WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM - Impulspapier zur EnergieSystemWende im Wahljahr 2021
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WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM Impulspapier zur EnergieSystemWende im Wahljahr 2021
IMPRESSUM
Impulspapier zur EnergieSystemWende im Wahljahr 2021
„Weichenstellungen ins Erneuerbare Energiesystem“
Erstellt durch:
RLS-Graduiertenkolleg
c/o Reiner Lemoine Institut gGmbH
Rudower Chaussee 12 | 12489 Berlin
Tel.: +49 30 1208 434 90
philipp.blechinger@rl-stiftung.de
https://www.reiner-lemoine-stiftung.de/kolleg
Layout und Grafiken: Daniela Rusch | DIE.PROJEKTOREN
Veröffentlicht im November 2020
Autor*innen: Marlin Arnz, Philipp Blechinger, Anya Heider, Alexandra Krumm,
Avia Linke, Ricardo Reibsch, Fabian Zuber – Für folgende Kapitel zeichnen sich
insbesondere verantwortlich: Flexibilität: Anya Heider, Speichertechnologien:
Ricardo Reibsch, Soziale Teilhabe: Alexandra Krumm, Erneuerbare Mobilität:
Marlin Arnz
Danksagung: Der Dank für wertvolle Diskussionen und Hinweise gilt vor allem
den Mitgliedern des EnergieSystemWende-Netzwerks. Diese sind: Alexander
Steinke (Reiner Lemoine Stiftung), Alexander Wanitschke (NOW GmbH), Anja
Lemoine (Reiner Lemoine Stiftung), Anna Leipprand (Wuppertal Institut), Anne
Jatzkewitz (Reiner Lemoine Stiftung), Bernd Hirschl (Institut für ökologische
Wirtschaftsforschung), Birgit Schachler (Reiner Lemoine Institut), Busso von
2 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
Bismarck (Reiner Lemoine Stiftung), Carl-Friedrich Elmer (Agora Verkehrswen-
de), Carolin Schenuit (Forum Ökologisch-Soziale Marktwirtschaft), Christian A.
Hans (Technische Universität Berlin), Christian Brennig (Bundesverband Ener-
giespeicher), Christian Pieper (DB Energie GmbH), Christian von Hirschhausen
(Technische Universität Berlin), Eberhard Holstein (Reiner Lemoine Stiftung),
Gabriela Hug (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich), Clemens Triebel
(Reiner Lemoine Stiftung), Jakob Gemassmer (Reiner Lemoine Institut), Johan-
nes Weniger (Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin), Julia Kowal (Tech-
nische Universität Berlin), Kathrin Goldammer (Reiner Lemoine Institut), Katja
Purr (Umweltbundesamt), Malte Zieher (Bündnis Bürgerenergie), Markus Meyer
(Bundesverband Neue Energiewirtschaft), Mascha Richter (Reiner Lemoine Ins-
titut), Mira Klausen, Oliver Arnhold (Reiner Lemoine Institut), Pao-Yu Oei (Tech-
nische Universität Berlin), Paul Grunow (Reiner Lemoine Stiftung), Paul Neetzow
(Bundesministerium für Wirtschaft und Energie), Peter Ugolini-Schmidt- (Elekt-
rizitätswerke Schönau), Simon Schandert (Tesvolt), Stefan Jessenberger (SIE-
MENS AG). Außerdem gilt unser Dank Arndt Börkey (Bundesverband Neue Ener-
giewirtschaft), der am Workshop zum Thema Flexibilität teilgenommen hat.
Bitte zitieren als:
Reiner Lemoine Stiftung (2020): Weichenstellungen ins Erneuerbare Energie-
system. Impulspapier zur EnergieSystemWende im Wahljahr 2021.
Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons
Namensnennung 4.0 International Lizenz.INHALT
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
Energiesystem steht auf vier Säulen
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
Abbildungsverzeichnis
Energiesystem steht auf vier Säulen 4
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
ZUSAMMENFASSUNG:
Energiesystem steht auf 2021 zum energiepolitischen Neustart machen
vier Säulen 5
VERKEHRSWENDE
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
VON DER ENERGIEWENDE
Energiesystem steht auf vierZUR ENERGIESYSTEMWENDE
Säulen 8
Mobilitätswende VERKEHRSWENDE
Energiewende im Verkehr
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
Konventionelles
Energiesystem stehtEnergiesystem:
auf vier SäulenDas Ende istEnergiewende
längst eingeleitet 8
Mobilitätswende VERKEHRSWENDE im Verkehr
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
Systemkonflikt:
Energiesystem stehtDie
aufZiele
viersind ambitioniert, aber die Energiewende stockt
Säulen 9
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
VERKEHRSWENDE
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
Wahljahr 2021:
Energiesystem Chance
steht fürSäulen
auf vier einen Neustart der Energiepolitik 11
Mobilitätswende VERKEHRSWENDE
Energiewende im Verkehr
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
Die Verkehrswende ins
vermeidung
Erneuerbare
verlagerung wende wende
HERAUSFORDERUNGEN
Energiesystem steht DER
auf vier ENERGIESYSTEMWENDE
Säulen 13
Mobilitätswende VERKEHRSWENDE Energiewende im Verkehr
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
Die Verkehrswende
vermeidung
ins Erneuerbare
verlagerung wende wende
Hintergrund steht
Energiesystem und Vorgehen
auf vier Säulen 13
Mobilitätswende VERKEHRSWENDE Energiewende im Verkehr
Verkehrs-ins Erneuerbare
Die Verkehrswende Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
Flexibilität steht auf vier Säulen
Energiesystem 16
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
© RLS 2020 VERKEHRSWENDE
Verkehrs-ins Erneuerbare
Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
Die Verkehrswende
vermeidung
Speichertechnologien verlagerung wende wende 22
Energiesystem steht auf vier Säulen
© RLS 2020 Mobilitätswende VERKEHRSWENDE
Energiewende im Verkehr
Verkehrs-ins Erneuerbare
Die Verkehrswende Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung
Soziale Teilhabe verlagerung wende wende 28
Energiesystem steht auf vier Säulen
© RLS 2020 Mobilitätswende VERKEHRSWENDE
Energiewende im Verkehr
Verkehrs-ins Erneuerbare
Die Verkehrswende Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung
Erneuerbare steht
Mobilität verlagerung wende wende 31
Energiesystem auf vier Säulen
Mobilitätswende VERKEHRSWENDE
Energiewende im Verkehr
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 3
© RLS 2020 Verkehrs-ins Erneuerbare
Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
Die Verkehrswende
vermeidung verlagerung wende wende
AUFBRUCH INS
Energiesystem ERNEUERBARE
steht ENERGIESYSTEM: Elf Weichenstellungen 39
auf vier Säulen
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
VERKEHRSWENDE
© RLS 2020
Verkehrs-ins Erneuerbare
Die Verkehrswende Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung
Literaturverzeichnis verlagerung wende wende 46
Energiesystem steht auf vier Säulen
Mobilitätswende
© RLS 2020 Energiewende im Verkehr
VERKEHRSWENDE
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
vermeidung verlagerung wende wende
Abkürzungsverzeichnis
Energiesystem steht auf vier Säulen 50
© RLS 2020 Mobilitätswende VERKEHRSWENDE
Energiewende im Verkehr
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
© RLS 2020 Verkehrs- VERKEHRSWENDE
Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
© RLS 2020 Verkehrs- VERKEHRSWENDE
Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
© RLS 2020 Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
© RLS 2020 Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
© RLS 2020
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
© RLS 2020
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-Die Verkehrswende ins Erneuerbare
Abbildungsverzeichnis
Energiesystem steht auf vier Säulen
Abbildung 1: Neues energiepolitisches Projekt: Umbau des Energiesystems 8
Abbildung 2: 100 % Erneuerbare in allen Sektoren: Das Ziel ist noch in weiter Ferne 9
