„Wir brauchen mehr Photovoltaik und Speicherkapazitäten“
Im Jahr 2018 stammten in Deutschland bereits 40,6 Prozent der Nettostromerzeugung aus erneuerbaren Quellen. Der Anteil der Solarenergie betrug dabei 8,4 Prozent. Damit der Anteil der erneuerbaren Energie weiter steigen kann, brauchen wir starke Netze und mehr Speicherkapazitäten, sagt Prof. Dr. Bernd Hüttl von der Hochschule Coburg. Im Interview geht der Spezialist für Photovoltaik-Technologie auf die aktuellen Herausforderungen der Energiewende ein.
Herr Hüttl, die Bundesregierung geht in ihren Klimazielen immer noch davon aus, dass wir in Zukunft weniger elektrische Energie brauchen. Ist das realistisch?
Nein. Diese Ziele gehen auf das Jahr 2001 zurück, als beispielsweise Elektroautos in der Planung noch keine Rolle gespielt haben. Inzwischen ist man von diesen Werten zwar abgerückt, hat sie aber noch nicht in den Zielen verankert. Ich gehe davon aus, dass der elektrische Energiebedarf von aktuell 500 TWh (1 TWh = 1 Mrd. kWh) konstant bleibt oder sogar leicht ansteigen wird. Allerdings soll der Anteil der erneuerbaren Quellen massiv steigen.
Wie kann dieser zusätzliche Strombedarf aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden?
Durch einen höheren Anteil an Energie aus Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) und aus Windenergie. Bei der Windenergie ist der Norden Deutschlands klar im Vorteil. Gerade bei den Offshore-Anlagen sind die Stillstandszeiten wesentlich geringer als im Süden. Im Süden haben wir Vorteile bei den PV-Anlagen.
Welche Vorteile bietet Strom aus PV-Anlagen?
Die Anschaffungskosten sind in den letzten vier bis fünf Jahren deutlich gesunken. Je nach Größe der Anlage kann man den Strom für ca. 4 - 11 ct/kWh erzeugen. Bezieht man den Strom aus dem öffentlichen Netz, bezahlt man ca. 30 ct/kWh.
Muss die PV-Anlage auf dem Dach zwangsläufig nach Süden ausgerichtet sein?
Bei PV-Anlagen, die nach Süden zeigen, ist zwar der Energieertrag am höchsten. Der meiste Strom wird dort allerdings zu der Zeit produziert, in der es ohnehin ein ‚Überangebot‘ aus PV-Anlagen gibt. Deshalb ist es sinnvoller, die Anlagen nach Osten und Westen auszurichten. Dann ist zwar der Energieertrag geringer, aber der erzeugte Strom kann unmittelbar verbraucht werden.
Was geschieht mit dem zu viel erzeugten Strom?
Aktuell kann man ihn noch in das öffentliche Netz einspeisen. Unsere Stromnetze sind aber nicht auf die starken Einspeiseschwankungen ausgelegt, die aus dem größeren Anteil der erneuerbaren Energie resultiert. Es wird für die Netzbetreiber immer schwieriger, diese sog. Residuallast zu beherrschen. Sie kappen dann beispielsweise die Einspeisung aus erneuerbaren Quellen.
Gibt es Auswege aus dem Dilemma?
Ja. Wir brauchen in Zukunft mehr Speichermöglichkeiten für den unregelmäßig anfallenden Strom. Für die Haushalte können das Tagespeicher sein. Damit könnten sie einen Autarkiegrad von mehr als 80 Prozent erreichen. Diese Speicher sind zwar schon auf dem Markt, aber noch relativ teuer. Hier müssen wir erreichen, dass die Kosten in Zukunft sinken. Eine weitere Lösung stellen sog. Smart Home-Anwendungen dar, die das Energiemanagement im Haushalt steuern und beispielsweise die Waschmaschine und den Geschirrspüler dann anschalten, wenn auf dem Dach am meisten Strom erzeugt wird. Im Winter müssten die Haushalte dann Energie zukaufen.
Und wie sieht es in der düsteren Jahreszeit aus?
Dafür sind saisonale Speicher notwendig. Auch hier gibt es bereits technische Lösungen. Das sind chemische Speicher, die auf der Elektrolyse basieren und beispielsweise aus Strom Wasserstoff und Methan herstellen. Das Methan könnte über das bereits vorhandene Gasnetz für die Wärmegewinnung genutzt werden. Die entscheidenden Techniken sind im kleintechnischen Maßstab bereits vorhanden.
Welche weiteren Flächen eignen sich für Photovoltaik-Anlagen?
Studien gehen davon aus, dass für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende weitere 200 bis 400 GW PV-Leistung zugebaut werden müssten (1GW = 1 Mio. kW). Die dafür erforderlichen Flächen könnten zu 25 bis 30 Prozent auf Dächern und an Gebäudewänden (Building Integrated Photovoltaics) erschlossen werden. Denn Photovoltaik kann auch schön sein. Beispielsweise in Form von schwarzen Platten, die an den Fassaden hängen. Die restliche Fläche müsste im ländlichen Raum gefunden werden. Hier eignen sich beispielsweise bereits vorhandene Schneisen, die schon für die Verkehrsinfrastruktur wie Eisenbahnstrecken genutzt werden.
Wie schätzen Sie die Chancen der Energiewende aus Forschersicht ein?
Einerseits brauchen wir starke Stromnetze auch im europäischen Verbund, um den Ausgleich zwischen der maximalen Einspeisung und dem maximalen Bedarf hinzubekommen. Andererseits brauchen wir technische Lösungen für die saisonalen Schwankungen der Erneuerbaren. Hier sind die Entwicklungen schon sehr viel weiter und positiver als allgemein bekannt. Da aber noch viele Forschungs- und Entwicklungsfragen offen sind, muss weiteres Geld in die Energiewende investiert werden. Wir brauchen einen Energiewende 2.0, die auch die Wasserstoff-Technologie umfasst. Ich bin überzeugt davon, dass die Energiewende nicht an mangelnder Technik scheitern wird.
Die Hochschule Coburg bietet drei elektrotechnische Bachelor-Studiengänge an, und zwar die klassische Elektro- und Informationstechnik sowie die Studiengänge Automatisierung und Robotik sowie Energietechnik und Erneuerbare Energien mit aktuell mehr als 300 Studierenden. Darüber hinaus gibt es noch den Masterstudiengang Elektro- und Informationstechnik, der mehrere Schwerpunkte im Bereich der Energietechnik umfasst.