100 Prozent erneuerbare Energien gelingt nur mit Effizienz und Intelligenz. Severin Beucker (Borderstep Institut) im Interview

Wie gelingt die Transformation unseres Energiesystems hin zu Klimaneutralität? Für Severin Beucker, Mitgründer des Borderstep-Instituts, sind die wichtigsten Voraussetzungen: Effiziente und intelligente Netze und Verbraucher*innen.

Autor Sarah-Indra Jungblut, 23.05.22

Übersetzung Mark Newton:

Die Energiewirtschaft komplett auf erneuerbare Energien umzustellen wird von führenden Klimaexpert*innen schon lange gefordert. Denn um das 1,5-Grad-Ziel nicht aus den Augen zu verlieren, müssen die globalen CO2-Emissionen massiv reduziert werden – und die Energiewirtschaft ist der größte Hebel auf dem Weg dahin. Die meisten CO2-Emissionen in Deutschland gehen aktuell auf diesen Sektor zurück. Wie also kann die Transformation unseres Energiesystems gelingen? Und welche Rolle spielen digitale Technologien darin? Diese Fragen haben wir Severin Beucker im Rahmen des Dossiers „Energiewende – Die Zukunft ist vernetzt“ gestellt.

Severin Beucker ist Mitgründer des gemeinnützigen Borderstep Instituts für Innovation und Nachhaltigkeit. Seit der Gründung 2005 betreiben Beucker und seine Kolleg*innen Innovationsforschung im Bereich von Umwelttechnik und nachhaltigen Technologien mit dem Schwerpunkt auf Digitalisierung. Beucker selbst hat sich auf Energiesysteme speziell im Quartiers- und Gebäudebereich spezialisiert.

Wenn wir ernsthaft in die Reichweite des globalen 1,5-Grad-Ziels kommen wollen, dann muss Deutschland möglichst schnell klimaneutral werden. Was sind die größten Hebel, um das Ziel zu erreichen?

Severin Beucker: Also, am einfachsten lässt sich das daran erklären, wo am meisten fossile Energie verbraucht wird. Treibhausgase werden ja aus der Verbrennung fossiler Energien, also Öl, Gas und Kohle erzeugt. Und da haben wir in Deutschland mehrere Sektoren, in denen nach wie vor extrem viel fossile Energie verbraucht wird. Nummer eins ist auf jeden Fall die Energiewirtschaft, also die Erzeugung von Strom aus fossilen Energien. Dann kommen die Industrie, der Verkehr und der Gebäudesektor unter den Top vier in Deutschland.

Warum sind die Emissionen in der Energiewirtschaft immer noch so hoch?

Bisher waren die fossilen Energien einfach zu günstig. Das ändert sich gerade radikal, weil natürlich die fossilen Quellen unglaublich teuer geworden sind. Und es ist auch nicht absehbar, dass der Preis schnell wieder sinken wird. Damit verschiebt sich die ganze wirtschaftliche Logik und das ist die die stärkste Triebfeder. Wenn erst mal die ganzen Finanzinvestoren anfangen anders zu rechnen, andere Modelle aufbauen, dann werden wir sehr schnell sehen, dass die fossile Versorgung ausläuft und regenerative Modelle den Vorzug bekommen.

40 Prozent der Stromerzeugung in Deutschland kommen schon heute aus erneuerbaren Energien. Im Stromsektor nähern wir uns damit schon einer ganz guten Zahl, aber das Problem ist, dass wir für ganz viele Anwendungsfälle nach wie vor noch Primärenergie brauchen, also Gas, Öl oder Kohle direkt verbrennen. Im Gebäudesektor zum Beispiel wird noch sehr viel Erdgas verbrannt, um die Gebäude warm zu halten, und wir brauchen nach wie vor extrem viel Öl, um Güter und Personen durch die Gegend zu transportieren.

Was sind deiner Meinung nach die größten Hürden auf dem Weg zu 100 Prozent erneuerbarem Strom?

Also, ein Teil des Problems ist, dass wir bei der Energiewende immer noch viel zu kleinteilig denken, obwohl ja eigentlich eben diese Dezentralität der große Vorteil der erneuerbaren Energien ist.

