Energie für alle

DEMOKRATIE IN BEWEGUNG bekennt sich zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft, welche auf den Säulen Effizienz (mehr Nutzen bei weniger Verbrauch), Suffizienz (Reduktion des Verbrauchs durch Verzicht auf Überflüssiges/Genügsamkeit) und Konsistenz (Umstellung auf erneuerbare Energieträger) beruht. Die Energiewende ist für uns eine dezentrale Bürgerenergiewende.

• 1.0 Auf einen Blick
• 2.0 Grundlagen
• 2.1 Treiber der Dezentralität
• 2.2 Gesellschaftpolitische Dimensionen der Dezentralität
• 2.3 Eigenversorgung
• 2.4 Regionale Verteilung
• 2.5 Regionale Grünstromvermarktung
• 2.6 Die Rolle der Digitalisierung
• 2.7 Akteursvielfalt
• 2.8 Die Rolle kommunaler Unternehmen
• 2.9 Neuer Ordnungsrahmen für Dezentralität.
• 2.10 Stromerzeugung aus Wind und Sonne – physikalische Treiber der Dezentralität
• 3.1 Die Umstellung auf Erneuerbare Energien führt zu dezentralen Energiesystemen
• 3.2 Welche Entwicklungen treiben die Debatte um Zentralität und Dezentralität zusätzlich?
• 3.3 Kleinteilige Erzeugung aus Erneuerbaren Energien öffnet die Energieversorgung für Millionen neue Akteure
• 3.4 Neue (Strom)- Anwendungen führen im Wärme- und Mobilitätssektor zu kleinteiligen Strukturen beim Stromverbrauch
• 3.5 Neue Informations- und Kommunikationstechnologien machen die Steuerung von kleinteiligen Erzeugungs- und Verbrauchsstrukturen möglich.
• 3.6 Fazit und Ausblick

1.0 Auf einen Blick

1. Dezentralität wird dauerhaft zu einem neuen Strukturmerkmal der Stromwirtschaft. Die neuen, zentralen Technologien der Energiewende (Windkraft, Solarenergie, Stromspeicher, Elektromobilität, Wärmepumpen eg.) bedingen eine wesentlich verteiltere Struktur. Damit einher gehen ökonomische und auch starke soziale und politische und soziale Treiber hin zu Eigenversorgung und regionalen Lösungen.
2. Dezentralität ist kein Wert an sich, sondern begründet sich netztopologisch, ökonomisch oder durch soziale beziehungsweise politische Präferenzen. Der Mehrwert dezentraler Lösungen liegt nicht allein in seiner nicht-monetären Natur (zum Beispiel größere Akzeptanz, breitere Teilhabe) und wird künftig als solcher politisch bewertet. Der ökonomische Wert liegt in der Regel in der Vermeidung von Netzausbau. Das dafür nötige monetäre Maß müssen wir entwickeln. Für die Befriedigung der Regionalitätspräferenz durch den Verbraucher muss ein passender Marktrahmen geschaffen werden.
3. Wir schaffen einen Ordnungsrahmen für Dezentralität bei Entgelten, Abgaben und Umlagen. Das veraltete System dezentralitätsbedingter Ausnahmen bei Netzentgelten, Steuern, Abgaben und Umlagen ist technisch und gesellschaftlich hochgradig willkürlich und chaotisch. Es muss schnellstmöglich in eine klare Struktur überführt werden. Die Höhe der Entgelte, Steuern, Abgaben und Umlagen müssen dazu in drei Ebenen differenziert werden:
   • Erzeugung und Verbrauch ohne Nutzung des öffentlichen Netzes
   • Erzeugung und Verbrauch innerhalb einer Stromregion
   • überregionaler Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch.

2.0 Grundlagen

Dezentralität ist ein mehrdeutiger Begriff in fast allen Energiewende-Diskussionen. Es zeigt sich, dass unter diesem Begriff viele deutlich unterscheidbare Gesichtspunkte der Energiewirtschaft verstanden werden. Diese Kernpunkte haben wir identifiziert:

• Fragen der Eigenversorgung
• Räumliche Verteilung der Stromproduktion und Verbrauch
• Regionale (smarte) Märkte
• Rolle(n) der unterschiedlichen Akteure in der Energiewirtschaft.
• lokale Akteure (Stichwort „Bürgerenergie“)
• Rolle der kommunalen Energie-Unternehmen

Jeden Dezentralitätsaspekt betrachten wir aus der Sicht dieser fünf Dimensionen:

• der Dimension des Stromnetzes
• der ökonomischen
• der ökologischen
• der sozialen
• und der politischen Dimension.

Zusätzlich beleuchten wir die Chancen und Risiken der jeweiligen Entwicklungen.

2.1 Treiber der Dezentralität

1. die Physik
   Der massive Ausbau von Wind- und Solaranlagen führt aufgrund der Physik der Wind- und Solarressourcen zu einer verteilten Erzeugungsstruktur. (Details bei Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik)
2. die Entwicklung der Akteursstruktur
   Eine verteilte Erzeugungsstruktur sorgt auch dafür, dass die Zahl der Stromproduzenten um ein Vielfaches steigt. Während es in den 1990er Jahren nur eine dreistellige Anzahl von Kraftwerken gab, die ganz Deutschland mit Strom beliefert haben, gibt es heute bereits mehr als 1,5 Millionen Solarstromerzeuger.
3. technologische Entwicklungen auf der Stromnachfrageseite (Stromspeicher, Elektromobilität, Wärmepumpen)
4. die digitale Revolution im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien. Sie ermöglicht eine kostengünstige Vernetzung und Einbindung dezentraler Anlagen.

