Lernen aus der Zukunft

Die Zielvorgabe ist klar: 65 Prozent des Stroms, der im Jahr 2030 in Deutschland verbraucht wird, soll aus Erneuerbaren Energien stammen. Betrachtet man Hamburg und Schleswig-Holstein zusammen, so waren es bereits im Jahr 2017 rund 73 Prozent. Auf die Hansestadt entfielen allerdings lediglich drei Prozent. Schleswig-Holstein dagegen hätte als Nachbar Skandinaviens, der über zahlreiche Anbindungen an die Übertragungsnetze und zu Offshore-Windparks verfügt, seinen Bedarf rechnerisch völlig aus regenerativen Quellen decken können. Doch in Schleswig-Holstein und Hamburg blieben 2017 insgesamt 3.265 Gigawattstunden ungenutzt. Damit fallen in der Region knapp 60 Prozent des gesamten Einspeisemanagements im Bundesgebiet an.

Wie können Regionen mit hohem Erneuerbaren-Überfluss anderen etwas davon abgeben? Die Gegebenheiten in Norddeutschland liefern eine Blaupause für das, was im ganzen Bundesgebiet Wirklichkeit werden soll. Das macht die Region mit 4,5 Millionen Menschen zum idealen "Reallabor". Gemeint ist damit ein Experimentierraum, in dem auf Zeit Technologien und ihr regulatorischer Rahmen erprobt werden sollen. "Derzeit stecken wir mitten in der zweiten Phase der Energiewende", sagt Prof. Dr. Werner Beba, Projektkoordinator im norddeutschen Reallabor, das den Namen "NEW 4.0" trägt. "In dieser Phase geht es nicht mehr allein um den flächendeckenden Ausbau Erneuerbarer Energien, sondern darum, innovative Technologien in einem stabilen Gesamtsystem zu integrieren, das wirksamen Klimaschutz und eine sichere Energieversorgung in einem funktionierenden Markt vereint." Für Unternehmen sieht Beba darin eine Chance, da ihre Innovationskraft gefragt sei. Sie sollen Antworten auf die Frage finden, wie 2035 der im Norden verbrauchte Strom zu 100 Prozent erneuerbar sein kann. Von List bis Lauenburg forschen an dieser und weiteren Fragen im norddeutschen Reallabor 60 Partner aus Wissenschaft, Politik und Wirtschaft.

Einer davon ist Vattenfall: Damit Windenergie künftig effizienter genutzt werden kann, hat das Unternehmen Ende 2018 am Windpark Curslack einen Lithium-Ionen-Batteriespeicher in Betrieb genommen. Die Batterien, die übrigens von BMW mit den gleichen Akkumodulen wie die E-Mobile des Autobauers ausgerüstet werden, nehmen an der Schnittstelle zwischen Windpark und öffentlichem Netz bis zu 792 Kilowattstunden Strom auf.

Die Reallabore als neue Säule der Energieforschung

Im Koalitionsvertrag hielt die Regierung fest, die Reallabore sollten "als weitere Säule der Energieforschung" ausgebaut werden. Das 7. Energieforschungsprogramm, das im Oktober 2018 beschlossen wurde, führt die "Reallabore der Energiewende" als neue Programmsäule. Sie sollen größer und thematisch umfassender sein als reine Demonstrationsprojekte. Zudem sollen sie Wege zu "regulatorischem Lernen" eröffnen, einzelne Regulierungen sollen zeitlich befristet außer Kraft gesetzt werden. Lange bevor die Reallabore zur Säule der Energieforschung wurden, hat das Bundeswirtschaftsministerium das SINTEG-Programm aufgelegt. Die Abkürzung steht für "Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende" und für das erste Reallabor. Darin werden Unternehmen, die sich mit einer Innovation beteiligen, zum Beispiel die EEG-Umlage oder Netzentgeltzahlungen zumindest teilweise erstattet.

Wie wichtig dieser Baustein auch für künftige Reallabore ist, erklärt Dr. Oliver Weinmann, Geschäftsführer der Vattenfall Europa Innovation GmbH. Außer dem Speicher im Windpark hat Vattenfall im NEW-4.0-Projekt eine Power-to-Heat-Anlage gebaut. Wie ein Durchlauferhitzer erwärmt die Anlage – angetrieben von überschüssigem Windstrom – Wasser, das anschließend in das Fernwärmenetz eingespeist wird. Sektorkopplungsvorhaben wie dieses gelten als Weg in ein Energiesystem, in dem Erzeugung und Verbrauch von Erneuerbaren aufeinander abgestimmt sind. Doch "selbst wenn der Strom für null Euro verfügbar wäre, wäre der Betrieb einer solchen Anlage aufgrund der staatlichen Abgaben, insbesondere der Stromsteuer, heute immer noch unwirtschaftlich", sagt Weinmann.

