Das Fraunhofer ISE hat jetzt auf Basis von Stundenzeitreihen ein gänzlich auf erneuerbaren Energien basierendes Energiemodell für Deutschland simuliert. Das Modell berücksichtigt sowohl den Strom- und Wärmesektor sowie das Einsparpotenzial durch energetische Gebäudesanierungen und ermittelt aus einer Vielzahl denkbarer Kombinationen aus Technologien und Effizienz-Maßnahmen ein volkswirtschaftliches Optimum.
Ein vollständig auf erneuerbaren Energien basierendes Energiesystem führt nach erfolgter Transformation zu jährlichen Gesamtkosten, die nicht höher liegen als die jährlichen Gesamtkosten unseres heutigen Energiesystems. Und zwar basierend auf heutigen Energiepreisen, also ohne Einbeziehung zukünftiger Steigerungen der Preise fossiler Energieträger. Dies ist das vorläufige Ergebnis aus der stundenweisen Simulation des Strom- und Wärmesektors, in der mehrere Varianten berechnet wurden. Dabei wurden für neue Technologien die Kosten nach Erreichen der Marktreife und hoher Marktdurchdringung gemäß einer Analyse der Internationalen Energieagentur IEA zu Grunde gelegt. Die Sektoren Mobilität und industrielle Prozesswärme sind nicht Bestandteil der zeitaufgelösten, stündlichen Modellierung. Ihr Beitrag wird jedoch in der Gesamtbilanz mit berücksichtigt.
Laut ISE-Forschern spielt gerade die energetische Altbausanierung für die Energiewende eine entscheidende Rolle. Ohne eine Reduzierung des Heizenergiebedarfs auf etwa 50 Prozent des heutigen Wertes reicht das technische Potenzial von Windenergie und Solarenergie nicht aus, um eine sichere Versorgung zu gewährleisten. Umgekehrt reduziert die Einbeziehung des Wärmesektors und die entsprechende Berücksichtigung von Wärmespeichern die nötigen elektrischen Speichergrößen erheblich.
Unter Berücksichtigung realistischer technischer Potenziale umfasst ein denkbares "100 Prozent" Szenario 170 Gigawatt Windenergie auf dem Land und 85 Gigawatt offshore, 200 Gigawatt Photovoltaik und 130 Gigawatt Solarthermie. Gegenüber heute bedeutet das bei Windenergie auf dem Land einen Faktor sechs, bei Photovoltaik sieben. Es gäbe auch viele zentrale Wärmespeicher, wie sie in Dänemark seit vielen Jahren erfolgreich im Einsatz sind und stark weiter ausgebaut werden. Es wurde davon ausgegangen, dass nur ein kleiner Anteil der bereits heute genutzten Biomasse – jährlich 50 Terawattstunden – für den Strom- und Wärmesektor verwendet werden, so dass die restliche Biomasse für Verkehr und industrielle Prozesse zur Verfügung steht.
Bei einem voll erneuerbaren und autarken System wären 70 Gigawatt Power-to-Gas Anlagen nötig, die Überschussstrom in synthetisches Erdgas umwandeln. 95 Gigawatt zentrale Gaskraftwerke – teilweise mit optionaler Wärmeauskopplung zur Einspeisung in Wärmenetze – würden für die Rückverstromung sorgen; diese Kraftwerke dienen der komplementären Stromversorgung bei nicht ausreichender Leistung aus Wind und Sonne.
Die vollständige Deckung mit erneuerbaren Energien ist ein Extremszenario. Deutschland ist in ein europäisches Verbund-Stromnetz eingebunden und zudem werden fossile Energien in den nächsten Jahrzehnten noch eine wesentliche Rolle spielen. Deshalb wurden auch Rechnungen mit Stromimport und -export und fossilen Energien durchgeführt. Unter diesen Bedingungen verringern sich die Extremwerte der installierten Leistung deutlich. So wird die Umwandlung von Strom in synthetischen Brennstoff (Power to Gas) erst benötigt, wenn der Anteil der erneuerbaren Energien an Strom und Wärmeversorgung 70 % übersteigt. Diese Rechnungen geben zugleich Hinweise auf den Weg der Transformation unseres Energiesystems.
