Gegenwärtig basiert die Stromversorgung vor allem auf Großkraftwerken. Für die Zukunft aber deutet sich ein grundlegender Strukturwandel an: „Virtuelle Kraftwerke” aus dezentralen Einheiten wie Brennstoffzellen oder Photovoltaikanlagen finden zunehmend Verbreitung.
Es ist noch gar nicht lange her, da waren die großen Kraftwerksbetreiber die Buhmänner der Nation. Regelmäßig machten führende deutsche Tageszeitungen oder Magazine ihre Blätter mit Pannen und Skandalen um Kernkraftwerke auf. Auch die rauchenden Schlote der Kohlekraftwerke sorgten für ein schlechtes Image der Stromerzeuger. Politik und Industrie haben darauf reagiert: Heutige Kraftwerke stoßen wesentlich weniger Schadstoffe aus als noch vor 20 Jahren und die rot-grüne Bundesregierung hat den Ausstieg aus der Kernkraft beschlossen. Dennoch möchte kaum jemand ein neues Großkraftwerk vor die Haustür gesetzt bekommen. Ein Blick auf die gegenwärtige Stromerzeugungslandschaft offenbart das Dilemma, vor dem die Energiekonzerne stehen: Immer noch stammen mehr als 90 Prozent der Stromerzeugung aus den unbeliebten Kraftwerken der Klasse von mehr als 100 Megawatt. Sie gewinnen den Strom fast ausschließlich aus der Verbrennung von fossilen Energieträgern oder aus der Kernspaltung. Bedingt durch politische Maßnahmen und die Altersstruktur der gegenwärtig betriebenen Großkraftwerke wird es in wenigen Jahren aber zu einem erheblichen Neubedarf bei der Stromerzeugung kommen (siehe Kasten: „Evolution oder Revolution?”). Es ist eine für die Energiekonzerne wenig verlockende Perspektive, diesen Bedarf durch den Bau neuer Großkraftwerke zu decken: Endlose und teuere Genehmigungsverfahren stünden bevor, und Bürgerproteste würden für negative Schlagzeilen sorgen. Da ist es kein Wunder, dass sich die leidgeprüften Energiekonzerne geradezu euphorisch auf neue Möglichkeiten einer dezentralen und umweltfreundlichen Stromerzeugung stürzen. Mit großem Aufwand hat der Essener Energie-Gigant RWE unter dem Titel „Imagine” eine groß angelegte Werbekampagne gestartet, in der ein rosarotes Bild der zukünftigen Stromversorgung mit kleinen Brennstoffzellen gezeichnet wird. Und in der Tat eröffnet sich damit die Möglichkeit eines breiten Konsens: sauberer Strom aus kleinen dezentralen Einheiten. Die Vision: In den Kellern der meisten Wohnhäuser sorgen Brennstoffzellen für Strom und Wärme. Auf zahlreichen Dächern fangen Photovoltaikanlagen die Energie der Sonne ein, und in vielen Gärten drehen sich die Rotoren kleiner Windkraftwerke. Mancher Bauernhof in der Nachbarschaft verfügt zudem über eine Biogasanlage. In größeren Wohnblocks oder in Fabriken sind kleine Gasturbinen und Blockheizkraftwerke installiert. Die fossil befeuerten Großkraftwerke und die Kernkraftwerke verschwinden nach und nach von der Bildfläche. Der verbleibende Bedarf an großen Anlagen lässt sich durch riesige Offshore-Windenergieparks vor den Küsten von Nord- und Ostsee decken (bild der wissenschaft 8/2002: „Rotoren in rauer See”). Die Chefs der großen Stromerzeuger setzen viel Hoffnung in dieses Szenario. Der Vorstandsvorsitzende der RWE, Dr. Dietmar Kuhnt schrieb bereits im Juni 2000 in einem Beitrag für die Financial Times Deutschland: „Die Zeit der Großkraftwerke ist möglicherweise vorbei.” Um ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch zu gewährleisten, sollen jeweils mehrere der dezentralen Stromerzeugungseinheiten zu „virtuellen Kraftwerken” zusammengefasst werden. Ein solcher Verbund wird wie ein einzelnes großes Kraftwerk von einem Zentralrechner gesteuert. Anhand von Wetterprognosen und statistischen Modellen über den zu erwartenden Stromverbrauch berechnet der Computer den Fahrplan