Dürren, Waldbrände, Überflutungen, stärkere Wirbelstürme. Der Klimawandel macht es uns immer wieder deutlich: Wir müssen unser Energiesystem von den fossilen Brennstoffen lösen. Um die energiebedingten CO2 Emissionen drastisch zu senken und damit der Erderwärmung entgegenzuwirken. Genau das ist das übergeordnete Ziel der deutschen Energiewende. Damit die Energiewende gelingt, muss das Energiesystem umgestellt werden. Diese Umstellung betrifft vor allem die Energieverbrauchssektoren Strom, Wärme, Mobilität und in die Industrie- und Gewerbeprozesse.

Wenn wir uns von fossilen Energieträgern abwenden, liegt der Fokus auf den Erneuerbaren Energien zur Energieerzeugung. Das bedeutet, dass diese bei einer Umstrukturierung hin zu einem klimafreundlichen Energiesystem die zentrale Rolle spielen. Die gelieferte Energie würde für die allgemeine Stromversorgung, für die Wärmeversorgung, die Mobilität und jegliche Industrie- und Gewerbeprozesse genutzt werden. Dafür müssen die erneuerbaren Energien deutlich stärker ausgebaut werden, als es aktuell der Fall ist.

Neue Speicher- und Umwandlungsprozesse

Anders als die fossilen Brennstoffe sind die Erneuerbaren Energien abhängig von äußeren Umwelteinflüssen. Wenn kein Wind weht, der Windkrafträder in Schwung bringt oder die Sonne verdeckt ist und keine Solarpanels aufgeheizt, dann herrscht eine sogenannte Dunkelflaute. In einer solchen Dunkelflaute wird kaum Strom produziert. An einem windigen und sonnigen Herbsttag hingegen wird in der Regel so viel Strom produziert, dass unser Energienetzt ihn nicht vollständig aufnehmen und verwenden kann. Dadurch, dass es häufig zu diesen heftigen Fluktuationen kommt, sind wir darauf angewiesen, dass alle Optionen zur Energieumwandlung und -speicherung genutzt werden. So können wir überproduzierten Strom vollständig verwenden und ihn speichern oder in Gas umwandeln, welches sich wiederum zur Wärmeproduktion nutzen lässt. Nur so sind wir auch in den Zeiten einer Dunkelflaute ausreichend versorgt.

Speichermöglichkeiten für Strom aus Erneuerbaren Energien sind Brennstoffzellen und verschiedenen Batterietypen, wie die Lithiumionen-Batterie oder die Natrium-Batterie. Auch weitere preisgünstige Stromspeicher mit hoher Kapazität wie die Redox-Flow-Batterie könnten in das Energiesystem integriert werden. Die Kapazität von Pumpspeicherkraftwerken sollte ausgebaut werden. Pumpspeicherkraftwerke sind Speicherkraftwerke, die elektrische Energie in Form von potenzieller Energie in einem Stausee speichern. Auch eine Energiespeicherung mittels Biogases ist von enormer Wichtigkeit.

Biogasanlagen und Gasspeicher sind nicht nur für die Speicherung von Energie notwendig, sondern auch für den Ausbau des Wärmenetzes. Das Biogas kann als Kraftstoff für Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, bspw. von Blockheizkraftwerken verwendet werden. In diesen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen werden aus dem Kraftstoff Biogas Strom und Wärme erzeugt, die dann wiederum in ein Fern- oder Nahwärmenetz eingespeist werden. In Verbindung mit großen Wärmespeichern können die Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen in stromertragreichen Zeiten heruntergefahren werden. So ist es möglich, die Energieversorgung sicherzustellen, ohne weiteren Strom produzieren zu müssen. 

Der Ausbau der Erneuerbaren Energien ist von enormer Wichtigkeit. Strom aus Erneuerbaren Energien ist die Grundlage für ein klimaschonendes Energiesystem. Nur mit einem neuen Energiesystem können wir die Klimaziele erreichen. Synthetische Brennstoffe wie Methan und Wasserstoff dürfen nur noch aus grünem Strom hergestellt werden. Dadurch dass die Wandlungsketten zur Erzeugung dieser Kraftstoffe mit hohen Verlusten verbunden sind, benötigen wir einen überproportionalen Ausbau an Erneuerbaren Energien. Jede Solaranlage auf einem Hausdach leistet einen wichtigen Beitrag. Gleichzeitig sind wir auf eine Reduktion unseres bisherigen Energiebedarfs angewiesen. Das bedeutet, jede Energieeinsparung ist wichtig. Das Herunterstellen der Heizung, das Ausmachen des Lichts und das Schließen der Fenster trägt zum Erfolg des großen Konzepts der CO2-neutralen Energieversorgung bei.

Über die Autorinnen

Mariella Charleen Benkenstein und Marik Kock sind Expertinnen für erneuerbare Energiequellen. Im Alter von 17 Jahren entwickelten Benkenstein und Kock eine neue Redox-Flow-Batterie zur Speicherung großer Mengen an Elektrizität. Beide sind zweifache Jugend forscht-Preisträgerinnen, dem bekanntesten Schüler*innen- und Jugendwettbewerb im Bereich Naturwissenschaften und Technik in Deutschland.

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Über die Plattform #InnovativeFrauen

Die Plattform #InnovativeFrauen macht innovative Frauen in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft sichtbar. Kernstück der Plattform ist eine Expertinnen-Datenbank, in die sich exzellente Wissenschaftlerinnen, Forscherinnen und Leistungsträgerinnen sowie junge, aufstrebende Innovatorinnen eintragen können. Die Plattform #InnovativeFrauen ist im Kompetenzzentrum Technik-Diversity-Chancengleichheit e. V. angesiedelt und wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderrichtlinie „Frauen in Wissenschaft, Forschung und Innovation: Leistungen und Potenziale sichtbar machen, Sichtbarkeit strukturell verankern“ („Innovative Frauen im Fokus“) unter dem Förderkennzeichen 01FP21070 gefördert.

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