Abbildung 3: Mehr Strom, mehr Wind, mehr Sonne - davon gehen viele
Energieszenarien aus VERKEHRSWENDE 10
Abbildung 4: Aus drei Sektoren wird ein integriertes Gesamtenergiesystem 11
Abbildung 5: Trends der EnergieSystemWende 13
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
Abbildung 6: Methodisches Vorgehen zum Impulspapier 15
4 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
Abbildung 7: Flexibilitätswerkzeugkasten: Der Flexibilitätsmix verändert sich 17
Abbildung 8: Im Erneuerbaren Energiesystem gibt es einen bunten Mix
von Flexibilitäten 19
Abbildung 9: Speicher sind schon immer ein Teil des Energiesystems,
aber sie wandeln sich 23
Abbildung 10: Speichertechnologien im Vergleich bzgl. Speicherkapazität
und Speicherdauer 24
Verkehrs-
Abbildung 11: Speichertechnologien Verkehrs-
entwickeln sich rasant Antriebs- Treibstoff-
und erreichen Marktreife 25
vermeidung verlagerung wende wende
Abbildung 12: Soziale Teilhabe kennt viele Facetten 29
Abbildung 13: Die Menschen rücken ins Zentrum des Energiesystems 30
Abbildung 14: J ährlicher Energiebedarf des deutschen Transportsektors,
der mit 100 % Erneuerbaren Energien betrieben wird 33
Abbildung 15: D ie Verkehrswende ins Erneuerbare Energiesystem steht
auf vier Säulen 34
©Abbildung
RLS 2020 16: Politische Maßnahmen und Instrumente der Mobilitätswende 35
Abbildung 17: P olitische Maßnahmen und Instrumente zum Ausscheiden
der Verbrennungsmotoren 37
Abbildung 18: P olitische Maßnahmen und Instrumente zur Integration
des Verkehrssektors 38
Die Verkehrswende
Abbildung ins Erneuerbare
19: Weichenstellungen ins Erneuerbare Energiesystem 39
Energiesystem steht auf vier Säulen
VERKEHRSWENDE
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr1 Z USAMMENFASSUNG:
2021 ZUM ENERGIEPOLITISCHEN
NEUSTART MACHEN
Das Ende des Konventionellen Energie- Wir nennen dieses Zielszenario Erneuerba-
systems und des fossilen Zeitalters sind in res Energiesystem und das damit verbunde-
Deutschland und global längst eingeleitet. Der ne energiepolitische Transformationsprojekt
initiale Kraftakt dieses Energie-Wendemanö- EnergieSystemWende.
vers ist geschafft. Die Energiewende als gesell-
schaftspolitisches Projekt funktionierte dabei Damit diese EnergieSystemWende gelingen
bislang nach dem Motto „der Weg ist das Ziel“: kann, müssen die richtigen Weichen gestellt
Raus aus den fossil-atomaren Energieträgern werden. Die Bundestagwahl 2021 bietet hier
und rein in die Erneuerbaren. Aus diesem Wan- eine Chance für den Neustart der Energie-
del ergeben sich gleichwohl neue Herausforde- politik. Und dieser Neustart ist dringend nötig,
rungen für das Energiesystem als Ganzes. denn die kommenden Jahre sind entscheidend
für das Erreichen der ambitionierten Klimazie-
Der Kontrast des Konventionellen Energiesys- le in den folgenden ein bis zwei Dekaden. Die
tems gegenüber dem Erneuerbaren zeigt sich neue Bundesregierung muss daher den Umbau
beispielsweise und insbesondere beim Design und die Dekarbonisierung des Energiesystems
des Energiemarkts, dem sektorenübergreifen- ins Zentrum der Energiepolitik stellen und die
den Einsatz neuer Technologien und der neuen Transformationsprozesse ausgehend von einer
Rolle der Gesellschaft. Systemische Implika- klaren Zielvision her steuern.
tionen und Systemkonflikte rücken dabei mehr
und mehr in den Vordergrund. Und damit gerät In diesem Impulspapier haben wir die Themen-
die Energiewende ins Stocken. Zudem stellt komplexe Flexibilität, Speichertechnologien,
sich zunehmend die Frage nach dem konkreten Soziale Teilhabe und Erneuerbare Mobilität nä-
Zielmodell, auf das wir im Zuge der Energie- her beleuchtet. Aus den Anforderungen, die sich
wende zusteuern. in diesen Bereichen aus dem Zielmodell des Er-
neuerbaren Energiesystems ergeben, haben wir
elf Weichenstellungen herausgearbeitet, die
im Wahljahr 2021 weit oben auf der politischen
Agenda stehen müssen.
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 5ELF WEICHENSTELLUNGEN
FÜR EINEN AUFBRUCH INS
ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
Gesellschaftspolitische Weichenstellungen
1. V
ision Erneuerbares Energiesystem:
Ein neues energiepolitisches Projekt starten
Die Botschaft der nächsten Bundesregierung muss lauten: Kommt, wir bauen das Erneuerbare
Energiesystem. Sie muss diese Vision überzeugend vermitteln und unter eine klare Überschrift
stellen. Im Koalitionsvertrag für die neue Legislaturperiode gilt es, den energiepolitischen Neustart
festzuhalten und die nötigen Meilensteine dafür klar zu definieren.
2. H
andlungsfähige Institutionen:
Wandel managen, Innovationsfähigkeit sicherstellen
Die neue Bundesregierung muss die institutionellen Voraussetzungen für den Aufbruch ins Erneuer-
bare Energiesystem schaffen. Es braucht eine progressive Kraft, ein effizientes Management und
eine intensive Kommunikation. Dies muss sich auch in der Architektur der Ministerien und den zu-
ständigen Bundesbehörden widerspiegeln. So könnte etwa anstelle der historisch begründeten Fo-
kussierung auf die Netzregulierung eine breiter angelegte Bundesagentur geschaffen werden.
3. Z
eitgemäße Grundsätze:
Teilhabe und Akzeptanz im energiepolitischen Zielviereck verankern
6 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
Die neue Bundesregierung muss sich in ihrem Koalitionsvertag zu einem energiepolitischen Zielviereck
bekennen, das auf die bestehenden Säulen der „Wirtschaftlichkeit“, „Versorgungssicherheit“, „Umweltver-
träglichkeit“ sowie auf die neue Säule „Teilhabe und Akzeptanz“ aufbaut . Dieser neue Grundsatz muss in
einem 100-Tage-Gesetz durch eine entsprechende Anpassung des § 1 EnWG verankert werden.
4. Prozessuale Teilhabe:
Mitwirkung an Energieprojekten und Energiepolitik ermöglichen
Die neue Bundesregierung muss sich im Koalitionsvertrag zu neuen Mitwirkungsformen der Bevöl-
kerung bekennen und Formate der prozessualen Teilhabe stärken. Zum einen ist hierfür eine breitere
und frühzeitigere Öffentlichkeitsbeteiligung nötig. Zudem muss die Perspektive der Menschen auf den
Umbau des Energiesystems systematisch in politische Entscheidungsprozesse einbezogen werden –
etwa über Bürger*innenversammlungen, Bürger*innenräte, Stakeholderdialoge oder die Stärkung von
Interessensvertretungen.
5. U
mdenken und Umlenken:
Die Verkehrswende zur Mobilitätswende machen
Die neue Bundesregierung muss sich im Koalitionsvertrag zur Mobilitätswende bekennen und die-
se durch gezielte Maßnahmen und Instrumente einleiten. Diese beinhalten unter anderem die Ab-
schaffung veralteter Subventionen und Förderungen, die Umstrukturierung des Steuersystems im
Verkehrsbereich, neue Leitmotive in Stadt- und Regionalplanung sowie das Verbot von Kurzstre-
ckenflügen. Ganzheitliche Energieeffizienz muss die oberste Prämisse der Verkehrspolitik werden.Technisch-ökonomische Weichenstellungen
6. G
ewinnbringende Sektorenintegration:
Flexibilitätspotenziale verstärkt nutzen
Die neue Bundesregierung muss sich im Koalitionsvertrag eindeutig zur Integration der Sektoren
bekennen. Sie muss zudem den Dialog zwischen den Sektoren ausweiten. Denkbar wäre hier etwa
einen „Rat für Sektorenkopplung“ einzurichten. Im Rahmen von Forschungsvorhaben und Reallabo-
ren des Bundes muss zudem kurzfristig ermittelt werden, wie und in welchem Umfang Flexibilitäten
sektorenübergreifend genutzt werden können.
