Energiewende in der Gemeinde – (1/4) Unser zukünftiges Energiesystem

Energiewende bedeutet die Umstellung von fossilen Energiequellen und Atomkraft auf erneuerbare Energien, also Solarenergie, Windkraft, Wasserkraft, Energie aus Biomasse sowie aus Umweltwärme und Geothermie. Das Ziel einer fast 100%igen Emissionsfreiheit von CO₂ wird nach einem Verfassungsgerichtsurteil von der Bundesregierung in Kürze von 2050 auf 2045 vorverlegt.

Wesentlich für die Energiewende ist, dass die wichtigste Form erneuerbarer Energie, die grüne elektrische Energie, in ihrer Ausbeute fluktuiert und großteils gespeichert werden muss, um Schwankungen auszugleichen und um in allen energieverbrauchenden Sektoren nutzbar zu sein. Durch Kopplungselemente, die unter dem Begriff Power-to-X zusammengefasst werden, wird der Elektrizitätssektor physisch mit den anderen Sektoren verknüpft. Das nennt man Sektorkopplung (1).

Kopplung von grüner Elektrizität mit den anderen Sektoren. Mit den Kopplungselementen Power-to-X wird erneuerbare Elektrizität in allen energieverbrauchenden Sektoren verfügbar. Abkürzungen: KWK, Kraft-Wärmekopplung; GuD, Gas- und Dampfturbinenkraftwerk; F-Cell, Brennstoffzelle; E-Fuels, in der Bilanz emissionsfreie synthetische Kraftstoffe; MeOH, Methanol.

Im Prinzip können also durch die Sektorkopplung alle Sektoren durch den Elektrizitätssektor vollständig mit Energie versorgt werden. Allerdings unterscheiden sich die PtX-Technologien in ihrer energetischen Effizienz, und es kommt mehr oder weniger zu Verlustwärme, die aber mit modernster Technik weitgehend in Strom umgewandelt oder zur Erwärmung von Prozessen oder Gebäuden nutzbar gemacht werden kann. Trotz der Omnipotenz der Elektrizität ist es sinnvoll und effizient, auch die Solarthermie als direkte Wärmequelle zu nutzen. Geothermie verbraucht elektrische Energie zur Förderung (senkrechter Pfeil), ist also auch eine Power-to-Heat-Technologie.

Die Voraussetzungen für die Nutzung erneuerbarer Energien sind regional verschieden. Das Würmtal ist ein besonders guter Standort für solare Energiegewinnung und durch seine günstige Lage im südbayrischen Molassebecken auch für Geothermie. Der Landkreis München gehört außerdem zu den HyPerformer-Regionen, den bundesweit bevorzugten Regionen für die Förderung der Wasserstofftechnologie, der von der Bundesregierung eine Schlüsselrolle in der Energiewende zugewiesen worden ist.

Besonders gründlich werden das Thema Energiewende und, im Detail, diverse Teilgebiete von den Instituten der Fraunhofer Gesellschaft behandelt. Als Einführung ist vor allem die Referenz (2) zu nennen. Die Forscher von Fraunhofer ISE haben diverse Szenarien bis 2050 entwickelt (3), die sich hauptsächlich in der gesellschaftlichen Akzeptanz von neuen Technologien und von neuen großen Infrastrukturen, im Ausmaß des Umstiegs auf ein neues Energiesystem und in der Zielsetzung (95-100% CO₂-Neutralität) unterscheiden. Je nach Szenario wird das Ziel der Klimaneutralität auf verschiedenen Wegen erreicht.

In den folgenden Beiträgen (2/4) Elektrizitätswende und (3/4) Wärmewende analysieren wir, wie sich die Energiewende unter den in unserer Gemeinde vorliegenden Voraussetzungen darstellen könnte. Im Beitrag 4/4 stellen wir unsere Vision 2040 für die Energiewende vor, die sich aus den vorliegenden Studien der etablierten Wissenschaftsorganisationen und der Bundesbehörden sowie aus den örtlichen Gegebenheiten ergibt.