Die Energiewende ist eigentlich ein Paradigmenwechsel in mehrfacher Hinsicht. Man kommt weg von der alten, zentralen Versorgung, wo es große, zentrale Kraftwerke gab. Wenn wir uns jetzt in eine erneuerbare Versorgung hinein bewegen, dann wird diese zwangsläufig auch dezentraler und vernetzter. Das heißt nicht, dass wir alle autark werden müssen. Autarkie kommt immer zu einem sehr hohen Preis, denn ich brauche vor Ort wieder eine große Anlage und große Speicher. Aber wir müssen eine neue Balance finden aus Autarkie und Energiesystem. Und dafür brauchen wir tatsächlich auch eine ganz andere Infrastruktur, also mehr kleinere Leitungen, die einzelne Erzeuger und Verbraucher in der Nachbarschaft untereinander vernetzen. Und genau das erleben wir ja zum Teil gerade, dass der Umbau des Stromnetzes sehr aufwendig ist.

Wenn du sagst, dass wir ein vernetztes Energiesystem brauchen, dann denke ich natürlich sofort an Digitalisierung.

Ja, genau, das ist der Punkt, wo die Digitalisierung ins Spiel kommt. Also in dem Moment, wo die Erzeugung der Energie schwankender wird und der Verbrauch aber relativ gleich bleibt oder sogar noch anwächst. Wir rechnen damit, dass sich der Stromverbrauch in den nächsten 15 bis 20 Jahren verdreifachen wird, weil ja auch die Mobilität und andere Sektoren auf Strom umgestellt werden sollen. Wenn das so ist, dann müssen wir uns irgendeine Lösung einfallen lassen, denn gleichbleibender oder steigender Verbrauch und schwankende Erzeugung sind ein Problem.

Und jetzt kommen unterschiedliche Techniken ins Spiel. Das eine sind die Speicher, das andere ist die Intelligenz. Entweder muss ich ganz viel Strom speichern, damit immer genügend Strom vorhanden ist für den Verbraucher. Oder ich kann den Verbrauch in einem gewissen Umfang flexibilisieren. Das ist ein relativ neuer Gedanke, also dass man sagt, dass die Verbraucher nicht mehr linear einfach weiter verbrauchen, sondern dass sie dann mehr verbrauchen, wenn mehr Strom vorhanden ist, und weniger, wenn weniger Strom erzeugt wird. Das geht in vielen Fällen, zum Beispiel dann, wenn ich ein Elektroauto betanken oder in einem Haus Warmwasser erzeugen möchte. Das kann ich ein Stück weit an die Tageszeiten koppeln, wo mehr Strom über Erneuerbare zur Verfügung steht und dadurch das Netz und den Strombedarf entlasten.

Das ist Digitalisierung, denn alles, was wir dazu brauchen, ist fein verteilte Intelligenz. Ich muss wissen, wann wo wie viel Energie gebraucht wird und wann wo viel Energie erzeugt wird. Und diesen Bedarf und die Produktion, die muss ich aufeinander abstimmen.

Die Digitalisierung im Stromnetz bedeutet also vor allem, Daten permanent zusammenzuführen und zu steuern?

Genau. Man könnte das vielleicht mit einem Schachcomputer vergleichen, der immer im Hintergrund läuft und überlegt, was der nächste Zug ist. Was wird bei den Endkunden, der Industrie oder den Elektrofahrzeugen innerhalb der nächsten Stunden wahrscheinlich benötigt? Und was wird gerade erzeugt? Dann versuche ich, das möglichst in Einklang zu bringen und das ist eine kontinuierliche Optimierung. Da sind digitale Systeme einfach unschlagbar, weil ein Computer einfach stumpf vor sich hin rechnet.

Von der großflächigen Vernetzung unseres Energiesystems sind wir aber nach wie vor noch ziemlich weit weg, oder?

Absolut. Was die Digitalisierung des gesamten Energiesystems angeht, sind wir noch am Anfang. Wir beginnen ja jetzt gerade erst damit, nach und nach intelligente Zähler in die Häuser einzubauen. Das ist ein ganz wichtiges Element, weil wir so überhaupt erstmal in Echtzeit wissen, wie viel Strom in Haushalten verbraucht wird.

Auf der Seite der eigentlichen Energienetze selber ist die Digitalisierung auch noch am Anfang. Man beginnt nach und nach, die technischen Komponenten – Transformatoren, Umspannwerke usw. – zu digitalisieren, um zu wissen, was dort an Leistung auf der einen Seite und an Bedarf auf der anderen Seite anliegt.

