Energiewende
Chancen und Herausforderungen der Umstellung auf erneuerbare Energien für Industrie und Gesellschaft
Die deutsche Energiewirtschaft befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel, der als Energiewende bezeichnet wird und den Umstieg von fossilen Energieträgern auf erneuerbare Energien beschreibt. Diese Transformation bringt nicht nur Chancen für Industrie und Gesellschaft, sondern auch einige Herausforderungen mit sich, wie etwa die Sicherung einer stabilen Energieversorgung.
Welche Ziele werden mit der Energiewende verfolgt?
Das deutsche Bundes-Klimaschutzgesetz (Stand August 2024) legt fest, dass die Emissionen bis 2030 um mindestens 65 % und bis 2040 um mindestens 88 % gesenkt werden sollen. Bis zum Jahr 2045 soll Deutschland das Ziel Treibhausgasneutralität zu erreichen. Das ist ein herausfordernder Prozess, bei der der Ausbau von erneuerbaren Energien eine entscheidende Rolle spielen wird.
In den letzten Jahren sind dabei auch Themen wie die Integration erneuerbarer Energien ins Stromnetz und Innovationen weiter in den Fokus der Aufmerksamkeit gerückt.
Energieübertragung und -verteilung
Der Beschluss der deutschen Regierung, aus der Kernenergie auszusteigen, hat klar gezeigt, dass sich der Energiemix verändern muss. Obwohl der Energiesektor damit unter massiven Druck gesetzt wurde, haben Branchenführer und Industrie diesen Schritt als das erkannt, was er ist: Potenzial für Wachstum und Innovation.
Welche Veränderungen braucht es für die Energiewende?
Damit eine zuverlässige Energieversorgung gewährleistet werden kann, müssen erneuerbare Energiequellen in das bestehende Stromnetz integriert werden. Große Windparks und Photovoltaik-Anlagen, werden zunehmend an das Hochspannungsnetz angeschlossen. Diese Umstellung ist komplex und erfordert strategische Planung und Fachwissen. Nur so kann ein nahtloser Übergang von traditionellen Energiequellen zu erneuerbaren Energien mit einer Rund-um-die-Uhr-Verfügung gewährleistet werden.
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Warum der Netzausbau essentiell ist
Durch die Elektrifizierung von Heizen und Mobilität wird sich der Strombedarf in Deutschland bis 2045 voraussichtlich verdoppeln – auf bis zu 1.300 Terawattstunden pro Jahr. Gleichzeitig sind Leistungsspitzen von rund 100 Gigawatt zu erwarten. Eine der zentralen Fragen der Energiewende ist somit: Wie bringen wir künftig genügend Strom zuverlässig dorthin, wo er gebraucht wird?
Früher standen Großkraftwerke meist in Verbrauchsnähe (vor allem in West- und Süddeutschland) und garantierten eine stabile Energieversorgung. Heute entstehen die meisten neuen Erzeugungsanlagen - wie etwa Offshore-Windparks - weit entfernt in der Nord- und Ostsee. Bis dato war das deutsche Stromnetz nicht auf diese Entwicklung ausgelegt.
Mehr Strom von Nord nach Süd
Die Konsequenz: Es braucht massive Investitionen in den Stromnetzausbau, insbesondere auf der Ebene der Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB). Deutschland muss zusätzliche 12 Gigawatt an Transportkapazität von Nord nach Süd schaffen. Den entscheidenden Beitrag dazu leisten Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ), die große Strommengen effizient über weite Strecken transportieren können. Die sogenannten HGÜ-Korridore bilden damit das Rückgrat einer klimaneutralen Energiezukunft. An einigen dieser Korridore wirkt AFRY bereits mit und nimmt somit einen hohen Anteil an der Versorgungssicherheit ein.
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Wie sich Netzflexibilität und -stabilität gewährleisten lassen
Neben dem Ausbau der Stromnetze ist deren Flexibilität entscheidend für die Energiewende. Stromgewinnung aus erneuerbaren Energien ist wetterabhängig und nicht immer verfügbar, besonders in windstillen Winternächten, wenn die Nachfrage hoch ist und weder Windenergie- noch Photovoltaikanlagen ausreichend Energie liefern.
