Der Kohleausstieg ist beschlossen. Aber ist das Ende der Kohleverstromung wirklich bis 2038 oder gar 2030 möglich? Und ist es sinnvoll?
Inhalt
Kohle verursacht von den großen Energiequellen die übelsten Schäden bei Klima, Umwelt und Gesundheit.
Der geplante deutsche Kohleausstieg bis 2038 ist also lobenswert und noch mehr der beschleunigte Kohleausstieg bis 2030.
Aber wir sollten nicht das Kind mit dem Badewasser ausschütten. Unsere Kohlekraftwerke können noch wichtig sein um Engpässe bei der Stromversorgung zu meistern.
Statt Kohlekraftwerke abzuschalten, sollten wir möglichst bald deutlich weniger Kohle verbrennen. Ein 99%-iger Kohleausstieg ist besser als ein 100%-iger
Es ist dem Klima egal, wann wir die Kohlekraftwerke abschalten, ob heute oder 2050. Es kommt darauf an, wie viel Kohle wir verbrennen.
Uns wird gar nichts anderes übrig bleiben als die Kohlekraftwerke weiter zu betreiben. Wir bauen viel zu wenige Gaskraftwerke.
Kohleausstieg Deutschland bis 2030: Was ist das Problem?
Wir können nicht abschalten ohne vorher anzuschalten. Die gesicherte Leistung aus Kohlekraftwerken muss ersetzt werden durch den Zubau von Gaskraftwerken.
Solarstrom und Windkraft steuern fast keine gesicherte Leistung bei. Die Sonne scheint nachts nicht und Windflauten passieren häufig.
Selbst eine Verzehnfachung von Wind und Solar ermöglicht keinen Kohleausstieg. 100 GW Windkraft können lediglich ein Kohlekraftwerk mit 1 GW ersetzen. 100 GW Solar können gar nichts ersetzen.
Der späte Kohleausstieg liegt also nicht am schleppenden Ausbau der Erneuerbaren. Wir könnten sofort alle Kohlekraftwerke abschalten, wenn wir genug Gaskraftwerke oder Kernkraftwerke hätten.
Wir hätten sogar schon vor Jahren aus der Kohle aussteigen können, statt aus der Kernkraft. Aber trotz Klimakrise und Energiekrise ziehen wir den Atomausstieg durch.
Ist der Kohleausstieg bis 2030 überhaupt möglich, wie er von Grünen, SPD und FDP gewünscht wird? Und ist ein Kohleausstieg überhaupt sinnvoll?
Was hat der Ukrainekrieg für Erdgas als Brückentechnologie zu bedeuten?
Kohleausstieg = Erdgaseinstieg: Wie viele Gaskraftwerke brauchen wir?
Der Ausstieg aus der Kohleverbrennung bis idealerweise 2030 ist ein Ziel der Ampel-Koalition.1 Bevor wir aber Kohlekraftwerke stilllegen können, müssen wir deren gesicherte Leistung ersetzen durch andere regelbare Kraftwerke.
Der einzige realistische Ersatz für Kohlekraftwerke sind Kraftwerke für fossiles Erdgas. Bis 2030 brauchen wir zwischen 70 GW2 und 80 GW3 gesicherte Leistung aus Gaskraftwerken um Kohlekraftwerke vollständig ersetzen zu können. So hoch wird 2030 die maximale Residuallast erwartet abzüglich flexibler Lasten.
Heute haben wir 31,5 GW installierte Kapazität Gaskraftwerke inklusive Reserve. Im Bau sind aktuell weitere 3,5 GW Gaskraftwerke.4 Bis 2030 werden rund 6 GW Gaskraftwerke altersbedingt stillgelegt.5
Es fehlen also zwischen 40 GW und 50 GW elektrischer Leistung an Gaskraftwerken bis 2030 für einen vollständigen Kohleausstieg. Zusätzlich müssen gut 15 GW thermisch an Fernwärme mittels Kraft-Wärme-Kopplung künftig durch Gaskraftwerke bewältigt werden.6 Das entspricht weiteren 5 GW elektrisch. Die größten Gaskraft-Blöcke haben rund 0,5 GW elektrische Leistung. Wir bräuchten also mindestens 100 neue Kraftwerksblöcke bis 2030, selbst wenn die allermeisten dieser Blöcke riesig sind.
