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Gastbeitrag Stromerzeugung
Bilanz des weltweiten Ausbaus der erneuerbaren Energien
Ein Gastbeitrag von Hans-Wilhelm Schiffer aus „et – Energiewirtschaftliche Tagesfragen“

Die Transformation der Energieversorgung ist ein weltweites Phänomen. Dies findet in der beschleunigten Wachstumsdynamik beim Ausbau der erneuerbaren Energien Ausdruck. Deren Anteil an der weltweiten Stromerzeugung ist von 17,7 Prozent im Jahr 2007 auf 24,3 Prozent im Jahr 2017 gewachsen. Am höchsten ist der Stromerzeugungsbeitrag Erneuerbarer in Mittel- und Südamerika. Afrika als Kontinent mit der geringsten Elektrifizierungsrate weist auch die niedrigste Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien auf. Deutschland steht im weltweiten Länderkapazitätsranking bei Windkraft an dritter, bei Solarenergie an vierter und bei Bioenergie an fünfter Stelle. Ein Beitrag von Hans-Wilhelm Schiffer aus „et – Energiewirtschaftliche Tagesfragen“.

2017 war erneut ein Rekordjahr beim weltweiten Ausbau der erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung. So stieg die Stromerzeugungskapazität von Ende 2016 bis Ende 2017 auf Basis von Wasserkraft, Wind, Solarenergie, Bioenergie, Geothermie und Meeresenergie um 167 Gigawatt (GW). Im Vergleich zum Jahresende 2008 hat sich die Kapazität der Anlagen bis Ende 2017 mit jahresdurchschnittlichen Zuwachsraten von 8,4 Prozent auf 2.179 GW mehr als verdoppelt.

Besonders bemerkenswert ist die Beschleunigung in der Wachstumsdynamik, die auch Ausdruck in der Entwicklung der Stromerzeugungsmenge auf Basis erneuerbarer Energien findet. Von 1997 bis 2007 war die Stromerzeugung auf Basis Wasserkraft, Wind-, Solar-, Bioenergie sowie Meeresenergie und Geothermie weltweit um 30 Prozent gestiegen. In der Dekade 2007 bis 2017 betrug die Zunahme 75 Prozent Das jahresdurchschnittliche Wachstum war damit in den letzten zehn Jahren mit 5,7 Prozent mehr als doppelt so hoch wie in den zehn Jahren zuvor, in denen die Stromerzeugungsmenge aus erneuerbaren Energien um 2,6 Prozent pro Jahr zugelegt hatte.

Leistungszuwachs bei Stromerzeugungsanlagen nach Technologien

Weltweit wurden die größten Kapazitätszuwächse von Ende 2008 bis Ende 2017 bei Wind mit 399,1 GW, Solarenergie mit 375,5 GW und Wasserkraft mit 287,5 GW erzielt – gefolgt von Bioenergie mit 55,4 GW, Geothermie mit 3,4 GW und Meeresenergie mit 0,3 GW. Während bis zum Jahr 2010 die Zuwächse bei Wasserkraft noch größer als bei Wind und Sonne ausgefallen waren, hat sich das Bild seitdem zugunsten von Wind und im Jahr 2017 vor allem zugunsten von Solarenergie gewandelt. Die Kapazität von Windanlagen hat sich bis Ende 2017 gegenüber dem Stand von Ende 2008 auf 514 GW mehr als vervierfacht. Die weltweite Erzeugungsleistung der Solaranlagen war Ende 2017 mit 391 GW sogar 26 Mal so groß wie Ende 2008. Die Kapazität von Wasserkraftwerken (ohne Pumpspeicher) hat in dem genannten Zeitraum um ein Drittel auf 1.152 GW zugenommen. Die Leistung von Bioenergieanlagen hat sich auf 109 GW verdoppelt. Geothermie hat um 36 Prozent auf 13 GW zugelegt. Die Kapazität von Meeresenergie konnte zwar ebenfalls verdoppelt werden; allerdings betrug die globale Kapazität Ende 2017 nur 0,5 GW.

