Klimaschutz aus der Wüste

Mit heimischem Öko-Strom allein wird die Energiewende kaum gelingen. Umso wichtiger ist es, bereits heute auch an den Import der Energie der Zukunft zu denken – zum Beispiel grüner Wasserstoff und E-Fuels. Doch wo sollen sie herkommen? Wüstengebiete in der sogenannten MENA-Region, also in Nordafrika und dem mittleren Osten, gelten als aussichtsreiche Kandidaten.

Windkraft und Photovoltaik gehören hierzulande zu den wichtigsten Stützen der Energiewende. Diesen Technologien ist es zu verdanken, dass in Deutschalnd immer mehr Ökostrom erzeugt wird – wozu auch Wasserkraft und Biomasse einen Beitrag leisten. Um die Pariser Klimaziele zu erreichen, genügt das nicht. Dafür müsste der CO2-Ausstoß in Deutschland vor allem in jenen Bereichen sinken, in denen bislang vor allem fossile Energieträger zum Einsatz kommen: im Flug- und Schifffahrtsverkehr, in Kraftfahrzeugen und in der Wärmeversorgung. Dies könnte durch eine Verbesserung der Energieeffizienz und den verstärkten Einsatz erneuerbaren Stroms zumindest teilweise gelingen.

Ob das ausreicht, ist jedoch mehr als fraglich. Denn bezogen auf den gesamten Endenergieverbrauch in Deutschland leistete der Ökostrom im Jahr 2018 einen Anteil von gerade einmal neun Prozent. Wenn bis 2030 wirklich die von der Bundesregierung angestrebten zehn Millionen Elektro-Pkw und zwei Millionen Wärmepumpen im Einsatz sein sollen, ist also ein erheblicher Zuwachs nötig. Denn diese als klimaschonend geltenden Technologien entfalten ihre Wirkung nur dann, wenn sie mit 100 Prozent erneuerbar erzeugtem Strom betrieben werden.

Doch ist der erforderliche Ausbau der Ökostrom-Erzeugung machbar? Wind und Sonnenschein sind hierzulande eher unzuverlässige Energiequellen und der Bau von Windkraftanlagen ist bereits heute oft heftig umstritten.

Alternative Kraft- und Brennstoffe als dritte Säule der Energiewende

Zusätzlich zur Steigerung der Energieeffizienz und dem Ausbau der Anwendungstechniken für elektrischen Strom bilden daher alternative, treibhausgasreduzierte Kraft- und Brennstoffe die dritte Säule der Energiewende. Neben fortschrittlichen Biobrennstoffen gelten dabei vor allem Fuels, die mittels erneuerbaren Stroms hergestellt werden, als aussichtsreich: grüner Wasserstoff und seine Folgeprodukte – E-Fuels, Power-to-X (PtX) Produkte oder auch Powerfuels genannt.

„Powerfuels bieten Lösungen für Energiewende und Klimaschutz, wo Energieeffizienz und erneuerbarer Strom allein nicht ausreichen.“

Andreas Kuhlmann

Vorsitzender der Geschäftsführung, Deutsche Energie-Agentur (dena)

„Damit Powerfuels ihr Potenzial entfalten können, braucht es faire Rahmenbedingungen für CO2-sparende Technologien. Immer mehr Regierungen und Unternehmen beginnen, sich mit dieser Frage zu beschäftigen“, so Kuhlmann weiter. Die von der dena moderierte Global Alliance Powerfuels, ein branchenübergreifender Zusammenschluss von Unternehmen und Verbänden, hat es sich zum Ziel gesetzt, die Herausbildung eines weitweiten Marktes für die neuen Kraft- und Brennstoffe voranzubringen.

Sonne und Wind aus der Wüste importieren 

Die globale Perspektive ist dabei von besonderer Bedeutung. Denn die Grundidee besteht darin, erneuerbaren Strom dort zu produzieren und in Form von Wasserstoff und E-Fuels zu speichern, wo Sonne beziehungsweise Wind in ausreichendem und stetigem Maße vorhanden sind – und die Produktionskosten dementsprechend niedrig. So könnten Wind und Sonnenschein gewissermaßen nach Deutschland importiert werden.

Zu den möglichen Standorten für die Produktion von grünem Wasserstoff und E-Fuels zählen Staaten im Mittleren beziehungsweise Nahen Osten und in Nordafrika, der sogenannten MENA-Region (MENA steht für Middle East und North Africa). Diese Länder verfügen zumeist über große, das gesamte Jahr über sonnenreiche Wüstenflächen und oftmals auch über wind- und sonnenreiche Küstenregionen. Hier erneuerbaren Strom zu produzieren ist eine schlüssige Idee.

Desertec als Wegbereiter

Das Konzept ist daher auch nicht völlig neu: Bereits 2009 wurde die Desertec-Initiative ins Leben gerufen. Die damals vor allem von deutschen Industrieunternehmen öffentlichkeitswirksam präsentierte Idee sah vor, den europäischen Mangel an Ökostrom vor allem durch Solarkraftwerke in Nordafrika zu beheben. Doch auf anfängliche Euphorie folgte Ernüchterung: Schon nach wenigen Jahren schien das Projekt an den vielfältigen technischen, politischen und ökonomischen Herausforderungen zu scheitern. Um Desertec wurde es still.

