Entscheidend sind klare Prioritäten, verlässliche Rahmenbedingungen und ein realistischer Umgang mit den Herausforderungen in Netzen, Genehmigung und Infrastruktur“, sagt Dr.-Ing. Jochen Lambauer, Vorsitzender der VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt (GEU).

„Die Energiewende ist ein komplexer Prozess und die Transformation kein Sprint, sondern ein Marathon. Entscheidend ist die richtige Balance von Maßnahmen in den Bereichen Erzeugung, Infrastruktur, Speicherung und Verbrauch von Energie sowie der Sektorenkopplung von Strom, Wärme, Kälte und Treibstoffen zu finden und diese immer wieder neu auszutarieren. Dort wo Lücken identifiziert werden, müssen sie entschieden angegangen werden, zum Beispiel was die Digitalisierung oder die energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen angeht, die derzeit noch nicht geeignet sind, die Ziele zu erreichen“, sagt Dipl.-Phys. Gerhard Stryi-Hipp, Vorsitzender des VDI-Fachausschusses Regenerative Energien.

Strom wird Leitenergie, Wind und PV prägen die Erzeugung

Die ausgewerteten Energiesystemmodellierungen zeichnen für das Jahr 2045 ein konsistentes Bild: Der Energiebedarf sinkt moderat, während Strom zur dominierenden Endenergieform wird. Die Stromerzeugung basiert dann überwiegend auf Wind- und Photovoltaikanlagen. Damit reduziert sich die Abhängigkeit von fossilen Energieimporten, gleichzeitig entstehen jedoch neue, teilweise bedenkliche Abhängigkeiten von Technologien und Rohstoffen, beispielsweise von China und anderen Staaten im Bereich der Photovoltaik.

Flexibilität durch Speicher und Reservekraftwerke wird zum Schlüssel

Mit dem steigenden Anteil fluktuierender erneuerbarer Energien wächst der Bedarf an Flexibilität im Stromsystem deutlich. Kurzfristige Schwankungen sind künftig verstärkt durch Speicher, insbesondere Großbatterien, sowie durch eine flexible Nachfrage aus Industrie und Haushalten auszugleichen. In diesem Zusammenhang sollten die Digitalisierung der Stromnetze sowie der Rollout von Smart Metern beschleunigt und das Marktdesign an die Erfordernisse des zukünftigen Energiesystems angepasst werden.

Für Erzeugungslücken von Sonne und Wind im Winter bleibt gesicherte Kraftwerksleistung unverzichtbar. Eine Analyse zeigt, dass bis 2045 eine gesicherte Kraftwerkskapazität von 70 bis 146 GW erforderlich sein könnte. Eine Herausforderung stellt die voraussichtlich geringe Auslastung dieser Reservekraftwerke dar. Aufgrund des projizierten Einsatzes laufen diese Kraftwerke mit geschätzten 935 bis 1.200 Volllaststunden pro Jahr deutlich seltener als bisher, weshalb die Investitionskosten besonders entscheidend für die Gesamtsystemkosten und damit die resultierenden Strompreise sind. Für die neu zu errichtenden gesicherten Kraftwerksleistungen müssen deshalb neue Geschäftsmodelle entwickelt und die entsprechende Regulatorik eingeführt werden, um die Versorgungssicherheit aufrechtzuerhalten.

Kurzfristig höhere Energiepreise trotz sinkender Importkosten

Die Transformation des Energiesystems erfordert erhebliche Investitionen in die Infrastruktur und in Netze sowie in neue Technologien. Trotz langfristig sinkender variabler Kosten aufgrund deutlich reduzierter Energieimporte ist kurzfristig mit steigenden Energiepreisen zu rechnen. Dabei verschiebt sich die Importabhängigkeit von Energieträgern hin zu Technologien und Rohstoffen, die in einzelnen Weltregionen stark konzentriert sind.

Technologieoptionen erweitern den Handlungsspielraum

Neben den in Modellstudien dominierenden Technologien wurden vom VDI auch folgende alternative Optionen untersucht:

• CO₂-Abscheidung (CCS) bei Gaskraftwerken könnte Emissionen reduzieren, erfordert jedoch klare regulatorische Rahmenbedingungen und belastbare Daten zu Speicherpotenzialen. Außerdem sind die Investitionskosten enorm beziehungsweise für die notwendige Infrastruktur.

• eFuels im Pkw-Verkehr bleiben eine Option, sind jedoch mit hohen Kosten und Skalierungsrisiken verbunden. Außerdem ist das Angebot derzeit nicht in der Breite verfügbar.

• Kernenergie wird aufgrund langer Realisierungszeiten kurzfristig als begrenzt relevant bewertet, bleibt jedoch ein Forschungsfeld für zukünftige Technologien. Auch die politisch-gesellschaftliche Debatten lassen kurzfristige Planungsszenarien unwahrscheinlich erscheinen.

Transformation technisch erreichbar – Umsetzungstempo reicht nicht

Der eingeschlagene Weg für ein klimaneutrales Energiesystem ist richtig und die Ziele sind damit technisch erreichbar. Allerdings ist die rechtzeitige Zielerreichung aktuell gefährdet. Notwendig sind eine schnellere Weiterentwicklung der Energieinfrastruktur und der energiewirtschaftlichen Regulierung sowie eine aktive Teilhabe der Gesellschaft. Die Studie macht deutlich, dass bestehende Energiesystemmodelle eine wichtige Orientierung bieten, jedoch durch breitere Szenarien und neue Bewertungsansätze ergänzt werden müssen.