Kapazitätsentwicklung nach Staaten und Weltregionen

China ist nicht nur das Land mit dem weltweit höchsten Energie- und Kohleverbrauch. Vielmehr dominiert es auch die Weltökostromerzeugung. Ende 2017 waren mit 619 GW entsprechend 28,4 Prozent der gesamten globalen Stromerzeugungskapazität auf Basis erneuerbarer Energien in China installiert. An zweiter Stelle rangieren die USA, an dritter Position Brasilien. Deutschland steht mit 113 GW auf Platz 4 im weltweiten Kapazitätsranking.

Auch bei differenzierter Betrachtung nach den einzelnen Erneuerbare-Energien-Technologien führt China die Rangliste bei Wasser, Wind und Solarenergie an. Nur bei Bioenergie und bei Geothermie stehen andere Staaten an erster Stelle.

Bei Wasserkraft belegen Brasilien, USA, Kanada, Russland, Indien, Norwegen, Japan, Türkei und Frankreich die Plätze 2 bis 10. Deutschland gehört mit einer Kapazität von sechs GW nicht zu den 20 weltweit führenden Wasserkraftnationen.

Anders ist die Situation vor allem bei Wind und Solarenergie. Bei Wind rangiert Deutschland (Stand Ende 2017) – hinter China und USA – auf Platz 3, bei Offshore-Wind – hinter Großbritannien und vor China – sogar auf Platz 2. An vierter Stelle steht Deutschland im weltweiten Ranking der Solarkapazitäten – in diesem Fall hinter China, Japan und USA. Bei Bioenergie belegt Deutschland Ende 2017 den fünften Rang – hinter Brasilien, USA, China und Indien. Bei Geothermie gehören zu den TOP 10 die USA, Indonesien, Philippinen, Türkei, Neuseeland, Mexiko, Italien, Island, Kenia und Japan. An der gesamten globalen Stromerzeugungskapazität auf Basis erneuerbarer Energien ist Deutschland mit 5,2 Prozent beteiligt (Stand: Ende 2017).

In allen Weltregionen ist der Kapazität der Stromerzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien in den letzten Jahren stark gestiegen. Die größte Dynamik wurde in Mittel- und Südostasien verzeichnet. Dies gilt insbesondere auch für die Entwicklung im Jahr 2017. So nahm die Stromerzeugungskapazität auf Basis erneuerbarer Energien in China von Ende 2016 bis Ende 2017 um rund 78 GW zu. Das entspricht 47 Prozent des weltweiten Kapazitätszuwachses des vergangenen Jahres. Indien konnte mit 16 GW im Jahr 2017 die weltweit zweitgrößten Kapazitätszuwächse bei Stromerzeugungsanlagen auf Basis erneuerbarer Energien verbuchen. In beiden Ländern machte die Zunahme an Solarkapazitäten den größten Anteil aus. Die drittgrößten Kapazitätszuwächse verzeichneten die USA mit knapp 15 GW. In Deutschland erhöhte sich die Stromerzeugungsleistung auf Basis erneuerbarer Energien 2017 um gut acht GW. Damit steht Deutschland – bezogen auf die Kapazitätsaufstockung von Ende 2016 bis Ende 2017 – vor Japan und Brasilien an vierter Stelle.

Von Ende 2008 bis Ende 2017 hat sich die Stromerzeugungskapazität auf Basis von Wasser, Wind, Solar, Bioenergie, Geothermie und Meeresenergie in Mittel- und Südostasien verdreifacht. In Europa hat sich die installierte Leistung im gleichen Zeitraum fast verdoppelt. In Nordamerika wurden die Kapazitäten um zwei Drittel ausgebaut. Um 80 Prozent wurde die Leistung von Anlagen auf Basis erneuerbarer Energien in Afrika aufgestockt – allerdings bezogen auf ein sehr niedriges Ausgangsniveau. Im Mittleren Osten betrug der Kapazitätszuwachs – ebenso wie in Ozeanien – knapp drei Fünftel. In Mittel- und Südamerika hat die Leistung um 48 Prozent zugenommen. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass sich die Verhältnisse in Südamerika wegen der dort bereits vor 2008 installierten erheblichen Wasserkraftkapazitäten deutlich von der Lage in den meisten anderen Weltregionen unterscheiden. Der prozentual geringste Ausbau fand im Zeitraum von Ende 2008 bis Ende 2017 mit einem Zuwachs von 45 Prozent in der Region Eurasien statt. Dies erklärt sich durch die Zunahme von lediglich zehn Prozent in Russland, das mehr als die Hälfte der Erneuerbare-Energien-Stromerzeugungskapazitäten dieser Region repräsentiert.