Ukrainekrieg: Erdgas als Brückentechnologie ist gestorben
Der Ukrainekrieg hat alles verändert:
Erdgas als Brückentechnologie der Energiewende ist gescheitert.
Wir reaktivieren Kohlekraftwerke statt sie stillzulegen.
Der Kohleausstieg “idealerweise bis 2030” ist gestorben.
Der Kohleausstieg bis 2038 ist gefährdet.
Erdgas sollte das Rückgrat der Energiewende sein. Durch die Energiekrise 2021 und Putins weitere Eskalation mit dem Großangriff auf die Ukraine 2022 ist Erdgas allerdings keine Option mehr.
Wir werden in Europa mindestens bis zum Winter 2025 brauchen um russische Gasimporte ersetzen zu können.7 Die Gaspreise bleiben noch mehrere Jahre auf historischen Höchstständen.8
In so einem Geschäftsklima wird niemand freiwillig in Gaskraftwerke investieren. Es ist sogar egal, dass Erdgas jetzt als grün in der EU-Taxonomie gilt. Kohle ist das neue Erdgas.
Das erste eingemottete Kohlekraftwerk ging bereits zurück an den Strommarkt.9 Weitere werden folgen, um einen möglichen Blackout in den kommenden Wintern zu vermeiden.
Laut einer Kurzstudie der Uni Erlangen wird in den kommenden Jahren so viel Kohle wie möglich verbrannt werden. Die enorm gestiegenen Gaspreise dürften zu einer Minimierung der Gasverstromung führen.10
Das Paper sieht nicht nur den Kohleausstieg bis 2030 in Gefahr, sondern sogar den bis 2038. Allein durch Marktmechanismen und CO2-Bepreisung wird es keinen Kohleausstieg geben.
Fact Check: War der Zubau von 100 Gaskraftwerken überhaupt realistisch?
Erdgas als Brückentechnologie ist gestorben. Aber selbst vor dem Ukrainekrieg setzte der enorme Bedarf an Gaskraftwerken eine Grenze.
Bei neuen Gaskraftwerken rechnet man mit 4 bis 7 Jahren reiner Bauzeit.11. Dazu kommt noch Planung und Projektierung, wobei die Gaskraftwerke größtenteils an Standorten abzuschaltender Kohlekraftwerke gebaut werden könnten. Selbst wenn man von einer beschleunigten Planung ausgeht müssten alle gut 100 Gaskraftwerke parallel gebaut werden.
Das wäre mit großem Abstand der massivste Kraftwerksausbau, der jemals in so kurzer Zeit irgendwo auf der Welt versucht wurde. Gibt es überhaupt genug spezialisierte Unternehmen, um 100 Großbaustellen gleichzeitig zu unterhalten? Wo sollen die Facharbeiter dafür herkommen und wo die 100 Gasturbinen?
Der Zubau von 100 Gaskraftwerksblöcken scheint äußerst unrealistisch bis 2030. Selbst der Zubau von rund 30 GW Erdgas bis 2030 für den bisher geplanten langsamen Kohleausstieg bis 2038 wird nicht mehr zu schaffen sein. Das wären immer noch 60 der größten Gaskraftwerksblöcke.
Für jedes nicht rechtzeitig fertiggestellte Gaskraftwerk wird ein Kohlekraftwerk weniger abgeschaltet. Wenn die Versorgungssicherheit in Gefahr ist, gibt die Bundesnetzagentur ihr Veto. Zum Beispiel wurde das Kohlekraftwerk Heyden 4 bereits in der ersten Ausschreibungsrunde zum Kohleausstieg als systemrelevant eingestuft und in die Reserve überführt.
