Erneuerbare Energien in Deutschland: Warum brauchen wir sie?

Der Umstieg auf erneuerbare Energien ist die Zukunft der Energieproduktion für Strom und Wärme, denn konventionelle Energien verursachen große Anteile an CO₂-Emissionen. Diese Umstellung auf regenerative Energien wird in Deutschland als Energiewende bezeichnet. Im Hinblick auf notwendige Fortschritte in Klima- und Umweltschutz braucht es weiterhin einen zielgerichteten und flächendeckenden Ausbau von erneuerbaren Energien. Hierbei gehen die Ziele der Energiewende Hand in Hand mit der Verkehrswende, denn beide Bereiche streben eine sektorale Reduktion von Emissionen an.

In den letzten Jahren haben Forschung und Wirtschaft enorme Fortschritte in der Energiewende gemacht. Die größte Unsicherheit bezüglich erneuerbarer Energien besteht noch immer darin, dass ihre Produktion auf der Witterung beruht und diese nicht verlässlich ist. Deshalb ist ein weiterer wichtiger Aspekt der Ausbau von Stromspeichern für die Versorgungssicherheit.

Im folgenden Artikel gehen wir auf die oben genannten Aspekte ein und geben einen umfassenden Überblick über:

• die Vor- und Nachteile von erneuerbaren Energien
• die drei relevanten Sektoren Strom, Wärme und Verkehr
• warum der Ausbau großflächig gefördert werden sollte
• welchen Stellenwert die THG-Quote als Klimaschutzinstrument hat
• die Geschichte von erneuerbaren Energien anhand des EE-Gesetzes

Was sind Erneuerbare Energien?

Unter erneuerbare Energien fallen alle Arten der Energiegewinnung, die sich auf natürlichem Weg regenerieren. Deshalb werden sie auch als regenerative Energiequellen bezeichnet. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die begrenzt und umweltschädlich sind, tragen erneuerbare Energien zur Verringerung der Treibhausgasemissionen bei und fördern eine nachhaltige Energieversorgung. Darunter fallen nach Definition des Umweltbundesamtes (UBA):

• Solarenergie: Energie, die aus der Sonneneinstrahlung gewonnen wird. Solarenergie wird durch Photovoltaikanlagen (die Sonnenlicht direkt in Elektrizität umwandelt) oder Solarthermieanlagen (die Sonnenwärme zur Erzeugung von Wärme oder Elektrizität nutzen) erzeugt.
• Windenergie: Energie, die aus der kinetischen Energie des Windes gewonnen wird. Windkraftanlagen (Windräder) wandeln den Wind in elektrische Energie um.
• Biomasse: Energie, die aus organischen Materialien (Holz, landwirtschaftliche Abfälle, Gülle, Pflanzenöle etc.) gewonnen wird. Biomasse kann zur Erzeugung von Wärme, Elektrizität oder Biokraftstoffen verwendet werden. Darunter fallen auch Pelletheizungen für die Wärmeerzeugung.
• Geothermie: Energie, die aus der natürlichen Wärme im Erdinneren gewonnen wird. Geothermische Kraftwerke nutzen diese Wärme zur Erzeugung von Elektrizität und/oder Wärme.
• Wasserkraft und Meeresenergie: Energie, die aus den Bewegungen des Wassers (Hydroenergie über Talsperren) sowie dem Meer über Wellen und Strömungen gewonnen wird.

Demnach umschließen erneuerbare Energien alle Verfahren zur Strom- und Wärmeproduktion, welche auf natürlichen Prozessen beruhen und die Nutzungszeit einer menschlichen Generation potenziell überdauern.

Im Gegensatz dazu stehen konventionelle Energieträger, welche fossile Brennstoffe umspannen. Darunter fallen Stein- und Braunkohle, Erdöl sowie Erdgas. Diese verursachen nicht nur CO₂-Emissionen beim Ausgraben und Verbrennen, sondern sie sind auch ineffizient und endlich. Moderne Steinkohlekraftwerke besitzen einen Wirkungsgrad von 45 Prozent, was bedeutet, dass nur 45 % der in Kohle enthaltenen Energie in nutzbare Energie umgewandelt werden kann.

Erneuerbare Energien spielen also eine entscheidende Rolle im globalen Übergang zu einer nachhaltigen und klimafreundlichen Energieversorgung. Sie bieten nicht nur ökologische Vorteile, sondern auch ökonomische und soziale, indem sie zur Schaffung von Arbeitsplätzen und zur Diversifizierung der Energiequellen beitragen. So ist beispielsweise das aufstrebende Berufsfeld des Solarinstallateurs entstanden.