7. F
lexibler Strommarkt:
(Dezentrale) Anreize zum Ausgleich von Nachfrage und Angebot setzen
Die neue Bundesregierung muss sich im Koalitionsvertrag klar zum Aufbau eines flexiblen Strom-
markts bekennen. Dazu gehört auch die eindeutige Abkehr vom Kupferplatten-Ideal und die Anerken-
nung der Existenz von Engpässen im Stromsystem. Als Leitplanken der Reformen muss gelten, euro-
päische und lokale Lösungen gleichermaßen zu berücksichtigen sowie zeitliche und geographische
Knappheiten. Dazu gehört zudem der Zugang für neue Akteure, Preissignale für die Vor-Ort-Versor-
gung und systemdienliches „Prosuming“ sowie eine umfassende Reform der Umlagen und Entgelte.
8. V
ierte Säule:
Verschiedene Speichertechnologien etablieren
Die neue Bundesregierung muss im Koalitionsvertrag ein klares Bekenntnis für die Rolle und Bedeu-
tung von Speichern festhalten und diese als vierte Säule des Energiesystems verankern. Über ein
100-Tage-Gesetz muss eine eindeutige rechtliche Definition von Speicherung und Speicheranlagen
gesetzlich verankert werden. Speicher müssen im gleichen Schritt von Umlagen und Abgaben be-
freit und deren Nutzung für Flexibilitäten und Netzdienstleistungen geöffnet werden.
9. M
ehr Bürger*innenenergie:
Neue Marktakteure stärken
Die neue Bundesregierung muss sich im Koalitionsvertrag dazu bekennen, die wirtschaftlichen Teil-
habemöglichkeiten der Bürger*innen am Energiemarkt auszuweiten. Ferner müssen die aktuellen
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 7
europäischen Richtlinien, die etwa den Einsatz von Speichern sowie die Rolle von Prosumern und
Energiegemeinschaften regeln, in einem 100-Tage-Gesetz in deutsches Recht umgewandelt werden.
10. K
lare Ausstiegsszenarien:
Ende fossiler Technologien in allen Sektoren einleiten
Die neue Bundesregierung muss im Koalitionsvertag eine zeitliche Befristung für den Verkauf von
fossilen Technologien festsetzen. Um den Übergang zu erleichtern, empfiehlt sich u.a. ein sekto-
renübergreifender CO2-Preis, der bis auf 150 €/t im Jahr 2030 ansteigt. Um die dahingehenden
Strukturwandel zu begleiten, ist zudem ein gesellschaftlicher Dialog über die nötigen Ausgleichs-
und Anpassungsmaßnahmen zu führen.
11. A
mbitionierte Ausbauziele:
Erneuerbare Elektrifizierung zielgerichtet steuern
Die neue Bundesregierung muss den erforderlichen Bruttostrombedarf realistisch definieren sowie
die jährlichen Ausbauziele für Erneuerbare Energien auf mindestens 20 GW jährlicher neuer Wind-
und PV-Kapazitäten festlegen. Die angepassten Zahlen müssen über ein 100-Tage-Gesetz gesetzlich
im EEG festgeschrieben und kontinuierlich unter wissenschaftlicher Begleitung angepasst werden.2V
ON DER ENERGIEWENDE
ZUR ENERGIESYSTEMWENDE
2.1 Konventionelles Energiesystem: „Energiewende – Wachstum und Wohlstand ohne
Das Ende ist längst eingeleitet Erdöl und Uran“ des Ökoinstituts 1980 wurde der
Begriff „Energiewende“ für diese Transformation
Klar ist: das Konventionelle Energiesystem des in Deutschland etabliert.2 In den 1990er Jahren
20. Jahrhunderts befindet sich längst in einem folgte das Stromeinspeisungsgesetz und fossile
Transformationsprozess.1 In der Vergangenheit Energieträger, insbesondere Kohle, gerieten im-
war es normal, dass die Mobilität und Wärme- mer mehr unter Druck. Mit der Umweltkonferenz
versorgung weitgehend von Öl- und Gasimporten 1992 in Rio de Janeiro wurde das Umwelt- und
gesichert wurden, während das Stromsystem Klimathema auf die internationale Politikagenda
aus fossil-atomaren Großkraftwerken gespeist gesetzt. Und auch die Debatte über eine CO2-Be-
wurde. Der Strom floss bildlich gesprochen nur preisung hat in dieser Zeit ihren Ursprung.
in eine Richtung: Von den Erzeugungsanlagen
zu den Verbraucher*innen. Wirtschaftlich domi- Die Energiewende in Deutschland ist sodann vor
nierten im Konventionellen Stromsektor zentrale allem durch die Einführung des Erneuerbare-Ener-
Strukturen mit ausreichenden Netzkapazitäten. gien-Gesetzes (EEG) im Jahr 2000 auf den Weg
Gesellschaftlich gab es begrenzte Teilhabemög- gebracht worden. Auf dieser Basis schafften die
lichkeiten für die Endverbraucher*innen und die Wind- und Solartechnologien im ersten Jahrzehnt
Energiesektoren Strom, Wärme und Mobilität des neuen Jahrhunderts ihren weltweiten Durch-
funktionierten weitestgehend getrennt und nach bruch. Spätestens mit der Reaktorkatastrophe in
jeweils eigenen Logiken. Fukushima ist die Energiewende in Deutschland
dann auch zur energiepolitischen Priorität gewor-
Aber das Energiesystem verändert sich. Schon den. So verkündete die Bundeskanzlerin Angela
in den 1970er Jahren begann die in Deutschland Merkel damals – nicht zuletzt auf Druck der so-
wachsende Umwelt- und Anti-Atomkraftbewe- zialen Bewegungen: „Die einzig redliche Antwort
8 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
Neues
gung eineenergiepolitisches Projekt:
Abkehr von Öl und Kernenergie hin zu Er- ist der forcierte und beschleunigte Weg in das
neuerbaren Energien zu
Umbau des Energiesystems fordern. Durch das Buch Zeitalter der erneuerbaren Energien“3.
Politisches Projekt Politisches Projekt
„Energiewende“ „EnergieSystemWende“
Konventionelles 2010–2019 2020–2029 Erneuerbares
Energiesystem = Raus aus den = Umbau des Energiesystem
fossil-atomaren Energiesystems
rein in die EE
100 % EE nach dem Motto: Motto: „Das Ziel bestimmt
„Der Weg ist das Ziel“ den Weg zu 100 % EE“
EnergieSystemWende
© RLS 2020
Abbildung 1: Neues energiepolitisches Projekt: Umbau des Energiesystems
1 Krause, Florentin et al. (1980); Lovins, Amory B. (1976); von Hirschhausen, Christian (2018); Morris, Craig und Jungjohann, Arne (2016).
2 Öko-Institut (2019)
3 Bundesregierung (2011).2.2 S
ystemkonflikt: Die Ziele balen durchschnittlichen Oberflächentempe-
sind ambitioniert, aber die ratur von bestenfalls 1,5°C, maximal jedoch
Energiewende stockt 2°C, fest. Da diese seit der vorindustriellen Zeit
schon um 1,1°C angestiegen ist, ergibt sich aus
Dieses ausgerufene Zeitalter der Erneuerbaren dem Restbudget für den Treibhausgasausstoß
Energien ist auch aufgrund der Klimakrise poli- ein außerordentlich steiler Dekarbonisierungs-
tisches Programm. Jüngst wurden zahlreiche pfad: Für das Erreichen des 1,5°C-Ziels müsste
Studien und Szenarien vorgelegt, die aufzeigen, die Welt spätestens im Jahr 2038 klimaneutral
wie Deutschland klimaneutral werden kann.4 sein, wobei Industriestaaten wie Deutschland
Die Klimaziele des Pariser Abkommens, auf eine Vorreiterrolle einnehmen müssen, um glo-
die sich die internationale Staatengemeinschaft bale Nachahmung zu finden.
