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StartseiteHintergrundNeue Wege für die globale Energiewende20.11.2019

Interkontinentale Stromleitungen Neue Wege für die globale Energiewende

Bisher ist es nur eine Vision: Europa könnte morgens Solarstrom aus Fernost, mittags aus Afrika und abends aus Amerika beziehen, ergänzt durch Wind- und Wasserkraft. Voraussetzung wäre ein globales Energienetz, das die CO2-Emissionen drastisch senken würde. Doch Europa zeigt sich bisher verhalten.

Von Peer-Axel Kroeske

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Das Bild zeigt ein Sonnenwärmekraftwerk der Sunray Energy Inc. in der Mojave-Wüste Südkaliforniens (picture-alliance / dpa / imageBROKER / Jim West)
In den Wüsten der Welt wäre rechnerisch mehr als genug Platz, um die gesamte Welt mit Energie für Strom, Verkehr und Wärme zu versorgen (picture-alliance / dpa / imageBROKER / Jim West)
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Die dunkle Jahreszeit gilt als Herausforderung für die Energiewende. Die Sonne scheint nur kurz und schwach. Sobald sich der Wind legt, laufen fossile Kraftwerke auf Hochtouren. Ohne Kohle, Öl und Gas müssten enorme Kapazitäten aufgebaut werden, um erneuerbare Energien für solche Perioden zu speichern – und das weltweit. Das verringert die Effizienz, und treibt die Kosten nach oben.

Doch es gibt eine Alternative: Mit einem globalen, leistungsstarken Energienetz stünde grüne Energie rund um die Uhr bereit. Europa könnte morgens Solarstrom aus Fernost, mittags aus Afrika und abends aus Amerika beziehen, ergänzt durch Wind- und Wasserkraft.

Solarzellen auf einem Einfamilien-Wohnhaus in Niedersachsen. (imago / H. Bäsemann) (imago / H. Bäsemann)Erneuerbare Energie - Gute Aussichten für Solarenergie
Der Anteil erneuerbarer Energien wird in den kommenden fünf Jahren weltweit steigen, vor allem durch Solaranlagen zur Eigenversorgung - so die Internationale Energieagentur in ihrem Jahresbericht. Doch noch dominieren fossile Brennstoffe wie Erdöl und Erdgas, besonders bei Heizungen.

Preis für Sonnenenergie gefallen

Der Preis für Sonnenenergie ist drastisch gefallen. Photovoltaikprojekte in der Wüste kalkulieren inzwischen mit weniger als zwei Cent pro Kilowattstunde. Gleichzeitig rückt der Bau interkontinentaler Stromautobahnen in greifbare Nähe: China hat zum Jahresbeginn eine 3.300 Kilometer lange Überlandleitung quer durchs Land in Betrieb genommen. Bei der höchsten jemals verwendeten Gleichstrom-Spannung von 1.100 Kilovolt beträgt der Verlust über die gesamte Länge nur etwa fünf Prozent. Marius Langwasser forscht an der Universität Kiel zu Hochspannungs-Energienetzen:

"Selbstverständlich ist es ein Quantensprung, wenn wir darüber reden, sehr große Leistungen zu übertragen über Kontinente hinweg mit Längen von bis zu 5.000 km dann. Wenn man Zeitzonen miteinander verknüpfen möchte, erfordert es eben eine höhere Spannung, um die Verluste gering zu halten und damit die Wirtschaftlichkeit der Energieübertragung da noch zu gewährleisten."

Über einer Photovoltaikanlage in Taizhou, China, schwebt eine Drohne. Mit ihr werden die Panele kontrolliert.  (imago / China Photo Press)Europa könnte Solarstrom aus China beziehen (imago / China Photo Press)

Bei der Suche nach geeigneten Konzepten für eine globale Energiewende drängt die Zeit. Bereits vor zehn Jahren weckte ein Projekt in Medien und Politik hohe Erwartungen, das zunächst Europa und Afrika verbinden sollte: Bekannt wurde es unter dem Namen Desertec. Große, mehrheitlich deutsche Industrieunternehmen schlossen sich mit dem Ziel zusammen, Sonnenenergie aus den Wüstenregionen zu nutzen. Es entstand die Desertec Industrial Initiative DII. Das Geld stand aber noch lange nicht bereit, stellt der Niederländer Paul van Son klar, der bis heute die Geschäfte der DII führt.

