Stromerzeugung

Welchen Energieträgermix haben wir beim Strom?

Die Stromerzeugung baut in Deutschland heute auf den "drei Säulen" Braunkohle (23,5 %), Steinkohle (20,1 %) und Kernenergie (23,3 %) auf. Erdgas trägt zu etwa 13,0 % zur Stromerzeugung bei. Seit Mitte der 90er Jahre fördert die Bundesregierung die Stromerzeugung  aus erneuerbaren Energien auf der Grundlage des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG). Seitdem ist die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien stark angestiegen, besonders durch den Ausbau der Windenergie. Erneuerbare Energien tragen inzwischen zu 14,4 % zur Stromerzeugung bei. Kernkraft-, Braunkohle- und Wasserkraftwerke decken aus Kostengründen den sogenannten Grundlastbereich ab, das heißt sie laufen in der Regel rund um die Uhr und decken den Mindestverbrauch ab.

Steinkohle und Erdgas werden wegen höherer Brennstoffkosten vorwiegend im sogenannten Mittellastbereich (das heißt zur Deckung des über die Grundlast hinaus entstehenden Strombedarfs) eingesetzt. Aber auch Strom aus Biomasse kann im Mittel- und Grundlastbereich eingesetzt werden. Dagegen kann die wetterabhängige Stromerzeugung aus Wind und Photovoltaik nur einen geringen Beitrag zur Grundlaststromversorgung leisten; zudem stellt sie  besondere Anforderungen an die Steuerung des Gesamtsystems.

Bruttostromerzeugung in Deutschland 2008

Infografik: BMWi

Aus welchen Quellen kommt mein Strom?

• Stromerzeugungskapazitäten

Die installierte (Netto-) Kraftwerkskapazität belief sich im Jahre 2006 in Deutschland nach vorläufigen Angaben des Verbandes der Elektrizitätswirtschaft (VDEW) auf rund 139.500 Megawatt (MW) (Vorjahr rund 134.400 MW). Deutschland verfügt damit europaweit über die größte Kraftwerkskapazität.

Die installierte Netto-Kraftwerksleistung der Stromversorger und privaten Stromerzeuger in Deutschland beziffert der VDEW für 2006 mit rund 129,0 Gigawatt (GW) Hiervon rechnet der VDEW rund 39 % der Grundlast (Kernenergie, Braunkohle, Laufwasser, Biomasse u. sonstige erneuerbare Energien), 45 % dem Bereich der Mittel- und Spitzenleistung und 16 % der Windkraft zu.

• Energieträgerstruktur

Nach Brennstoffen ergibt sich 2006 folgende Differenzierung des Kraftwerksparks der Stromversorger und Privaten in Deutschland (129.000 MW):

• Ausnutzungsdauer der Kraftwerke

Die durchschnittliche Ausnutzungsdauer der verschiedenen Kraftwerke sah im Jahr 2006 nach VDEW-Angaben wie folgt aus (Angabe in Stunden):

(Zum Vergleich: Das Jahr hat 8.760 Stunden.)

• Stromerzeugung

Bruttostromerzeugung
Die Bruttostromerzeugung betrug 2006: 636 Terrawattstunden (TWh)

Energieträgereinsatz zur Bruttostromerzeugung
Zur Bruttostromerzeugung in Höhe von 636 TWh trugen die Energieträger wie folgt bei:

(Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen)

Nettostromerzeugung
Die Nettostromerzeugung in Deutschland belief sich in 2006 nach - vorläufigen - VDEW-Angaben (einschließlich der Erzeugung der Industrie und den Einspeisungen von privaten Erzeugern) auf 596,1 TWh, davon

• 504,2 TWh Erzeugung der allgemeinen Versorger
• 45,1 TWh Einspeisungen Privater und
• 46,8 TWh Erzeugung der Industrie.

Zur Netto-Stromerzeugung trugen die Stromversorger (einschließlich Bahn) in 2006 mit rund 84,6 %, die Industrie mit rund 7,8 % und Private mit rund 7,6 % bei.

Energieträgereinsatz zur Nettostromerzeugung
Zur Nettostromerzeugung der Stromversorger einschließlich der Einspeisung Privater in Höhe von 549 TWh trugen die Energieträger wie folgt bei:

Aus diesen Quellen wird der Strom in Deutschland erzeugt. Das ist der so genannte deutsche Strommix. Viele Stromversorgungsunternehmen nutzen die Möglichkeit, unterschiedliche Stromprodukte anzubieten. Bei diesen Produkten kann der Kunde selbst entscheiden, welchen Strom er beziehen möchte, z. B. umweltfreundlich erzeugten, besonders preisgünstigen oder mit vielen Extras. Entscheidet er sich z. B. für umweltfreundlichen Ökostrom, so erhält er aus seiner Steckdose allerdings keinen "reinen" Ökostrom, sondern den deutschen Strommix. Das Energieversorgungsunternehmen muss aber gewährleisten, dass mindestens die gleiche Menge Ökostrom eingespeist wird, die vom Kunden wieder entnommen wird, d. h., dass maximal so viel umweltfreundlicher Strom verkauft wie erzeugt wird.