Auslastung: Wie häufig werden Backup-Kraftwerke gebraucht?
Das oben ist ein Graph der zu erwartenden Auslastung im Jahr 2030 für Backup-Kraftwerke mit Wetterdaten von 2015 bis 2021. Annahme ist, dass die Ausbauziele der Koalition in der EEG Novelle 2022 erreicht werden und der projektierte Stromverbrauch von 700 TWh/a ebenso. 12:
70% Auslastung bei den 5 GW am meisten genutzter Backup-Leistung
0,05% Auslastung bei den 5 GW am wenigsten genutzter Backup-Leistung
Die am wenigsten genutzten 5 GW Kraftwerkskapazität werden im Schnitt nur 4 Stunden pro Jahr gebraucht. Von den 6 betrachteten Jahren kommen sie sogar nur in einem Jahr überhaupt zum Einsatz. Mit den Wetterdaten vom 24. Januar 2017 ergibt sich eine 24-stündigen Extremsituation innerhalb einer längeren Dunkelflaute.13 Die restlichen 5 Jahre stehen sie still.
Es ist für das Klima fast egal, ob diese 4 Jahresstunden jetzt mit 5 GW Kohlekraftwerken oder Erdgaskraftwerken gedeckt werden. Wenn man heute 5 GW Erdgaskraftwerke neu bauen muss, ist das ebenfalls klimaschädlich. Noch klimaschädlicher wäre die für einige Kohlekraftwerke geplante Umrüstung auf Holzverbrennung.
Die am wenigsten genutzten 15 GW Kraftwerkskapazität werden zwar schon jedes Jahr gebraucht, aber auch nur 34 Jahresstunden im Schnitt. Laut Kohleausstiegsgesetz sollen 2030 noch 15 GW Kohlekraftwerke am Netz sein. Wenn die alle in der Sicherheitsreserve landen, wäre das für das Klima nicht schlechter als der Neubau von 15 GW Gaskraftwerken.
Angenommen alle 40 GW Kohlekraftwerke, die heute noch am Netz sind, würden in die Sicherheitsreserve überführt werden. Sie würden im Schnitt 319 Jahresstunden laufen, also mit 3,6% Auslastung. Sie müssten pro Jahr nur 1,6 TWh Strom produzieren, also 0,2% des Jahresstromverbrauchs. Zum Vergleich: 2021 stammten noch 162 TWh Elektrizität aus Kohle 14 mit rund 60% Auslastung bei Braunkohlekraftwerken und rund 30% Auslastung bei Steinkohlekraftwerken. Wir würden also zu gut 99% aus der Kohle aussteigen.
Backup CO2: Wie klimaschädlich ist ein Scheitern des Kohleausstiegs?
Kohle ist der dreckigste Energieträger. Jeden Tag sterben mehr als 10.000 Menschen an Luftverschmutzung15, ein Großteil davon durch Kohleverbrennung. Kohle hat außerdem die höchsten Treibhausgasemissionen.
Aber auch Erdgas stößt immer noch halb so viele Treibhausgase aus wie Kohle bei Berücksichtigung des Methanschlupfes. Laut Weltklimarat sind es rund 1000gCO2/kWh für Kohle und 500gCO2/kWh für Erdgas16
Im Jahr 2030 wollen wir die CO2-Emissionen pro Jahr auf 440 Millionen Tonnen senken (Klimaziel 65% Reduktion gegenüber 1990).17
Wie viele CO2-Äquivalente würden wir zusätzlich ausstoßen, wenn im Jahr 2030 die am wenigsten genutzten Backup-Kraftwerke Kohlekraftwerke statt Gaskraftwerke sind?
Zum Vergleich, im Jahr 2021 verursachte die Kohleverstromung gut 160 Millionen Tonnen CO2-Emissionen. Kohlekraftwerken in der Reserve sind also ungemein weniger klimaschädlich als die heutige Dauernutzung von Kohlekraftwerken. Das gilt selbst dann, wenn wir die heutige Kapazität von 40 GW beibehalten.