"In 2009 waren die Ziele der DII, so einen Masterplan zu machen. Die Stromleitungen, die baut man erst richtig, wenn zum Beispiel in einem Markt die Stromkosten viel höher sind als in einem anderen. Dann macht es erst richtig Sinn. Und diese Notwendigkeit gab es nicht."

Das Bild zeigt ein Sonnenwärmekraftwerk der Sunray Energy Inc. in der Mojave-Wüste Südkaliforniens (picture-alliance / dpa / imageBROKER / Jim West) (picture-alliance / dpa / imageBROKER / Jim West)Tolle Idee! Was wurde daraus? - Sonnenstrom aus der Wüste
Vielversprechender Beginn, enttäuschende Entwicklung: Das Desertec-Konzept sollte die besten Solarstandorte und die besten Technologien der Welt zusammenbringen und so überschüssigen Strom aus den Wüstenstaaten nach Europa exportieren. Große Firmen sprangen auf, doch dann kippte die Stimmung.

Solarthermie speichern Wärme über Stunden

In seinem aktuellen Buch "Energiewende in der Wüste" berichtet van Son auch von Konflikten um die richtige Technologie:

"Hauptspannung war glaube ich: Es gab Industrie wie zum Beispiel Solarthermie, die natürlich sehr fokussiert war auf ihr eigenes Produkt. Und dann die Frage: Wer zahlt dafür, wenn die Technologie noch nicht wettbewerbsfähig ist."

Bei der Solarthermie bündeln Reflektoren die Energie. Der Brennpunkt befindet sich auf einem markanten Turm innerhalb der Anlage. Auch diese Technik ist preiswerter geworden. Mit etwa sieben Cent pro Kilowattstunde bleibt sie aber teurer als Photovoltaik in der Wüstenregion. Dennoch besitzt die Solarthermie einen entscheidenden Vorteil: Die Wärme bleibt einige Stunden gespeichert, sodass die Kraftwerke auch bis in die Nacht elektrische Energie liefern und nicht nur in den Mittagsstunden.

Zunächst habe es sich als schwierig erwiesen, die nordafrikanischen Länder für Desertec zu begeistern, berichtet Paul van Son. Diese wollten zunächst ihre eigene Versorgung sichern.

"Nur Strom von zum Beispiel Nordafrika nach Europa zu transportieren, macht nur dann Sinn, wenn die Region schon emissionsfrei für sich selbst ist. Und irgendwann gab es zwei Meinungen. Einmal: Lasst uns doch erst uns konzentrieren auf die lokalen Märkte. Und dann, wenn die Region so weit ist, dass sie es auch exportieren kann, dann wird das schon passieren. Das wurde nicht von allen Gesellschaftern damals mitgetragen."

China treibt Ausbau von Langstrecken-Stromleitungen voran

Hinzu kam, dass die politischen Unruhen im Zuge des Arabischen Frühlings potentielle Investoren verunsicherten. Viele Partner stiegen aus. Gleichzeitig fand die Idee eines globalen Stromnetzes einen neuen Fürsprecher: China. 2015 verkündete Staatschef Xi Jinping auf der UN-Klimakonferenz in Paris:

"China schlägt vor, den Aufbau eines globalen Energienetzes zu untersuchen, das den weltweiten Strombedarf auf saubere und umweltfreundliche Weise fördert."

 Berlins größte Solarthermie-Anlage bei ihrer Inbetriebnahme im Mai 2018. (picture-alliance / dpa / Britta Pedersen)In Solarthermie-Anlagen wird die Energie in Reflektoren gebündelt (picture-alliance / dpa / Britta Pedersen)

Kein anderes Land hat bisher so weitreichende Pläne für den Bau von Langstrecken-Stromleitungen formuliert. Innerhalb Chinas entstehen bereits Dutzende Verbindungen, die Energie aus entlegenen Regionen in die Ballungszentren übertragen. Der Bedarf wächst rasant. China liegt bei der Installation von Wind- und Sonnenenergie an der Weltspitze, baut aber gleichzeitig auch neue Kohle-, Gas- und Atomkraftwerke.