2015 geeinigt hat, legen einen Anstieg der glo-
Die Verkehrswende ins Erneuerbare
100 % Erneuerbare in allen Sektoren:
Energiesystem
100 steht auf vierSektoren:
Säulen
Das % Erneuerbare
Ziel ist noch inin allen
weiter Ferne
Das Ziel ist noch in weiter Ferne
Konventionelles Erneuerbares
Konventionelles
Energiesystem Erneuerbares
Energiesystem
Energiesystem Energiesystem
VERKEHRSWENDE
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
100 % Erneuerbare
100 % Energien
Erneuerbare
Energien
42,1 % 14,2 % 5,6 % v.a. basierend auf Strom
42,1
Strom% 14,2 %
Wärme 5,6 %
Verkehr v.a. basierend auf Strom
Strom Wärme Verkehr
Verkehrs- Verkehrs- Antriebs- Treibstoff-
vermeidung verlagerung wende wende
EnergieSystemWende
EnergieSystemWende
© RLS 2020 / Quelle UBA /Anteil EE – Status 2019
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 9
© RLS 2020 / Quelle UBA /Anteil EE – Status 2019
© RLS 2020
Abbildung 2: 100 % Erneuerbare in allen Sektoren: Das Ziel ist noch in weiter Ferne
4
Unser Leitbild für Deutschland ist deshalb teil des Strombedarfes im Zieljahr deckt. Gro-
100 % Erneuerbare Energien in allen Sektoren ße Abweichungen zum Strombedarf werden
bis 2035. Was dieses Leitbild in der Umsetzung über Importe von Strom oder Wasserstoff und
bedeutet, kann aus verschiedenen Studien aus- synthetischen Brennstoffen gedeckt. Die Band-
gelesen werden. Für sechs verschiedene Stu- breite des Bruttostrombedarfs liegt bei 800 bis
dien werden die jährlichen Ausbauraten für das 1.600 TWh. Die Studien verweisen auf eine in-
Zieljahr 2035 und für PV und Windenergie in ländische Nettostromerzeugung von 700 bis
der Abbildung 3 dargestellt.5 Ergänzend dazu 1.440 TWh pro Jahr im 100 %-Szenario.
die Werte für eine 100 % Erneuerbare Energien
Studie bis 20406 und 20507. Zusätzlich ist die Dies führt zu einem jährlichen Zubaubedarf
Gesamtstromerzeugung im Inland zu sehen, von Windenergieanlagen in Höhe von rund 9 -
die – je nach Studienannahmen – einen Groß- 18 GW und 5 - 21 GW Solarkraftwerken.
4 Q
uaschning, Volker et al. (2016); Wuppertal Institut (2020); Sachverständigenrat für Umweltfragen (2020); CAN Europe und EEB (2020); Hainsch, Karlo et al. (2020);
Purr, Katja et al. (2019); Reiner Lemoine Stiftung (2020); Prognos et al. (2020); ISE Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (2019).
5 Wuppertal Institut (2020); Bründlinger, Thomas et al. (2018); Gerbert, Philipp et al. (2018); Robinius, Martin et al. (2020); Sterchele, Philip et al. (2020); Purr,
Katja et al. (2019).
6 Quaschning, Volker et al. (2016).
7 Prognos et al. (2020).Da in diesem Impulspapier eine möglichst in Zukunft überwiegend direkt elektrifiziert und
hohe inländische Deckung des Strombedarfs mit Erneuerbaren Energien betrieben werden.
angestrebt wird, schätzen wir den Ausbau- Die Verknüpfung des Stromsektors mit Wärme
bedarf von Wind und Solarenergie auf jeweils und Verkehr nennt sich Sektorenkopplung und
über 10 GW pro Jahr. Dieser Bedarf kommt ist ein wesentlicher Baustein der EnergieSys-
zum einen durch den Ersatz von fossilen Kraft- temWende. Insgesamt sinkt darüber der Pri-
werkskapazitäten
Die Verkehrswendezustande und zum anderen
ins Erneuerbare märenergiebedarf, während der Strombedarf
durch den Wärme- und Verkehrssektor,
Verschiedene Szenarien für Zubauratenwelche steigt.
und
Energiesystem steht auf vier Säulen
Verschiedene Szenarien bei
Gesamtstromerzeugung für Zubauraten und
100 % Erneuerbaren Energien
Gesamtstromerzeugung bei 100 % Erneuerbaren Energien
100 % EE – Überblick über Zubauraten und Gesamtstromerzeugung
100 % EE – Überblick über Zubauraten und Gesamtstromerzeugung
35 1600
35 VERKEHRSWENDE 1440 1600
30 1400
1440 1300
in GW
30 1400
Mobilitätswende Energiewende im1300
in TWh
in GW
Verkehr 1200
25 15
in TWh
1080
Zubauraten
1200
25 20,5 15
1080 1000
Zubauraten
Stromerzeugung
20 20,5
17 870 8,4 1000
848
Stromerzeugung
20 800
17 870 790 8,4 800
848
15 800 700 790 800
jährliche
5,1 700 600
15
jährliche
6,1 7,5 10,3
5,1 600
10 6,1 7,5 10,3
17,9 400
10 15,4 Antriebs-
Verkehrs- Verkehrs- 12,8 Treibstoff-
17,9 400
5 11,2
10 vermeidung verlagerung 15,4 wende wende
9 8,8 12,8 200
5 10 11,2 5,5
9 8,8 200
0 5,5 0
0 Wuppertal dena BDI UBA FZJ ISE Quaschning Agora 0
Institut
Wuppertal (2018)
dena (2019)
BDI (2019a)
UBA (2019)
FZJ (2020)
ISE (2020)
Quaschning (2020)
Agora
10 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
(2020)
Institut (2019) Institut
(2018) Wuppertal (2019a) (2019) (2020) (2020) (2020)
(2020)
(2020)
Wuppertal
ZubauInstitut
für (2020) Zubau für Zubau für
© RLS 2020 Zieljahr
Zubau 2035
für Zieljahr
Zubau Zieljahr
für Zubau für
Zieljahr 2035 2040
Zieljahr 2050
Zieljahr
2040 2050
jährliche PV-Zubauraten jährliche Wind-Zubauraten
inländische Gesamtstromerzeugung
jährliche PV-Zubauraten in 2050
jährliche Wind-Zubauraten
inländische Gesamtstromerzeugung in 2050
© RLS 2020 / Angelehnt an: Wuppertal Institut (2020)
© RLS 2020 / Angelehnt an: Wuppertal Institut (2020)
Abbildung 3: Mehr Strom, mehr Wind, mehr Sonne - davon gehen viele Energieszenarien aus
Durch die Deckung mit fluktuierenden Erneuer- von Wasserstoff und synthetischen Brennstof-
baren Energien steigt auch der Speicherbedarf fen sowohl inländisch erzeugt, aber vor allem
enorm, sowohl auf der kurzfristigen Zeitskala als Import aus anderen Ländern. Wenn von gro-
als auch saisonal durch zum Beispiel Power- ßen Importmengen (300 bis 700 TWh pro Jahr
to-Gas. Der Bedarf für Batteriespeicher wird an synthetischen Brennstoffen) ausgegangen
auf 15 bis 20 GW im Zieljahr 2035 geschätzt.8 wird, bewegen sich die kombinierten Ausbau-
Der größte Unterschied in den Prognosen der raten aus PV und Wind bei ca. 15 GW/Jahr.
Zubauraten und der damit verbundenen inlän- Wenn von einem geringen Importanteil ausge-
dischen Stromerzeugung ergibt sich aus der gangen wird, dann sind über 30 GW/Jahr Zu-
unterschiedlichen Bewertung der Verwendung bau notwendig.