Diese vier Treiber sind unabhängig von politischer Regulierung und gehen insofern nicht mehr weg – sie werden jedoch zwangsläufig dafür sorgen, dass Dezentralität dauerhaft ein neues Strukturmerkmal der Stromwirtschaft bleibt.

2.2 Gesellschaftpolitische Dimensionen der Dezentralität

1. Die örtlichen Komponenten der Stromerzeugung und des Stromverbrauch erhalten ein stärkeres Gewicht wirken auf die Netze, den Markt, das Gemeinwesen und die Politik hat.
2. Die netztopologische Dimension (Netzstruktur) dieser Dezentralität läuft im Kern darauf hinaus, dass das bisherige Netzkonzept, das ausschließlich auf Kupferleitungen basiert, in Zukunft nicht mehr gehalten werden kann und neue Konzepte und Technologien einbezieht.
3. Bei der ökonomischen Dimension der Dezentralität stellt sich die Frage, welche Rolle Dezentralität für den Strommarkt hat.
4. Die soziale Dimension fragt (unter anderem) danach, welche Auswirkungen es hat, wenn Stromerzeugung zunehmend näher an die Bürger heran rückt.
5. Bei der politischen Dimension geht es vor allem darum, welche Rolle lokale und regionale Politik bei der Gestaltung der Energiewende hat respektive haben kann.
6. Letztlich geht es grundlegend darum, zu einer umwelt- und ressourcenschonenden Energieversorgung zu gelangen, die darüber hinaus langfristig sicher ist.

2.3 Eigenversorgung

Obwohl Eigenversorgung schon lange ein sehr wichtiger Teil der Energieversorgung ist (gerade auch mit Blick auf die industrielle Eigenversorgung), gilt sie inzwischen als das Geschäftsmodell der Energiewende. Grundvoraussetzung ist dabei, das die Vergütungen für die Netzeinspeisung preislich attraktiv bleiben und über Bürgerbeteiligungsmodelle möglichst alle partizipieren. Nachteile durch nicht vorhandene räumliche oder finanzielle Möglichkeiten sind auszugleichen.

Mit den weiter sinkenden Kosten bei Photovoltaik und Speichern bekommt die Diskussion eine neue Dynamik, vor allem auch, weil sich damit für eine größere und auch kleinere Stakeholder (Anspruchsgruppen) Chancen eröffnen. Eigenversorgung ist besonders dann wirtschaftlich, wenn die Stromerzeugung mit der eigenen Anlage kostengünstiger ist als der Strombezug aus dem öffentlichen Netz.

Die Wirtschaftlichkeit des Strombezuges wird stark durch die Abgaben, Umlagen und Steuern, mit denen Strombezug normalerweise belastet ist, beeinflusst. Die fallen jedoch bei einer Eigenversorgung nicht oder nur reduziert an.

Parallel wird mit eigener Stromproduktion vor allem bei Eigenheimbesitzern das Bedürfnis nach Autarkie und Unabhängigkeit von Stromunternehmen befriedigt. Der selbsterzeugende Verbraucher (Prosumer) wird deshalb auch als Treiber der Transformation angesehen. Er übernimmt nicht nur einen Teil des Ausbaus der Erneuerbaren Energien, sondern stützt durch seine Beteiligung die Transformation auch aus der Gesellschaft heraus.

Unumstritten ist die Eigenversorgung aber nicht. So wird ein sich selbst verstärkender Umverteilungseffekt befürchtet. Je mehr Verbraucher sich selbst mit Strom versorgen, desto weniger Strom beziehen sie aus dem öffentlichen Stromnetz und desto weniger beteiligen sie sich auch an den Kosten für die Netze, Abgaben und Umlagen, die unter anderem für den Ausbau der Erneuerbaren, für die Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung oder in Form der Stromsteuer fällig werden.

Daraus entstehende Einnahmeausfälle für die öffentlichen Hand müssen als Folge auf die Verbraucher verteilt werden, ein Verteilungsprinzip das aktuell schon genutzt wird.

Es wird auch jetzt schon ein Mischpreis auf alle Verbraucher umgelegt. Aktuell benachteiligt er Kleinverbraucher bzw. Energiesparer, denn je mehr man verbraucht, desto geringer ist der Strompreis. An der Stelle müsste man die Preissystematik umkehren. Damit würde gerade bei Großverbrauchern ein Umdenken zwingend nötig.

2.4 Regionale Verteilung

Die Energiewende hat eine stark verändernde Wirkung auf die regionale Verteilung, sowohl bei der Erzeugung als auch beim Stromverbrauch als auch auf die künftige Struktur der Stromnetze.

