Online-Serie erneuerbare Energien 2019, Teile 8 & 9 13.11.2020, 12:00 Uhr

Erneuerbare Energien 2019 – die Bilanz

Die Nutzung regenerativer Energien ist weltweit auf dem Vormarsch. Im Folgenden werden die einzelnen Segmente zusammenfassend analysiert.

Foto: PantherMedia / sellingpix

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8.1. Welt

Strom. 2019 wurden in Anlagen zur Nutzung regenerativer Energien zwischen 6 884 und 7 282 TWh (2019) Strom erzeugt. Dazu trug die Wasserkraft mit rund 4 306 TWh (2019) (Primärenergieäquivalent von 41 EJ (2019)) beziehungsweise etwa 61 % am meisten bei. Aus der Windenergie stammen 18 % des erneuerbaren Stroms (1 290 TWh (2018), Primärenergie­äquivalent von 12 EJ (2019)). Die solare Stromerzeugung trug mit knapp 13 % (651 bis 944 TWh (2019), Primärenergieäquivalent von 6 bis 9 EJ (2019)) bei. Die Elektrizitätserzeugung aus Biomasse betrug knapp 9 % (651 bis 994 TWh (2019), Primärenergieäquivalent von 6 bis 9 EJ (2019)) und die Stromerzeugung aus Geothermie rund 1 % (95 TWh (2019), Primärenergieäquivalent von 1 EJ (2019)) (Tabelle 3, Bild 12).

Bild 12 Globale Strom-, Wärme-, Kraftstoff- und Primärenergiebereitstellung verschiedener erneuerbarer Energieträger (eigene Darstellung).

Die weltweit in Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien installierte elektrische Leistung lag bei rund 2 698 GW (2019); im Vergleich zu 2018 ist dies ein Anstieg von rund 7 %. Rund 55 % der neu installierten Anlagen waren Photovoltaik (PV)-Anlagen, gefolgt von Windkraftwerken (32 %) und Wasserkraftanlagen (8 %) [1; 34].

Werden die sich abzeichnenden Entwicklungen fortgeschrieben, ist 2025 eine Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien von 9 000 bis 10 300 TWh (2025) zu erwarten (Tabelle 3, Bild 12). Der größte Anteil stammt nach wie vor aus der Wasserkraft (4 400 bis 4 800 TWh (2025); Primärenergieäquivalent 42 bis 46 EJ (2025)). Einen zunehmend bedeutenderen Anteil stellt jedoch die Windkraftnutzung mit 2 150 bis 2 320 TWh (2025) dar; dies wären 2025 bereits rund 22 % der Stromproduktion aus regenerativen Energien. Auch wird zukünftig insbesondere der Beitrag der Photovoltaik zunehmen; bis 2025 könnten 1 540 bis 2 560 TWh (2025) aus Solarenergie – und damit knapp ein Viertel der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien – bereitgestellt werden.

Bis zum Jahr 2030 dürften sich diese Verhältnisse aufgrund der potenziell weiter fallenden Preise für Photovoltaik weiter verschieben. Unter Berücksichtigung der aktuellen Entwicklungen reduziert sich der Anteil der Wasserkraft – trotz einer merklichen absoluten Zunahme – auf 34 % (4 700 bis 5 100 TWh (2030); Primärenergieäquivalent 45 bis 48 EJ (2030)); parallel dazu erhöht sich der Anteil der Windkraftnutzung auf rund 29 % (3 950 bis 4 200 TWh (2030); Primärenergieäquivalent 37 bis 40 EJ (2030)) und der Solarenergienutzung auf etwa 32 % (3 130 bis 5 195 TWh (2030); Primärenergieäquivalent 30 bis 49 EJ (2030)). Bezogen auf die 2025 beziehungsweise 2030 zu erwartende Stromerzeugung dürfte der Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien dann etwa bei 31 beziehungsweise 40 % liegen.

Wärme. Die weltweite Wärmebereitstellung (Nutzwärme) aus erneuerbaren Energien betrug im letzten Jahr rund 22,9 bis 24,6 EJ / 6,4 bis 6,8 PWh (2019) (Tabelle 4, Bild 12). Biogene Festbrennstoffe tragen dazu mit rund 91 % den Löwenanteil bei. Im Vergleich dazu sind alle anderen Optionen zur Wärmebereitstellung (das heißt oberflächennahe und tiefe Geothermie, Solarthermie, Biogas) global gesehen nur von untergeordneter Bedeutung. Damit werden verglichen mit der gesamten weltweiten Wärmebereitstellung von 195 EJ / 54,2 PWh (2019) insgesamt etwa 12 % der Wärmenachfrage aus regenerativen Energien gedeckt.