8 Bründlinger, Thomas et al. (2018); Gerbert, Philipp et al. (2018).Die Ziele der Bundesregierung bewegen sich der- raten ist.9 Sichtbar wird dies – um wenige Bei-
zeit bei ca. 9 GW/Jahr, was deutlich zu wenig für spiele zu nennen – anhand der Diskussionen um
100 % Erneuerbare Energien in allen Sektoren bis den Ausbau der Stromnetze versus den Einsatz
2035 ist. Selbst für diese klimapolitisch mangel- von Speichertechnologien, den Entgelt-Debatten
haften, aber politisch schon relativ ambitionier- im Bereich der solaren Eigenerzeugung und dem
ten Ausbauziele erleben wir, dass ein beschleu- gesellschaftlichen Diskurs um die Verkehrswen-
nigter Erneuerbare Energien-Ausbau keineswegs de. Auch die mangelnde Zustimmung für die
von selbst funktioniert. Vielmehr wirkt es so, Windenergie infolge der vernachlässigten loka-
dass die Energiewende aufgrund von System- len Wertschöpfungspotenziale ist ein Zeichen
Aus drei Sektoren
konflikten wird einins Stocken ge-
und Widersprüchen des offenbaren Systemversagens.
Aus drei Sektoren wird ein
integriertes Gesamtenergiesystem
integriertes Gesamtenergiesystem
Konventionelles Erneuerbares
Konventionelles Erneuerbares
Energiesystem Energiesystem
Energiesystem Energiesystem
Strom, Transport und Wärme Die Sektoren sind hochgradig integriert
Strom, Transport
funktionieren und Wärme
nach eigenen Logiken Die Sektoren sind hochgradig
und weitgehend integriert
elektrifiziert
funktionieren nach eigenen Logiken und weitgehend elektrifiziert
Strom
Strom
Wärme
Wärme
EnergieSystemWende
Verkehr
Verkehr
EnergieSystemWende
© RLS 2020
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 11
© RLS 2020
Abbildung 4: Aus drei Sektoren wird ein integriertes Gesamtenergiesystem
9
2.3 W
ahljahr 2021: Chance für zess befindet“.11 Gleichzeitig verpasst sie es
einen Neustart der Energiepolitik aber aufzuzeigen, wie das Zielmodell dieser
Umstrukturierung aussehen soll und verharrt
Erst ein Auflösen der Systemkonflikte kann stattdessen argumentativ im strukturellen Kor-
die Energiewende wieder beschleunigen und sett des Konventionellen Energiesystems.12 Die
gleich sektorenübergreifend auch eine Wär- große Koalition aus SPD und CDU/CSU hat
me- und Verkehrswende herbeiführen. Die in den letzten Jahren den Energiemarkt eher
Politik der aktuellen Bundesregierung stößt verwaltet als gestaltet. In Erinnerung bleiben
dabei an ihre Grenzen. Sie wirkt konzept- und wird vermutlich der späte Kohleausstieg, die
orientierungslos.10 Sie erkennt zwar an, dass Einführung eines CO2-Preis-Mechanismus oder
„die Energieversorgung in Deutschland sich in eine behutsame Anhebung der Ausbauziele für
einem tiefgreifenden Umstrukturierungspro- Erneuerbare Energien. Alles Maßnahmen, die
9 Reiner Lemoine Stiftung (2019) Zuber, Fabian (2019).
10 Blechinger, Philipp und Zuber, Fabian (2020).
11 Bundesregierung (2020).
12 Reetz, Fabian und Göhlich, Céline (2020).aufgrund des wachsenden gesellschaftlichen tor für Deutschland betrachtet werden. Dabei
Druckes getroffen wurden, aber in ihrer Ausge- geht es darum, ein integriertes Energiesystem,
staltung schwach und wenig fordernd bleiben. das alle Sektoren zusammenführt, von Grund
Weitergehende Reformen des Energiemarktes auf neu zu gestalten.
sind auf den letzten Metern dieser Regierungs-
zeit jedoch kaum mehr zu erwarten. Anders gesagt: Die Energiewende muss zur
EnergieSystemWende werden. Anstelle einer
Gleichwohl bleibt der Handlungsbedarf im- Politik, die in veralteten Denkmustern verharrt,
mens. Viele Themen wurden in den letzten braucht es energiepolitische Konzepte, die den
Jahren breit diskutiert, ohne dass sie in kon- Anforderungen der erneuerbaren Energiewelt
krete Rahmenbedingungen übersetzt wurden. gerecht werden. Sie müssen kraftvoll und über-
Grundlegende Fragen bleiben offen. Wie kann zeugend mit klaren Zielen den Weg in die nahe
die Sektorenkopplung gelingen? Wie kann Zukunft weisen. Das energiepolitische Projekt
nachhaltig Zustimmung in der Bevölkerung ge- der 2020er Jahre ist daher die EnergieSys-
schaffen werden für den Ausbau von Wind- und temWende in Richtung 100 % Erneuerbare
Solaranlagen? Wie gelingt eine Reform der Um- Energien. Insbesondere die Jahre 2021–2025
lagen und Entgelte? Die Liste ist lang. Es liegt werden dabei ein wegweisender Zeitraum sein,
auf der Hand, dass diese Themen in Anbetracht in dem sich entscheidet, ob und wie die Klima-
der gesellschaftspolitischen Energie- und Kli- ziele erreicht werden können.
maziele die Agenda der nächsten Regierung
prägen werden. Dafür bietet die Neuwahl des Deutschen Bun-
destages im Jahr 2021 die Chance für einen
Ohne Zweifel wird die sich verschärfende Kli- grundlegenden Neustart der Energiepolitik.
makrise hier weiterhin die Debatten bestim- Insofern bedarf es entsprechender Konzepte
men. In diesem Zusammenhang kann auch der und politischer Programme, für die im Wahl-
European Green Deal eine wichtige Dynamik kampf gerungen und argumentiert werden
entfachen, da er maßgebliche Vorgaben an kann. Das vorliegende Papier soll dazu Impul-
die nationale Politik stellt. Schließlich ist aber se geben.
auch davon auszugehen, dass der Wahlkampf
12 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
unter dem Eindruck der Corona-Pandemie und
den daraus entstandenen wirtschaftlichen und
gesellschaftlichen Spannungen stehen wird.
Umso wichtiger wird es sein, industriepolitische
Akzente zu setzen und die Investitionen in eine
neue Energieinfrastruktur als Konjunkturmotor
zu verstehen und entsprechend zu positionie-
ren. Energiepolitik muss als gesamtgesell-
schaftlicher und wirtschaftlicher Erfolgsfak-3 H ERAUSFORDERUNGEN
DER ENERGIESYSTEMWENDE
3.1 Hintergrund und Vorgehen als Lösungswege für die kommende Legisla-
turperiode zu definieren. Dabei werden zentrale
Das Ziel dieses Impulspapieres ist es, die großen systemische Hemmnisse der Energiewende auf-
Herausforderungen der EnergieSystemWende gezeigt, die sowohl gesellschaftspolitischer als
Trends der
zu beleuchten und konkrete Weichenstellungen auch technisch-ökonomischer Natur sind.13
EnergieSystemWende
MEHR AKTEURE
AUTOMATISIERUNG
EIGENSTROMVERSORGUNG REGIONALISIERUNG
ENERGIEBÜRGER*INNEN DEKARBONISIERUNG
ERDGASAUSSTIEG
ELEKTRIFIZIERUNG GLOBALISIERUNG
PROSUMER
ALTERNDE GESELLSCHAFT DEZENTRALISIERUNG
SEKTORENKOPPLUNG BETEILIGUNG
AUTARKIE
AKZEPTANZ
DIGITALISIERUNG WASSERSTOFF ZELLULARISIERUNG
FLEXIBILISIERUNG VERGESELLSCHAFTUNG
ATOMUMSTIEG
TEILHABE DEMOKRATISIERUNG
RESILIENZ
BÜRGER*INNENENERGIE
KOMPLEXE QUARTIERSLÖSUNGEN
MOBILITÄTSWENDE REKOMMUNALISIERUNG
MARKTÖFFNUNG BLOCKCHAIN SOLARISIERUNG
NACHFRAGE FOLGT ANGEBOT TECHNOLOGISIERUNG
VOR-ORT-VERSORGUNG SMALL IS BEAUTIFUL ELEKTROMOBILITÄT
SUBVENTIONSENDE SPEICHER
© RLS 2020 ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 13
13 Reiner Lemoine Stiftung (2019).In den letzten Jahren haben sich grundlegen- Aufbauend auf diesen Trends bearbeitet das
de Trends der EnergieSystemWende (s. Ab- RLS-Graduiertenkolleg Forschungsfragen zu
bildung 5) abgezeichnet, deren Voranschreiten den Themen Flexibilität, dezentrale Speicher,
erheblichen Einfluss auf das Energiesystem soziale Teilhabe und Erneuerbare Mobilität.
