Online-Serie erneuerbare Energien 2019, Teil 1 25.09.2020, 12:00 Uhr

Aktueller Ausbaustand der erneuerbaren Energien weltweit

Die globale Nutzung des Angebots erneuerbarer Energien wuchs auch 2019 merklich an. Die Gründe dafür sind vielfältig und werden in dieser Artikelserie analysiert.

Bild: PantherMedia / taraki

Bild: PantherMedia / taraki

Weltweit wurde auch im vergangenen Jahr 2019 das erneuerbare Energieangebot trotz eines allgemein vergleichsweise geringen Energiepreisniveaus merklich weitergehend genutzt. Diese Entwicklung basiert unter anderem auf der in vielen bisher weniger entwickelten Nationen schnell und stark steigenden Energie- und insbesondere Stromnachfrage, intensivierten Bestrebungen verschiedener Staaten zu einer weitergehenden Energieautarkie, zum Teil erheblichen lokalen und regionalen Umweltproblemen, weiter merklich fallenden Preisen bei diversen Technologien zur Nutzung regenerativer Energien (primär Photovoltaik (PV) und zum Teil Windkraft) und nicht zuletzt auch – zumindest in einigen OECD-Staaten – den laufenden Klimaschutzbestrebungen (Paris-Abkommen, European Green Deal). Darüber hinaus werden einige Optionen zur Nutzung regenerativer Energien (zum Beispiel Kochenergie aus fester Biomasse) traditionell seit Jahrhunderten global energiewirtschaftlich relevant genutzt; beispielsweise stellen biogene Festbrennstoffe bis heute einen integralen Bestandteil insbesondere der ländlichen Energieversorgung in vielen Entwicklungsländern und auch Industriestaaten dar. Insgesamt wurde damit 2019 so viel Energie aus erneuerbaren Energien genutzt wie niemals zuvor [1]. Dies gilt neben der (festen) Biomasse zur Bereitstellung insbesondere thermischer Energie primär für die Erzeugung elektrischer Energie. Stromerzeugungsanlagen, unter anderem auf der Basis von Wasserkraft, Biomasse, Windenergie und Solarstrahlung, waren 2019 für etwa ein Viertel der globalen Stromerzeugung verantwortlich. Demgegenüber zeigte die Wärme- und Kraftstoffbereitstellung aus erneuerbaren Energien auch 2019 nach wie vor nur einen unterdurchschnittlichen beziehungsweise stagnierenden Anstieg – und das bei insgesamt nur sehr begrenzten Beiträgen zur Deckung der jeweiligen globalen Nachfrage. Diese Entwicklung dürfte auch in den kommenden Jahren weitergehen. Die unterschiedlichen Optionen zur Nutzung regenerativer Energien werden weitergehend genutzt werden; das absolute und relative höchste Wachstum wird voraussichtlich weiterhin von der Photovoltaik und der Windenergie – und damit im Stromsektor – erbracht.

1 Einleitung

Versorgungssicher, unbegrenzt, einfach und kostengünstig verfügbare Energie (in Form von Strom, Wärme und Kraftstoffen) war und ist der primäre Treiber einer in der Geschichte der Menschheit beispiellosen globalen Industrialisierung und somit (mit-)verantwortlich für den in den letzten Jahrzehnten global deutlich gestiegenen Wohlstand insbesondere in den politisch weitgehend stabilen Volkswirtschaften.

Dabei bedingen weltweit nach wie vor stark steigende Bevölkerungszahlen – zusammen mit dem genannten zunehmenden materiellen Wohlstand – einen absolut und relativ immer weiter ansteigenden Energieverbrauch. Deshalb ist gerade in den sich gegenwärtig sehr stark entwickelnden Volkswirtschaften (zum Beispiel China, Indien) eine deutlich steigende Primärenergienachfrage erkennbar (Bild 1); dies steht im Unterschied zu den eher saturierten Volkswirtschaften (unter anderem EU, USA), die in den letzten Jahren durch eine näherungsweise konstante Nachfrage nach Primärenergie gekennzeichnet waren.

Bild 1 Jährliche Primärenergienachfrage ausgewählter Länder / Regionen (eigene Darstellung nach [2]).