Ausgehend von den unterstellten Entwicklungen dürfte 2025 beziehungsweise 2030 die Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien bis 2025 auf 24,3 EJ bis 27,5 EJ / 6,8 PWh bis 7,6 PWh (2025) beziehungsweise bis 2030 auf 25,6 EJ bis 30,1 EJ / 7,1 PWh bis 8,4 PWh (2030) ansteigen (Tabelle 4, Bild 12). Auch dann wird die feste Biomasse mit immer noch rund 90 % den mit Abstand größten Einzelbeitrag zu der insgesamt erzeugten Wärme leisten; damit bleibt solare und geothermische Wärme trotz erheblicher Zuwächse auch bis 2030 von untergeordneter Bedeutung.

Kraftstoffe. Global wurden rund 2 395 PJ (2019) Bioethanol und etwa 1 548 PJ (2019) Biodiesel abgesetzt; das heißt im letzten Jahr wurden insgesamt 3,9 EJ (2019) an Biokraftstoffen global genutzt (Tabelle 2, Bild 12).

Wird die politische Rahmensetzung bis 2030 – einschließlich monetärer Anreize – nicht signifikant verändert, dürfte das heutige Marktvolumen sich leicht ausweiten; das heißt der Biokraftstoffmarkt könnte bis 2025 auf 4,9 EJ und bis 2030 auf 5,8 EJ anteigen. Die Marktanteile von Bioethanol und Biodiesel dürften sich dabei nur wenig verändern. Bezogen auf die weltweite Kraftstofferzeugung tragen Biokraftstoffe dann mit annähernd ähnlichen Raten von 5 bis 6 % bei.

Primärenergieverbrauch. Für die globale Wärme-, Strom- und Kraftstoffbereitstellung aus erneuerbaren Energien errechnet sich ein Primärenergieäquivalent von etwa 133,2 EJ (2019). Der dominierende Energieträger ist auch weiterhin die Biomasse mit rund 52 % der global genutzten erneuerbaren Primärenergie (Bild 12); dabei handelt es sich aber bei einem großen Anteil um Holz zur Wärmebereitstellung im häuslichen Bereich, dessen genaue Erfassung jedoch sehr unsicher ist. Die Wasserkraft trägt mit 31 %, die Windkraft mit rund 9 %, die Solarenergie (Photovoltaik und Solarthermie) mit rund 7 % und die Geothermie mit rund 1 % zur globalen regenerativen Primärenergienachfragedeckung bei.

8.2. EU

Strom. 2019 waren in der EU rund 515 GW in Anlagen zur Nutzung regenerativer Energien installiert, die rund 1 158 TWh (2019) an elektrischer Energie eingespeist haben (Tabelle 5). Wasserkraftwerke trugen mit 356 TWh (2019) (Primärenergieäquivalent 3,4 EJ (2019)) mit 30 % und Windkraftanlagen mit 426 TWh (2019) (Primärenergieäquivalent 4,0 EJ (2019)) mit 36 % die größten Anteile bei; damit hat die Windkraft in der EU mehr Strom als die Wasserkraft – die „klassische“ Möglichkeit zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien – bereitgestellt. Durch den starken Zubau an PV-Systemen konnten durch Solarenergie rund 181 TWh (2019) (Primärenergieäquivalent 1,7 EJ (2019)) bereitgestellt werden; das entspricht rund 18 % des Stroms aus erneuerbaren Energien. Darüber hinaus hat die Biomasse mit rund 16 % zur EU-Stromerzeugung beigetragen (190 TWh (2019), Primärenergieäquivalent 3,1 EJ (2019)). Verglichen mit der gesamten Stromerzeugung in der EU von rund 3 215 TWh (2019) stammen damit 2019 rund 35 % aus erneuerbaren Energien [2].

Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wird in der EU zukünftig ansteigen. Bis 2025 könnten etwa 1 500 bis 1 651 TWh und bis 2030 etwa 2 046 bis 2 292 TWh bereitgestellt werden. Wasserkraft und Windenergie bleiben dabei mit einem gemeinsamen Anteil von rund zwei Drittel die beiden wichtigsten erneuerbaren Energien für den Strommarkt. Jedoch reduziert sich der Anteil der Wasserkraft auf 24 % in 2025 beziehungsweise 18 % in 2030 und parallel dazu steigt der Anteil der Windenergie auf 41 % in 2025 beziehungsweise 46 % in 2030. Auch die Stromerzeugung aus Solar-, Biomasse- und Geothermieanlagen wird weiter zunehmen; hier sind die mit Abstand größten Zuwächse aus der Photovoltaik zu erwarten.

Wärme. 2019 wurden mit 181 GW an installierter thermischer Leistung 4 193 PJ / 1 165 TWh (2019) Wärme aus erneuerbaren Energien in der EU bereitgestellt (Tabelle 6). Dies entspricht einem Anteil von rund 12 % an der gesamten Wärmeerzeugung. Bezogen auf die gesamte Wärmerzeugung aus regenerativen Energien stammt mit etwa 92 % der größte Anteil aus der Biomasse; biogene Festbrennstoffe tragen dazu mit 3 672 PJ / 1 020 TWh (2019) (88 %) und Biogas mit nur 189 PJ / 52,5 TWh (2019) (5 %) bei. Der Anteil der Solarenergie liegt lediglich bei knapp 3 % und der der Geothermie bei 5 % bezogen auf die Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien.

Zukünftig könnten – eine weitgehend ungestörte Entwicklung unterstellt – bis 2025 etwa 4,4 EJ / 1,2 PWh und bis 2030 rund 4,8 EJ / 1,3 PWh Wärme aus regenerativen Energien bereitgestellt werden; dies entspricht dann einer installierten thermischen Leistung von 205 GW (2025) beziehungsweise 231 GW (2030). Dabei dürften mit weiterhin etwa 86 % biogene Festbrennstoffe immer noch den mit Abstand größten Beitrag leisten. Auch werden sich die prozentualen Anteile zwischen den verschiedenen Energieträgern kaum ändern.

Kraftstoffe. In der EU lag 2019 die Biokraftstofferzeugung bei etwa 599 PJ (2019). Biodiesel leistet dabei mit 84 % den größten Beitrag (Tabelle 2). Bis 2025 und aus heutiger Sicht auch bis 2030 sind keine signifikanten Änderungen bezüglich der Biokraftstofferzeugung als auch des zu erwartenden Kraftstoffverbrauchs in der EU zu erwarten.

Primärenergieverbrauch. EU-weit haben erneuerbare Energien im Strom-, Wärme- und Kraftstoffmarkt 2019 mit 18,5 EJ zur Deckung der Primärenergienachfrage beigetragen.

Der dominierende regenerative Energieträger ist auch in der EU die Biomasse mit rund 49 % der genutzten erneuerbaren Primärenergie. Die Windkraft trägt mit 22 %, die Wasserkraft mit 18 %, die Solarenergie (Photovoltaik und Solarthermie) mit rund 10 % und die Geothermie mit rund 1 % zur Deckung der EU-weiten Primärenergienachfragedeckung bei.

Die Erwartungen für 2025 beziehungsweise 2030 zeigen einen Anstieg des Anteils der durch erneuerbare Energien bereitgestellten Primärenergie auf maximal 22,5 EJ (2025) beziehungsweise 29,4 EJ (2030).

9 Einordnung Energiesystem

Im Folgenden werden die dargestellten erneuerbaren Strom-, Wärme-, Kraftstoff- und Primärenergiebereitstellungen in den Gesamtkontext des Energiesystems eingeordnet.

9.1. Welt

Strom. Im Jahr 2019 wurden weltweit rund 27 005 TWh beziehungsweise 97,2 EJ (2019) an elektrischer Energie erzeugt. Verglichen mit der gesamten globalen Stromerzeugung stammen insgesamt rund 26 % aus regenerativen Energien (Bild 13). Der Großteil der globalen Stromerzeugung beruht weiterhin auf Kohle (35 EJ), Erdgas (23 EJ) sowie Kernenergie (10 EJ). Demgegenüber liegt der Anteil der in derartigen Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien installierten elektrischen Leistung an der weltweit installierten gesamten elektrischen Leistung bei rund 37 % [17].