haben wird: Diese stehen exemplarisch für die EnergieSys-
• Sektorenkopplung: Die Verknüpfung des temWende, da sie zentrale Antworten für ein
Stromsystems mit dem Wärmesektor und 100 % Erneuerbares System bereithalten.
dem Transportsektor bis hin zur vollständi-
gen Integration wird immer wichtiger, um So zeigt sich beim Thema Flexibilität, dass
Synergien zu heben und eine vollständige eine umfassende Betrachtung notwendig ist,
Dekarbonisierung aller drei Sektoren zu er- um vom Konventionellen – unidirektionalen –
reichen. System in das Erneuerbare Energiesystem zu
• Elektrifizierung: Die wichtigste Energie- wechseln. Dezentrale Speichertechnologien
quelle im Zusammenspiel der Sektoren wird müssen die Energiespeicherfähigkeiten der fos-
erneuerbarer Strom sein. Direkte Elektrifi- silen Energieträger unter Beachtung der räumli-
zierung von Prozessen ist dabei besonders chen Nähe zu Verbraucher*innen ersetzen, was
energieeffizient (bspw. elektrische Heizun- große systemische Umstellungen impliziert.
gen oder batterieelektrische Fahrzeuge). Die schnelle Dekarbonisierung des gesamten
• Dezentralisierung: Das zentrale Energie- Energiesystems ist besonders herausfordernd
system mit Großkraftwerken und Hoch- im Verkehrssektor, welcher vor fundamentalen
spannungsnetzen entwickelt sich immer Umbrüchen durch direkte Elektrifizierung und
mehr zu einem dezentralen System mit de- stark verändertem Mobilitätsverhalten steht.
zentraler Erzeugung und Verteilung direkt Insgesamt gilt für die Umsetzung der Energie-
bei den Verbraucher*innen. SystemWende, dass gesellschaftliche Teilhabe
• Teilhabe und Demokratisierung: Im Rah- und Akzeptanz notwendig sind und gefördert
men der Demokratisierungspotenziale werden müssen, um diese Jahrhundertaufgabe
spielen u.a. Bemühungen der Rekommuna- schnell, effizient, kostengünstig und sozial ge-
lisierung und Einbeziehung neuer Akteure recht abzuschließen.
eine Rolle. Mehr Akteure, sowohl aus der
14 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
Bevölkerung als auch andere dezentrale, Diese Beispiele zeigen die Relevanz der vier
kleinere Akteure streben eine prozessuale, Leitthemen des Kollegs und dieses Impuls-
aber auch wirtschaftliche Teilhabe in der papiers. Gleichzeitig sei betont, dass damit
EnergieSystemWende an. nicht alle Themen abgedeckt sind. Besondere
• Flexibilisierung: Das Energiesystem muss Schwerpunkte wie der Gebäudesektor und die
alte Flexibilitätsoptionen ersetzen und auf- Wärmewende, rechtliche Fragen oder die Um-
grund des hohen Anteils volatiler Erneuer- setzung von EU-Recht fließen nur peripher in
barer Energien immer flexibler werden unter das Gesamtbild und die Weichenstellungen ein.
Berücksichtigung räumlicher und zeitlicher
Aspekte der Einspeisung und Vergütung er-
neuerbaren Stroms.
• Digitalisierung: Neue digitale Technologien
ermöglichen eine schnelle und effiziente
Steuerung der Komponenten, sowie die
Kommunikation zwischen allen Teilneh-
mer*innen des Energiesystems.Methodisches Vorgehen
Literaturrecherche Expert*innen Workshops Synthese und
und Inputpapiere zu Herausforderungen Validierungsrunde
und Lösungen der ESW
Flexibilität
Speichertechnologien
Impulspapier mit
Soziale Teilhabe
11 Weichenstellungen
Erneuerbare Mobilität
SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER
© RLS 2020
Abbildung 6: Methodisches Vorgehen zum Impulspapier
Um aus dem wissenschaftlichen Diskurs her- Die im Workshop erarbeiteten politischen
aus konkrete Weichenstellungen für das Wahl- Handlungsempfehlungen wurden innerhalb
jahr 2021 zu entwickeln, wurde ein transdiszi- des Graduiertenkollegs zu übergeordneten Wei-
plinärer Ansatz mit Expert*innen-Workshops chenstellungen zusammengefasst und über
gewählt und im Zeitraum September bis No- einen Feedbackworkshop mit denselben Ex-
vember 2020 umgesetzt (s. Abbildung 6). Für pert*innen validiert. Die folgenden Unterkapitel
die vier Leitthemen wurden zuerst Inputpapiere zeigen die Ergebnisse der Workshops und die
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 15
entwickelt, welche die genaue Definition des Weiterentwicklungen der Inputpapiere zu den
Themas, eine Darstellung des Ist-Zustandes, Themen Flexibilität, Speichertechnologien, so-
des Ziel-Zustandes und der dabei zu bewälti- ziale Teilhabe und Erneuerbare Mobilität. Das
genden Herausforderungen zusammenfassen. Abschlusskapitel erläutert die resultierenden
In darauffolgenden Workshops wurden die zu Weichenstellungen.
bewältigenden Herausforderungen entlang der
Inputpapiere mit Expert*innen diskutiert, wel-
che aus dem transdisziplinären EnergieSys-
temWende Netzwerk des RLS-Graduiertenkol-
legs14 kommen.
14 Die beteiligten Personen an diesem Prozess sind in der Danksagung im Impressum aufgeführt.3.2 Flexibilität gung, Verbrauch, Speicher und Netz dieser
verbundenen Sektoren für das Stromsys-
Flexibilität ist die Fähigkeit des Stromsystems tem teilweise verfügbar gemacht werden.
auf vorgesehene oder unvorhergesehene Ände- Sie bewegen sich damit sowohl in der zeitli-
rungen in Verbrauch oder Erzeugung zu reagie- chen als auch in der räumlichen Dimension.
ren.15 Dem zugrunde liegt die physikalische Ei- • Die operative Ebene umfasst Prozesse, die
genschaft des Stromsystems, dass Erzeugung die Fahrweise und die Installation der tech-
und Verbrauch stets ausgeglichen sein müssen, nischen Komponenten bestimmen. Diese
um einen stabilen Betrieb zu ermöglichen. Das Elemente beeinflussen sowohl die Flexibi-
Themenfeld der Flexibilität im Stromsystem ist litätsbereitstellung als auch den Flexibili-
hoch komplex und verbindet unterschiedliche tätsbedarf. Wird bei der Planung des Kraft-
Dimensionen und Ebenen.16 werks- oder Speichereinsatzes außerdem
der aktuelle Netzzustand berücksichtigt,
Flexibilität hat eine zeitliche und geografische kann der Bedarf von räumlicher Flexibilität
Dimension und agiert auf unterschiedlichen verringert werden. Aggregationskonzepte,
Zeit- und räumlichen Skalen. Zeitlich relevan- die Energiezellen, Virtuelle Kraftwerke sowie
te Skalen können beispielsweise saisonale Smart und Microgrids umfassen, verbinden
Schwankungen in Erzeugung und Verbrauch, gleichermaßen die zeitliche und geographi-
der Ausgleich von stündlichen Erzeugungs- sche Dimension, da dort alle technischen
kurven und Lastgängen, sowie die Bereitstel- Komponenten zusammengeführt werden
lung von Frequenzhaltung im Sekundenbereich können. So kann durch ein intelligentes Zu-
sein. Geographisch kann man Flexibilitäts- sammenspiel dieser Komponenten zeitli-
betrachtungen international und national auf che Flexibilität bereitgestellt und der räum-
Übertragungsnetzebene, regional und lokal auf liche Flexibilitätsbedarf gesenkt werden.
