Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier zufolge muss die Corona-Krise auch als Chance begriffen werden, um den Standort Deutschland langfristig moderner und wettbewerbsfähiger zu machen – unter anderem durch Investitionen in erneuerbare Energien und Klimaschutz.

Das Bundeskabinett hat am Mittwoch den Jahreswirtschaftsbericht 2021 mit dem Titel „Corona-Krise überwinden, wirtschaftliche Erholung unterstützen, Strukturen stärken“ beschlossen. In dem Jahreswirtschaftsbericht nehmen neben der Pandemie auch die erneuerbaren Energien einen breiten Raum ein. Wirklich Neues liefert der Bericht allerdings nicht, da er vor allem die im Jahr 2020 fortgesetzten oder in Kraft getretenen Maßnahmen und Gesetze sowie ihre Auswirkungen auf 2021 zusammenfasst – beispielsweise der Ausstieg aus der Kohleverstromung, die CO2-Bepreisung, die EEG-Novelle, die Wasserstoffstrategie. Der Bericht spiegelt zudem das Konjunkturprogramm für den wirtschaftlichen Wiederaufschwung nach der Krise wider, das die Bundesregierung im vergangenen Sommer aufgelegt hatte und zu dessen Schwerpunkten die Bereiche Energie und Klima gehören.

Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) stellte den Bericht am Mittwochnachmittag in der Bundespressekonferenz vor. Demnach ging das Bruttoinlandsprodukt 2020 um fünf Prozent zurück, soll aber 2021 um drei Prozent steigen. „Es ist uns gelungen, die Mehrheit der Unternehmen und Arbeitsplätze zu erhalten, trotz erheblicher Rückgänge für viele Unternehmen“, sagte Altmaier. Von dem 130 Milliarden Euro schweren Konjunkturprogramm sei mehr als die Hälfte bereits geflossen.

Altmaier geht davon aus, dass sich nach dem Lockdown viele Bereiche der deutschen Wirtschaft schnell erholen werden. „Ich will dafür sorgen, dass es Investitionen in die Zukunft gibt – in eine nachhaltige Zukunft“, so der Politiker. „Wir müssen die Krise auch als Chance begreifen, um langfristig moderner und noch wettbewerbsfähiger zu werden. Dabei geht es insbesondere um einen attraktiven Standort, Fachkräftesicherung, Digitalisierung und den Klimaschutz.“

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Die zweite Runde des Programms soll zum 1. März 2021 starten. Erneut sollen 10 Millionen Euro an Mitteln zur Verfügung stehen. Damit waren in der ersten Förderrunde rund 4000 Projekte bezuschusst worden, die einen Zubau von etwa 50 Megawatt Photovoltaik-Leistung und 31,5 Megawattstunden Speicherkapazität ermöglichten.

Kurz vor Jahresende hat der Ministerrat der Landesregierung Baden-Württemberg die Fortführung des Förderprogramms „Netzdienliche Photovoltaik-Batteriespeicher“ beschlossen. „Das ist eine gute Nachricht, um den Ausbau erneuerbarer Energien im Land weiter kraftvoll voranzutreiben und so die schädlichen Treibhausgasemissionen zu senken. Die erste Förderrunde war ein voller Erfolg“, erklärte dazu der zuständige Landesumweltminister Franz Untersteller (Grüne). Noch muss der Finanzausschuss für die Fördermittel von zehn Millionen Euro für die Jahre 2021 und 2022 geben. Dann könne die Neuauflage zum 1. März 2021 starten, hieß es vom Umweltministerium weiter. Das Geld stamme aus dem Maßnahmenpaket „Zukunftsland BW – Stärker aus der Krise“ des zweiten Nachtragshaushalts 2020/21.

In der ersten Runde zwischen März 2018 und Juli 2019 standen ebenfalls zehn Millionen Euro an Fördermitteln bereit. Nach Angaben des Umweltministeriums in Stuttgart sind damit rund 4000 Vorhaben unterstützt worden. Die Investitionen in diese Projekte beliefen sich auf insgesamt etwa 120 Millionen Euro. Der daraus erfolgte Zubau an Photovoltaik-Anlagen erreichte rund 50 Megawatt und bei Speichern eine Kapazität von etwa 31,5 Megawattstunden.

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Die Jahresauswertung des Fraunhofer ISE zeigt, dass die Windkraft erneut die wichtigste Stromerzeugungsquelle war. Photovoltaik- und Windkraft erzeugten zudem mehr Strom als alle fossilen Energiequellen zusammen – das gab es bislang noch nie.