Im Vergleich zur Primärenergienachfrage nimmt die Stromnachfrage global – wenn auch ebenfalls regional zum Teil sehr unterschiedlich – insgesamt deutlich stärker zu; elektrische Energie zeigt im Vergleich zu nahezu allen anderen Sekundär- oder Endenergieträgern so viele Vorteile bei fast allen potenziellen Anwendungsfeldern im Energiesystem, dass die Elektrizitätsnachfrage auch in den hoch entwickelten (saturierten) Volkswirtschaften – wenn auch auf einem im Vergleich zu den stark wachsenden beziehungsweise sich entwickelnden / industrialisierenden Volkswirtschaften merklich geringeren Niveau – weiter ansteigt (Bild 2).

Bild 2 Jährliche Stromerzeugung ausgewählter Länder / Regionen (eigene Darstellung nach [2]).

Ausgehend davon kann aus globaler Sicht zwischen eher stagnierenden, saturierten und stark wachsenden, prosperierenden nationalstaatlichen Energiemärkten unterschieden werden. Bei der ersteren Kategorie müssen Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien eine vorhandene Energiebereitstellungsinfrastruktur (zum Beispiel abgeschriebene Kohlekraftwerke) im Zuge des Ersatz- und Erneuerungsbedarfs ersetzen. Bei der letzteren Gruppe können Anlagen zur Nutzung regenerativer Energien im Rahmen des notwendigen Ausbaubedarfs eingesetzt werden; da letztere Variante einfacher am Markt umzusetzen ist (das heißt es müssen keine laufenden Anlagen ersetzt werden, die primär nur noch durch variable Kosten gekennzeichnet sind), zeigen Volkswirtschaften wie zum Beispiel China oder Indien sehr starke Zuwachsraten bei Anlagen zur Nutzung des erneuerbaren Energieangebots.

Zusätzlich wird die lokale / regionale Nutzung des erneuerbaren Energieangebots auch sehr stark durch die Verfügbarkeit – oder auch Nicht-Verfügbarkeit – von Potenzialen zur (kostengünstigen) Nutzung regenerativer Energien (zum Beispiel Großwasserkraft) und von einfach erschließbaren Ressourcen an fossilen Energieträgern bestimmt; Staaten mit großen und kostengünstig abbaubaren Öl-, Gas- und / oder Kohlevorkommen nutzen tendenziell diese Ressourcen auch in ihrem jeweiligen Energiesystem – und damit im Mittel entsprechend weniger erneuerbare Energien (und das auch bei einer stark wachsenden Nachfrage wie zum Beispiel einige der OPEC-Staaten im Nahen Osten). Ähnlich ist es mit den einfach erschließbaren Potenzialen regenerativer Energien; Island mit seinem hohen Anteil an Geothermiestrom und Norwegen mit dem hohen Wasserkraftstromanteil sind hierfür typische Beispiele.

Fossile Energieträger global ungleich verteilt

Hinzu kommt, dass die Reserven und Ressourcen an fossilen Energieträgern, die heute nach wie vor den überwiegenden Großteil der globalen Energieversorgung bereitstellen, global sehr ungleichmäßig verteilt sind. Dies impliziert politische Spannungen zwischen Staaten mit großen und einfach erschließbaren Vorkommen einerseits und Nationen ohne entsprechende Ressourcen (und das insbesondere dann, wenn die Grenzziehung beispielsweise bei der Nutzung von Offshore-Öl- und / oder Gas-Vorkommen umstritten ist).

Außerdem sind sowohl die Förderung als auch die Nutzung dieser fossilen Energieträger mit erheblichen Auswirkungen auf die lokale und regionale Umwelt sowie insbesondere das globale Klima verbunden. Letzterer Punkt ist heute aus Sicht der Wissenschaft unstrittig, auch wenn einige Parteien beziehungsweise Regierungen dies aus (innen-)politischen und / oder ideologischen Gründen nicht akzeptieren wollen.

Entwicklungstrends bei erneuerbaren Energien

Im Kontext dieses Spannungsfeldes werden im Folgenden weitere Treiber und Entwicklungstrends, die den Ausbau der Nutzung des erneuerbaren Energieangebots (mit-) bestimmen, diskutiert.