Ein Sektor, der das wahrscheinlich relativ rasch vorantreiben wird, ist die Mobilität. Da kommt das quasi mit der Technik automatisch ins Haus, weil jedes Elektroauto ist letztendlich auch ein intelligenter Endverbraucher mit Schnittstellen für die Tanksäulen und Abrechnungssysteme.

Das 1,5-Grad-Ziel ist ohne eine echte Transformation unseres Energiesystems unerreichbar. Aber wie kann sie gelingen? Was sind die Energiequellen der Zukunft? Welche digitalen Lösungen stehen bereit und wo sind Innovationen gefragt? Und wie kann die Transformation vorangetrieben werden?

Das RESET-Greenbook „Energiewende- Die Zukunft ist vernetzt“ stellt digitale, innovative Lösungen vor und beleuchtet die Hintergründe.

Aber in wessen Händen liegt die Transformation unseres Energiesystems? Ist das Aufgabe der Energieerzeugenden, oder braucht es auch entsprechende Regulierungen?

Ich denke, beide Richtungen sind wichtig. Die Energiewirtschaft, also die Energieversorger werden das mit Sicherheit vorantreiben, weil sie ja Interesse an diesen Informationen, an diesen Daten haben. Aber es bleibt ein Problem, das auf jeden Fall auch durch Politik und Recht geregelt werden muss – aus einem ganz einfachen Grund: Man muss ja, um dieses ganze System kompatibel zu machen, eine ähnliche Sprache sprechen. Ich muss die Daten, die ich im Haushalt erzeuge, auch entsprechend weiterverarbeiten können. Und ich muss diese Daten auch einem gewissen Schutz unterwerfen. Das sind ja immer auch Daten, die ein Stück weit was über die Haushalte und die Personen aussagen. Also muss ich bestimmte Schutzkonzept und Anforderungen an sie stellen.

Und ein ganz entscheidendes Problem bei dieser neuen Form der Energiewirtschaft und des Energiesystems ist der Energiemarkt. Aktuell wird immer genug erzeugt und es wird einfach immer verbraucht. Wir brauchen aber einen Markt, der sich stärker diesen neuen Anforderungen anpasst und der auch in kürzeren Abständen diese Preisschwankungen weitergibt und nutzbar macht für den Kunden.

Wie kann so ein Modell aussehen?

Wir haben in Berlin in einem Projekt gezeigt, was in Gebäuden schon alles technisch funktionieren kann. In einem Quartier in Prenzlauer Berg haben wir ein intelligentes Energiemanagement-System eingebaut und 220 Wohnungen über ein kleines Blockheizkraftwerk mit Wärme und Strom versorgt. Die Mieter bekommen dort Warmwasser und Strom aus dem Blockheizkraftwerk, was es ermöglicht, die Steuerung des Blockheizkraftwerk mit den am Markt verfügbaren erneuerbaren Energien zu koppeln. An Tagen, wo extrem viel Windenergie vorhanden ist, kommt im Quartier ein Preissignal an und dann springt dort ein sogenanntes Power-to-Heat-Aggregat an, also letztendlich ein Heizstab, der in einem Warmwasserspeicher steckt und dieses erwärmt, wobei sich das BHKW dann niedriger schaltet und weniger fossile Energie braucht. Umgekehrt kann ich dann in Zeiten, wo wenig erneuerbare Energie im Netz vorhanden ist und ich einen Energieüberschuss im Quartier habe, also Strom aus dem BHKW, diesen dann verstärkt ins Netz einspeisen. Und das geht auch mit ganz vielen anderen Techniken. Ich könnte noch eine Photovoltaikanlage auf dem Dach installieren und aus dem Strom vom Dach Wasser erwärmen oder ins Netz einspeisen, wenn ich ihn gerade nicht brauche.

Das ist Digitalisierung, das ist Intelligenz. Es sind kleine embedded PCs, kleine Computer, die in dem Gebäude drin sitzen und die diese Kalkulationen in Echtzeit übernehmen. Und das ist auch ein schönes Beispiel dafür, wie ressourceneffizient das ist. Wir sparen dort wirklich fossile Energie ein. Natürlich haben wir auch einen gewissen Energie- und Ressourcenverbrauch, um diese Technik am Laufen zu halten. Der Anteil ist aber verschwindend gering im Vergleich zu dem, was wir an fossilen Energien einsparen. Wir sparen zehnmal mehr Energie ein, als wir dort zusätzlich verbrauchen.