2020 hat die Nettostromerzeugung aus erneuerbaren Energien erstmals einen Anteil von mehr als 50 Prozent erreicht. Demnach stieg der Anteil von 46 auf 50,5 Prozent binnen Jahresfrist, wie die Auswertung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ergab. In Summe erzeugten sie 246 Terawattstunden – ein Plus von vier Prozent gegenüber 2019. Allein die Windkraft erreichte demnach 27 Prozent Anteil an dem Strommix, der tatsächlich aus der Steckdose kam. Die Photovoltaik-Anlagen speisten etwa 50,7 Terawattstunden ins öffentliche Netz ein, immerhin rund 9,3 Prozent mehr als noch 2019. Zusammen haben Photovoltaik und Windenergie mit einer Erzeugung von 183 Terawattstunden erstmals mehr Strom geliefert als die fossilen Energieträger – Kohle, Öl und Gas – zusammen. Sie kamen nach der Jahresauswertung des Freiburger Instituts auf 178 Terawattstunden. Als stärkste Energiequellen hinter der Windkraft, die mit rund 132 Terawattstunden etwa 4,6 Prozent mehr erzeugte als 2019, reihten sich Braunkohle, Kernenergie, Gas und Photovoltaik ein.

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Der Anteil der Erneuerbaren stieg nach Angaben der Behörde binnen Jahresfrist von 46,1 auf 49,3 Prozent. Die Erzeugung aus regenerativen Stromquellen lag bei insgesamt 233,1 Terawattstunden, wobei die Photovoltaik am stärksten zulegen konnte.

Neben dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat auch die Bundesnetzagentur zu Jahresbeginn eine Auswertung der Strommarktdaten von 2020 vorgenommen. Danach erhöhte sich der Anteil des aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms an der Netzlast von 46,1 auf 49,3 Prozent. Insgesamt waren es der Bonner Behörde zufolge 233,1 Terawattstunden. Den größten Beitrag leisteten die Windparks an Land und auf See. Sie allein machten 27,4 Prozent aus. Die Photovoltaik deckte immerhin 9,7 Prozent. Sie legte am stärksten unter den Erneuerbaren zu. Die solare Einspeisung erhöhte sich von 41,9 auf 45,8 Terawattstunden – ein Zuwachs von 9,3 Prozent.

Für die konventionellen Energieträger verzeichnete die Bundesnetzagentur eine Erzeugung von insgesamt 259,2 Terawattstunden. Dies sei ein Rückgang von 12,2 Prozent gegenüber 2019. Insgesamt sei auch die Netzlast gesunken – und zwar um 3,2 Prozent auf 474,9 Terawattstunden. Ein Minus von 5,2 Prozent verzeichnete die Behörde bei der Nettostromerzeugung – sie lag demnach bei 492,3 Terawattstunden.

Die Auswertung der Strommarktdaten zeigt zudem, dass der Anteil der erneuerbaren Energien an der Netzlast im Jahr 2020 immer bei mindestens 16 Prozent lag. Der höchste Anteil innerhalb einer Stunde sei am 17. Mai 2020 zwischen 14 und 15 Uhr mit 49,3 Gigawattstunden verzeichnet worden. Dies entspricht einem Erneuerbaren-Anteil von 112,2 Prozent.

Trotz der gesunkenen Erzeugung blieb Deutschland auch 2020 weiter Netto-Stromexporteur. Der Saldo lag bei 18,9 Terawattstunden und damit gut 46 Prozent unter dem Wert von 2019. Insgesamt sind der Bundesnetzagentur zufolge 52,5 Terawattstunden exportiert und 33,6 Terawattstunden importiert worden. Wegen der geringeren Exporte und gesunkenen Großhandelsstrompreise seien die Erlöse aus dem Exportüberschuss auf 351 Millionen Euro gesunken. 2019 lagen sie noch bei über einer Milliarde Euro.

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Die Energiewende stottert in Deutschland nicht nur aufgrund hoher Preise oder fehlender Standortattraktivität. Wir hinken Vorreitern wie Schweden und Norwegen auch deshalb hinterher, weil die deutsche Energiewirtschaft deutlich zu wenig auf das Internet of Things (IoT) setzt. Dies gilt für die Stromproduktion ebenso wie für die Alltagsanwendung im Verbraucherumfeld. Doch wie kann IoT-Technologie konkret dazu beitragen, die Energiewende zu beschleunigen?
Digitalisierung bietet enorme Chancen für die Lösung von Energieproblemen

Aufgrund immer knapper werdender fossiler Ressourcen und einer zunehmenden Umweltproblematik steht die viel diskutierte Energiewende verstärkt unter Zeitdruck. Die Frage nach dem „Wie“ lässt sich mitunter jedoch nur schwierig beantworten. Alleine durch das Ersetzen von fossilen Brennstoffen und Atomenergie durch regenerative Quellen wird die Wende hierzulande jedenfalls nicht zu schaffen sein – zumindest nicht in einem angemessenen, konkurrenzfähigen Tempo.