für das virtuelle Kraftwerk. Überschüssiger Strom kann an der Strombörse zum Verkauf angeboten werden, bei Engpässen wird dort möglichst günstig zugekauft. Neben der Perspektive einer umweltfreundlicheren Stromerzeugung haben virtuelle Kraftwerke einen weiteren handfesten Vorteil: „ Strom und Wärme werden direkt vor Ort erzeugt, um Energieverluste durch Transport zu vermeiden. Die dezentrale Struktur macht ein solches System außerdem viel flexibler und lernfähiger”, sagt Jan-Peter Voß vom Freiburger Öko-Institut. Weitere Vorteile sind die hohe Verfügbarkeit und vergleichsweise schnelle Leistungsänderungen. Visionäre wie der Staatsminister im Bundeskanzleramt Hans Martin Bury (SPD) schwärmen bereits von der dezentralen Zukunft der Energieversorgung: „So wie wir in der Informationstechnologie von Großrechnern über mittlere Datentechnik zu vernetzten PCs und mobilen Anwendungen gekommen sind, können wir ein Internet dezentraler Energieproduzenten schaffen.” Bis dahin werden zwar noch viele Jahre vergehen, aber nach Einschätzung des RWE-Vorstandsmitglieds Manfred Remmel wird der Anteil dezentral erzeugten Stroms bereits im Jahr 2015 bei rund 30 Prozent liegen. Mit der dezentralen Stromerzeugung bekommt der einzelne Stromverbraucher und Heizungsbetreiber auch die Verantwortung: Der Kunde wird gleichzeitig zum Erzeuger, und private Betreiber virtueller Kraftwerke könnten sich zu kleinen Energieunternehmen zusammenschließen. „Der Wandel in der Energieversorgung ist nicht mehr aufzuhalten, und es werden völlig neue Geschäftsmodelle entstehen”, ist der Leiter des Geschäftsbereichs für neue Energiekonzepte bei Siemens in Nürnberg, Dr. Rainer Bitsch, überzeugt. Bei den anstehenden Feldversuchen zu der virtuellen Kraftwerkstechnologie (siehe Kasten rechts „Das virtuelle Kraftwerk im Testlauf”) ist der Hoffnungsträger Brennstoffzelle zur Zeit aber noch ein Sorgenkind: „Wir stehen für verschiedene Feldversuche in den Startlöchern, aber die Hersteller liefern die Brennstoffzellen nicht”, klagt Bitsch. Doch die Hersteller arbeiten mit Hochdruck an der Entwicklung: „Die Brennstoffzelle wird ihren Siegeszug antreten und sich zu einem ganz wichtigen Baustein von virtuellen Kraftwerken entwickeln”, sagt Kai Klinder, Vertriebsleiter für Brennstoffzellen bei Vaillant in Remscheid. Allein die RWE will über 100 Millionen Euro in die Entwicklung von Brennstoffzellen-Technologien investieren. Nach Schätzungen des Energiekonzerns werden bereits im Jahr 2015 zehn Prozent des hierzulande verbrauchten Stroms aus dieser Quelle stammen. Wenn die Hersteller von Brennstoffzellen ihre Hausaufgaben wie versprochen machen, steht uns in fünf bis zehn Jahren ein Strukturwandel bei der Stromerzeugung ins Haus. Davon ist Tim Meyer vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg überzeugt. „Die derzeitigen Überkapazitäten bei der Stromerzeugung werden bis dahin abgebaut sein, und gerade für die Abdeckung der Spitzenlasten lassen sich dezentrale Kraftwerke gut in das Stromnetz integrieren”, erklärt Meyer die Chancen für eine zügige Einführung virtueller Kraftwerke. Bis es soweit ist, werden die kleinen dezentralen Kraftwerke auch weiterhin durch staatliche Förderprogramme und Forschungsprojekte subventioniert werden müssen. Doch für die Zukunft sieht der ehemalige Shell-Vorstand Prof. Fritz Vahrenholt ein enormes Potenzial: „Wir befinden uns mitten im Öl- und Gaszeitalter und treten nun in die neue Ära der erneuerbaren Energien ein. Wer heute über die neuen Energiequellen lächelt, sollte sich an die Kohlebarone erinnern, die dem vermeintlichen Nischenprodukt Öl nie eine Chance gaben – und sich damit grundlegend geirrt hatten.”