Gütesiegel für Ökostromtarife sind Zertifikate. Sie dienen dazu, den Markt für Ökostrom transparenter und die Qualität der Angebote überprüfbar zu machen. Für die Vergabe solcher Zertifikate ist die Zusammensetzung des Stroms (Aus welchen Quellen stammt der Strom zu welchen Anteilen?) entscheidend. Darüber hinaus ist für die Vergabe mancher Zertifikate Voraussetzung, dass ein bestimmter Anteil der Einnahmen in den Bau neuer Anlagen investiert wird und dass die Anlagen ein gewisses Alter nicht überschreiten.

In Deutschland gibt es fünf Zertifikate:

• EnergieVision e.V.

• Grüner Strom Label e.V.

• Landesgewerbeanstalt Bayern

• TÜV

• RECS-Deutschland e.V.

Was kostet die Herstellung von Strom?

Die Kosten der Stromerzeugung variieren stark, abhängig vom Kraftwerkstyp, den eingesetzten Energieträgern, dem Lastbereich und der Altersstruktur des Kraftwerkparks. Bei Neubauten fallen nach einer Studie des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) in Stuttgart folgende Stromerzeugungskosten an:

• Kernenergie ca. 3,5 Cent pro Kilowattstunde (cent/kWh)
• Braunkohle ca. 2,8 cent/kWh;
• Steinkohle ca. 3,3 cent/kWh;
• Gas ca. 4,2 cent/kWh;
• Wasserkraft ca. 10,2 cent/kWh;
• Wind (on-shore) ca. 7,6-12,7 cent/kWh;
• Wind (off-shore) ca. 10,0-16,1 cent/kWh,
• Biomasse ca. 9,6 cent/kWh;
• Photovoltaik ca. 50-60 cent/kWh.

(Quelle: "Stromerzeugungskosten im Vergleich", IER 2008)

Unter Berücksichtigung der Kosten der CO₂-Zertifikate sowie von Back-up-Kosten für die Vorhaltung von Reserveleistung bei Anlagen mit stark schwankender Erzeugung werden für neugebaute Kraftwerke folgende Stromerzeugungskosten im Jahr 2010 prognostiziert:

Stromerzeugungskosten im Vergleich (unter Berücksichtigung der unterschiedlicher CO₂-Zertifikatskosten - neue Kraftwerke, Inbetriebnahme ab 2010)

Daten: IER 2008, Infografik: BMWi

Welche Stromunternehmen gibt es?

Insgesamt waren 2006 in Deutschland rund 1.100 Unternehmen im Strommarkt aktiv. Darunter:

• reine Stromerzeuger: rund 50
• Übertragungsnetzbetreiber: 4
• regionale und überregionale Versorger: rund 70
• größere Stadtwerke:  24
• mittlere und kleinere Stadtwerke: rund 700
• kleine private Versorger: rund 100
• neue Marktteilnehmer: rund 150

Geht es ohne Kernenergie?

Die Stromerzeugung aus Kernenergie deckt gegenwärtig rund ein Viertel der Stromproduktion ab. Sie ist ein wichtiger Faktor bei der Absicherung der Grundlastversorgung, die nahezu zur Hälfte von Kernkraftwerken abgedeckt wird. Die Stromerzeugung aus Kernenergie in Deutschland erfolgt heute außerordentlich kostengünstig und nahezu ohne Treibhausgasbelastung. Wenn es zu dem vereinbarten Ausstieg aus der Kernenergie kommt, müsste Deutschland ab etwa 2020 auf die vielfältigen Vorteile der Stromerzeugung aus Kernkraftwerken verzichten: Die Stromerzeugungskosten der laufenden Kernkraftwerke betragen in Deutschland derzeit rund 2,7 Cent pro Kilowattstunde. Wegen des geringen Anteils der Urankosten bei den Gestehungskosten von Strom aus Kernenergie haben Uranpreissteigerungen nur einen sehr geringen Einfluss auf den Strompreis.