Wichtig bei dem Ausbau von erneuerbaren Energien sind Diversifizierung und Dezentralisierung. Während konventionelle Kraftwerke dafür ausgelegt sind, größere Bereiche in einer Region mit Energie zu versorgen, gelingt der nachhaltige Umstieg auf regenerative Quellen am besten über dezentrale und regional angepasste Konzepte. Zum Beispiel liegt in Städten noch viel ungenutztes Potenzial in der Solarenergie, weil eine gemeinsame Nutzung von Dächern oft logistisch und rechtlich kompliziert ist. Das soll sich über das Solarpaket als Gesetzesanpassung in Zukunft ändern.

Anteil der erneuerbaren Energien in Deutschland

Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, den Anteil erneuerbarer Energien bis 2030 auf mindestens 80 % zu erhöhen, um die Klimaschutzziele zu erreichen und die Abhängigkeit von fossilen Energieimporten zu verringern. Im Jahr 2024 decken erneuerbare Energien bereits rund 56 % des Stromverbrauchs. Dieser Wert stellt einen Anstieg dar, da erneuerbare Energien im Jahr 2023 etwa 52 % des Strombedarfs gedeckt haben.

Die Zunahme wird hauptsächlich durch den Ausbau von Wind- und Solarenergie vorangetrieben. Aber auch die Wasserkraft hat in den letzten Monaten zum Anstieg beigetragen. Im ersten Quartal 2024 erzeugten Wasserkraftanlagen demnach 27 % mehr Strom als im Vorjahreszeitraum und trugen zu insgesamt 4 % des deutschen Ökostroms bei.

Der Spitzenreiter unter den regenerativen Energien ist in die Windkraft. Mit 31 % ist sie der wichtigste Energieträger in Deutschland und liegt damit sogar vor konventionellen Energieträgern. Windenergie wird in Deutschland sowohl an Land (v.a. in Norddeutschland), als auch auf See (Offshore Parks) über Windräder generiert.

Quelle: Deutsche Bundesregierung, "So läuft der Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland".

Den deutlichsten Aufwärtstrend zeigt die Solarenergie. Mit einem Anteil von 14,6 Gigawatt (GW) wurden 2023 in einem Jahr mehr PV-Anlagen in Deutschland zugebaut als jemals zuvor und doppelt so viel wie 2022. Der Anteil von Photovoltaik an der Bruttostromerzeugung lag im Jahr 2023 bei 12 % und hat sich zu Beginn des Jahres 2024 noch weiter beschleunigt: Allein im ersten Quartal wurden 3,7 GW neue PV Leistung installiert – das sind fast 17,5 % mehr als noch im ersten Quartal 2023.

Quelle: Deutsche Bundesregierung, "So läuft der Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland".

Bei der Energiegewinnung geht es jedoch nicht nur um die Stromversorgung. Generell kann zwischen drei energierelevanten Sektoren unterschieden werden:

• Strom
• Wärme
• Verkehr

Wärme aus erneuerbaren Energien

Der ⁠Endenergieverbrauch⁠ für Wärme und Kälte verursacht etwa die Hälfte des gesamten Endenergieverbrauchs, wobei Wärme und Kälte für unterschiedliche Anwendungsbereiche benötigt werden: Raumwärme, Prozesswärme, Warmwasser und Kälteerzeugung. Zur Erzeugung von Wärme wird feste Biomasse, Umweltwärme, Geothermie oder Solarthermie als Wärmelieferanten genutzt.

Insgesamt vorherrschend im erneuerbaren Wärmeverbrauch ist die feste Biomasse, also vor allem Holz und Holzprodukte wie Pellets. Sie stellte im Jahr 2023 mit mehr als 64 % fast ⅔ der aus erneuerbaren Energien gewonnenen Wärme bereit. Solarthermie, Geothermie und Umweltwärme stellten im Jahr 2023 16,9 % der erneuerbaren Wärme zur Verfügung. In der gesamten Bruttowärmeerzeugung macht erneuerbare Wärme einen Anteil von 18,8 % aus.

Quelle: Umweltbundesamt, "Energieverbrauch für fossile und erneuerbare Wärme".

In der aktuellen Diskussion um nachhaltiges Heizen fällt die Diskussion immer wieder auf die Wirtschaftlichkeit sowie Umsetzbarkeit von Pelletheizungen und Wärmepumpen. Aus Sicht des Handwerks bilden Wärmepumpen in Kombination mit Biomasse eine optimale Synergie, denn nach der Installation ist die Wärmepumpe günstig im Unterhalt und über Biomasse zuverlässig in der Warmwassererzeugung. Außerdem sind es effiziente Heizsysteme, die einen Wirkungsgrad von 300 bis 500 Prozent besitzen.