Als Folge dieser Entwicklung hat sich Asien zur führenden Region bei erneuerbaren Energien entwickelt. Zum 31. Dezember 2017 entfielen 42 Prozent der Gesamtkapazitäten auf Mittel- und Südostasien, 24 Prozent auf Europa, 16 Prozent auf Nordamerika, zehn Prozent auf Mittel- und Südamerika, vier Prozent auf Eurasien (Russland, Armenien, Aserbaidschan, Georgien und Türkei), zwei Prozent auf Afrika sowie je ein Prozent auf Ozeanien (Australien, Neuseeland und Südsee) und den Mittleren Osten.

Am größten ist das bisher ungenutzte Potenzial an erneuerbaren Energien in Afrika. Die auf Basis erneuerbarer Energien installierte Stromerzeugungskapazität beträgt auf dem gesamten Kontinent gerade einmal 42 GW. Die dort installierte Windleistung macht lediglich acht Prozent der in Deutschland bestehenden Kapazität aus. Bei Solarenergie sind es ebenfalls acht Prozent im Vergleich zu Deutschland – und dies trotz der für Wind- und Solarenergie meist günstigeren natürlichen Bedingungen, die eine deutlich bessere Auslastung der Anlagen ermöglichen. Auf Basis von Bioenergie wird für Afrika eine Stromerzeugungskapazität von einem GW angegeben. Das sind 14 Prozent der in Deutschland installierten Leistung. Bei Wasserkraft (ohne Pumpspeicher) verfügt der gesamte Kontinent Afrika mit 32 GW über eine Stromerzeugungskapazität, die ebenso hoch ist wie die in Norwegen installierte Wasserkraftleistung.

Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien nach Staaten und Weltregionen

Die weltweite Bruttostromerzeugung auf Basis erneuerbarer Energien ist von 3.553 TWh im Jahr 2007 um 75 Prozent auf 6.211,4 TWh im Jahr 2017 gestiegen. Die gesamte Stromerzeugung hat sich im gleichen Zeitraum um 27,5 Prozent auf 25.551,3 TWh (brutto) erhöht. Damit ist der Anteil erneuerbarer Energien an der globalen Stromerzeugung von 17,7 Prozent im Jahr 2007 auf 24,3 Prozent im Jahr 2017 gewachsen.

Die für die Kapazitäten und die Stromerzeugung ausgewiesenen Unterschiede in den Anteilswerten erklären sich durch die differierende Auslastung der Anlagen. Bioenergie- und Geothermie-Anlagen erreichen deutlich höhere Jahresvolllaststunden als die dargebotsabhängigen Energieträger Wasserkraft sowie Wind- und Solarenergie. Und Wasserkraft kommt auf eine bessere Auslastung als Wind. Dies gilt in noch stärkerem Maße im Vergleich zur Solarenergie.

Von der gesamten weltweiten Stromerzeugungsmenge aus erneuerbaren Energien entfielen 2017 mehr als zwei Drittel auf die zehn Staaten mit der höchsten Produktion von Strom aus Wasser, Wind, Sonne, Bioenergie, Geothermie und Meeresenergie. Dabei handelt es sich um folgende Länder: China (1.627,6 TWh), USA (715,4 TWh), Brasilien (467,4 TWh), Kanada (442,4 TWh), Indien (232 TWh), Deutschland (217,7 TWh), Russland (184,4 TWh), Japan (178,1 TWh), Norwegen (144,4 TWh) und Italien (104,7 TWh).