In diesem Fall spart die Digitalisierung mehr ein, als sie selbst an Ressourcen verbraucht. Aber ist das immer so?

Das ist eine durchaus berechtigte Frage, denn Digitalisierung an sich ist noch nicht nachhaltig. Das ist eine Technik, die weitere Ressourcen verbraucht. Ich muss Technik dafür herstellen, Daten hin- und her schicken und speichern. Das verbraucht alles Ressourcen und Energie. Deswegen muss man sich die Fälle angucken, in denen Digitalisierung eingesetzt wird und dann entscheiden, wie viele Ressourcen und Energie dafür verbraucht und wie viel auf der anderen Seite eingespart werden. Es gibt eine ganze Reihe von positiven Beispielen, wo das sehr gut funktioniert. Und es gibt sicherlich auch Grenzfälle, wo Digitalisierung nicht nötig ist oder sie anders angewendet werden muss. Deswegen braucht man auch für so eine Entwicklung immer Leitplanken und darf das nicht einfach dem Wildwuchs überlassen.

Was wird bei der Energiewende zu wenig mitgedacht?

Die Effizienz ist für mich nach wie vor auch einer der ganz großen Baustellen, die bei der Energiewende zu wenig mitgedacht wird. Wir denken immer, wir würden die Probleme lösen, indem wir alles erneuerbar machen. Aber wir kommen von einem viel zu hohen Energieniveau. Auch für die erneuerbaren Energien sind die Flächen und die Möglichkeiten sehr begrenzt. Und wenn ich auf dem Dach eine Photovoltaikanlage habe, dann möchte ich sie bestmöglich ausnutzen. Ich möchte möglichst einen hohen Versorgungsgrad im Quartier erreichen und das erreiche ich auch durch Effizienz.

Wie kann die Energiewirtschaft denn effizienter werden?

In der Energiewirtschaft gibt es noch viele Möglichkeiten, effizienter zu werden. Da geht es auch darum, einen effizienten Netzausbau zu betreiben. Was ich immer erreichen möchte ist, meine Infrastruktur, also meine Leitungen, meine Transformatoren, mein Umspannwerk so zu bauen, dass sie ein Gebiet gut versorgen. Das ist aber gar nicht so leicht. In Berlin habe ich zum Beispiel das Problem, dass es viele Windparks im Nordwesten gibt und an Tagen, an denen extrem viel Energie erzeugt wird, kann das Netz diese Energie gar nicht mehr transportieren. Da brauche ich wieder Intelligenz im Netz. Ich muss wissen, wie groß die Belastung für das Netz wird, um zu entscheiden, ob ich die Windparks weiter produzieren lassen kann oder ob ich sie ausschalten muss, was wir de facto gerade auch machen. Besser wäre es aber, damit zum Beispiel grünen Wasserstoff vor Ort zu erzeugen. So wird die Energie vor Ort speicherbar.

Amory Lovins, der Gründer des Rocky Mountains Institute in den USA, hat in den 90er Jahren den Begriff des Negawatt geprägt. Damit ist das nicht erzeugte Watt gemeint und das ist das allerbeste Wort. Weil das, was ich nicht erzeuge und nicht verbrauche, das braucht auch keine Ressourcen. Wir sollten einfach lernen, mit Energie viel achtsamer umzugehen.

Da läuft für mich zum Beispiel auch die Entwicklung im Bereich der Mobilität aus dem Ruder. Wir haben zwar diesen Schwenk von den fossilen hin zur elektrischen Energie. Aber wir haben zwei für mich eklatante Fehlentwicklung. Das eine ist, dass die Fahrzeuge auf der Straße ungeheuer groß und schwer sind. Diese Masse müssen wir bewegen und das geht zwangsläufig immer auf den Energieverbrauch. Und wenn wir zudem weiter von dem linearen Anstieg der Fahrzeugflotten ausgehen, dann wird uns das auf einen Pfad führen, der nicht begehbar und nicht nachhaltig ist, weil wir können, wie gesagt, gar nicht so viel erneuerbare Energien zur Verfügung stellen.

Wie also erreichen wir CO2-Neutralität in der Energiewirtschaft?