Sicherer Pfad durch das "Tal des Todes"

Über Hürden wie diese stolpert manches Unternehmen, das einen Beitrag zur Energiewende leistet. "Wir beobachten beim entscheidenden Schritt zur Marktreife eine Förderlücke", sagt Jekaterina Grigorjeva vom Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI). Viele Innovationen schafften es nicht in den Markt, weil sie vorher in das "Tal des Todes" stürzten, kritisierte der Verband im vergangenen Jahr. Denn im marktnahen Bereich kann staatliche Förderung als verbotene Beihilfe gelten. Doch was genau bedeutet "marktnah"? Nicht bei Einzeltechnologien sieht der BDI die Lücke, sondern bei ausgereiften Innovationen, die in neuem Kontext zusammenwirken sollen. Grigorjeva beschreibt die Herausforderung so: "Man stelle sich drei verschiedene Technologien vor. Ihr technologischer Reifegrad liegt bei acht oder sogar neun. Verbindet man sie aber zu einem innovativen Konzept, kann dessen Reifegrad deutlich drunterliegen." Ein Beispiel aus der Windkraft: "In einer Einzelbetrachtung sind Windräder eine ausgereifte Technologie", so Grigorjeva. Anders stehe es aber um die Optimierung der bestehenden Windparks durch die Installation von Sensorik oder ihre Anbindung an Power-to-X-Anlagen.

Im geschützten Rahmen der Reallabore sollen Wegbereiter der Energiewende einen sicheren Pfad durch das "Tal des Todes" finden. Nach Vorstellung des BDI sollen sich Unternehmen mit ihrem Projekt um die Anwendung einer Experimentierklausel bewerben. Entschieden werden soll anhand mehrerer Kriterien, etwa: Welches CO₂-Minderungspotenzial birgt das Konzept, welchen Beitrag leistet es zur Versorgungssicherheit beziehungsweise zur Netzstabilität?

"Power-to-Heat ist keine Raketenwissenschaft"

In den fünf Regionen des SINTEG-Programms entstehen schon heute Musterlösungen für die technischen, wirtschaftlichen und regulatorischen Herausforderungen der Energiewende. Auch NEW 4.0 erhält als ein "Schaufenster" rund 44 Millionen Euro vom Wirtschaftsministerium. "Innovative Technologien kommen so voran", sagt Oliver Weinmann, der bei NEW 4.0 auch Mitglied des Führungsgremiums ist. Jedoch erhofft er sich von künftigen Reallaboren eine andere Herangehensweise, als er von SINTEG kennt: Als NEW 4.0 den Antrag stellte, sei von einer Veränderung der Regulatorik nicht die Rede gewesen; stattdessen bot das BMWi an, etwaige finanzielle Nachteile auszugleichen. Für Weinmann der falsche Ansatz: Ändere sich nichts an der Regulatorik, "hätte man auch in Zukunft nur Detaillösungen und würde keinen Schritt hin zum Roll-out nötiger Technologien gehen". An technischer Machbarkeit hapert es für ihn dagegen nicht: "Eine Power-to-Heat-Anlage zu bauen ist keine Raketenwissenschaft."

Wie genau die Reallabore künftig aussehen sollen, erarbeitet derzeit eine Projektgruppe im Auftrag des Wirtschaftsministeriums. Auch bestehende Vorhaben hat die Projektgruppe unter die Lupe genommen. Dabei reifte die Einsicht, dass sich bisher nur wenige davon als Reallabore eigneten. Der Grund: Bei vielen sei das regulatorische Erkenntnisinteresse eher gering. Meist gehe es um ein "Möglichmachen" von innovativen Geschäftsmodellen und Technologien, "ohne dass von Seiten der Verwaltung explizit nach einer guten beziehungsweise besseren Rechtsetzung gestrebt wird", so das Ministerium. Wenn die Experimentierklauseln nicht klar seien und die Hemmnisse beseitigten, glaubt Werner Beba, sei die Bereitschaft der Industrie gering, sich an Demonstratoren in Reallaboren zu beteiligen.

Aus dem Labor in die Realität

Für NEW 4.0 wie für vier weitere Schaufenster der Energiewende endet 2020 die SINTEG-Förderung. Das BMWi-Programm soll Erkenntnisse darüber liefern, wie der künftige Energiewendepfad verlaufen könnte. Für NEW 4.0 würde man eine Förderverlängerung begrüßen, so Oliver Weinmann. "Allerdings brauchen wir mittel- bis langfristig einen stabilen regulatorischen Rahmen, der den aktuellen Transformationsprozess aufgreift." Auch Jekaterina Grigorjeva vom BDI bekräftigt: "Die Frage ist: Können Reallabore wie die jetzigen SINTEG-Projekte auch ohne Experimentierklausel weiter wirtschaftlich betrieben werden?" Der Verband fordert einen strukturierten Evaluierungsprozess. Es müsse klar werden, welche regulatorischen Anpassungen auf lange Sicht gebraucht würden. "Schließlich kann nicht die ganze Energiewende in Reallaboren stattfinden."

Text: Leonore Falk