Die Auslegung der Netze als Bindeglied zwischen Erzeugung und Verbrauch muss, im alten wie im neuen System, zu jeder Zeit und an jedem Ort den Bilanz ausgleich zwischen Stromangebot und -nachfrage sicherstellen. Sie unterliegt damit einem fundamentalen Wandel.

Wir müssen uns also fragen, welche Auswirkungen es hat, wenn im neuen System der überwiegende Teil des erzeugten Stroms aus Erneuerbaren Energien in die unteren Spannungsebenen des Verteilnetzes eingespeist wird. Die Konsequenzen rasch sinkender Preise von Batteriespeichern und wachsender Attraktivität kombinierter, flächendeckender Photovoltaik-Batterie-Anlagen muss berücksichtigt werden. Dazu kommen neue, flexible Stromanwendungen im Bereich Wärme und Mobilität , die sich wahrscheinlich auf breiter Front durchsetzen.

Ist dann das bisherige Konzept einer großräumigen Energieversorgung allein über große Kupferleiter noch tragfähig oder muss so viel als möglich auf der regionalen Ebene geregelt werden? Was bedeuten die dann entstehenden kleinteiligeren Marktgebiete für das Funktionieren des Gesamtsystems?

Die Veränderungen der regionalen Verteilung von Verbrauch und Erzeugung bei gleichzeitig zunehmenden Stromaustauschs über Ländergrenzen hinweg braucht eine zukunftssichere Steuerung. Dabei geht es insgesamt um komplexe Optimierungsaufgaben, die letztlich Erzeugung und Verbrauch, Netzplanung und Netzbetrieb so verzahnen, dass das neue System sicher und volkswirtschaftlich tragfähig funktioniert. Wichtigster Baustein dazu ist eine höchsten Sicherheitsanforderungen genügende digitale Steuerung über Smart Grids.

2.5 Regionale Grünstromvermarktung

Mit steigendem Anteil Erneuerbarer Energien vergrößert sich auch die regionale Präsenz von Grünstrom-Erzeugungsanlagen und damit der Bedarf, diesen regional erzeugten Strom auch regional zu vermarkten. Es eröffnet Möglichkeiten, um Erzeugung und Verbrauch vor Ort zu koppeln. Der technologische Trend geht zu kleinteiligen, erneuerbaren Produktions- und Speichereinheiten. Das wird diesen Effekt weiter verstärken.

Sogenannte Regionale Grünstrommärkte werden definiert als zeitgleiche netzgebundene Produktion, Speicherung und Versorgung mit Strom aus Erneuerbaren Energien in einem regionalen Zusammenhang. Das öffentliche Netz wird dabei genutzt und zumindestens ein Teil des Stroms in der Region produziert, gespeichert und verbraucht.
Die regionale Grünstromvermarktung hat sich zu einem wichtigen Baustein des dezentralen Energiemarktes entwickelt. Die technische Verfügbarkeit einerseits und der Wunsch von Energiekonsumenten nach regionalen Energieprodukten andererseits führen zur Herausbildung von regionalen Stromprodukten.

Grünstrommärkte manifestieren sich aktuell vor allem in der Vermarktung. Potentielle Kunden werden zudem gleichzeitig zumindest teilweise selbst zu Produzenten oder Teilhabern an Erzeugungsanlagen. Sie können Speicher betreiben und dem Energiemarkt im Sinne des Prosumer-Poolings Infrastruktur zur Verfügung stellen. (Prosumer ist einen Verbraucher (im Sinne von Konsument; engl. consumer), der gleichzeitig auch Produzent ist, Pooling meint in diesem Fall die effiziente Bündelung solcher Prosumer z.B. in einer Region).

Für die regionale Grünstromvermarktung existiert aktuell aber weder ein gefestigtes Geschäftsmodell noch ein geeigneter ordnungspolitischer Rahmen. Zusätzlich fehlt auch ein systematisches Verständnis über den energiewirtschaftlichen wie gesellschaftlichen Mehrwert regionaler Grünstrommärkte. Die Rolle dieser Märkte aus netztopologischer, ökonomischer, sozialer und politischer Sicht sowie ein geeigneter Ordnungsrahmen muss noch geklärt werden.

2.6 Die Rolle der Digitalisierung

Im Rahmen eines neuen, kleinteiligeren Energiesystems stellt sich die Frage nach der Bedeutung von Smart Grids (intelligente Stromnetze –> Übertragungs- und Verteilnetze die mittels des umfassenden Einsatzes moderner Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) intelligent (smart) geführt werden) und Smart Markets (alle Fragestellungen der nicht-regulierten Markthemisphäre innerhalb des Energieversorgungssystems).

Beide haben in der Energiewende die Aufgabe, den Betrieb von Millionen Erzeugungsanlagen und Verbrauchern in einen intelligenten Netzbetrieb zu integrieren, sodass am Ende eine sichere Versorgung und ein funktionierender Markt herauskommen.

Smart Grids und Smart Markets bieten für die Umsetzung der Energiewende die Möglichkeit, mithilfe von modernster Informations- und Kommunikationstechnologien, die Möglichkeiten langfristig weiter steigende Zahlen von Akteuren zu koordinieren und eine intelligente Steuerung des Netzbetriebs zu ermöglichen. Wichtige Grundvoraussetzung ist eine höchsten Sicherheitsanforderungen genügende Hard- und Software zur Steuerung.