In solchen Zeiten braucht es ein intelligentes Netz, das schnell auf Lastschwankungen reagiert. Die enge Zusammenarbeit mit dem europäischen Stromnetz ist ebenfalls wichtig, um Engpässe zu vermeiden und die Versorgung sicherzustellen.
Redispatch 2.0 als Lösung für Netzengpässe
Initiativen wie Redispatch 2.0 sorgen dafür, dass auch kleinere Stromerzeuger wie Wind- oder Solaranlagen bei Netzengpässen gesteuert werden können. Gleichzeitig ermöglichen neue Gesetze, dass Geräte wie Wärmepumpen oder E-Autos so gesteuert werden können, dass sie vor allem dann Strom verbrauchen, wenn genug verfügbar ist. Dafür braucht es Investitionen in Technik, die den Zustand des Netzes ständig überwacht und den Energiefluss steuert.
Komplexität des Verfahrens in der Energiewende
In Deutschland gibt es vier Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) und 870 Verteilnetzbetreiber (VNB), wobei 70 % der VNB weniger als 30.000 Kunden versorgen. Kleine Unternehmen sind mit denselben Problemen konfrontiert wie große Verteilnetzbetreiber, haben aber weniger Ressourcen.
In der Vergangenheit wurde der Ausgleich durch ÜNB vorgenommen und war deutlich einfacher, da die großen Kraftwerke im Voraus einen Produktionsplan vorlegten. Der Umstieg auf erneuerbare Energien macht dieses Verfahren komplexer. Ab 2021 muss jede Erzeugungsanlage, die größer als 100 kW ist, am Redispatch-Verfahren teilnehmen. Damit müssen mehr als 100.000 Erzeugungsanlagen mit 870 VNB zusammenwirken.
Die Zukunft der Energiewende - das steht jetzt an
Im Zentrum der Energiewende steht eine zuverlässige, bezahlbare und nachhaltige Energiegewinnung und -versorgung. Damit das gelingt, müssen Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber eng zusammenarbeiten. Diese Koordination ist technisch, organisatorisch und finanziell komplex. Verschiedene Interessensgruppen sind beteiligt, und neben technischem Know-how braucht es klare Absprachen, strategische Planung und eine gemeinsame Richtung.
Hinzu kommen wirtschaftliche Herausforderungen: Der Ausbau neuer Technologien muss finanziert werden, Investitionen müssen sich lohnen und möglichst schnell laufen. Eine weitere große Hürde ist der Fachkräftemangel. Gut ausgebildete Spezialistinnen und Spezialisten sind entscheidend, um die Energiewende praktisch umzusetzen und weiterzuentwickeln.
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Warum Umweltplanung und Genehmigungsverfahren über den Erfolg der Energiewende entscheiden
Neben technischen und wirtschaftlichen Fragen stellt auch die regulatorische Seite der Energiewende eine Herausforderung dar. Der Bau von Windenergieanlagen, Solarparks oder Umspannwerken unterliegt umfangreichen Genehmigungs- und Umweltprüfungsverfahren. Diese sollen sicherstellen, dass neue Energieprojekte mit Umwelt-, Natur- und Gesundheitsschutz vereinbar sind, führen in der Praxis aber häufig zu erheblichen Verzögerungen.
Ein prominentes Beispiel dafür ist das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). Es verpflichtet Betreiber dazu, Auswirkungen auf Menschen, Tiere, Pflanzen und die Umwelt schon im Vorfeld umfassend zu prüfen und durch Gutachten festzuhalten. Besonders bei Windenergieanlagen auf dem Land können langwierige Einwendungen oder gerichtliche Auseinandersetzungen entstehen – etwa wegen befürchteter Lärmemissionen oder Eingriffe in das Landschaftsbild.