Den einzelnen Technologien kommt in den verschiedenen Staaten ein unterschiedliches Gewicht zu. In Brasilien, Kanada, China, Russland und Norwegen basiert der weit überwiegende Teil des erneuerbar erzeugten Stroms auf der Nutzung der Wasserkraft. In Kanada, Russland und Norwegen beträgt der Anteil der Wasserkraft sogar 90 Prozent und mehr, bezogen auf die gesamte Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. In den USA, Indien, Japan und Italien ist die Wasserkraft – trotz niedrigerer Anteile als in den zuvor genannten drei Staaten – die wichtigste erneuerbare Energiequelle, gemessen an der Stromerzeugung des Jahres 2017. Ganz anders ist die Situation in Deutschland. Dort ist die Windkraft inzwischen der bedeutendste regenerative Energieträger. Auf Wasserkraft entfielen in Deutschland 2017 nur neun Prozent der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien.

In Mittel- und Südamerika ist der Beitrag erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung am höchsten. Dort waren es 2017 rund 65,5 Prozent. Dabei handelte es sich insbesondere um Wasserkraft, die mit 83 Prozent an der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien beteiligt war. Staaten mit besonders großen Anteilen erneuerbarer Energien sind Brasilien, Kolumbien, Venezuela, Peru, Paraguay, Uruguay, Ecuador und Costa Rica.

In Nordamerika halten die USA die Spitzenposition bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Der Anteil der erneuerbaren Energien an der gesamten Stromerzeugung ist aber – ebenso wie in Mexiko – noch auf gut 16 Prozent begrenzt. Erdgas hat Kohle seit 2016 in den USA als wichtigsten Energieträger in der Stromerzeugung abgelöst. 2017 trugen Erdgas mit 32 Prozent und Kohle mit 31 Prozent zur Stromerzeugung der USA bei. Auf Kernenergie entfielen 20 Prozent, auf Erdöl und sonstige Energien ein Prozent. Demgegenüber basieren in Kanada 65 Prozent der Stromerzeugung auf dem Einsatz erneuerbarer Energien – insbesondere der Wasserkraft.

In Europa – einschließlich Eurasien (Russland, Armenien, Aserbaidschan, Georgien und Türkei) gerechnet – belief sich der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung 2017 auf 28,4 Prozent; in der EU-28 waren es 29,6 Prozent. In den skandinavischen Staaten Norwegen, Schweden und Finnland, in Island sowie in der Schweiz, Österreich, Italien und Frankreich, die insbesondere von der Nutzung der Wasserkraft in den Alpen begünstigt sind, aber auch in einigen Staaten auf dem Balkan, wie zum Beispiel Kroatien und Albanien, dominiert die Wasserkraft. In Großbritannien, Niederlande, Belgien, Dänemark, Deutschland, Polen, Spanien und Portugal ist die Windkraft inzwischen die wichtigste erneuerbare Energiequelle. Der stärkste Ausbau der Solarenergie innerhalb Europas hat in Deutschland stattgefunden. Die europäischen Länder mit der nächstgrößten Solarstromerzeugung sind Italien, Spanien, Großbritannien und Frankreich.

Die Region Eurasien wird insbesondere durch die Situation in Russland und in der Türkei bestimmt. In Russland ist der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung bisher auf 16,9 Prozent begrenzt. Dabei handelt es sich zu 99 Prozent um Wasserkraft. Auch in der Türkei, wo der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung doppelt so hoch wie in Russland ist, dominiert die Nutzung der Wasserkraft. In Georgien ist die Wasserkraft die bei weitem wichtigste Energiequelle zur Stromerzeugung.

In Asien sind China, Indien und Japan die Staaten mit der höchsten Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Allerdings ist der Anteil der erneuerbaren Energien an der gesamten Stromerzeugung dieser Länder 2017 noch vergleichsweise moderat, in Indien 15,5 Prozent, in Japan 17,5 Prozent und in China 24,9 Prozent. In China dominiert – ebenso wie in Indien – bisher noch die Kohle. So hält die Kohle in China einen Anteil von 67 Prozent an der Stromerzeugung. Auf Kernenergie entfallen vier Prozent, auf Gas drei Prozent und auf Erdöl, sonstige fossile Energien und Pumpspeicherkraftwerke zusammen ein Prozent.

Im Unterschied dazu basiert die Stromerzeugung in Staaten wie unter anderem Nordkorea, Laos, Myanmar, Nepal und Bhutan ganz überwiegend auf Wasserkraft. In Vietnam trägt die Wasserkraft zu 37,1 Prozent zur gesamten Stromerzeugung bei.

