Das »Barometer der Energiewende«

Um die Frage nach der benötigten Energiemenge eines zukünftigen Energiesystems zu beantworten, müssen Verbrauchsentwicklungen prognostiziert werden. Soll der gesamte Energiebedarf in 2050 CO2-neutral gedeckt werden, muss der gesamte Endenergiebedarf aus Strom, Wärme, Verkehr und stofflicher Nutzung bilanziert werden. Der Wärmebedarf gliedert sich in die Verbrauchsgruppen Gebäudewärme, GHD-Prozesswärme (Gebäude, Handel, Dienstleistung) und Industriewärme. Als Stromsektor wird der herkömmliche Stromverbrauch bezeichnet. Der Verkehrssektor wird in Straßen- und Bahnverkehr und Flug- und Schiffverkehr eingeteilt. Die stoffliche Nutzung von Energieträgern wird in der Kategorie »nicht energetischer Verbrauch« bilanziert. Die entsprechenden künftig zu erwartenden Energiemengen können der Grafik entnommen werden. Insgesamt wird ein Endenergiebedarf von 1.850 TWh prognostiziert [1 bis 3]. Die Art des Energieträgers hängt von der jeweiligen Endanwendung – Wärme, Strom, Gas, flüssige Treibstoffe – ab [4]. Im Vergleich zu heute werden zukünftig die Sektoren Wärme und Verkehr verstärkt in den Strompfad gelenkt werden. Durch diese Sektorenkopplung können den volatilen erneuerbaren Erzeugungsspitzen neue flexible, elektrische Lasten gegenübergestellt und so das Residuumssignal (Differenz von Verbrauchs- und Erzeugungsleistung) abgeflacht werden. Der Großteil unseres zukünftigen Energiebedarfs wird dann in Form von Strom anfallen.

Die Strombilanz zu unserem Energiebedarf in 2050 ist ebenfalls in der Grafik dargestellt. Der herkömmliche Stromverbrauch wird vollständig in der Strombilanz abgebildet [eigene Berechnungen]. Zur Deckung des Gebäudewärmebedarfs kann der benötigte Strombedarf aufgrund der Nutzung von Umweltwärme deutlich reduziert werden. Der Einsatz von Wärmepumpen bildet hier die entscheidende Koppeltechnologie für die Elektrifizierung des Wärmesektors. Aus einem Teil Strom können mit Hilfe von Umweltwärme vier Teile Wärme erzeugt werden.

Im Verkehr kann der Energieverbrauch durch Elektromobilität in den Stromsektor überführt werden. Wir gehen in unseren Szenarien von einem hohen Grad an Elektrifizierung des Straßenverkehrs aus [5 bis 7]. Die übrigen Strecken werden mit Hybridfahrzeugen zurückgelegt, die über erneuerbar erzeugte Kraftstoffe angetrieben werden. Überschüssiger Strom kann mit Hilfe von Power-to-Gas (PtG) gespeichert werden. Die Wandlungsverluste und der Anteil, der als Gas eingesetzt wird, sind in der Grafik separat unter PtG ausgewiesen. Der rückverstromte Teil fließt wiederum in eine der Verbrauchergruppen ein und wird nicht separat ausgewiesen.

Der Bedarf für alle direkten Stromanwendungen sowie für PtG muss in Deutschland erzeugt werden (etwa 1.000 TWh). Flüssige Treibstoffe die überwiegend im Flug- und Schiffverkehr oder stofflich genutzt werden, sind leicht transportier- und speicherbar und können an besseren Standorten im Ausland produziert werden. Aufgrund von Wandlungsverlusten bei Power-to-Liquids ist der Strombedarf für die Herstellung der Treibstoffe größer als der flüssige Endenergiebedarf [8]. Im Ausland müssen dafür etwa 1.100 TWh Strom produziert werden.

Die Erzeugungsseite ist im rechten Balken dargestellt und zeigt die durch SCOPE optimierten Szenario-Ergebnisse. Knapp 800 TWh werden aus Windenergie gewonnen, etwa zwei Drittel davon onshore und ein Drittel offshore. 200 TWh werden durch Photovoltaik erzeugt.