Dazu brauchen wir ein zusammenhängendes Regelwerk, das die Verantwortlichkeiten von Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern im Zusammenspiel mit Flexibilitätsanbietern – wie Direktvermarktern, Erzeugern, Verbrauchern und Prosumern – eindeutig festlegt. Grundlegende Vorgaben sind inzwischen im deutschen Energierecht geschaffen worden.

2.7 Akteursvielfalt

Die neue Vielfalt des Energiesystems entsteht durch den Eintritt von Privatpersonen, Landwirten oder Bürgerenergiegesellschaften. Die Wertschöpfung entsteht durch die dezentrale Erzeugung und durch eine stärkere regionale Ausprägung der Energiepolitik.

Dazu müssen Rahmenbedingungen geschaffen werden, die dazu beitragen, die bereits erreichte Akteursvielfalt zu erhalten und zu sichern.

Diese Vielfalt geht weit über die veränderten Eigentümerstrukturen der Erneuerbare-Energien-Anlagen gegenüber dem hergebrachten Kraftwerkspark hinaus. Im neuen System entstehen ganz neue Rollen und die alten Rollenteilungen in Erzeuger und Verbraucher werden (teilweise) aufgehoben. Die neuen Rollen müssen auch eine breit akzeptierte Form der gesellschaftlichen Teilhabe zulassen. Sie wird wiederum für die zukünftige öffentliche Unterstützung der Energiewende entscheidend sein.

2.8 Die Rolle kommunaler Unternehmen

Stadtwerke sind nach eigenem Verständnis die gelebte energiewirtschaftliche Dezentralität des bestehenden Energiesystems. Die Diskussion über die Rekommunalisierung der Energieversorgung ist deutlich älter ist als die Debatte über eine Energiewende mit dezentraler Stromerzeugung auf Basis Erneuerbarer Energien. Sie erlebt in dem Zusammenhang jedoch aktuell eine Renaissance.

Die aktuelle und die künftige Rolle von Stadtwerken müssen dabei im Zusammenhang mit den Dezentralitätsdimensionen gesehen werden. Stadtwerke können dabei ihre besondere lokale Verankerung nutzen, um Lösungen vor Ort umzusetzen. Zusätzliche Vorteile ergeben sich aus einer sozialen Perspektive heraus. Der Wunsch nach gesellschaftlicher Teilhabe an der Energiewende und Autonomie in der Energieversorgung wird vor allem über kommunale Unternehmen realisierbar sein. Die Partizipation der Bürger an politischen Prozessen muss dabei als allgemeingültiges staatstheoretisches Ziel verstanden werden und impliziert in dieser politischen Dimension große Chancen für die wirtschaftliche Betätigung von Bürger*innen im Rahmen von regionalen Energiegenossenschaften und Landwirten im Zusammenspiel mit kommunalen Versorgungsunternehmen.

Im Zuge der Energiewende ergeben sich für die kommunalen Unternehmen auch Risiken. Auch ihr Verteilnetzbetrieb wird erheblich komplexer. Insoweit droht eine Überforderung insbesondere kleiner Netzbetreiber ebenso wie die Generierung unnötig hoher Kosten. Als Lösung bieten sich Kooperations- und Dienstleistungsbeziehungen an, die vor allem kleine kommunale Unternehmen entlasten. Aus volkswirtschaftlicher Perspektive sind zudem ordnungspolitische Risiken erkennbar. Sie ergeben sich aus der Wettbewerbsverzerrung in den Bereichen Erzeugung und Vertrieb durch die Nutzung von Vorteilen aus unzureichender Entflechtung sowie den in der Regel privilegierten Zugängen der Stadtwerke zum Kapitalmarkt.

2.9 Neuer Ordnungsrahmen für Dezentralität.

Alle bisherigen Dezentralisierungselemente in den energiewirtschaftlichen Gesetzen und Verordnungen sind zu streichen. Sie sollen durch ein neues System ersetzt werden, das lediglich zwischen drei Ebenen unterscheidet. Dort werden Erzeugung und Verbrauch zeitgleich synchronisiert:

• Ebene 1 –> unmittelbar vor Ort
• Ebene 2 –> innerhalb einer Stromregion
• Ebene 3 –> überregional bzw. bundesweit.

Zu zahlende Abgaben und Umlagen auf Strom (beispielsweise EEG-Umlage, KWK-Umlage, Konzessionsabgabe) sollten sich, je nach sinnvoller ökonomisch-technischer Differenzierung beziehungsweise politischer Priorität, auch in der Höhe zwischen diesen drei Ebenen unterscheiden. Bei den Netzentgelten muss geklärt werden, ob und wieweit der Stromtransport in Zukunft in diesen Entgelten abgebildet werden soll.

Das eigentlich neue an diesem Konzept ist die Schaffung von „Stromregionen“, in denen andere Entgelte und Abgaben gelten als bei einem überregionalen Stromausgleich. Zu klären ist dabei noch, wie eine solche Region sinnvoll geographisch abgegrenzt werden kann und was gerechtfertigte Regulierungsunterschiede für Strom, der innerhalb der Region erzeugt und verbraucht wird, im Verhältnis zum überregionalen Stromausgleich sind.