Mit der Organisation GEIDCO hat sich China nun auch ein globales Ziel gesetzt: Bis 2070 soll ein weltweites Energienetz mit einer Leistung entstehen, die etwa einem Drittel des aktuellen globalen Strombedarfs entspricht. Die Initiative findet ihre Partner bisher vor allem in Afrika, wo mit chinesischem Geld neue Kraftwerke aller Art und Energienetze entstehen. Sie ist Teil des Programms Neue Seidenstraße, mit der das Land geostrategisch seinen weltweiten Einfluss ausbauen will.

In Europa war die Resonanz darauf bisher verhalten. Zwar griff das Forschungszentrum der Europäischen Kommission in den Niederlanden das Thema auf – speziell mit Studien über Hochspannungsverbindungen nach Nordamerika und China. Diese erfolgten aber auf Eigeninitiative des Forschungszentrums, unabhängig von GEIDCO und auch nicht im Auftrag der europäischen Politik, stellt Autor Mircea Ardelean klar.

"Ich kann nicht im Namen der gesamten Kommission sprechen, kann aber sagen, dass die Kommission derzeit keine Pläne hat, diese Art von Infrastruktur zu bauen oder zu unterstützen."

Die Forscher untersuchten auch mögliche Korridore für eine Leitung nach Asien – in Bezug auf landschaftliche, aber auch politische Aspekte.

"Es ging um bewaffnete Konflikte. Und wir berücksichtigten auch geopolitische Einschränkungen. Sicherlich können sich die Bedingungen insbesondere in Zentralasien sehr schnell ändern."

Bewaffnete Konflikte könnten Leitungen gefährden

Untersucht wurden zunächst nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, die sich mit der verlustarmen Gleichstromtechnik am einfachsten realisieren lassen. Ein globales, mehrmaschig verknüpftes Gleichstromnetz als Rückgrat der nationalen Wechselstromnetze könnte die politischen Risiken minimieren, wäre aber technisch anspruchsvoller.

Die Studien kommen zu dem Schluss, dass Europa wirtschaftlich von interkontinentalen Stromleitungen stark profitieren könnte. Sie berechneten den Nutzen einer Leitung nach Nordamerika mit vier Gigawatt . Das ist das Doppelte des bisher leistungsfähigsten Seekabels, entspricht aber nur einem Hundertstel der gegenwärtigen europäischen Spitzenlast. Trotzdem habe solch eine Verbindung bereits einen jährlichen ökonomischen Nutzen von 177 Millionen Euro, heißt es in der Studie. Unterseekabel stoßen allerdings an technische Grenzen. Mircea Ardelean:

"Das tiefste Kabel auf dem Meeresgrund ist derzeit das Kabel vom italienischen Festland nach Sardinien in einer Tiefe von etwa 1.600 Metern. Andere Projekte, die aktuell angedacht werden, zielen aber bereits auf 3.000 Meter."

Die USA liegen auf der Liste der CO2-Emittenten nach China auf Platz zwei. Das Land verfügt zwar über viel Platz für Wind- und Sonnenenergie. Die veralteten Energienetze können den Strom aber nicht über große Distanzen zu den Verbrauchern liefern.

Rauch und Dampf steigen aus einem Kohlekraftweg in Oberhausen auf, im Vordergrund geht ein Mann. (Getty Images / Lukas Schulze) (Getty Images / Lukas Schulze)Production Gap Report - Baupläne für Kohlebergwerke sprengen Klimaziele
Viele Staaten setzen nach wie vor auf Kohle, Öl und Gas: Der Bau von Bergwerken und Förderanlagen geht weiter. Der daraus folgende CO2-Austoß wäre viel zu groß, um die Klimaziele des Pariser Abkommens einzuhalten - so ein Bericht, den das UN-Umweltprogramm mit mehreren Forschungsinstituten herausgegeben hat.

