Europäische Energieproduzenten sollten auf erneuerbare Energien sowie mehr Flexibilität im Stromnetz setzen und aus der Kohleenergie aussteigen. Das haben Modellrechnungen des Technologiekonzerns Wärtsilä ergeben.

„Ein Kohleausstieg und gleichzeitiger Umstieg auf erneuerbare Energien bringt den europäischen Ländern viele Möglichkeiten“, erklärt Jan Andersson, European Market Development Manager bei Wärtsilä Energy: „Sie könnten Produktionskosten senken, energiepolitische Unabhängigkeit erreichen und neue Umsätze erschließen“. Das alles gehe klar aus der Untersuchung hervor.

Analyse: Daten aus Deutschland und der Ukraine

Diese Analyse wurde von Andersson und seinen Kollegen mit der PLEXOS System Optimiser Plattform durchgeführt: In diese Plattform wurden verschiedene Daten aus den europäischen Energiesystemen eingetragen – beispielhaft aus Deutschland und der Ukraine, da sich beide Länder in ihren Systemen und der jeweiligen Herangehensweise an den Kohleausstieg stark unterscheiden.

Dazu wurden unterschiedliche Szenarien definiert, um dann – mithilfe der Daten – die beste und dabei günstigste Energiemix-Lösung zu finden. Und das Ergebnis? Ähnelt sich bei beiden trotz verschiedener Ausgangsvoraussetzungen: Sowohl in Deutschland als auch in der Ukraine lässt sich die durch den Kohleausstieg verursachte Energieversorgungslücke optimal durch erneuerbare Energien überbrücken.

Dazu sollten weitere Energiequellen wie flexible Energiewerke und Energiespeichersysteme kommen. Eine solche Lösung hilft ihnen auch, ihre nationale Energieunabhängigkeit zu forcieren – und zugleich ihre gesamte Volkswirtschaft zu elektrifizieren. Das ist möglich, indem Kohle durch einen erneuerbaren Antriebsstoff ersetzt und die größtmögliche Flexibilität geschaffen wird.

Deutschland: Energie-Exporteur bis 2030?

Wärtsilä hat für Deutschland zudem ein „Schneller Ausstieg 2030”-Szenario durchgerechnet: In dem Modell steigt das Land bis zum Jahr 2030 – acht Jahre früher als aktuell geplant – komplett aus der Kohleenergie aus. Das wäre möglich, wenn die Bundesrepublik jährliche Kapazitäten von erneuerbaren Energien in Höhe von 13 GW^[1] schaffen würde^[2]. Denn damit wäre genug erneuerbare Energie vorhanden, um die Energie aus den abgeschalteten Kohlekraftwerken zu ersetzen.

Ein solches Szenario hätte mehrere Vorteile für Deutschland:

• Deutschland würde unabhängiger von seinen europäischen Nachbarn werden. Es müsste – dank zusätzlicher erneuerbarer Grundlast – während der Kohle-Ausstiegsphase deutlich weniger Energie von ihnen importieren. So würde die Bundesrepublik vom Netto-Importeur zum Exporteur im Energie-bereich werden: Im Zeitraum von 2033 bis 2045 hätte sie einen Netto-Überschuss an erneuerbaren Energien von 650 TWh (das sind etwa 30 Prozent mehr als der gesamte deutsche Energiebedarf pro Jahr, der beträgt nämlich rund 500 TWh).
• Deutschland könnte bis zu 600 Millionen Tonnen CO₂ bis zum Jahr 2045 sparen – wenn es den Kohleausstieg schneller vorantreibt und auch das Tempo bei den erneuerbaren Energien erhöht (verglichen mit einem Kohleausstieg bis zum Jahr 2038). Das bedeutet: Der nationale Kohlendioxid-Fußabdruck würde dadurch um rund 81 Prozent reduziert werden.
• Deutschland könnte durch dieses Szenario etwa 1,1 Milliarden Euro allein bei den Kohlenstoffdioxid-Kosten sparen – sofern man von dem erst kürzlich festgelegten EU Emissions Trading Scheme (ETS)-Preis von 50 Euro pro Tonne Kohlenstoffdioxid ausgeht.
• Deutschland darf zudem mit etwa 13 Prozent geringeren Kosten rechnen, um den eigenen Energiebedarf zu decken – verglichen mit den zu erwartenden Preisen für dieselbe Energiemenge, die sich aus 30 Prozent weniger erneuerbaren Energien zusammensetzt. Das macht noch einmal klar: Erneuerbare Energien sind die günstigste Form der Elektrizitätserzeugung.

Außerdem zeigen die Berechnungen von Wärtsilä: Während des Kohleausstiegs wird es zu einem erhöhten Aufkommen von erneuerbaren Energien kommen – und in dieser Phase müssen bis zu 12 GW von gasbetriebenen, flexiblen Kraft-Wärmekopplungs-Werken (CHP) kommen. Denn generell gilt, dass – ganz unabhängig vom Tempo des Kohleausstiegs und der Erweiterung der erneuerbaren Energien – bis 2025 rund 5GW aus CHP-Generierung stammen müssen. Nur dann ist es möglichst kosteneffizient. Das sollte mithilfe einer flexiblen Motoren-Infrastruktur geschehen.

