Direkte Elektrifizierung, ein Drittel der Primärenergie aus dem Norden: Eine Fraunhofer-Studie zeigt, wie auf Ebene der Bundesländer die Energiewende technologisch aussehen könnte.

 

Wie stellt sich die Transformation des Energiesystems bis 2045 aus technologischer Sicht dar – und das regional betrachtet? Dieser Frage sind Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme, kurz ISE, nachgegangen. Ergebnis: Die direkte Elektrifizierung sei dort, „wo sie technisch möglich ist, gesamtsystemisch die kostengünstigste Option“, so die ISE-Experten.

In ihrem Modell beschrieben sie vier Szenarien von „technologieoffen“ bis hin zu „robust“. Der technologieoffene Ansatz zielt auf einen Transformationspfad „ohne die Berücksichtigung zusätzlicher, fest vorgegebener Randbedingungen und unter der Annahme hoher Freiheitsgrade bezüglich der Auswahl der verfügbaren Technologien“, wie es heißt.

Robust bedeutet, dass geopolitische Unsicherheiten und Klimaveränderungen berücksichtigt sind. So wurde unter anderem eine aus geopolitischen Gründen reduzierte Verfügbarkeit von Photovoltaikanlagen und Batteriespeichern angenommen.

Die direkte Elektrifizierung erachtet das ISE als zentral für die Dekarbonisierung aller Sektoren. Wärmepumpen seien im Jahr 2045 die vorherrschende Heiztechnologie, im Individualverkehr würden fast ausschließlich batterieelektrische Fahrzeuge eingesetzt, und der Elektrifizierungsgrad in der Industrie steige auf rund 70 Prozent, folgern die Wissenschaftler aus der Modellierung.

Durch den hohen Grad der Stromnutzung in den Verbrauchssektoren sei mit einer Verdoppelung der Stromnachfrage in allen Bundesländern zu rechnen. Zusätzlich dazu entwickele sich in den windreichen Bundesländern Schleswig-Holstein, Niedersachsen und Mecklenburg-Vorpommern mit der Wasserstoff-Elektrolyse ein großer neuer Stromverbraucher.

65.000 MW Elektrolyse-Kapazität

Das ISE rechnet im Jahr 2045 mit einem Gesamtstrombedarf zwischen 1.150 und 1.650 Milliarden kWh. Der Norden liefere dann ein Drittel der Primärenergie und werde zum Wasserstofflieferanten.

Im technologieoffenen Szenario verdoppele sich die installierte Onshore-Kapazität bis 2030 im Vergleich zu 2023 in allen Regionen. Wind-Onshore und Wind-Offshore erreichten in Summe 290.000 MW im Jahr 2045.

Die installierte Photovoltaik-Kapazität steigt bis dahin auf bis zu 420.000 MW, meint das Fraunhofer-Institut. Die Elektrolyse-Kapazität taxiert es auf 65.000 MW, ein Großteil davon in Norddeutschland. In von PV geprägten Ländern würden dagegen vermehrt Batteriespeicher installiert werden.

Die Kosten für die Transformation im Vergleich zum Fortschreiben des heutigen Systems beziffern die Forschenden im Szenario „Technologieoffen“ im Mittel über die nächsten 25 Jahre auf rund 52 Milliarden Euro pro Jahr. Die mittleren CO2-Vermeidungskosten für die Jahre 2024 bis 2045 veranschlagen sie auf knapp 220 Euro pro Tonne.

Die Studie „Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem: Bundesländer im Transformationsprozess “ steht als kostenfreier Download bereit.