Auch in den USA wurde in einer umfangreichen Studie das Potential von Starkstromleitungen untersucht, zunächst als Netz in Nordamerika. Das Ergebnis: Die USA könnten damit ihre CO2-Emissionen um mehr als drei Viertel reduzieren. Der Strompreis würde sogar sinken. Ein Initiator der Studie zum "North American Supergrid" war Alexander MacDonald, der über viele Jahre leitend in der US-Wetter- und Ozeanografiebehörde NOAA tätig war. Er bedauert das geringe Interesse der Politik:

"Es hatte keine Auswirkungen. Die aktuelle Regierung setzt auf Öl, Gas und Kohle. Aber das ist eine langfristige Angelegenheit. Und die Richtung muss ja nicht für immer vorgegeben sein."

USA könnte CO2-Emissionen drastisch senken

Selbst wenn Investoren bereit stehen, stoßen sie in den USA auf hohe Hürden, wie etwa beim Projekt CleanLine, das fünf Hochspannungs-verbindungen quer durchs Land bauen wollte.

"Es wurde komplett eingestellt. In den USA ist es schwer mit den Land-Besitzrechten und der Art, wie die Bundesstaaten derzeit den Strommarkt kontrollieren."

In Deutschland ist die Lage nicht einfacher. Der Bau der Südlink-Leitungen von Schleswig-Holstein nach Bayern und Baden-Württemberg verzögert sich bereits um mehrere Jahre. Anwohner wehren sich. Die Bundesländer ringen um Verteilungsfragen. Zudem stellt sich eine Grundsatzfrage: Befürworter einer dezentralen Stromproduktion können überregionalen Trassen wenig abgewinnen. Allerdings kommt auch der Bau von Windanlagen in Süddeutschland kaum voran. Die derzeitigen Flächen für Photovoltaik reichen für die eigene Versorgung bei weitem nicht aus.

Auf Heuballen prangt am 20.05.2015 an einer Straße bei Fritzlar (Hessen) ein Transparent der Gegner der Stromtrasse Suedlink. (dpa/picture alliance/Uwe Zucchi)Anwohner wehren sich gegen den Bau von Südlink-Leitungen (dpa/picture alliance/Uwe Zucchi)

Statt einer Überlandleitung wird Südlink nun als Erdkabel realisiert. Die Planung musste wieder von Null beginnen. Vor diesem Hintergrund äußert sich das Bundeswirtschaftsministerium derzeit nur zurückhaltend zum Thema interkontinentaler Verbindungen. Auf Anfrage teilt das Ministerium schriftlich mit:

"Derzeit ist das europäische Stromübertragungsnetz nur sehr begrenzt international vernetzt. Die Europäische Union treibt die Energieunion voran, verbunden mit einem Ausbau der transeuropäischen Netze. Sollte der europäische Stromhandel zukünftig stärker auf die internationale Ebene ausgedehnt werden, zum Beispiel durch Importe aus Afrika oder Asien, müssten die Stromleitungen von den europäischen Außengrenzen hin bis nach Deutschland ertüchtigt werden"

Bundesregierung setzt auf Wasserstoff

Außerdem weist das Bundeswirtschaftsministerium auf die Bedeutung von grünem Wasserstoff hin, wie jüngst auch Bundesforschungs-ministerin Anja Karliczek, die eine "nationale Wasserstoffstrategie" ankündigte. Mittelfristig könnten Lkw und Autos mit Brennstoffzellen fahren. Zudem wird Wasserstoff in der Industrie gebraucht. Wasserstoff kann allerdings auch aus fossilen Energien hergestellt werden. ist also nicht per se emissionsfrei.

Bemerkenswert ist das Bekenntnis der Ministerin zum künftigen Import grüner Energie – eine Art Desertec ohne Stromleitungen. In ihrem aktuellen Podcast sagt Anja Karliczek:

"Und da brauchen wir neue Partner. Denn die Mengen an Energie, die wir brauchen, die werden wir nicht komplett in Deutschland oder Europa herstellen können. Und in diesem Zusammenhang wollen wir neue Partnerschaften mit Afrika aufbauen, denn das ist auch ein Teil unserer Strategie."