Jan Andersson, European Market Development Manager bei Wärtsilä Energy, sagt: „In Deutschland werden in den kommenden Monaten gleich mehrere Entscheidungen getroffen. Diese werden darüber bestimmen, ob die Bundesrepublik die Energieimporte (und damit auch die Kosten sowie den CO₂-Ausstoß) in die Höhe treibt – oder ob sie zu einem Netto-Exporteur von sauberer Energie für das restliche Europa wird.“



Bilduntertitel: Deutschlands “Schneller Ausstieg 2030” Szenario – zeigt, dass es möglich ist, die durch den Kohleausstieg erzeugte Kapazitätslücke mithilfe von erneuerbaren Grundlastenergien und Flexibilität zu lösen. Das führt sogar zum Export von sauberer Energie in der Zeitspanne von 2033 bis 2045. © Wärtsilä Corporation

Ukraine: Einsparungen von 5 Milliarden Euro?

Wärtsilä hat jedoch nicht nur für Deutschland, sondern auch für die Ukraine verschiedene Berechnungen durchgeführt – und mögliche Szenarien entwickelt. Je nachdem, wie sich das Land in den kommenden Monaten entscheidet, könnte es entweder seine Kohlekraftwerke modernisieren. Oder sie schließen, um seine nationalen CO₂-Ziele zu erreichen. Die Berechnungen haben dabei folgendes ergeben:

• Das Energiesystem, das mit modernisierten Kohlekraftwerken arbeitet, ist über einen Zeitraum von zehn Jahren 10 Prozent (5,2 Milliarden Euro) teurer für die Verbraucher. Das liegt vor allem an den Kosten für Kohle, die benötigt wird, um die Kraftwerke anzutreiben. Sie wird entweder im Land produziert oder importiert.
• Die Modernisierung der ukrainischen Kohlekraftanlagen wird rund 53 Millionen Tonnen (32 Prozent) mehr CO₂ verbrauchen als deren Abschaltung – und die dann zwischen 2022 und 2031 folgende Ablösung der Kraftwerke durch eine Mischung aus kohlenstoffarmen Technologien.
• Die optimale – und von Wärtsilä empfohlene – Mischung aus kohlenstoffarmen Technologien beinhaltet neue Wind- und Solaranlagen, Batteriespeicher-Systeme und flexible Gasanlagen (mit Gasmotoren als Stabilisator und einfachen Gas- und Dampfkraftwerken für die Hochbedarfszeiten).

Abschaltung statt Modernisierung

Wärtsiläs Berechnungen zufolge gibt es ein kostentechnisch optimales System für die Ukraine, das auf 32 GW aus erneuerbaren Energien und Flexibilität beruht. Es beinhaltet: 

• 11 GW aus Windenergie
• 8 GW aus Solarenergie
• 7 GW aus Gasanlagen (im Wechsel mit Gasmotorenkraftwerken)
• 4 GW aus Batteriespeichersystemen
• 2 GW aus Gas- und Dampfkraftwerken (Gas- und Dampfkraftwerke produzieren Reserven).

Diese optimale Energiemischung würde der Ukraine viel Geld durch Investitionen einbringen – und sie könnte ihre jährlichen Ausgaben für Energieerzeugung bis 2031 um rund 500 Millionen Euro reduzieren.

Igor Petryk, Market Development Director, Wärtsilä Energy, erklärt: „Die Ukraine ist – anders als Deutschland – nicht in der Lage, finanzielle Anreize für einen Kohleausstieg zu schaffen. Genau deswegen ist es nötig, dass sie einen möglichst kostengünstigen Weg findet, um den eigenen Energieverbrauch mit sauberer Energie befriedigen zu können. Unsere Berechnungen haben eindeutig ergeben: Die Modernisierung der Kohlekraftwerke wäre deutlich teurer als ihre Abschaltung – und würde auch zu mehr Klimarisiken führen. Wenn die Ukraine sich dagegen für erneuerbare Energien, Batteriespeichersysteme und Gasantriebe entscheidet, dann kann sie damit systematisch Geld einsparen.“ 

Flexible Kraftwerke: Optimale Lösung

Einige Ergebnisse gelten allerdings – trotz der sehr unterschiedlichen Ausgangsvoraussetzungen – auch für beide Länder: Sowohl für die Ukraine als auch für Deutschland sind Combined-Cycle-Gas-Turbinen (CCGT) und Open-Cycle-Gas-Turbinen (OCGT) eine vergleichsweise teure Methode, um – auch während der Kohleausstiegsphase – den Energiebedarf zu decken. Stattdessen sollte das Gas besser (und kostengünstiger) für den Betrieb von flexiblen Kraftwerken eingesetzt werden, außerdem für die Batteriespeichersysteme und um intermittierende erneuerbare Energien auszugleichen.