Noch 24 bis 29 Jahre, dann spätestens möchte Deutschland CO2-neutral sein. Gelingen kann dies nur mit dem massiven Einsatz erneuerbarer Energien. Diese brauchen wir zum Beispiel für die Herstellung von E-Fuels, in der Elektromobilität, zur Wasserstoff-Produktion und in vielen anderen Einsatzbereichen, in denen es darum geht, Klimaneutralität herzustellen. Das Problem: Deutschland hat zu wenig Sonnen- und Windstunden, um die benötigten Strommengen selbst herzustellen und wird daher sehr wahrscheinlich auf Importe angewiesen sein. Woher kann dieser grüne Strom kommen? Erste Lösungsansätze gibt es nicht nur auf dem Papier.

Grüner Strom ist die Zukunft. Egal, ob wir ihn direkt in die Autobatterie laden, Wasserstoff als Vorprodukt für synthetische Kraftstoffe damit herstellen oder E-Fuels produzieren – die BRD braucht in jedem Fall starke und verlässliche Partner, damit ausreichend Strom zur Verfügung steht und wir die gesteckten Klimaziele erreichen. Im eigenen Land lässt sich durch Solarenergie und Windkraft einfach nicht genug Strom erzeugen. Neue Windkrafträder scheitern an Bürgerprotesten, Aspekte des Landschaftsschutzes kommen erschwerend hinzu. Stromerzeugung aus Wasserkraft, wie sie beispielsweise erfolgreich in Norwegen eingesetzt wird, lässt sich in Deutschland nur an sehr wenigen Orten realisieren und ist daher ebenfalls keine Lösung.

Ein weiteres großes Problem bei der Nutzung heimischer erneuerbarer Energien ist die mangelnde Speicherbarkeit. E-Fuels und Wasserstoff sind hier eine äußerst vielversprechende Lösung, um erneuerbare Energien in flüssiger oder gasförmiger Form aufzubewahren und später wieder in Strom umzuwandeln. Allerdings ist ihre Produktion wiederum stromintensiv, und auch dieser Produktionsstrom muss – möchte man wirklich klimaneutral werden – aus erneuerbaren Quellen stammen.

Globale Lösungen für die Klimaziele

Es ist also sehr wahrscheinlich, dass die Bundesrepublik auf massive Importe von erneuerbaren Energien – in welcher Form auch immer – nicht verzichten kann, um die im Pariser Abkommen avisierten Klimaziele wirklich zu erreichen. Für einen Erfolg müsste unter anderem der Verkehrssektor – Schiffe, Flugzeuge, Lkw und private Pkw – CO2-neutraler werden. Hier bieten E-Fuels einen vielversprechenden Ansatz. Um ausreichende Mengen dieses synthetischen Kraftstoffs klimaneutral zu produzieren, wird ausreichend Strom aus erneuerbaren Energiequellen benötigt. Eine Herausforderung, die kein Land der Erde allein bewältigen kann. Viel realistischer ist, dass sich schon bald ein weltweiter Markt für erneuerbare Energien entwickeln wird, die zum Beispiel als E-Fuels gehandelt werden. Der Klimawandel ist ein globales Problem, und deshalb ist eine globale Lösung sinnvoll. Zur Zeit handeln die meisten Länder noch lokal und in reinem Eigeninteresse, aber das wird auf Dauer – vor allem für die Nordeuropäer mit der Ausnahme Norwegens – wohl nicht mehr funktionieren.

Auch die Politik setzt auf E-Fuels

Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit – kurz BMU – legte bereits 2019 sein „Aktionsprogramm PtX ,Power-to-X’“ vor. Darin attestiert es synthetischen Kraftstoffen, die auf Strom aus erneuerbaren Energien basieren, „perspektivisch national wie international einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur Dekarbonisierung der Wirtschaft“ leisten zu können. Das Ministerium unterstützt daher die Entwicklung von E-Fuels und hat eigene Förder- und Zusammenarbeitsprogramme aufgelegt: zum Beispiel die „Exportinitiative Umwelttechnologien“ (EXI), die den Technologieaustausch mit Japan beschleunigen soll, oder Pilotvorhaben im Rahmen der Internationalen Klimaschutzinitiative (IKI), in denen die Zusammenarbeit mit dem Ausland gefördert wird. Die Verantwortlichen stellen aber deutlich klar, dass aus ihrer Sicht E-Fuels und Wasserstoff nur unterstützenswert sind, „wenn der direkte Einsatz von Strom technisch nicht möglich ist und die Umwandlung und Nutzung insgesamt eine positive Klimabilanz aufweisen.“