Die ursprüngliche Vision blieb zwar unvollendet, doch die Idee lebt, etwas abgewandelt, weiter. Mit den internationalen Verpflichtungen zum Klimaschutz ist der Desertec-Ansatz wieder hochaktuell. Auch die Desertec Industrial Initiative gibt es noch. Sie nimmt für sich in Anspruch, die Solar- und Windenergienutzung vorangebracht zu haben. Und tatsächlich werden immer mehr Projekte zur Nutzung erneuerbarer Energie in Nordafrika sowie dem Nahen und Mittleren Osten aus der Taufe gehoben. Verglichen mit dem, was potenziell möglich wäre, sind die aktuellen Maßnahmen noch bescheiden. Wenn jedoch erst einmal solche Ökostrommengen produziert werden, dass es auch für den Export reicht, könnte PtX sich als lohnendes Geschäftsfeld für die Länder der MENA-Region erweisen.

Für die Zukunft stehen demnach weniger die Leitungstransporte von grünem Strom aus der MENA-Region im Fokus, sondern die Erzeugung und der Export von Wasserstoff oder synthetischen Energieträgern auf PtX-Basis.

Forschungsprojekt zu MENA-Fuels

Dass ein globaler PtX-Markt für die künftigen Erzeugerländer attraktive Perspektiven bietet, haben in der Vergangenheit bereits Untersuchungen gezeigt. Insbesondere für Staaten, deren Wirtschaftsmodell derzeit noch stark auf dem Export von fossilem Öl und Gas beruht, ergeben sich daraus neue Möglichkeiten. Politisch und ökonomisch ein nicht zu unterschätzender Aspekt.

Doch welche Potenziale sind in den einzelnen Staaten verfügbar? Was für Kosten entstehen, und mit welchen Mitbewerbern ist zu rechnen? Diesen und weitere Fragen geht zum Beispiel aktuell das Forschungsprojekt MENA-Fuels nach, in dem das Wuppertal Institut, das izes-Institut sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammenarbeiten. Bis Anfang 2022 untersuchen die Wissenschaftler unter anderem, wie eine volkswirtschaftlich optimierte Deckung der synthetischen Kraftstoffbedarfe in der Zukunft gestaltet werden könnte. Dabei wird insbesondere auch analysiert, welche Anteile aus heimischen Quellen gedeckt und welche aus der MENA-Region importiert werden können, und ob die Kraftstoffe selbst oder ihre Vorprodukte Elektrizität, Wasserstoff oder Zwischenprodukte importiert werden sollten.

Grafik: IWO

Marokko als Vorreiter?

Auch in der Bundespolitik wird die Bedeutung von Wasserstoff, E-Fuels und Co. zunehmend anerkannt. Hieraus ergeben sich weitere Aspekte, die bei der Entwicklung internationaler Partnerschaften wichtig sind. Das Bundesumweltministerium etwa hat im vergangenen Jahr ein eigenes PtX-Aktionsprogramm entwickelt, zu dem es begleitend heißt: „Bei der Auswahl von Kooperationspartnern ist ein zentrales Kriterium, dass der durch PtX getriebene Ausbau der erneuerbaren Energien in diesen Ländern sowohl den eigenen Bedarf als auch neu entstehende Exportmärkte bedient – und nicht etwa die parallele Nutzung von fossilen Energieträgern oder Atomenergie zementiert oder gar ausgebaut wird.“ Auch die politische Stabilität, der Stand der Beziehungen zur Bundesrepublik, die bereits vorhandenen technischen Anlagen sowie die bestehende Infrastruktur sind wichtige Kriterien hinsichtlich künftiger Kooperationsmöglichkeiten.

Ein Land, das in diesem Zusammenhang derzeit öfter genannt wird, ist Marokko. Die durchschnittlichen Onshore-Windgeschwindigkeiten liegen dort gut anderthalb Mal höher als in Deutschland. Noch eindeutiger fällt der Vergleich der durchschnittlichen jährlichen Sonnenscheinstunden aus. Kein Wunder also, dass der nordafrikanische Staat verstärkt auf erneuerbare Energien setzt. Allein der etwa 130 Kilometer südöstlich von Marrakesch gelegene Noor-Ouarzazate-Komplex, ein Solarthermiekraftwerk, hat eine Leistung von 580 Megawatt und ist damit eines der größten seiner Art weltweit.

Studie bescheinigt großes Potenzial

Laut Prof. Dr. Wolfgang Eichhammer vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung könnte Marokko langfristig zwei bis vier Prozent der weltweiten Nachfrage nach PtX-Produkten decken. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass es derzeit noch schwierig ist, genau zu beziffern, wie groß die globale Nachfrage einst sein wird. Eichhammer ist einer der Autoren der „Study on the opportunities of Power-to-X in Morocco“, die im Herbst 2019 vorgestellt wurde.