Verteilnetzebene, in Energiezellen oder sogar Eine erhöhte Prognosegenauigkeit von PV,
einzelnen Haushalten anstellen. Wind und Last senkt einerseits den Flexibi-
litätsbedarf, da kurzfristige Abweichungen
Die in einem bestimmten geographischen und von der Vorhersage weniger wahrscheinlich
zeitlichen Rahmen verfügbare Flexibilität wird sind. Auf der anderen Seite kann eine zu-
16 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
von technischen, operativen und institutio- verlässigere Prognose diesen Technologien
nellen Faktoren beeinflusst, was in Abbildung 7 auch erlauben, bestimmte Systemdienst-
dargestellt ist. Dies stellt sozusagen den Werk- leistungen zu erbringen und somit eine
zeugkasten dar, der im Energiesystem grund- Flexibilitätsbereitstellung ermöglichen. Ak-
sätzlich für den Einsatz von Flexibilitäten zur teure, die sich in der operativen Ebene be-
Verfügung steht. Je nach Land und Region aber wegen, sind beispielsweise Aggregatoren
auch je nachdem welchen Zeitpunkt man be- oder Kraftwerksbetreibende.
trachtet, kommen dabei unterschiedliche Werk- • Die institutionelle Ebene umfasst Aspekte
zeuge zum Einsatz. des Systemdesigns, die wiederum Einfluss
• Die technische Ebene bildet mit den ver- auf die operative Ebene haben. Wie der Markt
fügbaren Technologien die Basis und kann ausgestaltet ist, welche regulatorischen
unterteilt werden in Erzeugung, Verbrauch, Maßnahmen erlaubt sind, welche System-
Speicher17, Netz und Sektorenkopplung18. dienstleistungen nachgefragt werden, beein-
Erzeugung, Verbrauch und Speicher können flussen, wie die operative Ebene und somit
vor allem zeitliche Flexibilität bereitstellen, die Fahrweise und die Neuinstallation der
indem ihr Fahrplan angepasst wird. Das Technogien organisiert werden. Entscheidun-
Netz hingegen stellt räumliche Flexibilität gen, diese Ebene zu gestalten, werden haupt-
bereit, d.h. es ermöglicht, Komponenten sächlich in der Politik getroffen.
aus einem größeren Gebiet miteinander zu
vernetzen und gegenseitig auszugleichen.
Sektorenkoppelnde Technologien stellen
eine Verbindung zu anderen Sektoren her,
wodurch deren Infrastruktur, also Erzeu-
15 International Energy Agency (2011).
16 Verzijlbergh, Remco A. et al. (2017).
17 Über die Rolle der Speicher als einer der zentralen Flexibilitätsoptionen des Erneuerbaren Energiesystems findet sich ein eigenes Teilkapitel 3.3 mit tieferge-
henden Einblicken und Maßnahmen.
18 Lund, Peter D. et al. (2015); Cruz, Marco R.M. et al. (2018); Holttinen, Hannele et al. (2013).Flexibilitätswerkzeugkasten:
Der Flexibilitätsmix verändert sich
Flexibilitätswerkzeugkasten:
Der Flexibilitätsmix verändert sich
Geografische Dimension Zeitliche Dimension
Geografische Dimension Zeitliche Dimension
Institutionell SYSTEMDESIGN
Institutionell Regulatorik
SYSTEMDESIGN
Marktdesign
Regulatorik
Auslegung der Systemdienstleistungen
Marktdesign
Auslegung der Systemdienstleistungen
Operativ INSTALLATION UND FAHRWEISE
Operativ INSTALLATION UND FAHRWEISE
Betriebsstrategien
Betriebsstrategien
Aggregation
Aggregation
Prognosegenauigkeit
Prognosegenauigkeit
Technisch VERFÜGBARE TECHNOLOGIEN
Technisch VERFÜGBARE TECHNOLOGIEN
Netz Erzeugung Verbrauch Speicher
Netz Erzeugung Verbrauch Speicher
Sektorenkopplung
Sektorenkopplung
© RLS 2020 / Angelehnt an: Lund, Peter D. et al. (2015); Cruz, Marco R.M. et al. (2018); Holttinen, Hannele et al. (2013).
© RLS 2020 / Angelehnt an: Lund, Peter D. et al. (2015); Cruz, Marco R.M. et al. (2018); Holttinen, Hannele et al. (2013).
Abbildung 7: Flexibilitätswerkzeugkasten: Der Flexibilitätsmix verändert sich
3.2.1 F lexibilität im Konventionellen erst ignoriert. Die Netzbetreiber kontrollieren in
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 17
Energiesystem einem dem Handel nachgelagerten Prozess, ob
Auch wenn die Diskussion und der Begriff Flexi- die Netze den gehandelten Strom auch transpor-
bilität erst in der Debatte um die Energiewende tieren können und leiten bei voraussichtlichen
an Prominenz gewonnen haben, spielte bereits Überlastungen Redispatch-Maßnahmen ein. Bei
im Konventionellen Energiesystem Flexibilität diesen werden ausgewählte Kraftwerke entspre-
auf der Stromseite eine tragende Rolle. chend ihrer räumlichen Lage zu einem sich ein-
stellenden Netzengpasses herunter- und die in
Im Konventionellen Stromsystem werden dabei Lastflussrichtung hinter dem Engpass liegenden
die zeitliche und geografische Dimension wei- Kraftwerke hochgefahren. Auf der vom Engpass
testgehend getrennt voneinander betrachtet. betroffenen Leitung stellt sich so die gewünsch-
An der Strombörse wird zunächst für den zeit- te Entlastung ein. Beide Kraftwerke werden vom
lichen Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch Netzbetreiber für die ihnen entstehenden Kosten
gesorgt, am Regelleistungsmarkt werden Re- vergütet.19 Durch das Konzept der Kupferplatte
serven kontrahiert. Der Markt basiert dabei am Markt kommt den Netzbetreibern die Aufga-
auf der sogenannten Kupferplatte, in der eine be zu, für ausreichende Transportkapazitäten im
unendliche Kapazität der Netze angenommen Netz zu sorgen. Dies wird hauptsächlich durch
wird, die geografische Dimension wird also vor- Netzausbaumaßnahmen gewährleistet.