Bild 13 Globale Strom-, Wärme-, Kraftstoff- und Primärenergiebereitstellung (eigene Darstellung; Betrachtung von fossilen Kraftstoffen nur Ottokraftstoff und Diesel [2]).

Werden die sich abzeichnenden Entwicklungen fortgeschrieben, kann von einem mittleren Wachstum der globalen Stromerzeugung von rund 2,6 %/a ausgegangen werden [2]. Daraus errechnet sich für 2025 beziehungsweise 2030 ein Stromverbrauch von rund 31 415 TWh / 113 EJ (2025) beziehungsweise etwa 35 700 TWh / 129 EJ (2030). Dazu ist im Vergleich eine Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien für das Jahr 2025 von 8 883 bis 10 452 TWh / 32,0 bis 37,6 EJ (2025) zu erwarten. Damit beträgt der Anteil der erneuerbaren Energien rund 31 %. Bis zum Jahr 2030 dürften sich diese Verhältnisse weiter verschieben. Bei einer Gesamtstromerzeugung von 35 700 TWh / 129 EJ (2030) werden von den erneuerbaren Energien 12 700 bis 15 322 TWh / 45,7 bis 55,2 EJ (2030) bereitgestellt; dies ist ein Anteil der erneuerbaren Energien von rund 40 % (Bild 13).

Wärme. Die weltweite Primärenergienachfrage lag 2019 bei rund 584 EJ [2]. Unter der Annahme, dass die weltweite Wärmenachfrage am gesamten Primärenergieverbrauch rund ein Drittel beträgt, errechnet sich eine globale Wärmenachfrage von 195 EJ / 54,2 PWh (2019). Wird das durchschnittliche Wachstum der weltweiten Primärenergienachfrage der letzten zehn Jahre von rund 1,9 %/a für die nächsten Jahre fortgeschrieben, steigt der Primärenergieverbrauch 2025 auf 655 EJ beziehungsweise 2030 auf 720 EJ. Damit werden jährlich weltweit etwa 218 EJ / 60,6 PWh (2025) beziehungsweise rund 240 EJ / 66,7 PWh (2030) an Wärme nachgefragt.

Die weltweite Wärmebereitstellung (Nutzwärme) aus erneuerbaren Energien betrug 2019 rund 22,6 bis 24,2 EJ; dies entspricht einem Anteil von rund 12 % der globalen Wärmebereitstellung (Bild 13). Verglichen mit der insgesamt für 2025 beziehungsweise 2030 zu erwartenden weltweiten Wärmebereitstellung von rund 218 EJ (2025) beziehungsweise 240 EJ (2030) stammen dann 25 EJ beziehungsweise 27 EJ aus erneuerbaren Energiequellen. Es ergeben sich vergleichbar mit 2019 Anteile von rund 11 bis 12 % aus regenerativen Energien.

Kraftstoffe. Die weltweite Kraftstoffbereitstellung (hierunter sind nur Otto- und Dieselkraftstoff zu verstehen) betrug um Jahr 2019 knapp 104 EJ [2]. Demnach haben die 3,9 EJ an Biokraftstoffen einen Anteil von rund 3,8 %.

Unter der Annahme, dass diese Nachfrage nahezu konstant bleibt (zum Beispiel nach [51]) ergibt sich für die Jahr 2025 beziehungsweise 2030 eine weltweite Kraftstoffproduktionen von 104 bis 105 EJ. Dabei steigt der Anteil der Biokraftstoffe nach aktueller Fortschreibung leicht auf 4,7 beziehungsweise 5,6 % an.

Primärenergienachfrage. Im Jahr 2019 wurden weltweit 584 EJ an Primärenergie bereitgestellt (Bild 13). Davon wurden 517 EJ (2019) durch Öl, Gas, Kohle und Kernenergie (das heißt an fossilen Energien) bereitgestellt; das sind knapp 1 % mehr als im Vorjahr (513 EJ (2018)). Auch zukünftig wird weltweit der fossile Primärenergieverbrauch steigen, da insbesondere die bevölkerungsstarken Schwellenländer (primär China, Indien) ihre (energieintensive) industrielle Produktion weiter ausbauen werden. Parallel dazu wird sich der durchschnittliche Lebensstandard der (wachsenden) Bevölkerung weiter verbessern – mit einem einhergehenden höheren Energieverbrauch. Damit dürfte von einer jährlichen fossilen Primärenergiebereitstellung zwischen 540 und 550 EJ (2025) beziehungsweise zwischen 560 und 580 EJ (2030) auszugehen sein [52].

