Was sind Erneuerbare Energien (regenerative Energien)?

Erneuerbare Energien sind aus der heutigen Energielandschaft nicht mehr wegzudenken. Waren sie bis zum Anfang dieses Jahrhunderts hinein noch immer Modelle der Stromerzeugung, die ihren experimentellen Charakter nie ganz ablegen konnten, gewannen erneuerbare Technologien in den 00er-Jahren zunehmend an Bedeutung. 

Spätestens mit der Reaktorkatastrophe in Fukushima ist ein grundlegender gesellschaftlicher Wechsel eingetreten. Dieser schlägt sich zum einen im Atomausstieg der Bundesrepublik und der EEG-Novelle von 2012 nieder, lässt sich aber auch an umfassenderen gesellschaftlichen Diskussionen und globalen Veränderungen wie dem Weltklimagipfel 2015 festmachen. 

Dieser Wandel hat aber auch Konsequenzen für die deutsche Stromlandschaft: In den letzten 20 Jahren hat sich der Anteil Erneuerbarer Energien drastisch erhöht. Während im Jahr 2021 ein Anteil von ungefähr 41 Prozent erreicht wurde, wird der Anteil der Erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch im Jahr 2022, laut Umweltbundesamt, auf rund 46 Prozent steigen. 2002 lag der Anteil noch bei 7,7 Prozent und 1990 noch bei 3,4 Prozent lag. Übernahmen in der Vergangenheit große Kohle- und Atomkraftwerke einen Großteil der Stromversorgung, so ist diese Verantwortung mittlerweile auf sehr viele kleine Schultern verteilt.

Die Leistung klassischer Anlagen der Erneuerbaren Energie reichen von wenigen Kilowatt bis hin zu mehreren Megawatt. Alle haben jedoch gemein, dass sie autonom voneinander Strom produzieren. Dies ist eine der großen Herausforderungen der Energiewende: Die Koordination vieler dezentraler Stromproduzenten. Hier kommen technologische Entwicklungen wie Virtuelle Kraftwerke ins Spiel, die mittlerweile seit dem EEG 2012 aktiv dabei helfen, die Stromproduktion auch vieler kleiner Anlagen sicher in die deutsche Energielandschaft zu integrieren. In diesem Zuge hat auch der kurzfristige Stromhandel eine viel größere Bedeutung gewonnen, da die Stromproduktion um einiges volatiler geworden ist als früher, als nur eine Handvoll Kraftwerke nahezu den gesamten benötigten Strom produzierten. Mit der wachsenden Verantwortung des kurzfristigen Stromhandels ist auch die Rolle von Strom- und Börsenprognosen weitaus wichtiger geworden. 

Regenerative Energien schultern heute nicht nur fast die Hälfte der Stromproduktion. Sie leisten auch mit der Bereitstellung von Systemdienstleistungen wie etwa der Regelenergie einen wichtigen Beitrag zu Systemstabilität. 

Die ersten Photovoltaikzellen kamen 1958 auf der Mission des US-Satelliten Vanguard zum Einsatz. Bis aber terrestrische Anlagen installiert wurden, sollten noch knapp 20 Jahre ins Land gehen. 1976 entschied sich die australische Regierung, das Telekommunikationsnetz im Outback mit Solarzellen auszustatten, um die dort verbauten Batterien zu laden. Installationen auf Ölbohrinseln oder der US-Küstenwache in den 80ern waren erste, weiter verbreitete Projekte. Mitte der 80er Jahre überzeugte der schweizerische Ingenieur Markus Real damit, kleine dezentrale PV-Anlagen auf Hausdächern zu installieren, um so die private Umsetzung zu demonstrieren. In der Folgezeit starteten zahlreiche großangelegte Solarprojekte wie das 1.000-Dächer-Programm in Deutschland (1990) oder das 70.000-Dächer-Programm in Japan (1994). In Deutschland wurden zunächst primär Kleinanlagen verbaut, was auch erklärt, dass 2005 die summierte PV-Nennleistung lediglich bei einem Gigawatt lag. 2010 wurde in Deutschland die zehn Gigawattgrenze überschritten und 2012 erreichte man bereits 25 Gigawatt. Im ersten Halbjahr 2022 sind ungefähr 63 GW in Deutschland installiert.