Wenn wir den vorhandenen Wettbewerbsrückstand zu Ländern wie Schweden und Norwegen aufholen und die Energiewende in Deutschland beschleunigen möchten, benötigen wir also einen weiteren Hebel. Dies kann aus aktueller Sicht nur der konsequente Einsatz neuer, digitaler Technologien sein. Insbesondere ist in diesem Kontext das Internet of Things, kurz IoT, zu nennen. Einerseits hilft es Energieerzeugern, ihre Anlagen und Netze besser und effizienter zu managen. Auf der anderen Seite unterstützt es Privathaushalte dabei, Energie intelligent zu nutzen und einzusparen. Betrachten wir diese beiden Bereiche im Folgenden etwas genauer.

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Ein deutsch-norwegischer Forschungsteam hat die Auswirkungen der Fluktuation der erneuerbaren Energien auf die Kapitalauslastung in einem zukünftigen Strom-Wasserstoff-System einschließlich der Übertragungs- und Speicherinfrastruktur untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass ungenutzte Kapazitäten die Systemkosten erheblich erhöhen und die Entwicklung von Photovoltaik und Windkraft einschränken.

Eine Welt, die größtenteils durch erneuerbare Energien und Wasserstoff versorgt wird, könnte mit niedrigen Auslastungsraten in verschiedenen Teilen ihres integrierten Energiesystems konfrontiert sein. Eine optimale Kapazitätsauslastung wird daher der Schlüssel dazu sein, dass dieses Energiesystem im globalen Maßstab funktioniert. Dies ist die wichtigste Schlussfolgerung der Studie „On capital utilization in the hydrogen economy: The quest to minimize idle capacity in renewables-rich energy systems„, die von Forschern der Hertie School of Governance und dem norwegischen Forschungsinstitut Sintef Industry erarbeitet und im „International Journal of Hydrogen Energy“ veröffentlicht wurde.

Darin skizzieren die Wissenschaftler vier verschiedene Zukunftsszenarien mit geringem CO2-Ausstoß, von denen zwei den grünen Wasserstoff aus erneuerbaren Energien als vorherrschend gegenüber dem blauen Wasserstoff aus Erdgas beschreiben und die zwei anderen von der gegenteiligen Prämisse ausgehen.

Alle Szenarien berücksichtigen, wie sich die Fluktuation der erneuerbaren Energien bei der Einspeisung auf die Kapitalnutzung im gesamten Strom-Wasserstoff-System auswirken kann, einschließlich der Übertragungs- und Speicherinfrastruktur. „Alle Elemente dieses integrierten Systems müssen in die Optimierung einbezogen werden, um die Kosten der reduzierten Kapitalauslastung, die durch die Integration von fluktuierenden erneuerbaren Energien (VRE) verursacht werden, genau darzustellen“, erklärten die Wissenschaftler. „Das Hauptergebnis ist, dass die Kapazitätsauslastung eine wichtige wirtschaftliche Einschränkung für die VRE-Integration mit Wasserstoff darstellt, unabhängig vom gewählten Systementwicklungspfad.“

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Die Freiburger Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, um Photovoltaik- und Solarthermie-Anlagen mit homogenen farbigen Oberflächen herzustellen. Dabei kommt es kaum zu Wirkungsgradeinbußen der Solarmodule. Das Prinzip hat das Fraunhofer ISE dabei den Flügeln des Morpho-Schmetterlings entlehnt.

Neben der Energiegewinnung rücken oftmals auch ästhetische Aspekte in den Fokus, wenn es um die Installation von Photovoltaik-Anlagen geht. Dies gilt insbesondere, wenn der Solarstrom an Fassaden von Gebäuden gewonnen wird und somit unmittelbar ins Auge der Betrachter fällt. Die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben nun ein Verfahren entwickelt, um Solarmodule ästhetischer und damit zu einem gestalterischen Element für Bauherren zu machen. Damit ließen sich künftig Solarmodule mit homogenen Oberflächen in verschiedenen Farben produzieren. Diese könnten dann „fast unsichtbar“ an Fassaden oder in Dächer integriert werden, so die Forscher.