In vielen Szenarien - die etwa im Rahmen des Energiegipfels der Bundesregierung vom 3. Juli 2007 erarbeitet worden sind - werden zwar Wege aufgezeigt, unter welchen Bedingungen und Voraussetzungen sich die Stromversorgung auch ohne Kernenergie aufrecht erhalten ließe. Die Szenarien machen jedoch auch deutlich, dass längere Laufzeiten für bestehende Kernkraftwerke eine zusätzliche Reduzierung der Treibhausgasemissionen zu günstigen Kosten ermöglichen, die Wirtschaftlichkeit der Stromerzeugung verbessern und gleichzeitig die Sicherheit der Energieversorgung erhöhen würden. Voraussetzung hierfür wäre, dass die Kernkraftwerke auch künftig auf einem - im internationalen Vergleich - hohen Sicherheitsniveau betrieben werden und die für die Endlagerung radioaktiver Abfälle in Deutschland vorgesehenen Maßnahmen umgesetzt werden können. Die Endlagerung schwach- und mittelradioaktiver Abfälle wird im Endlager Schacht Konrad von Ende 2013 an erfolgen. Die Endlagerung hochaktiver, Wärme entwickelnder Abfälle, für die in Deutschland bisher der Salzstock Gorleben erkundet wird, ist auf der Grundlage nationaler und internationaler Forschungsergebnisse technisch sicher realisierbar.

Warum brauchen wir eigentlich Kohlekraftwerke?

Eine sichere Energieversorgung ist auch in Zukunft nicht ohne Kohlekraftwerke möglich. Naturgemäß kann Strom aus Windkraft oder anderen erneuerbaren Energien nicht jederzeit verlässlich zur Verfügung stehen. Nach einem Ausstieg aus der Kernenergie muss daher ein Großteil des Stromes auch zukünftig aus Kohle- oder Gaskraftwerken stammen.

Die Klimaschutzziele werden hierdurch nicht gefährdet, denn die zulässigen CO₂-Gesamtemissionen aller Kraftwerke werden durch den Emissionshandel begrenzt. Die Grenze der zulässigen Emissionen sinkt dabei kontinuierlich ab, so dass die langfristigen Klimaschutzziele erreicht werden. Es ist völlig unerheblich, ob die CO₂-Emissionen aus Kohle- oder Gaskraftwerken stammen. Daher sollte die Wahl des Kraftwerkstyps der jeweiligen unternehmerischen Entscheidung überlassen bleiben.  Er wird  die unterschiedlichen Kosten für CO₂-Emissionsberechtigungen, die bei Kohle- oder Gaskraftwerken entstehen, in seine Kostenkalkulation mit einfließen lassen.

Was ist Ökostrom? Ist Ökostrom auch Ökostrom?

Strom aus erneuerbaren Energien wird in der Öffentlichkeit oft als "Ökostrom" bezeichnet. Strom, der bereits nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in das öffentliche Netz eingespeist und vergütet wird, darf nicht gesondert als "Ökostrom" vermarktet werden (Doppelvermarktungsverbot des EEG). Für Ökostromangebote kann daher inländische Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nur insoweit herangezogen werden, wie sie außerhalb des EEG vom Erzeuger direkt vermarktet wird.

Im übrigen handelt es sich bei dem handelsüblichen "Ökostrom" im Kern um Herkunftszertifikate für Erzeugungsmengen aus anderen europäischen Ländern, mit oder ohne Begleitung durch die entsprechenden physischen Stromlieferungen. Auch insoweit ergeben sich jedoch Fragen der Doppelvermarktung und Doppelanrechnung bzw. der Zusätzlichkeit der Ökostromerzeugung, die von den Ökostrom-Gütezeichen in unterschiedlicher Weise adressiert werden.

Kann man CO2 im Untergrund speichern?

Die Speicherung von Kohlendioxid im Untergrund (engl. CCS: Carbon Capture and Storage) wird derzeit als eine viel versprechende Methode für eine substanzielle Reduzierung von Treibhausgasen diskutiert. Die Europäische Union möchte deshalb 12 Demonstrationskraftwerke mit dem Erlös aus 300 Mio. Emissionszertifikaten aus der sogenannten Neuanlagenreserve im Rahmen des Emissionshandels fördern.

Die Idee hinter CCS: Kohlendioxid als maßgebliches Treibhausgas soll in geologischen Schichten tief unter der Erdoberfläche dauerhaft gespeichert und so auf Dauer von der Erdatmosphäre ferngehalten werden. Bei erfolgreicher Erprobung durch die genannten Demonstrationsprojekte können mit den CCS-Technologien die in Deutschland und weltweit existierenden Kohlevorkommen klimafreundlich genutzt werden, d. h. Energieversorgungssicherheit und Klimaschutz können durch CCS in Einklang gebracht werden.

An den Kraftwerksstandorten wird CO₂ aus den Abgasen abgetrennt und zu möglichen Speichern transportiert. Als Abscheidetechnologien werden derzeit drei Konzeptionen verfolgt.