2.10 Stromerzeugung aus Wind und Sonne – physikalische Treiber der Dezentralität

Den Trend hin zu mehr Dezentralität geben im Rahmen der Energiewende – unabhängig von der politisch aufgeladenen Debatte, physikalische, technologische und gesellschaftliche Treiber und Trends vor. Jeder davon wirkt dabei für sich in die gleiche Richtung. Sie führen dazu, dass in der Summe ein hohes Maß an Dezentralität ein dauerhaftes Strukturmerkmal jeder Energiewirtschaft wird, die vor allem auf der Nutzung Erneuerbarer Energien gründet. Somit steht das vorhandene Energiesystem schon im Übergang vor Herausforderungen, die es bis vor kurzem noch nicht gab.

Hier führen wir an Hand dieser fundamentalen Treiber kompakt ins Thema ein. Es ist als Ausgangspunkt für eine nachfolgende vertiefte Analyse der sehr breit gefächerten Aspekte und Dimensionen der Dezentralität zu verstehen.

Durch die Umstellung auf Erneuerbare Energien ist ein dezentrales Energiesystem physikalisch gesetzt – es muss jedoch nicht durchgängig dezentral sein.
Die Menschheit bedient sich seit Einführung von Dampfmaschine und Verbrennungsmotor in immer größer werdendem Umfang von einer handvoll Grundstoffen. Die verbindet vor allem, das sie eine enorm hohe Energiedichte haben.

Das gilt für den Verkehr, die Raum- und Industriewärme und die Stromversorgung. Abgesehen von der Wasserkraft, die schon seit Beginn der Industrialisierung in geografisch geeigneten Regionen eine wichtige Rolle spielt, beruht das Energiesystem des Industriezeitalters fast vollständig auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe mit hoher Energiedichte (Kohle, Öl und Erdgas). In weit geringerem Maße ab der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts auf den spaltbaren Metallen Uran und Plutonium mit höchster Energiedichte.

Die aus spaltbarem Material in Kernkraftwerken erzeugte Atomenergie übertrifft die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe genutzte Energiedichte deutlich. Die fossilen Brennstoffe wiederum verfügen über wesentlich höhere Energiedichten als die natürliche Sonnenstrahlung oder der Wind.

Die Wandlung des Energiesystems weg von nuklearen und fossilen Brennstoffen hin zu Erneuerbaren Energien bedeutet somit auch den Übergang zu einem Energiesystem mit geringeren Energiedichten. Natürliche Sonnenstrahlung trifft von jeher ausgesprochen verdünnt auf die Erde. Das gilt auch für den Wind, der der Sonneneinstrahlung entspringt.

Fossile Brennstoffe sind dagegen über Millionen Jahre durch spezifische physikalische und geologische Konstellationen natürlich „konzentriert“ worden. Die Menschheit, die seit Beginn der Industrialisierung fast um einen Faktor zehn angewachsene Bevölkerung4 muss jetzt wegen der Klimafolgen der fossilen Verbrennung vor allem auf die aktuell auf der Erdoberfläche eintreffende Sonnenenergie zurückgreifen.

Die aktuelle Generation ist daher zeitgleich Zeugin und Antreiberin eines zweiten Solarzeitalters. Sonnenenergie wird in Wärme und/oder Strom umgewandelt, unmittelbar eingesetzt oder vor ihrer Nutzung über kurze Zeiträume „zwischengespeichert“.

Die fundamentale Umstellung der Energieversorgung hat zur Folge, dass eine Energiewirtschaft auf Basis von Erneuerbaren Energien grosse Flächen beansprucht. Mehr Land also als das hergebrachte System mit wenigen fossilen und nuklearen (Groß-)Kraftwerken.

Die Transformation ist in vollem Gange und für jedermann unübersehbar in Gestalt großer Windkraftanlagen beziehungsweise groß- und kleinflächiger Solarkraftwerke. Diese ist bei der Nutzung von Biomasse (auf den Energieinhalt bezogen) noch einmal um ein bis zwei Größenordnungen höher als im Fall der Photovoltaik und hat insofern gravierende ökologische Nachteile.

Deshalb muss Sonnenenergie und die aus ihr abgeleitete Windenergie künftig weniger flächendeckend eingesammelt werden, um den überall weiter wachsenden Energiebedarf einer ebenfalls weiter wachsenden Menschheit zu decken.

3.1 Die Umstellung auf Erneuerbare Energien führt zu dezentralen Energiesystemen

Die „Ernte“ der Erneuerbaren Energien erfolgt normalerweise kleinteilig aus einer großen Zahl von Erzeugungsanlagen. Damit unterscheidet sich das neue Solarzeitalter fundamental von der Epoche der fossil-nuklearen Energieerzeugung. Deutschland reichten für eine unterbrechungsfreie Eneregieversorgung über viele Jahrzehnte einige wenige hundert Kohle-, Gas- und Kernkraftwerke.

Inzwischen speisen Millionen Solaranlagen Strom ins öffentliche Netz, dazu kommen etwa 28.700 Windenergie- und 9.200 Kleinkraftwerke auf Basis von Biogas (Zahlen von 2017). Mit der weiteren Umsetzung der Energiewende werden Millionen zusätzliche Einspeiser an dass Stromnetz angeschlossen.