Neue Märkte für klimafreundlichen Strom

Das Ministerium sieht aber durchaus ein, dass Strom aus erneuerbaren Energien „nicht bei jeder Anwendung direkt“ eingesetzt werden kann. Solar- und Windenergie stehen eben nicht gleichmäßig zur Verfügung. Die leichte Speicherung solcher fluktuierender erneuerbarer Energie als E-Fuels ist für die Politik eines der Hauptargumente für synthetische Kraftstoffe und deren möglichem Beitrag zum Klimaschutz, jedoch wird bis dato der Einsatz noch beschränkt gesehen. Ländern mit einem hohen Potenzial an Wind- oder Solarstrom kann PtX künftig einen attraktiven Markt eröffnen, wenn dort mehr erneuerbare Energie produziert wird als für den Eigenbedarf notwendig ist. Deutsche Unternehmen haben das wirtschaftliche Potenzial alternativer Brenn-, Kraft- und Grundstoffe längst erkannt. Anlagenbauer sehen in einem globalen PtX-Markthochlauf gute Exportchancen für deutsche Hochtechnologie.

Die momentan größten Produzenten erneuerbarer Energien

Wer sind diese „grünen“ Energielieferanten der Zukunft? Auf der Liste der weltweit größten Produzenten von Strom aus erneuerbaren Quellen finden sich zumeist Länder, die in stark sonnenreichen Regionen liegen. Dazu gehören Südamerika – hier vor allem Brasilien, Kolumbien, Chile und Venezuela – und Südeuropa, etwa Portugal. Im nahen und mittleren Osten stehen Länder wie Marokko oder Saudi-Arabien ebenfalls in den Startlöchern. Auch Australien und viele asiatische Regionen mit großer Sonneneinstrahlung holen auf.

Deutschland findet sich in den Rankings zwar auf einem sehr respektablen elften Platz, aber es stellt sich die Frage, wie viel Raum für sinnvolles Wachstum zwischen Flensburg und Berchtesgaden noch gegeben ist. An der Spitze der Rangliste hält sich seit Jahren Norwegen, das zwar kaum Sonneneinstrahlung, dafür aber eben die wahrscheinlich weltweit größten Ressourcen für Wasserkraft besitzt. Dadurch ist das nordeuropäische Land auch ein idealer Partner für deutsche Stromimporte. Zur Zeit modernisiert Norwegen viele seiner Kraftwerke, um besser für den Stromexport gerüstet zu sein. Aber selbst norwegische Wasserkraft alleine kann kaum ausreichend sein, um den deutschen Bedarf an erneuerbarem Strom zu decken.

Südamerika ist ein aussichtsreicher Handelspartner, wenn auch geografisch weit entfernt. Das gilt erst recht für Neuseeland, den drittgrößten Produzent von erneuerbaren Energien auf der Welt. Die südeuropäischen Länder und die Türkei bleiben interessant, aber ob sie auf Dauer so viel erneuerbaren Strom produzieren können, dass ein Export in Frage kommt, bleibt abzuwarten.

Norwegen führt: fast 98 Prozent des dort erzeugten Stroms ist klimaneutral, Deutschland liegt mit 41 Prozent weltweit auf Rang 11. Quelle: yearbook.enerdata.net

Nordafrika – Kandidat für eine zukünftige Partnerschaft

Zur Zeit konzentrieren sich die meisten strategischen Überlegungen in Bezug auf Herstellung und Import von erneuerbaren Energien auf Nordafrika und den mittleren Osten – die sogenannten „MENA“-Staaten („Middle East and North Africa“). Länder wie Marokko verfügen über eine starke und vor allem verlässliche Sonneneinstrahlung und große, frei bebaubare Flächen, zum Beispiel in Wüsten. „Zwei bis vier Prozent der weltweiten Nachfrage, ein Markt von 100 bis 680 Milliarden Euro im Jahr 2050, könnten von Marokko gedeckt werden“, so das Ergebnis einer Studie der Fraunhofer ISI. Dadurch könne weltweit der Preis für grünen Strom sinken, allerdings birgt die Entwicklung auch Nachteile, etwa für die Wasserressourcen vor Ort.

Die Kooperation mit einigen MENA-Staaten klingt – politische Stabilität in der Region vorausgesetzt – erfolgversprechend. Marokko hat große Erfahrungen in internationaler Zusammenarbeit und liegt nah an Europa. Das reduziert die Transportkosten. Das Land besitzt genügend ungenutzte Flächen und vor allem eine überdurchschnittlich hohe Sonneneinstrahlung. So wurde zum Beispiel das moderne Solarthermiekraftwerk Noor in der Nähe von Ouarzazate genau dort gebaut, weil die Sonneneinstrahlung hier pro Jahr im Schnitt bei über 2.500 kWh pro Quadratmeter liegt – das ist einer der höchsten Werte weltweit und gut ein Drittel mehr, als die heißesten europäischen Standorte zu bieten haben. Das Kraftwerk wurde unter anderem aus Mitteln der KfW Entwicklungsbank, des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) und des Bundesumweltministeriums (BMU) mit einem Darlehen über rund 115 Millionen Euro unterstützt. Es erzeugt Strom für mehr als eine halbe Millionen Menschen und vermeidet gegenüber einer konventionellen Stromerzeugung jährlich über 310.000 Tonnen CO2.