Um die Klimaneutralität in der Energiewirtschaft und in den großen Sektoren zu erreichen, müssen wir rasch effizienter werden. Wir müssen sehr stark die erneuerbaren Energien ausbauen. Und wir müssen das jetzt rasch umsetzen. Uns bleiben 5 bis 10 Jahre, um wirklich große Fortschritte zu erreichen. Danach wird es kritisch.

Sind wir dazu technologisch schon so weit?

Die Technik ist so weit, dass wir sie jetzt einsetzen und umsetzen können. Sie wird sich immer noch verbessern, zweifelsohne. Aber darauf kommt es nicht an. Wo wir noch intelligentere Konzepte brauchen ist bei den Speichern. Da müssen wir noch skalierbare Lösungen, die man von kleineren bis zu größeren Einheiten nutzen und produzieren kann, finden.

Was braucht es also, um die Energiewende zu beschleunigen?

Ich glaube, vieles würde sich beschleunigen, wenn es am Markt andere Anreize gäbe. Also, wenn zum Beispiel mein flexibles Verhalten als Verbraucher entlohnt würde, denn ich bin bereit, mehr Energie zu verbrauchen, wenn sie günstig ist und vice versa. Wenn ich dafür einen preislichen Anreiz bekomme, dann beginnt sich vieles von selbst zu entwickeln. Im Moment ist das aber sehr schwierig, weil ich meinen Strom bei einem festen Stromanbieter kaufe und diese Verträge immer mindestens ein Jahr laufen und ich keine Wahl habe, zwischen hohen und niedrigen Tarifen zu wählen. Das müssen wir radikal vereinfachen und die Politik muss den Rahmen dafür schaffen.

Wir brauchen auch noch mehr Arbeit im Bereich der Digitalisierung, der Intelligenz. Dieser Bereich ist noch sehr bruchstückhaft. Wir haben immer so kleine Sektoren, die sich digitalisieren, aber noch keinen durchgängigen Austausch über das Energiesystem. Und wir denken momentan immer noch sehr sektorbezogen, also „Gebäude“, „Industrie“, „Mobilität“. Wir müssen diese Probleme aber als Systeme denken. Das lässt sich am Gebäude, im Quartier sehr gut zeigen. Da wird ja nicht nur eine Wärme- und eine Stromversorgung benötig, sonder auch Warmwasserversorgung und Mobilität.

Da gibt es viele Fragestellungen, die ich immer mehr gemeinsam betrachten muss. Und das hat ein stückweit auch mit dem Ökosystem-Gedanken zu tun. Ökosysteme sind immer dann stabil, wenn sie aus unterschiedlichen Quellen versorgt werden können und wenn es Nischen gibt, sozusagen für die Organismen in Ökosystemen. Und so ähnlich muss man das auch wieder in den Planungsgedanken übertragen. Die Systeme müssen wieder resilient und störungssicher werden.

Wie geht es weiter; kann uns die Transformation unsers Energiesystems in den nächsten Jahren gelingen?

Ich glaube schon, dass wir die Ziele, die sich die Bundesregierung gesteckt hat, gut schaffen. Skeptisch bin ich allerdings noch in Bezug auf die Förderungen der energieintensiven Industrie. Es gibt Industrien, die leiden enorm unter dem derzeitigen Energiepreis. Aber das soll sie nicht aus der Pflicht nehmen, effizienter zu werden und den Wechsel zu voranzutreiben.

In der letzten Phase der Energiewende, also der Schritt von 70 Prozent erneuerbarer Energien an der Gesamtversorgung hin zu den 100 Prozent, das wird noch mal sehr kompliziert. In der Industrie gibt es Anwendungen, die sehr energieintensiv sind und in einem gewissen Umfang fossile Energien brauchen. Und die durch andere Energieträger und Rohstoffe zu ersetzen wird eine große Aufgabe. Aber ich bin der festen Überzeugung, dass es gelingen kann, wenn man die Entwicklung nicht als eine lineare Entwicklung von ausschließlich mehr Wirtschaftswachstum und mehr Energieverbrauch versteht, sondern die Entwicklung auch als das Einpendeln auf ein Neues, verträgliches und nachhaltigeres Maß der Energie- und Ressourcennutzung versteht.

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DieserArtikel gehört zum Dossier „Energiewende – Die Zukunft ist vernetzt“. Das Dossier ist Teil der Projekt-Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), in deren Rahmen wir vier Dossiers zum Thema „Mission Klimaneutralität – Mit digitalen Lösungen die Transformation vorantreiben“ erstellen.

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