Ziele für grünen Wasserstoff noch in weiter Ferne

Am meisten müsse beim grünen Wasserstoff geschehen: Die im Koalitionsvertrag angepeilte Elektrolysekapazität von rund 10.000 Megawatt (MW) im Jahr 2030 erscheine angesichts einer elektrischen Leistung von rund 60 Megawatt (MW) Ende des vergangenen Jahres „noch in weiter Ferne“, sagt DIW-Energieökonom und Mit-Initiator des Monitors, Wolf-Peter Schill. Bis Ende 2030 müssten im Durchschnitt etwa 90 MW pro Monat zugebaut werden.

Photovoltaik: Zubau von 1,44 GW pro Monat erforderlich

Die Stromerzeugung aus Sonne und Wind ist nicht allein für den direkten Gebrauch erforderlich, sondern auch zur Herstellung von Wasserstoff oder dessen Derivate. Um die Ziele der Regierung im Bereich der Photovoltaik (PV) bis 2030 zu erreichen, müsse das Ausbautempo verglichen mit dem Trend der vergangenen zwölf Monate verdreifacht werden.

Das Parlament hatte am letzten Tag vor seiner Sommerpause Anfang Juli die Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) verabschiedet. Demnach liegt das aktualisierte PV-Ausbauziel bei 128 Gigawatt (GW) bis 2026, bis 2030 sollen es 215 GW sein.

Zum Start der Ampelkoalition Anfang Dezember 2021 betrug die in Deutschland installierte Leistung mit rund 58 GW nur ein gutes Viertel des 2030er-Ziels. Bis Ende 2030 müssten im Durchschnitt 1,44 GW pro Monat zugebaut werden, so die Wissenschaftler. Der Trend des PV-Ausbaus in den vergangenen zwölf Monaten sei mit gerade mal 0,45 GW pro Monat deutlich zu gering. Mit dieser Ausbaugeschwindigkeit würden bis Ende 2030 lediglich knapp 108 GW errichtet.

Verdoppelung der Onshore-Windkraft bis 2030

Für die Windkraft an Land ist in der EEG-Novelle ein Ziel von 115 GW installierter Leistung im Jahr 2030 genannt. Ende November 2021 waren knapp 56 GW aufgebaut. „Zum Erreichen des Ziels müssen bis Ende des Jahres 2030 im Durchschnitt 0,54 GW pro Monat netto zugebaut werden. Im Trend der vergangenen zwölf Monate waren es nur 0,13 GW pro Monat, das Ausbautempo muss also vervierfacht werden“, so das DIW.

Die EEG-Novelle sehe für das Jahr 2022 allerdings nur einen Zubau von rund 0,2 GW pro Monat vor, jedoch werde aktuell nicht einmal dieses Ziel erreicht. Nach dem Jahr 2030 strebt die Regierung eine weitere deutliche Steigerung der Kapazität auf 157 GW im Jahr 2035 und 160 GW im Jahr 2040 an.

Windkraft auf See stagniert

Für die Windkraft auf See strebt die Koalition eine Leistung von mindestens 30 GW im Jahr 2030 an. Anfang Dezember 2021 lag die in deutschen Gewässern installierte Leistung mit 7,8 GW nur bei einem guten Viertel davon. Um das Ausbauziel zu erreichen, müssen bis 2030 im Durchschnitt 0,20 GW pro Monat netto zugebaut werden.

Allerdings gingen in den vergangenen zwölf Monaten überhaupt keine neuen Windkraftanlagen auf See ans Netz. Im Trend der Jahre 2017 bis 2021 waren es circa 0,07 GW pro Monat – „diese Geschwindigkeit muss für das 2030-Ziel fast verdreifacht werden“, errechnete das Institut. Auch danach soll die installierte Leistung weiter stark wachsen: auf mindestens 40 GW im Jahr 2035 und mindestens 70 GW im Jahr 2045.

Lücken bei Wärme, E-Mobilität und Ladeinfrastruktur

Ebenfalls eine große Lücke klafft bei der Wärmeversorgung, bei der im Jahr 2030 ein Anteil erneuerbarer Energien von 50 Prozent avisiert ist. Hierfür müsse der Anteil jährlich um fast vier Prozentpunkte wachsen.

Wenn das Koalitionsziel erreicht werden soll, die E-Autoflotte bis 2030 auf 15 Millionen Fahrzeuge zu steigern, müssen in Deutschland durchschnittlich rund 130.000 Fahrzeuge monatlich zugelassen werden. Derzeit sind es den Zahlen des DIW zufolge knapp 30.000.

Bei der Ladeinfrastruktur muss nach den Daten des Monitors sogar noch mehr zugelegt werden, wenn das Ziel nicht verfehlt werden soll. Statt derzeit 1.200 Ladepunkte monatlich müssten 8.700 in Betrieb gehen – rund sieben Mal so viele.

„Unser Ampel-Monitor leistet mit seinen offenen und stets aktualisierten Energiedaten einen wichtigen Beitrag zu einer informierten und faktenbasierten energiepolitischen Debatte“, bilanziert Studienautor Alexander Roth. „Er zeigt, dass die To-Do-Liste der Bundesregierung noch lang ist. Die gesetzten Ziele sind keine Selbstläufer, die Entwicklung muss in allen Bereichen an Dynamik gewinnen.“

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Die Installationen von Windenergieanlagen auf See liegen weit hinter dem Soll. Das Bild zeigt einen Windpark mit Vestas-Turbinen in der Deutschen Bucht. © Vestas Wind Systems A/S

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Die Geschwindigkeit der Energiewende muss erhöht werden. Das PV-Ausbautempo lag zuletzt bei nur 30 Prozent des Durchschnittstempos, das zum Erreichen der Ziele 2030 nötig ist. Bei Windkraft an Land steht man bei 24 Prozent, in Sachen Windkraft auf See wurde noch gar nichts erreicht. © DIW

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Vergleich des aktuellen Ausbaustandes mit den Zielen der Koalition für 2030. © DIW

„Ampel-Monitor zeigt: Energiewende muss deutlich beschleunigt werden“. Die Studie gibt es im DIW Wochenbericht 27 als PDF.