  • Vor allem in der EU steht beim Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien der Klimaschutzgedanke im Vordergrund und dürfte hier einer der wesentlichen Treiber sein. Insbesondere durch Bewegungen wie „Fridays for Future“, „Scientists for Future“ oder ähnlich rücken die Notwendigkeit zur Reduktion von Klimagasen und die Entwicklung hin zu einer nachhaltigeren Energiebereitstellung mehr und mehr in den Fokus der öffentlichen Wahrnehmung und damit auch in das politische Handeln; daran hat auch die Corona-Pandemie 2020 nichts Substanzielles verändert. Auch haben die Wetterkapriolen der letzten Jahre diesen Meinungsbildungsprozess in einer zunehmend Umwelt-sensibleren Gesellschaft merklich forciert. Diese gesellschaftlichen Entwicklungstendenzen finden ihren Widerhall auch immer mehr in der nationalstaatlichen und der EU-weiten politischen Rahmensetzung. Auf EU-Ebene ist der jüngst verabschiedete European Green Deal mit dem Ziel einer Klimagasneutralität bis 2050 für die EU das aktuell herausragende Beispiel. Darüber hinaus gewinnt das Thema der Klimagasreduktion in vielen Nationen außerhalb der EU (auch wenn es nach wie vor ein primär europäisches Phänomen ist) mehr und mehr an politischer Bedeutung. Dementsprechend haben nahezu alle Staaten (mehr oder weniger) verbindliche Klimagasminderungsziele verabschiedet, die – mit einem jeweils verschiedenartigen politischen Nachdruck – auch umgesetzt werden (sollen).
  • Die weiter zunehmende Industrialisierung in vielen Entwicklungs- und Schwellenländern hat in den dortigen Metropolregionen beziehungsweise den industriellen Zentren zu einer zum Teil so starken energiebedingten lokalen und regionalen Luft-, Wasser- und Bodenbelastung und -verschmutzung geführt, dass bei der lokalen Bevölkerung zunehmend massive gesundheitliche Auswirkungen zu verzeichnen sind. Um eine lebenswerte und gesunde Umwelt insbesondere in diesen global deutlich überproportional wachsenden Verdichtungsgebieten zu ermöglichen und der dort ansässigen jungen Bevölkerung eine Perspektive zu eröffnen, muss das jeweilige Energiesystem hin zu umweltfreundlicheren beziehungsweise emissionsärmeren Technologien transformiert werden; dies inkludiert nahezu zwingend eine verstärkte Nutzung regenerativer Energien. Hier ist China ein typisches Beispiel; die teilweise massiven Umweltprobleme werden zunehmend durch die verstärkte Nutzung insbesondere von PV-Systemen reduziert.
  • Die aus den heutigen Industrienationen bekannten großtechnischen (zentralen) Lösungsansätze zur Versorgung beispielsweise mit Elektrizität sind häufig in den sich entwickelnden Ländern bei der dort oft gegebenen geringen Besiedlungsdichte unter Wirtschaftlichkeitsaspekten nicht umsetzbar; das heißt derartige in Deutschland akzeptierte und zielorientierte Lösungen sind in vielen außereuropäischen Ländern wegen der zum Teil großen Entfernungen und der (bisher) relativ geringen Energienachfrage in vielen Fällen (energie-) wirtschaftlich nicht sinnvoll. Daher wurden hier in den letzten Jahren vermehrt dezentrale Lösungen / Inselsysteme konzipiert und realisiert, die nahezu zwangsläufig auf der Nutzung von regenerativen Energien basieren, da diese das lokale Energieangebot effizient nutzen und oft sehr kostengünstige Lösungen bieten können.
  • Wirtschaftspolitik war, ist und bleibt ein essenzieller Teil der Energiepolitik; das heißt ein primäres politisches Ziel jeder Volkswirtschaft muss die Umsetzung einer sicheren und kostengünstigen Energieversorgung sein. Vor dem Hintergrund der starken und kaum vorhersehbaren Preisvariationen auf den globalen Energie- und Rohstoffmärkten (siehe unten), der (teils zunehmenden) politischen Instabilitäten in einigen Erdöl- und / oder Erdgas-exportierenden Staaten und den mit einem Energieimport gegebenenfalls verbundenen politischen Abhängigkeiten streben immer mehr Volkswirtschaften zunehmend höhere Autarkiegrade bei der Energieversorgung an. Ein derartiges Beispiel ist Indien, das ab dem Jahr 2030 den straßengebundenen Verkehr nur noch elektrisch realisieren will; damit sollen die Energie-Importabhängigkeit reduziert und die verkehrsbedingten (lokalen) Emissionen gesenkt werden (das heißt lokaler Umweltschutz insbesondere in den dortigen Metropolregionen). Derartige Bestrebungen bedeuten fast immer eine verstärkte Nutzung regenerativer Energien.