Kohlekraftwerke in der Reserve können viel Geld sparen, welches man besser in andere Klimaschutzmaßnahmen stecken könnte. Die CO2-Vermeidungskosten um 40 GW Kohle-Reserve durch neugebaute Gaskraftwerke zu ersetzen liegen grob geschätzt bei rund 50.000 Euro pro Tonne CO2 – unter der Annahme, dass ein Gaskraftneubau von einem GW rund eine Milliarde Euro kostet. Das ist extrem teuer im Vergleich zu üblichen CO2-Vermeidungskosten im zweistelligen oder niedrigen dreistelligen Bereich.
Zugegeben, das ist eine recht naive Betrachtung. Kohlekraftwerke unterliegen technischen Beschränkungen und können nicht einfach mal für eine Stunde Strom erzeugen. Sie können auch nicht eingemottet werden und trotzdem in wenigen Stunden startbereit sein. Das gilt insbesondere für Braunkohle, wo Förderung und Verbrennung eng verknüpft sind.
So lange wir Dunkelflauten von 24+ Stunden mindestens einen Tag vorhersagen können, sollten Kohlekraftwerke allerdings rechtzeitig einsatzbereit sein. Die CO2-Emissionen dürften zwar inklusive An- und Abfahren sowie eventueller Leerlaufzeiten höher sein. Aber auch bei einer Verdopplung, wäre das immer noch sehr wenig.
Wenn wir effizienten Klimaschutz betreiben wollen, lassen wir den Kohleausstieg platzen. Es kommt nicht darauf an Kohlekraftwerke abzuschalten, sondern so wenig Kohle wie möglich zu verbrennen.
Wenn man sich die ganzen Probleme beim Zubau von Gaskraftwerken ansieht, ist der Kohleausstieg sowieso schon gescheitert. Mehr dazu im Rest des Artikels.
Finanzierung von Gaskraftwerken: EU Taxonomie & Kapazitätsmarkt
100 Gaskraftwerke wollen erstmal finanziert sein, zumal es immer schwieriger wird damit Geld zu verdienen. Wie bereits bei der Auslastung erwähnt, steht die Hälfte der Gaskraftwerke 95% der Zeit still. Im Schnitt über alle Backup-Kraftwerke sind es magere 24% Auslastung – falls die Ampel-Ausbauziele für Wind und Solar 2030 erreicht werden.
Bei den Gestehungskosten wird mit rund 70% Kapazitätsfaktor bei GUD-Kraftwerken und 30% bei offenen Gasturbinen gerechnet.18 Wenn die Gaskraftwerke deutlich weniger benötigt werden, steigen die Kosten pro kWh, weil die Fixkosten für Bau und Instanthaltung mehr ausmachen.
Die mageren Aussichten auf Profite locken also keine Investoren mehr. Auch andere Risiken von Gaskraftwerken sind nicht absehbar. Schon heute protestieren Aktivisten gegen Erdgas-Infrastruktur. Selbst die Grünen-Basis und Energiewendebefürworter wie Kemfert sprechen sich gegen Erdgas aus. Und das obwohl Erdgas für den Kohleausstieg und die Energiewende unbedingt gebraucht wird.
Das alles macht die Finanzierung nicht einfach, trotz erfolgreichem deutschen Greenwashing in der EU-Taxonomie. Deutschland hat es geschafft fossiles Erdgas als Brückentechnologie deklarieren zu lassen, obwohl es klimaschädlich ist. So sollen Investoren gelockt werden, die nach “grünen” Investments suchen.
Energiekonzerne erwarten aber keinen Neubau von Gaskraftwerken durch die EU-Taxonomie 19 Laut der Gaslobby sind Neubauten ohne einen Kapazitätsmarkt nicht rentabel.20
In einem Kapazitätsmarkt wird das Vorhalten von Backup-Kapazität bezahlt anders als im deutschen “Energy-Only”-Markt, wo nur die Bereitstellung von Energie entlohnt wird. Immer mehr Länder richten einen Kapazitätsmärkte ein. In Deutschland soll es keinen Kapazitätsmarkt geben. Wir haben stattdessen ab dem Winter 2020/2021 eine Kapazitätsreserve eingerichtet, aber nur für 2 GW Leistung. Das ist ein schlechter Witz.