Ein dezentrales Energiesystem ist durch die Umstellung auf Erneuerbare Energien schon infolge der zugrunde liegenden Physik gesetzt. Nicht zwingend gesetzt ist jedoch ein zukünftiges Energiesystem, das ausschließlich auf eine kleinteilige Erzeugung angewiesen ist. Bereits jetzt verfügen die größten Photovoltaikkraftwerke über Leistungsgrößen, die konventionellen thermischen Kraftwerken kaum nachstehen. Dies gilt noch mehr für einige der Offshore-Windparks die vor den Küsten der Nord- und Ostsee errichtet werden.

Die Physik beziehungsweise die geringere Energiedichte moderner Energieträger gibt eine andere, kleinteilige Dimension vor. Die physikalischen Grundagen treiben also die Entwicklung und den Bau neuer regenerativer Erzeugungstechnologien vor allem in Richtung Dezentralisierung. Trotzdem wird das dabei entstehende Energiesystem ausschließlich mit einer kleinteiligen (Erzeuger-)Struktur einhergehen.

Der Transport von großen Energie-, (vor allem) Strommengen wird zum einen durch unterschiedliche natürliche Erzeugungsbedingungen, zum anderen durch historisch bedingte und mittelfristig gefestigten orts- und regionengebundenen industriellen Verbrauchsstruktur volkswirtschaftlich von Vorteil sein.

Das macht klar, das die Idee, die auf die Erde auftreffende Energie immer da zu nutzen oder zu speichern, wo sie ankommt. Es wird in der Regel sinnvoll sein, den Strom dort zu erzeugen, wo es ökonomisch sinnvoll ist und ihn mit Hilfe geeigneter Infrastruktur(en) auch über große Distanzen zu transportieren.

Das ist nicht mal ein Gegensatz zum althergrbachten Verteilungssystem. Auch da wurde Strom zentral bereitgestellt, aber überall genutzt, wo Menschen und Unternehmen ihn brauchen. Er wurde und wird auch künftig bis in den letzten Winkel des Landes transportiert und somit dezentral verteilt werden.

Ein künftiges Energiesystem muss daher in Zukunft zentrale und dezentrale Elemente bei Erzeugung, Verbrauch und Verteilung deutlich intelligenter kombinieren.

3.2 Welche Entwicklungen treiben die Debatte um Zentralität und Dezentralität zusätzlich?

Die grundlegende Umwandlung eines durch fossile und nukleare Energieträger dominierten Energiesystens zu einer nachhaltigen, regenerativen Energieversorgung bedingt einen fundamentalen strukturellen Wandel.

Die Frage „Wie dezentral soll das neue Energiesystem sein?“ ist zwar nur eine von vielen, aber ihre Beantwortung ist von grundlegender Bedeutung. Die Antwort darauf bestimmt, unabhängig von den physikalischen Bedingungen, langfristig die technischen Möglichkeiten und Umsetzungen, seine Regulierung, die Teilhabechancen unterschiedlicher Akteure. Die Antwort ist aber auch teilweise durch grundlegende Entwicklungen bei der Energiewende vorherbestimmt.

Die Auseinandersetzung dazu wird oft hitzig und ideologisch geführt. Das macht eine sachliche, technisch-physikalische Diskussion schwierig. Ein wichtiger Grund dafür ist die Tatsache, das die begonnene Veränderung der Akteursstruktur bereits eine grundlegende Veränderung des Energiesystems bewirkt hat. Bei dieser Debatte geht es um nicht weniger als die künftige Ausgestaltung des gesamten Energiesystems – und darum, wer sie am Ende entscheidend prägt und trägt.

3.3 Kleinteilige Erzeugung aus Erneuerbaren Energien öffnet die Energieversorgung für Millionen neue Akteure

Photovoltaik und Windenergie erleben seit dem Jahr 2000 einen Boom. Er hält trotz aller, vor allem auch durch politische Entscheidungen bedingten Schwankungen, bis heute an. Die gesamte Erzeugung aus Erneuerbaren Energien in Deutschland stieg zwischen 2000 und 2015 von etwas mehr als 6 auf mehr als 30 Prozent der nationalen Stromproduktion. Regenrative Erzeugungstechnologien übernehmen einen ständig zunehmenden Teil der Stromerzeugung. Diese sind besonders geeignet sind für kleine Anlagen und damit auch für private Anleger.

Eine sich wandelnde Technlogie verändert somit auch die Eigentümerstruktur im Energiesystem. So stehen grundsätzlich Millionen von Gebäudedächern als Standorte für Solarkraftwerke zur Verfügung. Dies gilt auch für Teile von bisher forstwirtschaftlich oder militärisch genutzter Flächen.

Die Grundlagen dafür wurden durch die Liberalisierung des Stromsektors 1998 und das Erneuerbare-Energien-Gesetz im Jahr 2000 längst geschaffen und bilden die Voraussetzungen dafür, das Millionen von Akteuren die Umwälzung vorantreiben. Sie tun es unzwischen mal als Anlagenbetreiber, also Einspeiser, und dann wieder als Stromverbaucher und werden so zum Prosumer. Denkbar und zum Teil bereits verwirklicht sind auch weitere Rollen als flexibler Verbraucher, als Betreiber von Speichern oder Besitzer eine E-Mobils das gleichzeitig der Fortbewegung und als Strompuffer im Netz dient.