Bei der Frage, ob die Ausgaben für Energie im Land bleiben oder nicht, geht es um Milliardenbeträge. Deutschland wird nach Angaben des Umweltbundesamtes bei Erdöl und Erdgas in den kommenden Jahren fast vollständig auf Importe angewiesen sein, während Wind- und Sonnenenergie bisher die Chance boten, die Wertschöpfung in Deutschland zu behalten.

Von internationalen Märkten geht auch der Übertragungsnetzbetreiber Tennet aus. Tennet ist ein niederländisches Unternehmen, das für einen Teil des hiesigen Hochspannungsnetzes verantwortlich ist. Der Geschäftsführer des deutschen Unternehmenszweiges Tim Meyerjürgens meint:

"Das kann der Nationalstaat alleine so nicht lösen und deswegen suchen wir vermehrt nach Kooperationen. Wir konzentrieren uns momentan aber sehr stark auf Europa. Das sehen wir auch einfacher zu realisieren und kostengünstiger zu realisieren als direkt den Sprung in die weltweite Vernetzung zu gehen."

Meyerjürgens gibt zu bedenken, dass Überlandleitungen wie in China hier kaum gebaut werden können.

"Hier in Deutschland aufgrund unserer dichten Besiedelung konzentrieren wir uns im Moment sehr stark auf unterirdisch verlegte Kabel. Und die Kabel sind für diese Spannungsebene absehbar noch nicht verfügbar als Freileitungen. Die Masten wären dann extrem hoch. Das muss man alles berücksichtigen."

Tennet hat bereits zahlreiche Windparks in der Nordsee angeschlossen, will im kommenden Jahr das Unterseekabel Nordlink nach Norwegen in Betrieb nehmen und sieht hier weitere Chancen. 2017 stellte das Unternehmen zusammen mit mehreren Partnern Pläne für ein Netz zwischen Deutschland, den Niederlanden, Großbritannien und Norwegen vor – mit dem Potential für bis zu 180 Gigawatt an Windenergie auf See. Laut Meyerjürgens würde sich der Energiefluss bereits verstetigen, wenn nur wenige Länder miteinander verknüpft sind.

"Sturmtiefs sind nie überall gleichzeitig im Bereich der Nordsee, sondern ziehen eben durch. Und damit kriegen wir die Gleichzeitigkeit ganz gut gefasst. Wir sehen große Preisvorteile gegenüber dem nationalen Ansatz, den wir bisher haben. Wir sehen da Kostendeckungspotentiale von mindestens 30%. Und wir sind jetzt dabei die nächste Projektphase zu beginnen für einen ersten Hub."

Bauarbeiten für ein Solarkraftwerk in der Atacama Wüste in Chile. Dabei handelt es sich um die CPS-Anlage (Concentrated Solar Power) Planta Solar Cerro Dominador. (imago / Thomas Imo / photothek.net)Der Club of Rome setzt sich für die Wüstenstrom-Idee ein (imago / Thomas Imo / photothek.net)

Als Hub bezeichnet er einzelne Knotenpunkte für die Windparks auf hoher See. Dort könnte auch zusätzlich Wasserstoff produziert werden. Für eine CO2-freie Versorgung wären nach Berechnungen des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg allerdings mehrere Hundert Gigawatt installierter Leistung von Wind- und Sonnenenergie allein für Deutschland nötig – ein Vielfaches des jetzigen Ausbaus. 2038 soll der Braunkohleausstieg erfolgen. Bisher hat die Bundesregierung noch kein Konzept dafür vorgelegt, in welchen Etappen die benötigten Mengen erneuerbarer Energien bis dahin installiert sein sollen.

Andreas Huber ist Generalsekretär der deutschen Sektion im Club Of Rome – dem Think Tank, der seit Jahrzehnten das Wachstumsdenken in Frage stellt. Und er ist Direktor der Desertec Foundation. Diese Stiftung ist der ideelle Motor der Wüstenstrom-Idee.