Von der weltweiten Primärenergiebereitstellung wurden 113 EJ (20 %) durch erneuerbare Energien gedeckt. Die zukünftigen Erwartungen zeigen einen Anstieg des Anteils der durch erneuerbare Energien substituierbaren fossilen Primärenergie auf maximal 163 EJ (2025) beziehungsweise 206 EJ (2030). Dies bedeutet eine erneuerbare Primärenergiebereitstellung von 25 % im Jahr 2025 sowie von 29 % im Jahr 2030. Dementsprechend wird unter den genannten Fortschreibungen auch weiterhin der Großteil der bereitgestellten Primärenergie durch fossile Energieträger gedeckt, auch wenn erneuerbare Energieträger zunehmend Anteil gewinnen.

9.2. EU

Strom. 2019 wurden in der EU rund 1 158 TWh (2019) an Strom bereitgestellt. Bei einer Gesamtstrombereitstellung von 3 215 TWh wurden somit rund 36 % aus erneuerbaren Energien gedeckt. Bezogen auf die zu erwartende Stromerzeugung in den Jahren 2025 beziehungsweise 2030 dürfte der Anteil der elektrischen Energie aus erneuerbaren Energien (bei einer weitgehend konstanten Stromerzeugung in der EU) bei 47 % in 2025 beziehungsweise 63 % in 2030 liegen. Damit wird der Beitrag der erneuerbaren Energien an der Deckung der Stromnachfrage in der EU tendenziell zunehmen.

Wärme. Wird angenommen, dass EU-weit rund 50 % der Gesamtenergienachfrage auf Wärme entfallen, kann eine Wärmenachfrage von 34,4 EJ / 9,4 PWh (2019) abgeschätzt werden [2]. Davon wurden 2019 rund 4 193 PJ an Wärme aus erneuerbaren Quellen bereitgestellt. Dies entspricht einem Anteil von etwa 12 % an der gesamten Wärmeerzeugung. Ausgehend von einer annähernd konstanten Wärmenachfrage für die kommenden Jahre würden in 2025 beziehungsweise 2030 rund 12 bis 14 % der Wärmeerzeugung durch erneuerbaren Energien gedeckt. Der Anteil der erneuerbaren Wärme wird daher nur leicht ansteigen.

Kraftstoffe. 2019 betrug die die EU-weite Kraftstoffbereitstellung (hierunter sind nur Otto- und Dieselkraftstoff zu verstehen) 15,3 EJ [2]. Bei einer EU-weiten Biokraftstoffproduktion von 0,6 EJ beträgt der Anteil der Biokraftstoffe rund 3,9 %. Ein Anstieg des Energieverbrauchs im Transportsektor ist in der EU unter anderem durch Effizienzmaßnahmen nicht zu erwarten.

Primärenergienachfrage. Im Jahr 2019 betrug die EU-weite Primärenergiebereitstellung rund 68,8 EJ [2]. Davon wurden 18,5 EJ (rund 27 %) durch erneuerbaren Energien gedeckt. Durch die generell stagnierende Primärenergiebereitstellung in der EU gepaart mit einem weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien in der EU, wird der Anteil der erneuerbar bereitgestellten Primärenergie weiter steigen. Der restliche und somit fossile Primärenergieverbrauch in der EU beläuft sich auf 58,3 EJ (2019). Dies bedeutet eine Reduktion von rund 2,5 % im Vergleich zu 2018 (59,7 EJ) [2]. Mit Blick auf die Entwicklungen der letzten Jahre ist näherungsweise von einer Stagnation beziehungsweise Reduzierung des fossilen Primärenergieverbrauchs auszugehen.

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

Bisher erschienen:

Aktueller Ausbaustand der erneuerbaren Energien weltweit

Wasserkraft als Stromquelle und -speicher

Energie aus Gezeiten und Wellen

Windenergie: Offshore gewinnt an Bedeutung

Vielseitig nutzbar: Solarenergie

Geothermie: Energie aus den Tiefen der Erde

Biomasse ist global meist genutzter regenerativer Energieträger

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