Als Teil der Windmühlentechnik waren Windkraftanlagen schon in der vorindustriellen Zeit im Einsatz – selbstverständlich nicht als stromproduzierende Anlagen. Erste Versuche mit Windkraftanlagen Strom zu erzeugen entstanden bereits Ende des 19. Jahrhunderts. In den 30er- und 40er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden sowohl in den USA als auch in Deutschland erste erfolgreiche Versuche mit Windkraftanlagen durchgeführt, ohne dass es jedoch zu einem regelmäßigen Einsatz kam. Die erste Anlage, die erfolgreich über einen längeren Zeitraum einspeiste, war die Gedser-Windkraftanlage in Dänemark. 1987 entstand auf dem Growian-Gelände bei Marne der erste Windpark Deutschlands. Dort wurden jährlich etwa 19 Millionen kWh Strom produziert. Im Zuge des Stromeinspeisungsgesetzes wuchs auch der allgemeine Zubau von Windkraftanlagen in Deutschland während der 90er-Jahre. Der Boom war so groß, dass in der ersten Hälfte der 00er-Jahre zwei Drittel der europäischen Windkraftanlagen in Deutschland installiert waren. Mitte des Jahres 2022  beträgt die installierte Leistung der Windkraft (on- & off-shore) in Deutschland 69 GW.

Anfang des 20. Jahrhunderts kamen erste Biogasanlagen etwa im Ruhrgebiet zum Einsatz. Dabei handelte es sich jedoch um Abwasserreinigungsanlagen mit Fermentern. Das dort produzierte Gas wurde damals noch nicht zur Stromproduktion genutzt, sondern in das Gasnetz eingespeist. In den 30er- und 50er-Jahren wurden erste Versuche unternommen, aus Biogas Strom zu erzeugen, was sich aber aufgrund der hohen Produktionskosten als unwirtschaftlich herausstellte. Mit der Ölkrise stieg die Wahrnehmung von Biogas im öffentlichen Diskurs. Dennoch spielte Biogas bis Ende der 90er-Jahre eine untergeordnete Rolle. Lediglich knapp 700 Anlagen waren derzeit in Betrieb. In den 00er-Jahren gewann Biogas im Zuge der ersten Erneuerbaren-Energie-Gesetze immer mehr an Bedeutung und war ab dem EEG 2012 sogar in der Lage, Systemverantwortung zu übernehmen. In 2012 erreichte die installierte Leistung von Biomasseanlagen 3000 MW. Mit der darauffolgenden Novelle im EEG 2014 wurde Biogas jedoch wieder eine geringere Rolle im Energiemix zugeordnet, so dass die Zahl der Neuinstallation fast stagnierte. Andere Energieträger aus Biomasse wie Holz- oder Müllheizkraftwerke spielen in Deutschland eher eine untergeordnete Rolle. Ende 2022 sind ungefähr 8.953 Megawatt Biomasse in Deutschland installiert

Wasserkraft

Wasserkraft ist sicherlich einer der ältesten Energieträger und war bereits vor 5000 Jahren im Einsatz – wenn auch nicht zur Stromproduktion sondern zum Betrieb etwa von Mühlen. Während der industriellen Revolution zählte Wasserkraft zu den wichtigsten Grundpfeilern der Energieerzeugung; die ersten stromerzeugenden Turbinen wurden Mitte des 19. Jahrhunderts entwickelt. 1890 ging die erste deutsche Wasserkraftanlage, die gleichzeitig auch das erste Wechselstromkraftwerk war, in Bad Reichenhall ans Netz. Wasserkraft spielt in Deutschland eher eine untergeordnete Rolle. Die installierte Leistung der Wasserkraft ändert sich in Deutschland seit Jahren nur minimal. Im Jahr 2020 liegt die installierte Leistung der Wasserkraft bei 5.606 MW.