Der Erfolg dieses Projekts macht Mut zu weiteren Unternehmungen, und das Land hat vielen Experten zufolge noch großes Potenzial. Ist die Stromversorgung Marokkos selbst sichergestellt, bietet sich ein Export von nachhaltigem Strom, E-Fuels oder Wasserstoff geradezu an. Das Land hat sich als Handelsdrehscheibe Nordafrikas mit guter Infrastruktur fest etabliert.

Solarkraftwerke werden in Zukunft eine wichtige Rolle in der Energiebereitstellung für die Produktion von E-Fuels einnehmen © Antonio Garcia -Unsplash

Haru Oni – spannendes Pilotprojekt für E-Fuels in Chile

Immer mehr deutsche Unternehmen stellen jetzt die Weichen für eine grüne Energiezukunft. Das Bundesumweltministerium bescheinigt den Firmen hierzulande in seinem Aktionsprogramm „Power-to-X“ bei E-Fuels-Technologien „einen technologischen Entwicklungsvorsprung“ und sieht die Pilotprojekte im In- und Ausland als Teil der „ökologischen Transformation“. Ein echtes Leuchtturmprojekt ist Haru Oni, die Pilotanlage für E-Fuels in Chile. Porsche, Siemens Energy, AME und einige andere internationale Unternehmen treiben sie zur Zeit mit Hochdruck voran.

Prof. Armin Schnettler, Head New Energy Business bei Siemens Energy, erklärt, warum dieses E-Fuels-Projekt in Patagonien, 12.000 Kilometer Luftlinie von Deutschland entfernt, so bedeutsam ist: „Für uns als Siemens Energy ist die chilenische Pilotanlage ein wichtiges Projekt, weil wir hier in Zukunft die gesamte Wertschöpfungskette grün darstellen – von der Erzeugung nachhaltigen Stroms über die Wasserstoff- und Methanolerzeugung bis hin zur eigentlichen E-Fuels-Produktion. Natürlich komplett mit erneuerbaren Energien, das ist ja entscheidend. Zum anderen denken wir an mögliche Folgeprojekte, die es uns ermöglichen könnten, synthetische Kraftstoffe großskalig herzustellen und zu exportieren.“

Mit Windkraft die Mobilitätswende vorantreiben

Wenn Prof. Schnettler von „großskalig“ spricht, meint er Kraftstoffmengen, die das Pilotstadium weit übertreffen. Er geht bereits für 2024 von gut 50 Millionen Litern, 2026 sogar von über einer halben Milliarde Litern pro Jahr, aus. Er sucht außerdem aktiv den Dialog mit der Politik: „Ich habe dieses Leuchtturmprojekt in der Politik auch mit den Grünen bereits ausführlich diskutiert. In Europa, besonders in Deutschland, haben wir das Problem, dass wir erneuerbare Energie beispielsweise direkt in der Batterie eines Elektroautos speichern könnten, während wir sie andererseits für die E-Fuels-Produktion nutzen müssten – das kollidiert mit einigen Erwartungshaltungen.

In Chile ist es hingegen so, dass das, was wir dort zusätzlich an Windenergieanlagen installieren, wirklich direkt in die Produktion synthetischer Kraftstoffe geht.“ Ein Miteinander statt Gegeneinander verschiedener technologischer Ansätze. Prof. Schnettler: „Es gibt mittlerweile einige in der Politik, die sehen, wie sinnvoll ein solcher Ansatz ist. Es geht hier um zusätzliche Installationen, die erneuerbare Energie produzieren, die vor Ort gar nicht für andere Zwecke genutzt werden könnte. Also fließt die eingefangene Windleistung in Zukunft direkt in die Synthese von Methanol, das wir im Anschluss vor Ort in Haru Oni in E-Fuels umwandeln. Diese E-Fuels können dann mit der ganz normalen Infrastruktur transportiert werden.“

Die Bedingungen in Haru Oni sind für Armin Schnettler optimal: „Das Potenzial für den Ausbau dieser Pilotanlage ist hervorragend. Die Windbedingungen vor Ort sind fantastisch, und Wasser ist in ausreichender Menge verfügbar.In Zukunft werden wahrscheinlich außerdem Meerwasserentsalzungsanlagen hinzukommen. Patagonien bietet uns einfach viele tausend Stunden im Jahr beste Bedingungen, günstigen grünen Strom herzustellen und in E-Fuels zu speichern.“