Normalerweise liegt der Wirkungsgrad eines Heizsystems im Idealfall bei max. 100 Prozent. Dann wird genauso viel Energie erzeugt, wie aufgewendet wird. Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe hingegen ist drei- bis fünfmal höher als die Energie, die sie aufwendet, weil sie als Wärmequelle neben der Biomasse bis zu 75 % Umweltwärme nutzen.

Die stark gestiegenen Preise für Heizgas zeigen, wie wichtig der Umstieg auf erneuerbare Wärme ist. Auch wenn die Gasspeicher seitdem vorausschauender für Engpässe gefüllt werden, hat Deutschland langfristig gesehen keine ausreichenden Gasvorkommen, um unabhängig zu sein. Alternativen bilden vor allem schwimmende LNG-Terminals, wobei die Bundesregierung auch abhängig ist von Importen. Lokal generierte Wärme über regenerative Quellen ist eine wichtige Basis für die nationale Energieunabhängigkeit.

Die THG-Quote für erneuerbare Energien im Verkehrssektor

Der dritte Sektor der Energiewende ist der Verkehr. Laut UBA bildet der Verkehrssektor im Vergleich zur Stromerzeugung und Wärme momentan das Schlusslicht im Bereich erneuerbare Energiequellen.

Quelle: Umweltbundesamt, "Erneuerbare Energien im Verkehr".

Erneuerbare Energien im Verkehr zeichnen sich durch Elektromobilität, Biokraftstoffe sowie autofreie Fahrtkonzepte im Zeichen der Mobilitätswende aus. Laut UBA bildete den größten Anteil an erneuerbaren Energieträgern im Verkehr im Jahr 2023 mit 57,9 % der Biodiesel, gefolgt von Bioethanol mit 20,7 %. Der Anteil von Biomethan betrug 2,9 %. Biomethan ist ein Kraftstoff, der erst seit 2011 in relevantem Umfang zum Einsatz kommt, aber seitdem kontinuierlich wächst.

Es ist auch eine Zunahme am Stromverbrauch im Verkehr zu verzeichnen, was sich auf den Ausbau an Ladeinfrastruktur und die steigende Zahl an E-Fahrzeugen zurückführen lässt. Das Ladesäulenregister der Bundesnetzagentur verzeichnet zum 1. November 2023 den Betrieb von 93.261 Normalladepunkten und 22.047 Schnellladepunkten.

Die Zunahme an Ladepunkten ist auch auf Förderungen im Bereich Elektromobilität zurückzuführen, welche die Verkehrs- und Energiewende vorantreiben sollen. Neben staatlichen Förderungen für den Ausbau von Ladeinfrastruktur gibt es finanzielle Unterstützung für die Kombination von Ladepunkten mit erneuerbaren Energien sowie die THG-Prämie auf Ladestrom. Eine positive Entwicklung ist auch im öffentlichen Nahverkehr zu sehen, wo immer mehr Verkehrsbetriebe auf E-Busse setzen, denn die Prämie fördert auch E-Nutzfahrzeuge sowie E-Busse.

Als Klimaschutzinstrument zielt die Quote auf den Ausbau von Ladeinfrastruktur und E-Mobilität, um ein dezentrales und diversifiziertes Energienetz zu schaffen. Am effizientesten und nachhaltigsten sind kombinierte Systeme, bestehend aus erneuerbaren Energien zur Stromgewinnung und Stromspeichern. Um erneuerbare Energien effizient nutzen zu können, spielen Stromspeicher eine große Rolle. Denn so können Flauten überbrückt werden, falls der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint. Durch die Verkehrswende ergeben sich neue Möglichkeiten, den Strom von regenerativen Quellen zu speichern, z.B. über recycelte E-Auto-Batterien oder direktionales Laden. Hierbei unterstützt die THG-Quote den Ausbau von erneuerbaren Energien als finanzielles Anreizinstrument zum Umstieg auf grüne Technologien.

Die Geschichte von Erneuerbaren Energien: Das EE-Gesetz

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) begleitet die Energiewende seit Anbeginn, indem es den Ausbau von Anlagen finanziell vorantrieb. Im Jahr 1990 begann mit dem EEG die erste Förderung von erneuerbaren Energien in Deutschland. Denn das große Anfangsproblem, mit dem die Erneuerbaren zur Jahrtausendwende zu kämpfen hatten, waren die enormen Kosten für den Ausbau der Anlagen. Daher beschloss die damalige Bundesregierung im Jahr 2000 alle bestehenden Förderungsmodelle mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) zu fördern, um den Ausbau voranzutreiben.