19 Bundesnetzagentur (2018).Wie bereits beschrieben, erfolgt der zeitliche Norden weitaus mehr Strom produziert und im
Ausgleich von Erzeugung und Last am Markt. industriestarken Süden umgekehrt mehr ver-
Dabei wird im Konventionellen System die Er- braucht. Dies fordert die Übertragungsnetze
zeugung den Lastprognosen angepasst. Die und führt zu vermehrten Redispatch- und Ein-
Flexibilitätsbereitstellung erfolgt hier also speisemanagementmaßnahmen. Auf der an-
hauptsächlich vonseiten der Konventionellen deren Seite werden immer mehr Erzeugungs-,
Erzeugung. Die Flexibilität aus Konventionellen Speicher- und sektorenkoppelnde Technologien
Erzeugern rührt dabei vor allem aus der Lager- auch in niedrigeren Spannungsebenen instal-
und somit Speicherbarkeit der fossilen Kraft- liert. Diese steigende Dezentralität verändert
stoffe, die dort zur Stromerzeugung genutzt die Rolle der Verteilnetze. Ein möglicher An-
werden. Aber auch Pumpspeicherkraftwerke satzpunkt, diesen Veränderungen Rechnung zu
und industrielles Demand Side Management tragen ist ein Einbeziehen der Netzinfrastruktur
(DSM) haben ihren Platz im Konventionellen in den Markt, also ein Abschied von der Kupfer-
Energiesystem. Erstere finanzierten sich vor platte. Außerdem könnten zukünftig intelligente
allem aus hohen Preisdifferenzen zu unter- Verteilnetze, lokale Märkte, aber auch ein weite-
schiedlichen Tageszeiten, beispielsweise der res Zusammenwachsen des europäischen Ver-
sogenannten Mittagsspitze. Es gibt außerdem bundnetzes zur Deckung der räumlichen Flexi-
regulatorische Anreize für größere Verbraucher, bilität beitragen.
ihren Verbrauch möglichst gleichmäßig zu hal-
ten, was durch verringerte Netzentgelte belohnt Die Erbringung zeitlicher Flexibilität muss im
wird.20 Dies entspricht gewissermaßen einer Erneuerbaren Energiesystem aus allen Arten
Anpassung des Verbrauchs an unflexible Groß- technischer Flexibilität kommen, um den Weg-
kraftwerke, die bevorzugt auf Volllast gefahren fall der Speichereigenschaft fossiler Brennstof-
werden. fe auszugleichen. Erzeugung, Verbrauch, Spei-
cher und Sektorenkopplung haben alle ihren
Der verbleibende kurzfristige Flexibilitätsbe- Platz im Erneuerbaren Energiesystem. Dabei
darf entsteht im Konventionellen Energiesys- gibt es verschiedene Maßnahmen, die eine
tem vor allem durch Kraftwerksausfälle und Nutzung vorantreiben können. Die Installation
Fehlprognosen der Last. Diese werden über den von Mess- und Steuereinrichtung beispiels-
18 WEICHENSTELLUNGEN INS ERNEUERBARE ENERGIESYSTEM
Regelleistungsmarkt und andere Systemdienst- weise könnte eine weitere Einbindung der Ver-
leistungen aufgefangen. brauchsseite sowie intelligente Energiezellen-
konzepte begünstigen. Auch Technologien wie
3.2.2 F lexibilität im Erneuerbaren Batteriespeicher, Elektrolyseure, Elektromobili-
Energiesystem tät bieten neue Chancen für den Ausgleich von
Der Einsatz von Flexibilitäten befindet sich in Erzeugung und Verbrauch. Außerdem kann eine
einem fundamentalen Wandel.21 Abbildung 8 Verkürzung der Handelsperioden und Kontrakt-
veranschaulicht diese Transformation. Sowohl dauern eine flexiblere Fahrweise der Technolo-
der Bedarf als auch die Bereitstellung von Fle- gien begünstigen. Flexibilisierte Abgaben und
xibilität unterscheiden sich stark im Erneuerba- Umlagen bieten das Potenzial, verbrauchsseiti-
ren Energiesystem. So wird in Zukunft ein Aus- ge Flexibilität stärker einzubinden. Als Maßnah-
gleich von Last und Erneuerbarer Erzeugung im men zum Senken des zeitlichen Flexibilitäts-
Vordergrund stehen. Variabilität und stärkere bedarfs können Energieeffizienzmaßnahmen,
Prognoseunsicherheit seitens volatiler Erneu- Echtzeitmessungen und eine verbesserte Pro-
erbarer Erzeuger lösen eine bevorzugte gleich- gnosegenauigkeit dienen.
mäßige Fahrweise von Großkraftwerken ab.
Außerdem steigt durch die Vielzahl an kleine- Insgesamt ist es an der Zeit, sektorenübergrei-
ren Erzeugern die Komplexität des Kraftwerks- fend die geografische und zeitliche Dimensi-
parks, die es zu handhaben gilt.22 on zusammen zu denken und beide Arten der
Flexibilität als sich ergänzende Potenziale zu
Die räumliche Verteilung von Erneuerbaren Er- sehen.
zeugern und Last deckt sich dabei in Deutsch-
land bisher nicht. So wird im winddominierten
20 Friedrichsen, Nele et al. (2016).
21 Ulbig, Andreas und Andersson, Göran (2015).
22 Bundesnetzagentur (2020).Die Verkehrswende ins Erneuerbare
Im Erneuerbaren
Energiesystem Energiesystem
steht gibt es
auf vier Säulen
Im Erneuerbaren
einen bunten MixEnergiesystem gibt es
von Flexibilitäten
einen bunten Mix von Flexibilitäten
VERKEHRSWENDE
Mobilitätswende Energiewende im Verkehr
Konventionelles Energiesystem Erneuerbares Energiesystem
Konventionelles Energiesystem Erneuerbares Energiesystem
Die geografische (Netz) und zeitliche Das neue Energiesystem funktioniert auf Basis
Dimension (Markt) wurden
Die geografische bisher
(Netz) und im Stromsystem
zeitliche eines
Das neuebunten Mix aus allen,
Energiesystem auch dezentralen,
funktioniert auf Basis
getrennt
Dimension Verkehrs-
betrachtet.
(Markt) Dabeiim
wurden bisher Verkehrs-
herrschten
Stromsystem Antriebs-
eines bunten Mix ausTreibstoff-
Flexibilitätsoptionen und auch
allen, integriert sowohl
dezentralen,
getrennt vermeidung
zentral geprägte
betrachtet. Dabei verlagerung
Strukturen.
herrschten wende
geografische
Flexibilitätsoptionen wende
und zeitliche
und Dimensionsowohl
integriert am Markt.
zentral geprägte Strukturen. geografische und zeitliche Dimension am Markt.
© RLS 2020
EnergieSystemWende
EnergieSystemWende
© RLS 2020
© RLS 2020
Abbildung 8: Im Erneuerbaren Energiesystem gibt es einen bunten Mix von Flexibilitäten
3.2.3 H
erausforderungen und Anreize geschaffen werden. Welches genaue
Handlungsfelder Zusammenspiel der Flexibilitätsoptionen sich
Um vom Zielmodell des Erneuerbaren Energie- darin durchsetzt, hängt auch stark von regio-
systems her einen adäquaten Flexibilitätsein- nalen Gegebenheiten ab. Der optimale Mix in
satz zu realisieren und die technischen Möglich- einer winddominierten Region wird sich stark
ENERGIESYSTEMWENDE IM WAHLJAHR 2021 19
keiten auszuschöpfen, bedarf es Anpassungen unterscheiden von einem lastgetriebenen Teil-
im Systemdesign. Eine neue Bundesregierung gebiet. Eine Vielfalt an Technologien, bei der be-
wird in der Verantwortung sein, diese Transfor- reits vorhandene Potenziale, wie Flexibilität auf
mationsschritte zu managen und konkret in der Lastseite, weiter gehoben werden als auch die
kommenden Legislaturperiode entsprechende Nutzung neuerer Technologien, wie Brennstoff-
Weichenstellungen vorzunehmen. zellen, angereizt wird, ist erstrebenswert.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen sind unter- Räumlich sollte einerseits europäisch gedacht
teilt in drei Themenblöcke, welche im Folgen- werden. Eine sektorenübergreifende CO2-Be-
den weiter ausgeführt werden: preisung ergibt beispielsweise im Verbund
Märkte umstrukturieren mehr Sinn. Auf der anderen Seite sind auch
Angepasste Umlagen- und Entgeltsystematik lokale Lösungen gefragt. Für die Einbindung
Sektorenintegration voranbringen kleinerer Akteure und das Management von
kleineren Netzgebieten sind lokale Marktplätze,
Insgesamt ist das Ziel ein gut abgestimm- in denen auch Informationen zum Netzzustand
tes auf erneuerbare Erzeuger ausgerichtetes mit einbezogen werden, eine gute Möglichkeit.
System zu kreieren, in dem unterschiedliche Wie zuvor der Netzbetrieb in Übertragungs- undSie können auch lesen