Wasserstoff-Gaskraftwerke: Umrüstung von Methan & H2-Ready
Erschwerend kommt beim Bau der Gaskraftwerke die vorgesehene Umrüstung auf Wasserstoff hinzu. Die soll laut Klimaminister Habeck bereits im Jahr 2035 passieren, also nur kurz nach dem beschleunigten Kohleausstieg.21 Es müssten also die Brennkammern aller neugebauten Gaskraftwerke ausgetauscht werden, bevor sich diese Kraftwerke auch nur annähernd amortisiert haben.
Auch technisch ist die Umstellung auf Wasserstoff alles andere als einfach. Auf Netzgröße skalierbare Wasserstoffkraftwerke gibt es noch nicht einmal auf dem Papier.22 Die Wasserstoffversprödung von Stahl ist ein großes Problem. Wegen dem Auftreten von atomaren Wasserstoff bei hohen Temperaturen ist die Verbrennung von Wasserstoff noch schwieriger zu handhaben als die Lagerung und Transport. Auch diese Fragen der Gasinfrastruktur sind ungeklärt.
Das höchste der Gefühle sind heute 25% Beimischung von Wasserstoff zum Erdgas bei der Verbrennung in großen Gasturbinen. Im deutschen Erdgasnetz sind bisher aber nur 10% Beimischung möglich mit eventueller Aufrüstung auf 20%.23 Wasserstoff-Technologie wirkt so unausgereift, wie Photovoltaik in den Achtzigern. Sie soll aber im Rekord-Tempo zur Marktreife subventioniert werden.
Die Stolpersteine bei der Entwicklung einer reinen Wasserstoffwirtschaft könnte die Methanisierung als Alternative attraktiv machen. Grünes Methan könnte man problemlos in Erdgasnetzen speichern und in heutigen Gaskraftwerken verbrennen, ohne teure und langwierige Umrüstungen. Die Wirkungsgrade sind etwas schlechter aber im Vergleich zu den sowieso nötigen Wasserstoff-Importen nicht signifikant. Das dafür nötige Carbon Capture ist allerdings noch völlig unausgereift.
Die Einrichtung einer globalen Wasserstoffwirtschaft bis 2040 mit reiner Wasserstoff-Infrastruktur und signifikanten Importen von grünem Wasserstoff klingt nach einem Luftschloss. Wenn das scheitert, bleiben wir beim klimaschädlichem Erdgas.
“Wasserstoff-Import” kann man quasi als Codewort für “Nord Stream 2” lesen.
Fazit zum Kohleausstieg Deutschland bis 2030 / 2038
Ein 99%-iger Ausstieg aus der Kohle wäre besser für das Klima als ein 100%-iger. Weder bis 2030 noch bis 2038 sollten wir mehr Kohlekraftwerke abschalten als altersbedingt nötig.
Für effektiven Klimaschutz behalten wir möglichst viele Kohlekraftwerke als minimal genutzte Reserve. Das schadet dem Klima kaum und spart viel Geld, welches an anderer Stelle mehr bewirkt.
Es kommt nicht darauf an, wann wir die Kohlekraftwerke abschalten. Es kommt darauf an, wie viel Kohle wir noch verbrennen.
Leider hat díe durch den Ukrainekrieg eskalierte Energiekrise dafür gesorgt, dass Erdgas als Brückentechnologie gestorben ist. Wir werden also noch sehr viel Kohle verbrennen…
Updates:
09.02.2022: Erstmals veröffentlicht.
03.08.2022: Update mit der Bedeutung des Ukrainekriegs.
Europäische Gasversorgungssicherheit aus technischer und wirtschaftlicher Perspektive vor dem Hintergrund unterbrochener Versorgung aus Russland Fraunhofer (2022)