"Wir haben jetzt genug Zeit damit vertan, zu überlegen ob und wie. Und wir haben alles. Wir haben das Wissen, wir haben die Technologie. Wenn wir bis 2025 – um jetzt vielleicht doch eine Jahreszahl zu nennen, nicht gewisse Weichen stellen im Sinne von: 'Wir gehen in eine gewisse Richtung und haben eine gewisse Vision', dann weiß ich nicht, wie schnell wir das noch schaffen können."

Huber, sowie auch Tennet-Chef Meyerjürgens, die Experten aus Kiel sowie vom Forschungszentrum der Europäischen Kommission sind sich weitgehend einig, dass zunächst größere Energiecluster in Europa, Asien oder Nordamerika entstehen müssen, bevor sich die Kontinente untereinander vernetzen. In Bezug auf die chinesische Initiative gibt Andreas Huber aber zu bedenken, "dass Staaten, die solche globalen Impulse geben, in Zukunft über Infrastrukturprojekte auch die Weltordnung prägen werden."

Der chinesische Netzbetreiber SGCC ist inzwischen Teil der "DII-Desertenergy" geworden. Die Industrieinitiative hat sich umbenannt und auch komplett umstrukturiert. Außerdem sind derzeit die deutsche Innogy und das saudische Unternehmen ACWA. (Akwah) beteiligt. Das Büro hat seinen Sitz in Dubai und unterstützt neue Projekte in der Region.

Wüsten könnten die Welt mit Strom versorgen

Paul van Son reklamiert für die Initiative ein Umdenken in Nordafrika und Nahost überhaupt erst angestoßen zu haben. In Marokko, Ägypten und am Persischen Golf entstehen inzwischen große Solarparks. Die Idee, dass westliche Konzerne den Ländern ein fertiges Konzept vorsetzen, hält van Son dabei schon lange für überholt.

"Das war natürlich – man könnte fast sagen - eine neo-kolonialistische Auffassung. Was wir dann ganz bald gesehen haben, zum Beispiel in Marokko, dass die lokalen Regierungen ihre eigenen Projekte definieren. Und allmählich übernimmt natürlich auch der ganze Markt die Projekte, weil: Es gibt kaum bessere Alternativen."

FOTOMONTAGE aus Autoauspuff, CO2-Nummernschild, Heizungszähler, Flugzeug mit Kondensstreifen und Klimaschutz-Schild und CO2-Verbotsschild. (imago / Christian Ohde)Sobald CO2 teurer wird, rechnet Paul van Son mit Investitionen in Wüstenstrom (imago / Christian Ohde)

800 größere Projekte mit Wind- und Sonnenenergie sowie Wasserkraft umfasst inzwischen die Datenbank der DII für Nordafrika und den Nahen Osten. In den Wüsten der Welt wäre rechnerisch mehr als genug Platz, um die gesamte Welt mit Energie für Strom, Verkehr und Wärme zu versorgen – und nicht nur dort: Auch Flächenstaaten wie Russland, Brasilien oder Australien besitzen das Potential, in großem Stil grüne Energie zu liefern. Eine Studie des Internationalen Währungsfonds beziffert die jährlichen globalen Ausgaben für fossile Brennstoffe gegenwärtig auf 4,3 Billionen Euro. Um diese Größenordnung geht es.

Sobald Öl, Gas und Kohle durch erhöhte CO2-Abgaben teurer werden, rechnet Paul van Son mit weiteren Investitionen in den erneuerbaren Wüstenstrom und damit vielleicht auch in den Leitungsbau. Fraglich ist dabei nur, ob das Tempo ausreicht, um die Erderwärmung zu begrenzen. Auch deshalb wünscht er sich mehr Unterstützung von der Politik .

"Ob das über Stromnetze geht oder Wasserstoff oder was auch immer: Es geht darum, dass die ganze Energiewende stattfindet. Und jeder sieht natürlich als Nutzen langfristig für sich selbst, langfristig dort einen Markt zu haben. Man könnte fast sagen, dass Europa in der Hinsicht ein bisschen schläft. Aber es gibt natürlich alle Möglichkeiten, das wieder nachzuholen und auch richtig dabei zu sein."

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