Der Ampel-Monitor Energiewende wird auf der DIW-Website laufend aktualisiert.

Der Beitrag DIW-Monitor: „Energiewende muss erheblich beschleunigt werden“ erschien zuerst auf Power-to-X.

Insbesondere die Szenarien Wasserstoff und synthetisches Gas benötigten einen „sehr starken Ausbau der Stromerzeugung, da auch diese Energieträger mit Hilfe von Strom produziert werden“. Dabei werde ein Teil der Stromproduktion in Länder außerhalb der europäischen Union verlagert und in Form von Wasserstoff und synthetischem Gas importiert. „Energieimporte basieren in Zukunft auf der Stromerzeugung im Ausland anstatt auf dort geförderten fossilen Energieträgern.“

Wasserstoff als teurer Umweg

Solange nicht genügend Strom aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung stehe, könnten Wasserstoff und synthetische Gase keine dominante Rolle in einem nachhaltigen Energiemix spielen. „Wenn nachhaltig produzierter Strom erst noch in grünen Wasserstoff oder grüne synthetische Gase umgewandelt wird, statt ihn direkt zu nutzen, ist das Ganze letztlich deutlich teurer“, so die Mit-Autorin Claudia Kemfert, DIW-Abteilungsleiterin in der Abteilung Energie, Verkehr, Umwelt.

Denn die Herstellung von Wasserstoff oder synthetischem Gas sei gegenüber einem vorwiegend elektrischen System „mit höheren angebotsseitigen Investitions- und Energieimportkosten verbunden“. Beide Energieträger würden nur dann eine relativ große Rolle in der Energieversorgung Europas spielen, wenn sie durch die zukünftige Energiepolitik direkt präferiert würden.

Aufgrund ihrer aktuell mangelnden Wettbewerbsfähigkeit benötigten diese Technologien staatliche Förderungen, um im europäischen Energiesystem eingeführt und verbreitet zu werden. Selbst wenn die Herstellungskosten weiter sänken, „werden wahrscheinlich nur vergleichsweise geringe Mengen an Wasserstoff und synthetischem Gas genutzt“, heißt es in der Studie. Deren Verwendung würde sich hauptsächlich auf Sektoren beschränken, „in denen eine Elektrifizierung unmöglich oder nur schwer zu erreichen ist, wie zum Beispiel im Luftverkehr oder in bestimmten Bereichen der chemischen Industrie“.

Massiver Ausbau der Stromnetze erforderlich

Die Ausbaukosten für die Stromerzeugung würden in allen Szenarien mehr als die Hälfte der Investitionskosten betragen. Das Szenario Elektrifizierung erfordere einen umfangreichen Ausbau der Stromnetze, „der wegen der flächendeckenden Anbindung aller in Frage kommenden Energieverbraucher größer ist als in den anderen Szenarien“. Demgegenüber entstünden bei einem auf Wasserstoff ausgerichteten Energiesystem Kosten für die Umrüstung der Erdgasrohrleitungen auf den Wasserstofftransport.

Allerdings wäre der Bedarf an Investitionen in die inländische Stromerzeugung in den Szenarien Wasserstoff und synthetisches Gas „noch höher, wenn nicht ein Großteil der Stromerzeugung in das außereuropäische Ausland ausgelagert und in Form von Wasserstoff und synthetischem Gas importiert“ würde. Dies führe jedoch zu hohen Importkosten.

Die direkte Nutzung von Strom habe der Untersuchung zufolge auch einen höheren Wirkungsgrad als die Nutzung von Wasserstoff, synthetischem Gas oder von fossilen Energieträgern. „Bei gleicher Nutzenergie ist der Primärenergieverbrauch geringer und das Szenario, das sich auf eine weitgehende Elektrifizierung konzentriert, ist mit den geringsten Kosten verbunden.“

Wasserstoff als Schwankungsreserve

Unter Kostengesichtspunkten sei wiederum die Nutzung von Wasserstoff wahrscheinlicher als die Nutzung von synthetischem Gas. Wasserstoff könne eine Ergänzung zur weit verbreiteten Elektrifizierung sein, da er helfe, Schwankungen der erneuerbaren Energien auszugleichen und schwer zu elektrifizierende Nachfragebereiche klimafreundlich zu versorgen. Ein Energiesystem, das auf synthetisches Gas ausgerichtet sei, „ist die teuerste Wahl“. Denn „die Vorteile der Wiederverwendung bestehender fossiler Erdgasinfrastrukturen gleichen die hohen Investitions- und Betriebskosten für Produktionsanlagen zur Herstellung von synthetischem Gas nicht vollständig aus“.

Der Fokus der Politik sollte darauf liegen, „Rahmenbedingungen zu setzen, die die für eine weitgehende Elektrifizierung notwendigen Investitionen attraktiv machen“.

Die Studie „Zukunft des europäischen Energiesystems: Die Zeichen stehen auf Strom“ wurde im DIW-Wochenbericht 6/2022 veröffentlicht.

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https://www.diw.de/de/diw_01.c.834869.de/publikationen/wochenberichte/2022_06_1/zukunft_des_europaeischen_energiesystems__die_zeichen_stehen_auf_strom.html

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DIW-Studie: „Das Verhältnis von Nutzenergie zu eingesetzter Energie ist bei direkter Elektrifizierung am höchsten.“ © DIW Berlin

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