Kompakt
Die großen Energiekonzerne nehmen Abschied von der Strategie einer Stromerzeugung durch wenige Kraftwerksgiganten. Ziel ist ein flexibles und lernfähiges System der Stromerzeugung, das zugleich umweltfreundlich und kostengünstig arbeitet. Damit gewinnen Stromverbraucher und Heizungsbetreiber an Verantwortung: Sie werden gleichzeitig zu Unternehmern und Kraftwerksbetreibern.
Evolution oder Revolution?
Viele Gründe sprechen für einen Strukturwandel in der Stromerzeugungslandschaft. Durch verschiedene Maßnahmen haben Unternehmer und Politiker die Weichen dafür bereits gestellt: Die Bundesregierung hat den Ausstieg aus der Kernkraft beschlossen, die derzeit immerhin mit rund 30 Prozent an der deutschen Stromerzeugung beteiligt ist. Jedes Kernkraftwerk soll nach einer Laufzeit von 32 Jahren abgeschaltet werden. Dafür muss Ersatz geschaffen werden, auch wenn in den nächsten Jahrzehnten kräftig Energie gespart werden sollte. Die Politiker haben sich verpflichtet, den Anteil von regenerativen Energien am Primärenergieverbrauch bis 2010 von derzeit 6 auf 12 Prozent zu verdoppeln. Außerdem hat die Enquete-Kommission „Schutz der Erdatmosphäre” des deutschen Bundestags das Ziel formuliert, die CO2-Emmissionen bis Mitte des Jahrhunderts um 80 Prozent zu senken. Bedingt durch die Liberalisierung des Strommarktes und satte Einspeisevergütungen drängen verstärkt kleinere Anbieter von Öko-Strom auf den Markt. Wegen der Altersstruktur der heutigen Kraftwerke wird es bis zum Jahr 2020 einen Erneuerungsbedarf von rund 30000 Megawatt in Deutschland geben. Dies entspricht etwa einem Viertel der derzeitigen Gesamtkapazität der deutschen Stromerzeugung.
Das Virtuelle Kraftwerk im Testlauf
Es gibt eine ganze Reihe von Projekten, mit denen virtuelle Kraftwerke in der Praxis getestet werden sollen. Die meisten Feldversuche setzen auf die Brennstoffzelle als Energieerzeuger. Knackpunkt sind zur Zeit die Lieferschwierigkeiten funktionsfähiger Brennstoffzellen-Einheiten. Beispiele für laufende und geplante Projekte sind: Das virtuelle Kraftwerk mit 150 Brennstoffzellen der Energieversorgung Weser Ems ab 2003. Der Feldversuch mit 25 Brennstoffzellen der RWE in Essen und Umgebung ab August 2002. Das Virtuelle Kraftwerk mit 150 Niedertemperatur-Brennstoffzellen im Rahmen des Zukunftsinvestitionsprogramms der Bundesregierung. Das Pilotprojekt „EDISon”. Dabei will ein Konsortium aus 17 Industrie- und Forschungspartnern ein Konzept für eine dezentrale Netzstruktur mit integriertem Kommunikationssystem entwickeln. Die gemeinsame Projektleitung von EDISon liegt bei den Stadtwerken Karlsruhe und dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg. Das Forschungsprojekt „DISPOWER” wird von der Europäischen Union gefördert. Es hat 37 Partner und ein Budget von 17 Millionen Euro. Das Projekt wird geleitet vom Institut für Solare Energieversorgungstechnik in Kassel. Es läuft seit dem 1. Januar 2002 für vier Jahre. In elf verschiedenen Teilprojekten soll die dezentrale Stromversorgung der Zukunft untersucht werden.
Netzwerk mit Zukunft
Das virtuelle Kraftwerk ist ein intelligenter Zusammenschluss vieler kleiner umweltfreundlicher Stromerzeuger: von Photovoltaik- und Windkraftanlagen, von Blockheiz- und Biomassekraftwerken und von Brennstoffzellen in Wohngebäuden. Das Gehirn dieses Verbundes ist ein Leitrechner in einer Kommunikationszentrale, der über Datenleitungen mit den einzelnen Erzeugereinheiten verbunden ist. Der Leitrechner managt das virtuelle Kraftwerk wie ein Großkraftwerk. Anhand von Wetterprognosen, die zum Beispiel der Deutsche Wetterdienst liefert, und statistischen Erfahrungswerten erstellt er einen Fahrplan für den Verbund. Überschüssiger Strom wird an der Energiebörse zum Verkauf angeboten, bei Bedarf wird dort Strom zugekauft.
Sebastian Moser