Aktuell speisen fast 2 Millionen Bürger*innen Strom aus eigenen Photovoltaikdachanlagen ins öffentliche Netz ein. Das gilt auch für die Eigentümer*innen oder Teilhaber*innen an mittlerweile etwa 27.000 Windenergieanlagen und die Betreiber von 9.000 Bioenergiean-lagen zur Stromerzeugung. Dieser tiefgreifende Wandel in der Akteursstruktur wird weiter beschleunigt, sobald regenerativer Strom in naher Zukunft als neue Leitenergie zunehmend auch im Wärme- und Mobilitätssektor zum Einsatz kommt.

Auch bei Verteilung, Vermarktung und beim Verbrauch von Strom ist eine Vielzahl neuer Akteure, die früher oder später in Echtzeit miteinander interagieren, sicherzustellen. Im EEG aus 2014 ist bereist festgelegt, das alle Neuanlagen mit einer Leistung von mehr als 500 Kilowatt die erzeugte Energie direkt vermarkten. Einige Anlagenbetreiber tun dies sogar schon seit dem EEG aus 2012 in Form einer freiwilligen Option. Damit haben sich als neue Akteure Direktvernakrtungsunternehmer etabliert, ein wachsender Sektor.

Auf Verbrauchsseite muss der Anteil von Endverbrauchern, die auch Erzeuger selbst erzeugten Stroms (zum Beispiel aus Photovoltaikanlagen) sind, weiter ausgebaut werden.

Im regulierten Netzbereich auf Verteilnetzebene gibt es aktuell ca. 1.000 Verteilnetzbetreiber mit jeweils sehr unterschiedlichen Unternehmensgrößen und personellen Ressourcen.

Bei der Vermeidung von Netzengpässen und in der Vermarktung von neuen Flexibilitäts-optionen bieten sich zusätzliche Chancen für weitere Energiedienstleistungsunternehmen.

Diese neue Pluralität von Akteuren führt zu einem erhöhten Informations- und Koordinationsbedarf.

Zwischen 2015 und 2050 muss der Anteil der Erneuerbaren Energien kontinuierlich auf 80% wachsen. Damit werden im Gegenzug die Anteile fossiler und nuklearer (bis zur gesetzlich fixierten Abschaltung 2022) Stromerzeugung abnehmen.

Die Energiewende hat die Energieerzeugung vor allem auf dem Stromsektor bereits nachhaltig verändert. Die neue Energiewelt ist unumkehrbar durch mehr und vielfältigere Akteure gekennzeichnet. Wir wollen dies zu einem demokratisierten langfristig-nachhaltigen Erzeugermarkt entwickeln.

Das vorhandene Potential ist riesig. So ist z.B. von den ca. 14 Millionen Ein- und Zweifamilienhäusern bislang nur ein kleiner Teil mit einer Solaranlage ausgestattet.

3.4 Neue (Strom)- Anwendungen führen im Wärme- und Mobilitätssektor zu kleinteiligen Strukturen beim Stromverbrauch

Grundsätzlich entscheiden zwei Kernfragen die Entwicklungen bei der Befriedigung des Energiebedarfs. Einerseits führen Erfolge bei der Energieeffizienz in den traditionellen Anwendungen zu einem Rückgang des Nettostromverbrauchs und der Jahreshöchstlast. Zum anderen kann eine erhebliche Steigerung bei der Stromnachfrage entstehen, wenn sich, bedingt auch durch die Energiewende, Strom zu einer neuen Leitenergie auch in der Bereitsstellung von Wärme und auf dem Mobilitätssekor entwickelt und dabei andere Primärenergieträger verdrängt.

Der zusätzliche Verbrauch würde, quasi als Sektorenkopplung, über den Einsatz von Wärmepumpen, Elektromobilität und den Betrieb von Speichern entstehen, der aber auf der anderen Seite mehr elektrische Energie ins Netz zurückspeist.

Gemeinsame Basis all dieser neuen Stromanwendungen ist ihre kleinteilige Struktur. Die wird zudem das Nutzerverhalten maßgeblich verändern.

Die veränderte Nutzung verschafft ausreichend Zeit, um bis ca. 2035 die dann benötigten Stromspeicherkapazitäten zu entwickeln und zu schaffen. Durch die bereits begonnene Reduzierung der Preise bei Batteriespeichern wird eine weitere Dynamisierung bei der Entwicklung und Erstellung kleinteiliger Solarspeichersysteme erreicht.

Die Veränderung beim Verbrauch führt gewollt zu einer weiteren Regionalisierung des Energiemarktes. Die Durchsetzung der Elektromobilität erfordert z.B. eine flächendeckende Ladeinfrastruktur. Neuer Stromverbrauch in den Sektoren Wärme und Verkehr (Wärmepumpen, E-Autos) sorgen für veränderte Stromverbrauchsstrukturen.

Damit ist absehbar, dass der zusätzliche Stromverbrauch eine verteiltere, also dezentrale Struktur, haben muss als der bisherige, der stark von großen Ballungs- und Industriezentren geprägt ist.