Ihr Verfahren haben sie dabei beim Morpho-Falter entlehnt. „Die zündende Idee für die Entwicklung bestand darin, die Deckgläser der Module nicht mit Farbpigmenten einzufärben, sondern vielmehr den physikalischen Effekt des Schmetterlingsflügels nachzuahmen“, erklärt Thomas Kroyer, Leiter der Gruppe Beschichtungstechnologien und -systeme. Im Falle einer Beschichtung der Gläser mit Pigmenten würden die Solarmodule viel von ihrem Wirkungsgrad verlieren, da das Licht nicht mehr ungehindert in das Modul eindringen kann. Währenddessen setzt das Fraunhofer ISE auf einen optischen Effekt.

Die Schmetterlingsflügel des Morpho-Falters haben eine mikrometerfeine Oberflächenstruktur, die gezielt einen engen Wellenlängenbereich, sprich eine Farbe, reflektiert. Den Wissenschaftlern sei es gelungen eine ähnliche Oberflächenstruktur durch einen Vakuumprozess auf die Rückseite des Deckglases ihrer Solarmodule aufzubringen. Je nach Feinstruktur ließen sich so Deckgläser in leuchtendem Blau, Grün oder Rot herstellen. „Rund 93 Prozent des Lichts können diese Schicht durchdringen – nur etwa sieben Prozent werden reflektiert und lösen den Farbeffekt aus, so Kroyer weiter. Nach dem strahlend blau leuchtenden Morpho-Falter haben die Freiburger ihre Technologie „MorphoColor“ benannt.

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Im nunmehr zweiten Jahr der Corona-Pandemie hat man sich ja an schlechte Nachrichten schon gewöhnt, auch der nach einer gefühlt unendlichen Geschichte nun tatsächlich vollzogene Brexit und die historischen Ereignisse um das Capitol in den USA bestimmten in den letzten Tagen die Schlagzeilen. Da geht eine solche Meldung über Netzprobleme in der täglichen Nachrichtenflut eigentlich fast schon unter. Auch wenn sie immerhin ganz Europa betrifft – oder vielleicht fast betroffen hätte. Doch was bedeutet diese Schlagzeile wirklich? Und welche Funktion haben größere Speicherprojekte in Deutschland bei solchen Zwischenfällen?

Hier ein paar Nachbetrachtungen auf dieses Ereignis aus dem Blickwinkel eines Speicherherstellers. Ich bin für die Smart Power GmbH tätig, die als Hersteller und Projektierer von netzdienlichen Speichern mit dazu beitragen will, dass solche Vorfälle auch in Zukunft weiterhin nur von wenigen technisch Interessierten zur Kenntnis genommen werden und eben nicht zu großen Schlagzeilen werden.

Die Energiewende ist ja mittlerweile als eine der zentralen gesellschaftlichen und technischen Herausforderungen geworden. Der erforderliche starke Ausbau der Erneuerbarenist ohne Zweifel auch eine große Herausforderungen für die Betriebsführung der Netze. Durch die Verdrängung fossiler thermischer Kraftwerke mit ihren großen Turbinen fehlen zunehmend große Schwungmassen im Netz, die mit ihrer kinetischen Energie die Schwankungen und Ungleichgewichte zwischen Erzeugung und Verbrauch im ersten Moment gut ausgleichen können. So sind zunehmend intelligente aktive Ausgleichsmaßnahmen notwendig, um das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch stets konstant zu halten. Die Frequenz im Netz ist der Indikator für dieses Gleichgewicht, denn sie repräsentiert die gemeinsame Drehzahl aller synchron rotierenden Erzeugungsmaschinen im Netz, bei 50 Hertz ist die Sollgröße und damit das Gleichgewicht genau erreicht.

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Eine Befragung des Bundesverbands zeigt, dass transparente Informationen gewünscht werden. Dann ist eine Mehrheit der Verbraucher auch bereits, 10 bis 20 Prozent Mehrkosten für grünen Wasserstoff in Kauf zu nehmen.