Zentrales Ziel des EE-Gesetzes ist es, die regenerative Energieversorgung umzubauen. Das langfristige Ziel ist es, den Anteil erneuerbarer Energien bis zum Jahr 2050 um mindestens 80 % zu steigern. Laut Naturstrom kann das EEG-Gesetz daher als Geburtshelfer der Energiewende gesehen werden, denn Produzenten von Ökostrom wurde damit für einen Zeitraum von meist 20 Jahren ein garantierter Abnahmepreis pro produzierter kWh zugesprochen – das machte den Ausbau von Wind- und Solaranlagen wirtschaftlich rentabel und planbar.

Im Anschluss kam im Jahr 2000 die sogenannte EEG-Umlage, durch welche jeder Stromkunde sowie jedes Unternehmen einen kleinen Aufschlag in der Stromrechnung hatte, um die Erneuerbaren zu fördern. Damit wurden die Kosten bis 2022 auf Stromverbraucher umgelegt. Zum 1. Juli 2022 endete die EEG-Umlage über die Stromrechnung und stattdessen wird die Energiewende über den Bundeshaushalt bezahlt.

Mittlerweile werden über 50 % der Energie in Deutschland über erneuerbare Energien produziert. Vor allem bei der Solarenergie legte Deutschland 2023 kräftig zu: Das Ausbauziel für 2023 wurde bereits Ende August erreicht. Insgesamt wurden 2023 über eine Million neue Anlagen installiert. Das ist fast doppelt so viel wie 2022 – und mehr als im bisherigen Rekordjahr 2012.

Fazit: Welche Vor- und Nachteile haben erneuerbare Energien?

Der wohl offensichtlichste Vorteil von regenerativen Energien ist der Nachhaltigkeitsaspekt. Die Wärme- und Stromproduktion verläuft emissionsfrei und ist selbsterhaltend. Das heißt, es werden während der Strom- und Wärmeerzeugung lokal keine Treibhausgase erzeugt. Im Jahr 2023 sind Klimaemissionen in Deutschland um 10,1 Prozent gesunken, was der größte Rückgang seit 1990 ist. Neben einer gesunkenen Energienachfrage bei Wirtschaft und Verbrauchern sind die Gründe dafür vor allem der gestiegene Anteil erneuerbarer Energien bei gleichzeitigem Rückgang der fossilen Energieerzeugung.

Im Gegensatz dazu entstehen bei der Verbrennung und dem Abbau fossiler Kraftstoffe Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO₂) und Stickoxide. Diese sogenannten energiebedingten Emissionen bestehen fast komplett aus CO₂ und zu geringen Mengen aus Methan (CH4) und Lachgas (N2O). Kohlendioxid ist und bleibt der größte Klimatreiber.

Signifikanter Vorteil von konventionellen Energieträgern ist die Unabhängigkeit von der Witterung. Da die Energieproduktion nicht abhängig ist von natürlichen Gegebenheiten, können Kraftwerke je nach Bedarf bei jeder Tageszeit und Wetterlage arbeiten. Doch fossile Energien sind endlich und wenn die Vorkommen erschöpft sind, werden sie sich nicht erneuern.

Am Beispiel einer Solaranlage zeigen sich die Schwankungen, welchen regenerative Energiequellen unterstehen: An einem besonders sonnigen Tag wird nicht alles an Energie benötigt und bei Regen oder im Winter wird kaum Strom erzeugt. Deshalb ist eine dauerhafte und flächendeckende Energieversorgung nur möglich, wenn die Stromerzeugung mit der Stromspeicherung verbunden wird. Hier gibt es beispielsweise die Möglichkeit, Photovoltaik-Anlagen mit einer recycelten Batterie zu verbinden: Nachdem sich E-Auto-Batterien für die Spitzenlasten aus dem Fahrbetrieb nicht mehr rentieren, können sie bis zu 10 Jahre für den stationären Betrieb genutzt werden. Überschüssiger Strom aus der Photovoltaikanlage wird in der Batterie gespeichert und kann dann bei Bedarf genutzt werden. Das lohnt sich langfristig auch finanziell, denn Eigentümer von Photovoltaikanlagen machen sich nicht nur unabhängig vom Stromnetz, sondern zahlen auch nicht für ihren selbst erzeugten Strom.

Im Gesamten betrachtet kommt die erneuerbare Energie besser davon: Die Produktion des Stroms erzeugt keine Nebenabfallprodukte und ist lokal CO₂-frei. Das einzige, was Emissionen verursacht, ist die Herstellung der Anlagen und Batterien, welche dann jedoch über Jahrzehnte genutzt werden können. Second-Life-Batterien werden mittlerweile immer öfter im stationären Betrieb genutzt. Dadurch ergibt sich wieder eine Kreislaufwirtschaft.

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