Marokkos strategische geografische Nähe zu Europa, sein außergewöhnliches Potenzial im Hinblick auf Wind- und Sonnenenergie, insbesondere im Süden des Landes, sowie seine aktuelle und zukünftige Hafen- und Gasinfrastruktur würden das Land zu einem potenziellen Lieferanten von grünen Molekülen mit sehr hohem Mehrwert machen. So lautet eines der zentralen Ergebnisse. Dabei geht es laut Studie nicht nur um grünen Wasserstoff. Für Marokko beständen gerade auch im Hinblick auf die Herstellung von synthetischem Ammoniak als Grundlage für Düngemittel große Chancen.

Risiken sollten berücksichtigt werden

Die Fraunhofer-Studie macht aber auch klar, dass PtX nicht nur Lösungen bietet sondern auch Herausforderungen birgt. Prof. Eichhammer verweist etwa auf Flächen-, Wasser- und Ressourcenverbrauch: „Investitionen in Technologien, die fossile Energieträger ersetzen, dafür aber andere ökologische Risiken mit sich bringen, müssen wohlüberlegt sein und an Nachhaltigkeitskriterien geknüpft werden.“ Er betont auch, dass die direkte CO2-Abscheidung aus der Luft, die Voraussetzung zur Gewinnung von E-Fuels ist, technisch zwar möglich, aber momentan noch teuer sei.

Eine andere Untersuchung, die Studie „Status und Perspektiven flüssiger Energieträger in der Energiewende“ von Prognos, die ebenfalls die MENA-Region in Betracht zieht, stellt jedoch eine deutliche Kostendegression für PtX- und speziell Power-to-Liquid (PtL)-Produkte in Aussicht. Wichtige Voraussetzung hierfür sei ein groß-industrieller Einstieg in die PtX respektive PtL-Technologie. Neben den dafür notwendigen Weiterentwicklungen in der Anlagentechnik, die hierzulande etwa in Form von Reallaboren vorangetrieben wird, könnte der Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung in Marokko und anderen MENA-Staaten dafür die Grundlage bieten.

Erstellt wurde die oben zitierte Fraunhofer-Studie zu den Möglichkeiten von Power-to-X in Marokko übrigens im Auftrag der Deutsch-Marokkanischen Energiepartnerschaft PAREMA, die 2012 begründet wurde – und damals noch deutlich unter dem Vorzeichen der Desertec-Idee stand. Der Gedanke, erneuerbare Energie zu importieren, hat sich also gehalten. Nur werden es in Zukunft eher Moleküle als Elektronen sein, die ihren Weg nach Deutschland finden.

2 Kommentare

  1. Simon

    Liebe Damen und Herren,
    danke für diesen tollen Artikel und die Einblicke, welche Wege es gibt, erneuerbare Energien weiter voran zu bringen. Sie haben im Zusammenhang mit den E-Fuels auch auf die Solarthermiekraftwerke in Marokko hingewiesen. Inwiefern ist die Fuel-Technologie der Solarthermie aus Ihrer Sicht überlegen? Die höheren Kosten haben sie ja schon angesprochen. Ist es nicht das, was es am Ende zum Scheitern verurteilt?
    Beste Grüße
    Simon

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  2. ffb-Redaktionsteam

    Lieber Simon,

    vielen Dank für deinen Kommentar und dein Interesse an dem Thema. Um es ganz klar zu sagen: Aus unserer Sicht geht es bei den verschiedenen Technologien nicht um ein „Entweder-oder“, sondern um ein „Sowohl-als-auch“. Jede Technologie hat ihre Stärken und Schwächen, auch abhängig davon, wie sie genutzt werden.

    Die MENA-Staaten verfügen über besonders günstige Bedingungen für die Gewinnung erneuerbarer Energie. Diese Energie kann von den Menschen vor Ort auf verschiedenste Weise selbst genutzt werden. Sie kann aber auch zusätzlich exportiert werden – in Regionen mit weniger Sonne und Wind. Hier kommen dann E-Fuels ins Spiel.

    Umweltbedingungen und z. T. auch Flächenmangel sorgen dafür, dass z. B. Deutschland zukünftig, auch nach einem verstärkten Ausbau entsprechender Erzeugungsanlagen, nicht genug Öko-Strom wird produzieren können, um den eigenen Energiebedarf zu decken. Hier können E-Fuels helfen, da durch sie der Import erneuerbarer Energie mithilfe der bereits vorhandenen Infrastruktur möglich wird. So wie bislang fossiles Öl und Gas, könnte Deutschland künftig treibhausgasneutrale E-Fuels oder Vorprodukte importieren. Studien zeigen, dass das zu wettbewerbsfähigen Preisen möglich wäre: https://futurefuels.blog/in-der-theorie/wie-wird-klimaschutz-bezahlbar/.

    Viele Grüße
    Dein ffb-Redaktionsteam

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