Wie beim Strom kann man dem Wasserstoff nicht ansehen, ob er mit Photovoltaik und Windkraft oder aus fossilen Brennstoffen erzeugt wurde. Eine qualitative Umfrage des Verbraucherzentrale Bundesverband (vzbv) ergab nun, dass sich Verbraucher diesbezüglich transparente Informationen wünschen. 18 von 21 ausgewählten Verbrauchern, die zu grünem Wasserstoff bereits auskunftsfähig waren, gaben an, dass sie nachvollziehen können wollen, ob es sich wirklich um aus Wind- und Solarstrom erzeugten Wasserstoff handele. Für diesen Fall gab dann eine knappe Mehrheit – 12 der 21 Befragten – an, Mehrkosten von 10 bis 20 Prozent zu bezahlen.

Etwa 75 Prozent der Befragten bewerten grünen Wasserstoff positiv. Allerdings bräuchte es dafür aber „eindeutige und verständliche Informationen zur Nachhaltigkeit“. Der vzbv fordert daher auch ein staatliches Siegel, um Sicherheit zu schaffen und „Greenwashing“ entgegenzuwirken. „Ein Gütesiegel der Wirtschaft reicht aus Sicht des vzbv nicht aus, deshalb ist ein staatliches Siegel notwendig“, erklärte Thomas Engelke, Teamleiter Energie und Bauen im vzbv. Die qualifizierte Befragung habe dabei auch ergeben, dass 11 von 21 Verbrauchern Informationen zum Herstellungsort interessant fänden. 16 von 21 Befragten interessierten sich zudem für den Anteil an Wind- und Solarstrom im grünen Wasserstoff.

Der qualifizierten Befragung war eine repräsentative Haushaltsumfrage des Bundesverbands vorausgegangen. Dabei zeigte sich, dass 44 Prozent der Verbraucher mit dem Begriff grünen Wasserstoff etwas anfangen können. Allerdings gaben nur 17 Prozent an, sie könnten ihn auch erklären. Auch bei der anschließenden Befragung der 21 Verbraucher zeigte sich, dass ein Drittel von ihnen nicht klar ist, dass die Herstellung des grünen Wasserstoffs aus Photovoltaik und Windkraft noch hohen Umwandlungsverlusten unterliegt.

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Die Landesverbände von BUND und NABU, der LNV und die Bodensee-Stiftung bewerten die Photovoltaik-Pflicht und die Neuauflage des Photovoltaik-Speicher-Förderprogramms positiv. Diese sind allerdings nicht ausreichend, um den notwenigen Zubau von durchschnittlich einem Gigawatt pro Jahr zu erreichen.

Die Plattform Erneuerbare Energien Baden-Württemberg (EE BW) hat im Dezember eine 1000 Megawatt Kampagne gestartet, um die Photovoltaik bis 2030 zur wichtigsten Energiequelle in dem Bundesland zu machen. Bis zum Ende des Jahrzehnts sollten jährlich etwa 1000 Megawatt Photovoltaik-Leistung zugebaut werden – etwa eine Verdopplung der aktuellen Installationszahlen. Unterstützt wird die Initiative unter anderem von der Energiewirtschaft und dem Handwerk. Jetzt sprachen sich auch die baden-württembergischen Landesverbände von BUND und NABU, der Landesnaturschutzverband LNV und die Bodensee-Stiftung dafür aus. Die von der Landesregierung beschlossene Photovoltaik-Pflicht sowie die Neuauflage der Photovoltaik-Speicherförderung seien „positiv, alleine aber zu wenig“, hieß es von en Naturschutzverbänden am Montag.

Sie fordern neben dringend notwendigen Energieeinsparungen auch einen massiven Ausbau der Erneuerbaren in den Sektoren Strom und Wärme. „Wir wollen so im Jahr 2030 mittels Photovoltaik mit deutlich mehr als 17 Terawattstunden die Strommenge von vier größeren Kohlekraftwerken oder zwei Atomkraftwerken ersetzen und Ende des Jahrzehnts ungefähr ein Viertel des heute in Baden-Württemberg verbrauchten Stroms solar erzeugen“, erklärt Brigitte Dahlbender, Landesvorsitzende des BUND.

Der LNV-Vorsitzende Gerhard Bronner fordert von der Politik die passenden Rahmenbedingen, etwa um die riesigen Photovoltaik-Potenziale für Solarstrom auf Gewerbegebäuden zu erschließen. „Der von uns, den Kommunen, der Energiewirtschaft und dem Handwerk vorgeschlagene solare Zubau kann mehrere Fliegen mit einer Klappe schlagen“, so Bronner weiter. Er bringe den Klimaschutz voran, könne helfen und könne beitragen, die Versorgungslücke im Südwesten zu füllen, die durch die Abschaltung der Atom- und Kohlekraftwerke in den nächsten Jahren entsteht.

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