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Umweltverträglichkeitsprüfungen
Hinzu kommt die Notwendigkeit der Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) bei größeren Vorhaben. Sie verlangt eine detaillierte Bewertung sämtlicher Umweltauswirkungen und stellt sicher, dass Schutzgüter wie Artenvielfalt, Wasser und Boden ausreichend berücksichtigt werden. Doch auch hier führt die Vielzahl beteiligter Behörden, die begrenzten personellen Kapazitäten und uneinheitliche Vorgaben auf Länderebene zu Verzögerungen.
Kritischer Faktor: Zeit
Dabei ist gerade Zeit ein kritischer Faktor für die Energiewende: Der schnelle Ausbau erneuerbarer Energien ist notwendig, um die Klimaziele zu erreichen. Um hier gegenzusteuern, wurden auf Bundesebene bereits Maßnahmen zur Verfahrensbeschleunigung auf den Weg gebracht. Dennoch bleibt der Weg von der Planung bis zur Inbetriebnahme oft lang und unsicher.
Planung durch Expertenteams verhindert Verzögerungen
Die Herausforderung besteht also darin, den Ausgleich zu finden zwischen ambitionierten Klimazielen und einem verantwortungsvollen Umgang mit Mensch und Natur – ohne dass Projekte in der Planungsphase stecken bleiben. Eine praxisnahe, rechtsklare und zügige Umweltplanung durch erfahrene Expertinnen und Experten entscheidet daher maßgeblich über den Erfolg der Energiewende.
Mehr dazu lesen Sie hier: Umweltplanung erneuerbare Energien.
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Schlüsseltechnologien der Klimaneutralität: CCUS und Power-to-X
Was ist CCUS?
Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS) beschreibt ein Bündel von Technologien, mit denen Kohlendioxid (CO₂) aus industriellen Prozessen abgeschieden wird, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Das CO₂ kann entweder weiterverwendet werden – etwa als Rohstoff in der chemischen Industrie – oder dauerhaft gespeichert werden, zum Beispiel in ausgeförderten Gasfeldern.
Die CCUS-Wertschöpfungskette
Die CCUS-Wertschöpfungskette umfasst fünf zentrale Elemente: Abscheidung, Transport, Nutzung, Speicherung und Monitoring. Obwohl viele dieser Technologien bereits seit Jahrzehnten etabliert sind – beispielsweise in der Düngemittelproduktion oder beim sogenannten Enhanced Oil Recovery in der Erdölindustrie – erlebt CCUS derzeit eine neue Dynamik.
Aktuelle Projekte werden in ganz anderen Größenordnungen geplant: industrielle Großanlagen, die CO₂-Mengen verarbeiten, die zehn- bis hundertmal höher sind als bei bisherigen Anwendungen. Damit einher geht ein grundlegender Wandel in der Projektlandschaft.
Neue Marktakteure und Geschäftsmodelle: Wie CCUS wirtschaftlich wird
Neue Akteure wie Start-ups, spezialisierte Infrastrukturanbieter, Finanzinvestoren und Energieunternehmen betreten den Markt. Gleichzeitig entstehen innovative Geschäftsmodelle, die erstmals mehrere Elemente der Wertschöpfungskette in integrierten Ansätzen kombinieren – von der CO₂-Abscheidung über den Transport bis zur Nutzung oder dauerhaften Speicherung. Diese integrierten Modelle ermöglichen wirtschaftlich tragfähige Projekte durch Skaleneffekte, verbesserte Finanzierungsmöglichkeiten und zunehmend unterstützende regulatorische Rahmenbedingungen.
Warum CCUS für die Klimaneutralität unverzichtbar ist
Bis 2050 könnte die jährliche Abscheidung sogar auf bis zu 6 Milliarden Tonnen steigen. Für die zweite Jahrhunderthälfte rechnet der Weltklimarat IPCC mit einem jährlichen Bedarf von über 10 Milliarden Tonnen CO₂-Abscheidung. Diese Zahlen machen deutlich: In nahezu allen Klimaschutzszenarien, die das 1,5-Grad-Ziel ernst nehmen, ist CCUS ein unverzichtbarer Baustein.
