Spektrum Spezial 1/2024 - Klimawende für Energie und Industrie

Die zweite Hälfte eines Marathons Laut Hochrechnungen, die noch im Dezember 2023 veröffentlicht wurden, entfielen in jenem Jahr erstmals mehr als 50 Prozent des Stromverbrauchs auf klimaneutral erzeugte Energie. Dafür sorgte einerseits ein gesunkener Energiebedarf. Andererseits wurden gut zehn Prozent zusätzliche Leistung installiert. Vor allem die Fotovoltaik boomt: Im Stadtbild sieht man zunehmend »Balkonkraftwerke«, und Solaranlagen erobern immer mehr Dächer. Laut Bundesnetzagentur hat sich der Zubau im Vergleich zum 2022 insgesamt fast verdoppelt, an Balkonen sogar verdreifacht – mindestens, da längst nicht alle derartigen Module registriert sind. Auch weltweit betrachtet war 2023 ein Fotovoltaik-Rekordjahr. Laut Einschätzung der Internationalen Energieagentur ist Solarstrom inzwischen konkurrenzlos günstig. Ich halte das auch deshalb für bemerkenswert, weil solche Zahlen lange utopisch waren. Als sich die Weltgemeinschaft 2015 im Übereinkommen von Paris darauf geeinigt hat, die globale Erwärmung auf unter zwei Grad Celsius gegenüber der vorindustriellen Zeit zu begrenzen, war nicht abzusehen, dass die Kosten für Fotovoltaik innerhalb knapp eines Jahrzehnts um 90 Prozent sinken würden. Dürfen wir also optimistischer sein hinsichtlich einer bald vollständig klimaneutralen Wirtschaft? Leider ist das nicht nur eine Frage des Stromverbrauchs. Es gibt einige Bereiche, die sich nur schwer dekarbonisieren lassen, weil hier die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid fundamentalere Gründe hat. Das sind insbesondere die Branchen Stahl, Zement und Chemie. Sie tragen weltweit den Gutteil der industriellen CO2-Emissionen bei und haben fossile Energieträger teils tief in den Produktionswegen verankert. Hier stattdessen mit Strom oder klimaneutral erzeugtem Wasserstoff statt Kohle, Öl oder Gas arbeiten zu können, erfordert gleich mehrere Revolutionen (Artikel ab S. 6). Beim Strom wird der Endspurt ebenfalls anspruchsvoll. Wenn man sich für 2023 statt des Verbrauchs die Bruttostromerzeugung in Deutschland anschaut, liegt der Anteil der Erneuerbaren ebenfalls bei über 50 Prozent. Dass beide Werte übereinstimmen, ist nicht selbstverständlich, weil im europäischen Strommarkt ein reger Handel läuft – die Netze sind miteinander verbunden. Auch hier bringt die Energiewende eigene Herausforderungen: Wo Strom früher oft von gleichmäßig laufenden zentralen Großkraftwerken aus in die Umgebung verteilt werden musste, fließt er heute unregelmäßiger, kleinteiliger, über weitere Strecken und in mehr Richtungen. Die Umstellung auf komplexere Infrastrukturen lässt sich nur mit klugen Abstimmungen bewältigen. Dabei gilt es, einige teils paradoxe Effekte zu beachten (S. 34). Wie so oft treiben die geänderten Rahmenbedingungen technologische Neuerungen an. Die Solarindustrie war erst der Anfang. Jetzt gilt es, viele andere Ansätze von teuren Prototypen auf unschlagbar günstige Serienreife zu bringen, und zwar schnell. Profitieren werden am Anfang diejenigen, die sich Innovationen zutrauen – und am Ende die ganze Welt. Die Herausforderung als Chance sieht Ihr Mike Zeitz, Redaktion Spektrum der Wissenschaft

Die zweite Hälfte eines MarathonsLaut Hochrechnungen, die noch im Dezember 2023 veröffentlicht wurden, entfielen in jenem Jahr erstmals mehr als 50 Prozent des Stromverbrauchs auf klimaneutral erzeugte Energie. Dafür sorgte einerseits ein gesunkener Energiebedarf. Andererseits wurden gut zehn Prozent zusätzliche Leistung installiert. Vor allem die Fotovoltaik boomt: Im Stadtbild sieht man zunehmend »Balkonkraftwerke«, und Solaranlagen erobern immer mehr Dächer. Laut Bundesnetzagentur hat sich der Zubau im Vergleich zum 2022 insgesamt fast verdoppelt, an Balkonen sogar verdreifacht - mindestens, da längst nicht alle derartigen Module registriert sind. Auch weltweit betrachtet war 2023 ein Fotovoltaik-Rekordjahr. Laut Einschätzung der Internationalen Energieagentur ist Solarstrom inzwischen konkurrenzlos günstig.Ich halte das auch deshalb für bemerkenswert, weil solche Zahlen lange utopisch waren. Als sich die Weltgemeinschaft 2015 im Übereinkommen von Paris darauf geeinigt hat, die globale Erwärmung auf unter zwei Grad Celsius gegenüber der vorindustriellen Zeit zu begrenzen, war nicht abzusehen, dass die Kosten für Fotovoltaik innerhalb knapp eines Jahrzehnts um 90 Prozent sinken würden.Dürfen wir also optimistischer sein hinsichtlich einer bald vollständig klimaneutralen Wirtschaft? Leider ist das nicht nur eine Frage des Stromverbrauchs. Es gibt einige Bereiche, die sich nur schwer dekarbonisieren lassen, weil hier die Freisetzung von Kohlenstoffdioxid fundamentalere Gründe hat. Das sind insbesondere die Branchen Stahl, Zement und Chemie. Sie tragen weltweit den Gutteil der industriellen CO2-Emissionen bei und haben fossile Energieträger teils tief in den Produktionswegen verankert. Hier stattdessen mit Strom oder klimaneutral erzeugtem Wasserstoff statt Kohle, Öl oder Gas arbeiten zu können, erfordert gleich mehrere Revolutionen (Artikel ab S. 6).Beim Strom wird der Endspurt ebenfalls anspruchsvoll. Wenn man sich für 2023 statt des Verbrauchs die Bruttostromerzeugung in Deutschland anschaut, liegt der Anteil der Erneuerbaren ebenfalls bei über 50 Prozent. Dass beide Werte übereinstimmen, ist nicht selbstverständlich, weil im europäischen Strommarkt ein reger Handel läuft - die Netze sind miteinander verbunden. Auch hier bringt die Energiewende eigene Herausforderungen: Wo Strom früher oft von gleichmäßig laufenden zentralen Großkraftwerken aus in die Umgebung verteilt werden musste, fließt er heute unregelmäßiger, kleinteiliger, über weitere Strecken und in mehr Richtungen. Die Umstellung auf komplexere Infrastrukturen lässt sich nur mit klugen Abstimmungen bewältigen. Dabei gilt es, einige teils paradoxe Effekte zu beachten (S. 34). Wie so oft treiben die geänderten Rahmenbedingungen technologische Neuerungen an. Die Solarindustrie war erst der Anfang. Jetzt gilt es, viele andere Ansätze von teuren Prototypen auf unschlagbar günstige Serienreife zu bringen, und zwar schnell. Profitieren werden am Anfang diejenigen, die sich Innovationen zutrauen - und am Ende die ganze Welt. Die Herausforderung als Chance sieht Ihr Mike Zeitz, Redaktion Spektrum der Wissenschaft