Die Struktur der Stromerzeugung in den beiden größten Staaten Ozeaniens, Australien und Neuseeland, unterscheidet sich sehr stark. Während in Australien gerade mal 15 Prozent der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien bereitgestellt werden, sind es in Neuseeland 81,3 Prozent. Dabei handelt es sich zum größten Teil um Wasserkraft. In Neuseeland leistet aber auch die Geothermie einen wichtigen Beitrag zur Elektrizitätsversorgung.

Afrika ist der Kontinent mit der geringsten Elektrifizierungsrate und auch mit der niedrigsten Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. So hat nur rund die Hälfte der Bevölkerung Afrikas Zugang zu Strom. In Nordafrika sind es zwar praktisch 100 Prozent. Allerdings beträgt die Elektrifizierungsrate in der Region Afrika südlich der Sahara lediglich rund ein Drittel. Das heißt: Zwei Drittel der Menschen haben dort keinen Zugang zu Strom. Besonders groß ist die Zahl der Menschen ohne Stromversorgung in den zentralafrikanischen Staaten Nigeria, Äthiopien, Kongo, Tansania, Kenia, Uganda, Sudan und Madagaskar. Unter den größeren Staaten ist die Situation nur in Südafrika günstiger, obwohl auch dort noch erhebliche Einschränkungen in der Stromversorgung bestehen. Im Durchschnitt liegt der Stromverbrauch pro Kopf der Bevölkerung in Afrika bei einem Zehntel des für Deutschland gültigen Vergleichswertes.

Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien betrug 2017 in Afrika 153 TWh. Davon entfielen 128,5 TWh auf Wasserkraft. Die gesamte Stromerzeugung Afrikas aus Wasserkraft war 2017 um neun Prozent geringer als Norwegens Stromerzeugung aus Wasserkraft. Angesichts des großen bestehenden natürlichen Potenzials der erneuerbaren Energien und des geringen Elektrifizierungsgrads des Kontinents wird deutlich, welch gewaltiger Nachholbedarf in Afrika bei der Nutzung der Chancen besteht, die erneuerbare Energien dort für die wirtschaftliche Entwicklung bieten. Die Voraussetzungen für die Mobilisierung dieses Potenzials haben sich durch die in den letzten Jahren erzielten Kostensenkungen insbesondere bei Solarmodulen und auch bei Windanlagen deutlich verbessert. Auch mit Off-Grid-Lösungen können deutliche Verbesserungen in der Lebenssituation der Bevölkerung in Afrika erreicht werden.

Perspektiven

Weltweit findet eine Transformation der Energieversorgung statt, bisher insbesondere konzentriert auf die Stromerzeugung. Dass diese Transformation Realität ist, findet auch in der beschleunigten Wachstumsdynamik beim Ausbau der erneuerbaren Energien Ausdruck

Dem zunehmend durch erneuerbare Energien gedeckten Strombedarf kommt eine Schlüsselrolle bei der Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs zu. Der Ersatz von fossilen Energien, insbesondere von Erdgas und Erdöl, im Wärmemarkt und im Verkehr durch erneuerbar erzeugten Strom kann wesentlich dazu beitragen, die CO2-Emissionen auch in diesen Sektoren zu senken. Zur Unterstützung dieser Entwicklung ist eine Anpassung bestehender Rahmenbedingungen erforderlich, damit der Stromeinsatz die für die vermehrte Sektorenkopplung nötige wirtschaftliche Attraktivität erhält. Trotzdem werden die konventionellen Energien in vielen Bereichen auch auf Jahrzehnte noch eine wichtige Rolle spielen. Neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien ist deshalb unverzichtbar, die Energieeffizienz weiter zu steigern und die Umsetzung der Technologie der Abscheidung und Speicherung beziehungsweise Nutzung von CO2 voranzubringen.

Zum Autor: Dr. Hans Wilhelm Schiffer, Executive Chair World Energy Resources, World Energy Council, London, und Vorsitzender der Arbeitsgruppe Energie für Deutschland des Weltenergierat – Deutschland, Berlin

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