  • Auch in Zeiten stark schwankender Ölpreise (April 2019: 72 US-$ pro Barrel (US-$/bbl), Oktober 2019: 56 US-$/bbl, Januar 2020: 68 US-$/bbl, April 2020: 15 US-$/bbl, Juli 2020: 42 US-$/bbl [2]) decken fossile Energieträger nach wie vor einen Großteil der globalen Energienachfrage. Jedoch sind beziehungsweise werden Optionen zur Nutzung regenerativer Energien unter diesen Energiepreisgegebenheiten zunehmend konkurrenzfähiger, zumal insbesondere Windkraftanlagen und PV-Systeme in den letzten Jahren immer kostengünstiger wurden und nach wie vor werden. Hinzu kommt das Bestreben vieler staatlicher und industrieller Akteure, von den internationalen Energiemärkten und damit diesen zum Teil erheblichen Energiepreisschwankungen zunehmend unabhängiger zu werden. In der Summe bedeutet dies eine weitergehende Nutzung des erneuerbaren Energieangebots.
  • Ähnlich wie in Deutschland resultiert der Wohlstand in einigen Volkswirtschaften aus dem Export von (Energie-) Technologien. Dies ist mit ein Grund, weshalb beispielsweise China mit massiver staatlicher Unterstützung in den vergangenen Jahren eine starke und sehr exportorientierte PV-Industrie sehr erfolgreich aufgebaut hat. Damit ist ein globaler Wettbewerb zur Deckung der stark steigenden Nachfrage nach innovativen Anlagen zur Nutzung regenerativer Energien – als einer der wesentlichen global stark wachsenden Märkte – entbrannt; dieser weltweite Wettbewerb hat auch einen zunehmenden Preisdruck zur Folge. Neben der reinen Exportoption für solche Anlagen wird deshalb häufig auch im jeweiligen Inland ein zum Teil staatlich gestützter eigener Absatzmarkt geschaffen, um einerseits die Exportabhängigkeit zu reduzieren und parallel dazu die inländische Wirtschaft zu fördern. Beides führt zu einer steigenden Nutzung erneuerbarer Energien.
  • Oftmals bestimmen auch ausschließlich wirtschaftliche Überlegungen eine weitergehende Nutzung der erneuerbaren Energien; beispielsweise kann unter bestimmten Bedingungen heute schon eine PV-Stromerzeugung kostengünstiger sein als die variablen Kosten einer Bereitstellung elektrischer Energie aus fossilen Energieträgern. Obwohl auch dann häufig die vorhandenen etablierten und politisch gut vernetzten (monopolistischen) Strukturen eine weitergehende Nutzung des erneuerbaren Energieangebots – im Zusammenspiel mit der Einspeiseproblematik beispielsweise des regenerativen Stroms in die vorhandenen Netze – häufig behindern, sind die Kostenvorteile auf Seiten der „Regenerativen“ oft schon so hoch, dass sich in vielen Ländern eine zunehmende Öffnung andeutet beziehungsweise schon umgesetzt wurde. Dieser Prozess wird häufig von Teilen der Politik noch unterstützt.
  • Fossile Energieressourcen sind endlich. Auch wenn die statische Reichweite der fossilen Energieträger in den letzten Jahren eher zu- anstatt abgenommen hat, ist vielen Regierungen Energie-exportierender Staaten klar, dass sie Entwicklungen einleiten müssen, die ihrem Land auch nach Erschöpfung der vorhandenen Vorkommen an fossiler Energie ein Einkommen generiert, damit das Wohlstandsniveau gehalten und potenziell weiter ausgebaut werden kann. Deshalb investieren beispielsweise auch einige der OPEC-Staaten vermehrt in Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien, zumal sie sich infolge des Preisverfalls bei der Photovoltaik dadurch oft zusätzlich auch ökonomisch besserstellen, da sie das eingesparte und folglich nicht selbst verbrauchte Öl oder Gas dann auf den Weltenergiemärkten hochpreisiger verkaufen können.

