Energie: Die Öko-Connection

Die Diskussion um die Elektrizitätsversorgung der Zukunft steckt in einer Sackgasse. Wind und Biomasse reichen in Deutschland bei Weitem nicht aus, um den Strombedarf innerhalb der eigenen Grenzen zu decken. Außerdem müssten große Mengen an Windenergie-Strom für viel Geld gespeichert werden, damit bei Flaute die Lichter weiter brennen. Für Fotovoltaik und Solarkraftwerke scheint in Deutschland die Sonne so schwach, dass Sonnenstrom auch in Zukunft kaum mit Elektrizität aus Windenergie oder Biomasse konkurrieren kann. Wenn die Bundesregierung also fossile Energieträger wie Kohle und Erdöl zurückdrängen will, um den Klimawandel einzudämmen, heißt das für die Elektrizitätsversorgung: Entweder kräftig steigende Stromkosten oder Import von nachhaltig erzeugtem Strom.

Da kletternde Preise unbeliebt sind, dürfte die erste Option kaum verfolgt werden. Deshalb hat sich der heute als Freiberufler in Kassel arbeitende Physiker Gregor Czisch in der Universität Kassel darangemacht, die Anforderungen für eine alternative Stromversorgung Europas und angrenzender Regionen auszurechnen. Als Ergebnis präsentiert der Wissenschaftler ein Konzept für die Stromversorgung von mehr als einer Milliarde Menschen, die ohne Elektrizität aus Atom-, Kohle-, Öl- und Gaskraftwerken auskommt. Seinen Berechnungen zufolge wäre die Stromerzeugung kaum teurer als heute.

Angelpunkt seiner Überlegungen ist die Tatsache, dass nicht überall gleichzeitig Flaute herrscht oder die Sonne nicht scheint. „Also muss nur das Einzugsgebiet groß genug sein, um eine kontinuierliche Stromversorgung aus umweltfreundlichen Energiequellen sicherzustellen“, sagt Czisch. Als Eckpunkte für sein Konzept hat er daher Island, Senegal, Saudi-Arabien und Nordwest-Sibirien gewählt. Dass diese Größe durchaus angemessen ist, zeigt sich am Beispiel der Windkraft: Im Winter weht es vor allem an der Nordsee und am Nordatlantik oft und kräftig, in den Sommermonaten hingegen bieten Wüstenländer wie Marokko und Mauretanien sowie Ägypten ein zuverlässiges Angebot an Windenergie. Zunächst hat Czisch dieses riesige Gebiet in 19 Regionen eingeteilt, etwa Skandinavien oder Osteuropa. Für jede dieser Regionen hat er dann wichtige Daten zusammengetragen: Wie viel Wind weht zu welchen Zeiten? Wie oft scheint die Sonne und wie stark ist ihre Einstrahlung? Wie viel Energie aus Wasserkraft steht in diesem Gebiet zur Verfügung? Anschließend hat er für die Regionen den Stromverbrauch eingegeben. Dazu kommen die Marktpreise für die verschiedenen regenerativen Energien, aber auch die Kosten für ein Stromnetz, das Elektrizität zum Beispiel von Off-Shore-Windparks in der Nordsee in die angrenzenden Länder oder von Nordafrika und Island nach Europa transportiert.

Die Modellrechnung wurde um zusätzliche Vorgaben erweitert. So soll die Energiegewinnung aus Wasserkraft nicht über den heutigen Wert gesteigert werden, da in Europa und den umliegenden Gebieten das Potenzial der Wasserkraft nahezu ausgeschöpft ist und Naturschützer befürchten, dass ein weiterer Ausbau selten gewordene Landschaften zerstören würde.

In Mittel- und Westeuropa wurde der Ausbau der Windenergie erheblich unter das technisch mögliche Potenzial beschränkt, weil in dieser dicht besiedelten Region Windparks nicht überall akzeptiert werden. Solche Einschränkungen gibt es in den dünn besiedelten und windreichen Regionen am Rand des untersuchten Gebietes wie im Norden Russlands oder in Nordwestafrika kaum. Denn die dortigen kargen Regionen werden ohnehin kaum genutzt.

All diese Daten führte Czisch in einem Optimierungsprogramm zusammen. Das Ergebnis: Für die 1,1 Milliarde Menschen im Untersuchungsgebiet reichen die regenerativen Energien leicht aus, um die Stromversorgung sicherzustellen. Die Kosten dafür erscheinen allerdings auf den ersten Blick unbezahlbar: 1400 Milliarden Euro müssten für die Anlagen zur Erzeugung regenerativer Energie investiert werden, weitere 128 Milliarden Euro kostet das Netz, das den so gewonnenen Strom zwischen dem Nordkap und der Sahara verteilt. Diese gigantische Summe von gut 1500 Milliarden Euro relativiert sich jedoch beim Blick auf eine Prognose der Internationalen Energieagentur. Sie rechnet damit, dass bis zum Jahr 2030 weltweit 13 600 Milliarden Euro, also die neunfache Summe, für neue Kraftwerke nötig sind, die mit fossilen Brennstoffen befeuert werden.

Doch wie müssen die regenerativen Energiequellen kombiniert werden, um die Kosten möglichst gering zu halten? Das Optimierungsprogramm weist als günstigste Variante einen Strommix aus, der zu ungefähr zwei Dritteln von Windkraftanlagen gespeist wird. Wenn der Strom knapp wird, weil auch in den windgünstigen Regionen einmal Flaute herrscht, springen Biomasse- und Wasserkraftwerke ein, um die Lücke zu schließen. 120 Milliarden Kilowattstunden Energie speichern zum Beispiel die Wasserkraftwerke Skandinaviens, die gesamte EU hat einen Jahresstromverbrauch von 3000 Milliarden Kilowattstunden. Allein die Wasserkraft Skandinaviens kann so viele Engpässe ausgleichen.

Entscheidend für ein solches System ist natürlich eine leistungsfähige Verbindung zwischen Stromerzeuger und -verbraucher. Am besten wäre es, langfristig ein riesiges neues Stromnetz zwischen der Sahara, Nordrussland und Island zu schaffen, sagt Czisch. Anders als bisher üblich, würde aber nicht Drehstrom durch die Leitungen geschickt werden, sondern Gleichstrom, weil sich dieser über große Entfernungen mit erheblich geringeren Verlusten übertragen lässt.

Diese Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) wird bereits seit Jahrzehnten eingesetzt, um große Distanzen zu überwinden. Zwischen den beiden Inseln Neuseelands zum Beispiel wurde 1965 eine 610 Kilometer lange Freileitung in Betrieb genommen. Auch in Europa werden derartige Unterwasserkabel eingesetzt, um Inseln wie Sardinien und Korsika ans Netz anzubinden. Auf anderen Kontinenten gibt es längst HGÜ-Freileitungen, die über Land verlaufen. Vor allem in Asien wird der Ausbau massiv vorangetrieben. Stand der Technik sind mittlerweile 800 Kilovolt-HGÜ-Leitungen, die auf 1000 Kilometern nur 2,5 Prozent Stromverlust haben. Auch der Verlust beim Umwandeln von Dreh- auf Gleichstrom hält sich mit 0,6 Prozent in Grenzen. Ein Gleichstromnetz über ganz Europa und Nordafrika könnte also die Elektrizitätsversorgung der alten Welt aus der Sackgasse führen.