Das wirtschaftliche Potenzial von CCUS im globalen Energiesystem
Trotz dieser Bedeutung ist der Markt für CCUS heute noch vergleichsweise klein. Im Jahr 2023 wurden weltweit rund 40 Millionen Tonnen CO₂ abgeschieden und gespeichert – ein Großteil davon in der Industrie, etwa bei der Herstellung von Ammoniak und Düngemitteln. Der wirtschaftliche Hebel ist jedoch enorm: Bei CO₂-Preisen von über 200 US-Dollar pro Tonne könnte ein globales Marktvolumen von mehr als 2.000 Milliarden Euro jährlich entstehen – vergleichbar mit dem heutigen Ölmarkt. Industrieunternehmen wie ExxonMobil und andere investieren bereits Milliarden in Infrastruktur, Know-how und Geschäftsmodelle rund um CO₂-Transport und -Speicherung. Damit entwickelt sich CCUS zunehmend von einer Nischentechnologie zu einem Schlüsselbereich der klimaneutralen Wirtschaft. Gerne untersützt Sie AFRY Management Consulting umfassend zum Thema CCUS und weiterführenden Geschäftsmodellen.
Mehr dazu lesen Sie hier: Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS).
Was ist Power-to-X?
Power-to-X (P2X) beschreibt Technologien, mit denen überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien in andere Energieträger – etwa Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe oder Ammoniak – umgewandelt wird. So wird Energie speicherbar und für andere Sektoren wie Industrie, Verkehr oder Landwirtschaft nutzbar. P2X ermöglicht damit die dringend notwendige Kopplung der Sektoren und fördert eine ganzheitliche Energiewende.
Wasserstoff als zentrales Element einer klimaneutralen Energiewirtschaft
Wasserstoff ist das zentrale Element vieler Power-to-X-Anwendungen. Er kann fossile Energieträger in einer Vielzahl von Anwendungen ersetzen: als Prozessgas in der Industrie, als Brennstoff im Verkehr oder als Speichermedium für Strom. AFRY unterstützt Kunden entlang der gesamten Wasserstoffwertschöpfungskette – von der Erzeugung über Elektrolyse bis zur Nutzung in Ammoniak, Methanol oder E-Fuels.
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Sektorübergreifende Dekarbonisierung mit Power-to-X
Power-to-X trägt entscheidend zur Reduktion von Emissionen in Sektoren bei, die nur schwer elektrifiziert werden können – darunter die chemische Industrie, Stahlproduktion, Luftfahrt oder Schwerlastverkehr. Schätzungen zufolge könnten P2X-Technologien bis 2050 rund 28 % des globalen Energiebedarfs decken und bis zu 30 % der Treibhausgasemissionen weltweit einsparen.
Power-to-X im Kontext der Energiewende
Die Herausforderung: Die Integration von Power-to-X-Technologien in bestehende Infrastruktur zu integrieren ist komplex. Dafür braucht es unter anderem Fachwissen in den Bereichen Energiemärkte, Energie- und Prozesstechnik, Industrie, Infrastrukturplanung sowie Wasserstoff-Endanwendungen.
Mehr dazu lesen Sie hier: Power-to-X.
Making Future mit AFRY
AFRY ist ein bedeutender Akteur bei der Energiewende in Deutschland. Wir arbeiten bereits eng mit Verteilnetzbetreibern und großen Übertragungsnetzbetreibern an wichtigen Energieprojekten zusammen.
Wir unterstützen auch Entwickler von erneuerbaren Energien beim Bau von Umspannwerken für Großprojekte im Bereich Wind und PV. Diese Projekte müssen an das Hochspannungsnetz angeschlossen werden, und AFRY bietet die notwendige Unterstützung für die Planung, den Anschluss und das Management dieses Prozesses.
Unser vereintes Fachwissen in den Bereichen Technik und Beratung macht uns zum perfekten Partner für den Aufbau einer sauberen Energieversorgung.
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