Mobilität von morgen braucht mehr als E-Autos

Wie sieht Prof. Schnettler die Zukunft der deutschen Mobilität? „Bei neuen Fahrzeugen – ich selbst fahre auch einen Plugin-Hybrid – ist ein Elektroantrieb eine schöne Sache und dann sinnvoll, wenn der verwendete Strom aus erneuerbaren Quellen stammt und ich ihn direkt nutzen kann. Jede Speicherung oder Umwandlung dieses Stroms kostet natürlich Wirkungsgrad. Aber mehr als 50 Prozent des deutschen Gesamtenergieverbrauchs werden wir einfach nicht elektrifizieren können. Das heißt, es gibt einen Markt für ,grüne‘ Moleküle, zum Beispiel in der Industrie, etwa bei Stahlwerken. Außerdem existiert ein wichtiger Markt für Wasserstoff-Derivate, beziehungsweise Kohlenwasserstoff, als Grundstoff für die weiterverarbeitende Industrie. Es wird in Zukunft eine bedeutende Wasserstoff-Wirtschaft geben, völlig unabhängig von E-Fuels. Aber man muss sich nur einmal verdeutlichen, dass wir 1,2 Milliarden Fahrzeuge auf der Welt haben, die 2030 nicht alle auf einmal elektrisch fahren werden, die Busse und Lkw sowieso nicht.“

Die Macht des Marktes

Was bräuchte Deutschland, um die Entwicklungen voranzutreiben? „Um die Wasserstoff-Wirtschaft zu stimulieren, brauchen wir einen Kick-off, einen schnellen Markt, damit wir rasch beginnen können, die angedachten Verbesserungen umzusetzen. Dafür nutzt man am besten Märkte mit hoher Zahlungsbereitschaft, und dazu gehört nachweislich unsere Mobilität. Im Verkehr haben wir neben der hohen Zahlungsbereitschaft der Autofahrer noch einen riesigen Abnehmermarkt. Die Überlegungen sind also ökologisch und ökonomisch getrieben.“ Prof. Schnettlers Vorschlag lautet: „Öffnen wir doch einfach einmal den Markt, wie wir das früher mit grünem Strom gemacht haben. Wir können die Menschen vor die Wahl stellen, ob sie konventionelle Kraftstoffe oder E-Fuels tanken möchten. Genauso, wie man heute keinen Stromvertrag mit erneuerbaren Energien abschließen muss, aber kann. Und dafür vielleicht freiwillig sogar ein wenig mehr bezahlt. Es gibt weltweit einen Riesenmarkt für solche synthetischen Kraftstoffe, warum sollten wir den nicht bedienen?“

Der Leiter New Energy Business von Siemens Energy sieht Deutschland aber grundsätzlich auf dem richtigen Weg und glaubt an die Kraft der Märkte: „Wir können natürlich etwas staatlich stimulieren, aber am Ende des Tages, um keine Subventionswirtschaft zu haben, funktioniert so ein Fortschritt nur über die Abnahme des Produkts durch die Menschen. Und da sind die regulatorischen Rahmenbedingungen, eben in Deutschland beispielsweise Red II, noch nicht umgesetzt.“

Weltweite Zusammenarbeit nützt dem Klimaschutz

Prof. Schnettler verweist folgerichtig auf die globale Entwicklung, besonders in Fernost: „In Europa gibt es den Green Deal mit den entsprechenden Zielen. Die USA holen gerade schnell auf, und wenn man sich die Ziele im 14. Fünfjahresplan der Chinesen anschaut und berücksichtigt, dass in China die eigenen Ziele tatsächlich erreicht werden, dann ist das schon sehr beeindruckend, in welcher Geschwindigkeit global agiert wird. China hat die E-Mobilität ja schon im letzten Fünfjahresplan abgehakt, die Chinesen setzen jetzt massiv auf die Wasserstoff-Wirtschaft.“ Der Experte rät, den Blick in die Zukunft global auszurichten: „Wenn wir über erneuerbare Energien sprechen, reden wir ja auch über eine Diversifikation der Handelskette. Wir haben also potenziell viel mehr Länder, die in Zukunft an der Wertschöpfungskette beteiligt sein können, eben etwa in Südamerika. Das dient der Umsetzung der Klimaziele und dem Umweltschutz und ist gleichzeitig wirtschaftlich sinnvoll. Dekarbonisierung und die Erreichung der Klimaschutzziele wird uns nur über die Kräfte des Marktes gelingen, das heißt, über die Stimulation der Abnahme und eine schnelle Umsetzung der regulatorischen Rahmenbedingungen. Und nicht zuletzt: in Deutschland über eine Technologie- und Kostenführerschaft.“

Kommentar abgeben