Unabhängig von diesen zum Teil sehr starken Treibern, die eine weitergehende Nutzung des regenerativen Energieangebots unterstützen, sind Energiesysteme einem permanenten Wandel und laufenden Weiterentwicklungen unterworfen; dies kann unter anderem durch eine sich verändernde staatliche Rahmensetzung (zum Beispiel Umwelt- und Klimaschutzgesetzgebung), eine zunehmende Energienachfrage (zum Beispiel sich entwickelnde Volkswirtschaften) und / oder einen gesellschaftlichen Wertewandel verursacht werden.

Bild 3 Treibhausgas-Emissionen und Energienachfrage für verschiedene Länder (die Größe der Kreise stellt die Bevölkerungsgröße dar; Datenbasis 2019 und älter; nach [4]; Daten aus [5]).

Bild 3 Treibhausgas-Emissionen und Energienachfrage für verschiedene Länder (die Größe der Kreise stellt die Bevölkerungsgröße dar; Datenbasis 2019 und älter; nach [4]; Daten aus [5]).

Bild 3 zeigt die spezifischen Treibhausgas (THG)-Emissionen in Relation zur spezifischen Energienachfrage pro Person verschiedener Länder. Dabei zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen einem hohen Einkommen und hohen Klimagasemissionen. Ein höheres Einkommen hängt mit einem höheren Energieverbrauch und damit (auf der Grundlage der derzeitigen Energieversorgungsstrukturen) mit höheren Klimagasemissionen zusammen. Deshalb muss es das Ziel der global laufenden Bemühungen sein, die im Paris-Abkommen beschlossenen Klimaschutzziele einzuhalten und die Klimagasemissionen weltweit durch entsprechend veränderte Energieversorgungsstrukturen zu reduzieren. Folglich müssen die Energieversorgungssysteme in Ländern mit bereits hohen oder sehr hohen THG-Emissionen – und dies sind in der Regel einkommensstarke Länder (blaue Kreise) – in den kommenden Jahren so umgestaltet werden, dass deren hohe Energienachfrage emissionsfrei(er) (das heißt auf Basis von erneuerbaren Energien) gedeckt werden kann (dunkelgrauer Pfeil in Bild 3). Ebenso müssen Länder mit niedrigen THG-Emissionen – und damit sind in der Regel bisher eher einkommensschwache Länder gemeint (grüne Kreise) – in der Lage sein, die benötigten Energiemengen – und dies ist meist gleich­bedeutend mit Wohlstand und Lebensstandard – zu erhöhen und gleichzeitig die THG-Emissionen zu reduzieren (oder zumindest nicht weiter zu erhöhen) (hellgrauer Pfeil).

Vor dem Hintergrund dieses Gesamtzusammenhangs wird nachfolgend auf einzelne Optionen zur Nutzung des erneuerbaren Energieangebots näher eingegangen und jeweils der derzeitige Stand aus globaler Perspektive und für die EU diskutiert. Zusätzlich wird abgeschätzt, wie sich die Nutzung weltweit und in der EU bis ins Jahr 2025 entwickeln und wie sich ein Ausblick auf 2030 aus heutiger Sicht gestalten könnte.

M. Sc. Jerrit Hilgedieck, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE) der Technischen Universität Hamburg (TUHH)

M. Sc. Daniel Christ, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE) der Technischen Universität Hamburg (TUHH)

Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft (IUE) der Technischen Universität Hamburg (TUHH)

Dr.-Ing. Annika Magdowski, Stromnetz Hamburg GmbH

M. Sc. Niels Kirstein, Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ), Leipzig

Gabriel Costa de Paiva, Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ), Leipzig

M. Sc. Christopher Schmid, Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ), Leipzig

Dr.-Ing. Volker Lenz, Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ), Leipzig

Literaturnachweise

Die Online-Serie wird mit den folgenden Beiträgen fortgesetzt:

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