Energieversorgung Sicherer Strom ohne Grundlastkraftwerke?

Sind Grundlastkraftwerke in einem klimaneutralen Stromsystem notwendig – und lohnen sie sich? Drei Wissenschaftsakademien haben mehrere Szenarien durchgerechnet. 

Eine sichere Stromversorgung ist auch ohne Grundlastkraftwerke möglich; also zum Beispiel Kernkraftwerke. Das ist das Ergebnis einer Studie im Projekt „Energiesysteme der Zukunft“, ESYS. Durchgeführt haben sie die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, die Deutsche Akademie der Technikwissenschaften Acatech und die Union der deutschen Akademien der Wissenschaften.

Zuverlässige Stromversorgung ohne Grundlastkraftwerke

Die Studienautoren kommen zum Schluss, dass „eine zuverlässige klimaverträgliche Stromversorgung durch das Zusammenspiel von Solar- und Windenergie mit Speichern, einem flexiblen Stromverbrauch und Residuallastkraftwerken möglich ist“. 
Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien und der europäischen Strom- und Wasserstoffnetze lasse sich voraussichtlich der Strombedarf und der größte Teil des Wasserstoffbedarfs innerhalb Europas decken. Die Studie betrachtet den Zeitraum bis zum Jahr 2045.

Die Forscher konzentrierten sich bei ihren Berechnungen auf vier mögliche Technologien für die Grundlast: Kernkraftwerke, Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke für Erdgas mit anschließender Kohlendioxid-Abscheidung, Geothermie zur Stromerzeugung und Kernfusionskraftwerke.

Ausbau von Solar- und Windkraft kostet ähnlich viel wie Grundlastkraftwerke

Die Gesamtsystemkosten des Umbaus zur Klimaneutralität bis 2045 sehen die Forscher mit einem Zubau von Grundlastkraftwerken auch bei optimistischen Annahmen ähnlich hoch wie im Referenzszenario – das vor allem auf den Ausbau von Solar- und Windenergie setzt.
Zusätzliche Risiken sehen die Autorinnen und Autoren in steigenden Kosten und Verzögerungen beim Bau von Grundlastkraftwerken. Mögliche Gründe sind der geringere technologische Reifegrad der Technologien und die typische Komplexität von Großprojekten.

„Damit Grundlastkraftwerke zu einer substanziellen Kostensenkung führen, müssten ihre Kosten erheblich unter das heute prognostizierte Niveau fallen“, beschreibt Karen Pittel, Leiterin des Ifo-Instituts und stellvertretende Vorsitzende des ESYS-Direktoriums. 
„Tatsächlich schätzen wir Risiken für Kostensteigerungen und Verzögerungen bei Grundlasttechnologien tendenziell sogar höher ein als beim weiteren Ausbau der Solar- und Windenergie.“

Szenario: Grundlastkraftwerke im Solar- und Windenergiesystem 

Grundlasttechnologien sind dennoch in ein von Solar- und Windenergie dominiertes Energiesystem sinnvoll integrierbar. Dafür notwendig ist demnach „ein flexibles Wasserstoffsystem, das den Kraftwerken eine hohe Auslastung ermöglicht“. Mit dem Strom der Kraftwerke könnten in Zeiten schwacher Nachfrage Elektrolyseure betrieben – und so notwendige Wasserstoffimporte reduziert werden.

Auswirkungen auf den Aus- und Aufbau der Strom- und Wasserstoffnetze haben diese Kraftwerke laut der Studie aber kaum – die Umstellung auf Elektromobilität und Wärmepumpen müsse unverändert erfolgen.
Die Kraftwerke seien am ehesten nützlich, wenn sie wirtschaftlicher sind als ihre Alternativen. Neue Grundlastkraftwerke sind laut der Studie aber wegen langer Bau- und Nutzungszeiten eher langfristig eine Option.

Als in den nächsten 20 Jahren in großem Umfang realisierbar sind demnach „wahrscheinlich am ehesten Gaskraftwerke“. Die Herausforderungen: Die Infrastruktur für das abgeschiedene Kohlendioxid muss aufgebaut, eine parallele Gas- und Wasserstoffinfrastruktur betrieben und Restemissionen aus der Gasförderung und dem Kraftwerksbetrieb müssen zusätzlich ausgeglichen werden.

Erneuerbare Energien

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Grundlast- versus Residualkraftwerk

Residualkraftwerke sind kontinuierlich verfügbar, laufen aber nur bei Bedarf; zum Beispiel mit Wasserstoff betriebene Gasturbinenkraftwerke. Sie kosten laut der Studie vergleichsweise wenig, haben dafür aber hohe Brennstoffkosten.
Grundlastkraftwerke müssen dagegen wegen ihrer hohen Investitionskosten fast durchgehend in Betrieb sein, um sich zu rechnen. Typische Grundlasttechnologien sind laut der Forscher aktuell Kernkraftwerke und Braunkohlekraftwerke.

„Welche Rolle spielen Grundlastkraftwerke in Zukunft?“: Die vollständige Publikation downloaden.