3.5 Neue Informations- und Kommunikationstechnologien machen die Steuerung von kleinteiligen Erzeugungs- und Verbrauchsstrukturen möglich.

(Digitalisierung)

Die umfassende Digitalisierung und die Entwicklungen in der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) machen neue, echtzeitbasierte Koordinationsmöglichkeiten zwischen einer Vielzahl von Akteuren möglich und werden bereits vielfach genutzt.

Sie ermöglichen in dezentralen Systemen die Senkung von Transaktionskosten und kompensieren gegenüber den im zentralen System auftretende Skalennachteile fast vollständig. Es geht dabei um den bei der Systemführung netzseitig erhöhten Informationsbedarf über die verschiedenen Netzzustände in Echtzeit (Smart Grids).
Messwerte und -daten zur Bereitsstellung von Energie für Lieferanten, Netzbetreiber und -nutzer zur Bilanzierung und Endkundenabrechnung (Smart Market).

Erst die digitale Revolution hat es ermöglicht, kostengünstig und effektiv viele kleine Anlagen fernzusteuern, in Echtzeit zu steuern und gemeinsam zu einer großen virtuellen Anlage zu verbinden.

Das technologische Leitbild der Industrie 4.0 ergibt sich längst aus der Modularität, Verknüpfbarkeit und Echtzeitsteuerung kleinteiliger Komponenten. Die fortschreitende Digitalisierung wirkt dabei als zusätzlicher Treiber für eine weitere Dezentralisierung der Energieversorgung und ermöglicht eine einfache und effiziente Einbindung weiterer Photovoltaikanlagen und Speichertechniken.

Die zunehmenden Anteile dezentraler Einspeisung muss effizient integriert werden, die Verteilnetze mit entsprechender Sensorik, Steuerung und Regelung eingepasst werden.

Die Erfassung der Netzsituation in Echtzeit und der aktive Einsatz von Steuer- und Regelungsmöglichkeiten mit Hilfe der neuen Informations- und Kommunikationstechnologien machen das möglich und bezahlbar.

Diese komplexen Veränderungen in der Erzeugungs- und Verbrauchstruktur führen somit zu entsprechenden erheblichen Strukturveränderungen in der Netzinfrastruktur. Das Netz folgt ergo der Dezentralisierung des Energiesystems, damit es seine Funktion als Bindeglied zwischen Erzeugung und Verbrauch auch zukünftig so zuverlässig wie bisher erfüllt.

Fazit und Ausblick

Eigenversorgung wird ein bedeutender Teil der Energieversorgung. Durch die sinkenden Gestehungskosten bei Photovoltaik und Speichern bekommt die Diskussion eine neue Dynamik, insbesondere da sich damit für eine größere Zahl auch kleinerer Stakeholder neue Chancen eröffnen. Leider wird die Eigenversorgung oft überbewertet, sowohl von den Befürwortern als auch von den Bedenkenträgern. Fakt ist jedoch eine Kostenumverteilung, die nicht mehr den alten Lobbystrukturen unterworfen ist. Wenn wir uns von diesen Einflüssen freimachen, sind damit mehr Chancen als Risiken verbunden.

Die Gründe lassen sich in Kurzform so zusammenfassen: die Energiewende bedeutet unabhängig von politisch und/oder weltanschaulich motivierten Debatten zu einem weitgehend dezentralem Energiesystem.

Politik und Wirtschaft müssen das berücksichtigen, da sie sonst ihren gestalterischen Einfluss weitgehend verlieren.

Es sind fundamentale physikalische und technologische Treiber, die die Richtung bestimmen:

• Der Anteil von Wind- und Sonnenenergie mit physikalisch bestimmter, flächenhafter Erzeugungsstruktur wächst.
• Technologische Entwicklungen, wie die zu erwartetenden Durchbrüche bei Batteriespeichern, der Elektromobilität, aber auch strombasierten Wärmebereitstellung mithilfe von Wärmepumpen, verstärken den Trend hin zu mehr Dezentralität die damit gegebene Vielfalt der Akteure, die sich an der Ausgestaltung des neuen Energiesystems aktiv beteiligen
• die Digitalisierung, die unabhängig von der Energiewende einen fundamentalen Wandel von Wirtschaft und Gesellschaft ausgelöst hat und diese „Wende“ erst möglich macht
• die neuen Möglich- und Fähigkeiten zur Onlineverarbeitung ungeheurer Datenmengen ermöglichen eine Echtzeitsteuerung von Energiesystemen mit Millionen Erzeugern und Verbrauchern.

Im Ergebnis bedeutet die Summe all dieser Entwicklungen das Wirtschaft, Wissenschaft und vor allem Politik keine andere Wahl haben, als sich intensiv der ihnen zuzuordnenden Gestaltungsaufgaben zu widmen.

Letztlich bleibt es eine zentrale politische Herausforderung, die Entwicklungen zu durchdringen und zu steuern, vor allem den Systemübergang zu gestalten, neue Geschäftsmodelle zu entwickeln und einen Regulierungsrahmen zu schaffen, der allen Beteiligten ein Mindestmaß an Planungssicherheit gibt.