Vorgänger des EEG ist das Stromeinspeisegesetz von 1991, das Netzbetreiber dazu verpflichtete dezentralen Betreibern die Einspeisung in das Stromnetz zu gestatten. Das Gesetz verpflichtete die Netzbetreiber dazu, den Produzenten den Strom mit einer Mindestvergütung abzunehmen, die dem Durchschnittspreis entsprach, den Strom zwei Jahre zuvor erzielte. 

Das erste EEG trat 2000 in Kraft. Zentral war hier der Gedanke, dass Erneuerbare Energien einen Einspeisevorrang gegenüber anderen Energieträgern erhielten. Zudem wurden die Vergütungssätze für Photovoltaik signifikant angehoben. Lag der Satz im Stromeinspeisegesetz noch bei etwa 9 Cent/kWh, so betrug er im EEG 2000 zwischen 48 und 50 Cent/kWh. Ein Förderungsdeckel von 300 MWp, der im sogenannten 100.000-Dächer-Programm (1999 – quasi der Nachfolger des 1000 Dächer-Programmsa) festgehalten wurde, drohte 2004 einen Einbruch der Solarbranche zu provozieren, da dieser bereits 2003 mit 350 MWp überschritten worden war. Die Novelle von 2004, die aus diesem Grund verabschiedet wurde, bestand primär aus einer Angleichung der Fördersätze und einer Reduzierung der Förderung von Windkraftanlagen.

Das Hauptziel des EEG 2009 war die Erhöhung des Anteils Erneuerbarer Energien am Strommix auf 30 Prozent bis zum Jahr 2020. Zudem tauchte im EEG 2009 zum ersten Mal die Option auf, dass dezentrale Erzeugungsanlagen vom Netzbetreiber abgeregelt werden konnten, um Netzschwankungen zu minimieren. 

Das EEG 2012 ist die Grundlage für viele Elemente der heutigen Energiewende. Mit diesem Gesetz wurde sowohl die Direktvermarktung nach Marktprämienmodell als auch die Flexibilitätsprämie eingeführt. Erste Virtuelle Kraftwerke zur Bündelung und Vermarktung von Strom aus dezentralen Anlagen entstanden.

Das EEG 2014 legte den Fokus mehr auf eine gezielte Entwicklung Erneuerbarer Energien und definierte feste Ausbaupfade für die einzelnen Energieträger; Biogasanlagen verschwanden mit dieser Novelle aus dem Blickfeld der Gesetzgeber. Zudem fand die Idee der Ausschreibung über die Förderhöhe hier ihren Anfang. Darüber hinaus erhielt im EEG 2014 die verpflichtende Direktvermarktung für Neuanlagen über 100 kW Einzug. Bis dato galt diese erst ab 750 kW.

Mit dem EEG 2017 vollzog der Gesetzgeber einen grundsätzlichen Systemwechsel. Galt bislang das Modell der Einspeisevergütungen, so setzte die Bundesregierung nun auf Ausschreibungsverfahren, wie sie bereits im EEG 2014 im Bereich der Photovoltaik-Freiflächenanlagen als Pilotprojekt getestet worden waren.

Zum 1. Januar 2021 trat mit dem EEG 2021 die vorerst letzte Novelle des EEG in Kraft. Hierin wurden etwa die Bedingungen für Anlagen verbessert, die zum Jahreswechsel aus der EEG-Förderung gefallen wären und Ausbaupfade für einzelne Technologien definiert. Außerdem änderten sich die Regeln für Eigenverbrauch und der Vergütungsausfall bei negativen Strompreisen, der noch einmal verschärft wurde.