• Post-combustion: CO₂ wird aus dem Rauchgas in einer Waschlösung gebunden,
• Pre-combustion: durch Kohlevergasung wird ein Synthesegas erzeugt und gleichzeitig in einem physikalischen Waschprozess das CO₂ abgeschieden und
• Oxyfuel: Stickstoff wird aus der Luft abgetrennt, der verbleibende hochkonzentrierte Sauerstoff wird mit dem rezirkulierten Rauchgas verbrannt. Entstehendes Abgas besteht zu großen Teilen aus CO₂ und Wasserdampf.

Mit CCS-Technologien können - je nach angewandtem Verfahren - zukünftig etwa 85 bis 98 % der CO₂-Emissionen eines Kraftwerkes abgetrennt werden. Dies geht zu Lasten des Wirkungsgrades, der sich nach heutigem Stand der Technik um etwa 10 %-Punkte verringert. Allerdings gibt es bereits technologische Ansätze, diese Verluste beträchtlich zu verringern.

Erschöpfte Erdgaslagerstätten und Salzwasser führende Gesteinsschichten (so genannte salinare Aquifere) in mehr als etwa 1.000 Metern Tiefe sind die in Deutschland im industriellen Maßstab nutzbaren Möglichkeiten zur Speicherung von CO₂. Das  Speicherpotenzial deutscher Erdölfelder ist dagegen aufgrund ihrer Größe und den geologischen Bedingungen (geringe Tiefe, kleine Teilschollen) im Gegensatz zu anderen europäischen Ländern gering.

Die Kapazitäten der Erdgasfelder lassen sich aufgrund der gut dokumentierten Lagerstättenverhältnisse und der bisher geförderten Erdgasvolumina sehr gut abschätzen. Dabei wird angenommen, dass das vormals von Erdgas gefüllte Porenvolumen nahezu vollständig für die Speicherung von CO₂ genutzt werden kann. Die bis Ende 2005 in Deutschland geförderte Erdgasmenge entspricht 2.180 Millionen Tonnen CO₂ unter Lagerstättenbedingungen. Unter Berücksichtigung der bisher noch nicht geförderten Reserven wird sich die Speicherkapazität nach Expertenmeinung um weitere knapp 30 % erhöhen.

Die ersten Abschätzungen zur Speicherkapazität von tiefliegenden Salzwasser führenden Gesteinsschichten in Deutschland beruhen auf Berechnungen regionaler Studien, in denen das Speichervolumen einzelner Strukturen und Regionen auf dem Festland unterhalb 1.000 Meter Tiefe ermittelt wurde. Derzeit wird die Kapazität dieser Gesteinsschichten auf etwa 12 bis 28 Milliarden Tonnen CO₂ geschätzt, davon befinden sich ca. drei Viertel in Norddeutschland. Die tiefen geologischen Schichten im Deutschen Sektor der Nordsee oder im Ostseeraum sind dabei bisher noch nicht berücksichtigt worden. Eine Einbeziehung dieses Speicherpotenzials  würde die Kapazität weiter erhöhen.

Forschungsarbeiten zur detaillierten Analyse der Speicherkapazitäten der in Deutschland vorhandenen tiefliegenden Salzwasser führenden Gesteinsschichten sind von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, dem GeoForschungsZentrum Potsdam der Helmholtz-Gemeinschaft, den Geologischen Diensten der Bundesländer, Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen mit Unterstützung der Industrie begonnen worden. Die bisherigen Untersuchungen zeigen, dass in Deutschland genügend Speicherpotenzial vorhanden ist, um die heutigen CO₂-Emissionen aller mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerke für mindestens eine Kraftwerksgeneration im Untergrund zu speichern.

Wie funktioniert der Strommarkt?

Der liberalisierte Energiemarkt beschreibt den Markt der leitungsgebundenen Energieversorgung mit Strom und Erdgas durch die Energieversorgungsunternehmen, bei dem möglichst viele Teile der Lieferkette dem freien Wettbewerb unterliegen. Über den Wettbewerb sollen die Verbraucher zu den günstigsten Konditionen marktgerecht versorgt werden.

Die für die Versorgung nötigen Netze können nicht sinnvoll dem Wettbewerb unterzogen werden. Hier hat der jeweilige Netzbetreiber eine Monopolstellung. Damit er diese nicht missbräuchlich ausnutzt, werden die Entgelte, die die Unternehmen für die Nutzung der Netze entrichten müssen (Netznutzungsentgelte), staatlich durch die zuständige Regulierungsbehörde reguliert. Die Preise für die eigentliche Energielieferung unterliegen dagegen dem Wettbewerb.