Wieviel Energie braucht die Welt?

In der letzten Ausgabe des T&Emagazins gab es einen Artikel von Martin Hund zum Thema „Energiewende auf einem Bierdeckel“. Erläutert wurde die Energiewende als der globale Übergang von fossilen Brennstoffen zu nachhaltigen, erneuerbaren Energien, wobei elektrischer Strom als zentraler Energieträger der Zukunft hervorgehoben wurde. Die Herausforderungen und notwendigen Maßnahmen zur erfolgreichen Umsetzung der Energiewende in Deutschland sind grob zusammengefasst die Modernisierung der Stromnetze, die Nutzung von Energiespeichern und die intelligente Steuerung von Energieerzeugung und -verbrauch.
Nun stellt sich allerdings die Frage, ob sich die riesigen Energiemengen, die wir heute und in Zukunft benötigen, überhaupt durch Sonne und Wind abbilden lassen.

Die Notwendigkeit einer globalen Energiewende

Die Welt steht vor zwei der größten Herausforderungen: die Bewältigung des Klimawandels und die Abkehr von fossilen Energieträgern. Fossile Brennstoffe sind nicht nur eine Hauptursache für die globale Erderwärmung, sondern auch begrenzt und geopolitisch konfliktbelastet. Eine Lösung liegt auf der Hand: die Umstellung des weltweiten Energiebedarfs auf erneuerbare Energien. Die Experten arbeiten inzwischen weltweit an Strategien, mit denen dieses Ziel erreichbar ist – durch technologische Innovationen, Effizienzsteigerung und massive Investitionen in erneuerbare Energien. Dieser Artikel gibt Einblicke in die Herausforderungen und die Schritte hin zu einer nachhaltigen Energiezukunft.

Wie wird die Welt heute mit Energie versorgt?

Der globale Energiebedarf beträgt derzeit etwa 165 Petawattstunden (PWh) pro Jahr (2021, Wikipedia). Die präzise Ermittlung dieser Zahl ist aufgrund der unterschiedlichen Angaben aller Länder etwas schwierig, aber für rückwirkende Jahre gibt es dennoch diese belastbare und anerkannte Schätzung. Dieser Bedarf wird aktuell zu drei Vierteln (132 PWh) durch fossile Brennstoffe gedeckt, während erneuerbare Energien lediglich, aber immerhin 33 PWh beisteuern. Nicht enthalten sind Bedarfe an fossilen Rohstoffen für Nicht-Energieanwendungen wie z.B. die Kunststoffindustrie. Eine detaillierte Analyse zeigt, wie die fossilen Energieträger genutzt werden (Investor Day 2023, Tesla):

5 % gehen in den Flug- und Schiffsverkehr
17 % werden von der Industrie verbraucht
22 % fließen in die Heizung von Gebäuden
21 % werden für den Straßenverkehr genutzt
35 % dienen in Kraftwerken der allgemeinen Stromversorgung.

Dieser Energiemix ist nicht nachhaltig. Der immense Verbrauch fossiler Energien hat nicht nur katastrophale Auswirkungen auf die Umwelt, sondern ist auch ineffizient. Hier setzt die Vision an, fossile Energien durch erneuerbare Energien zu ersetzen.

Zur grünen Zukunft
Die Umstellung auf erneuerbare Energien birgt ein überraschendes Potenzial: Durch effizientere Technologien können wir den Gesamtenergiebedarf erheblich reduzieren. Aktuell liefern fossile Energien 132 PWh. Würden diese durch erneuerbare Energien ersetzt, wären aufgrund der besseren Wirkungsgrade nur noch 49 PWh zusätzliche Energie nötig. Zusammen mit den bereits bestehenden 33 PWh aus erneuerbaren Quellen ergibt sich ein Gesamtbedarf von 82 PWh. Dieser Schritt würde nicht nur Emissionen senken, sondern auch die Energieeffizienz weltweit verbessern. Gemessen an der bereits erzielten Durchdringung an erneuerbaren Energien erscheint diese Zahl plötzlich nicht mehr unrealistisch. Allerdings benötigt man nicht nur die Energiemenge. Der Wandel erfordert auch ein strukturelles Umdenken, wie und wann wir Energie einsetzen.

Säulen der Energiewende

Die Umstellung auf erneuerbare Energie erfordert den Einsatz einer Vielzahl von Technologien, die gemeinsam das Ziel einer nachhaltigen Energiezukunft verwirklichen können:

Photovoltaik: Solarenergie ist eine der effizientesten und kostengünstigsten erneuerbaren Energien. Die rapide sinkenden Preise und die hohe Skalierbarkeit machen sie zu einem zentralen Bestandteil der Energiewende.

Windkraft: Onshore- und Offshore-Windanlagen sind bereits weit verbreitet und bieten enorme Kapazitäten. Ihre Integration ins Energiesystem ist essenziell.

Energiespeicher: Sie sind unverzichtbar, um Schwankungen bei der Energieerzeugung auszugleichen und eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten. Dazu zählen Batteriespeicher für den Ausgleich von kurzfristigen Schwankungen über Stunden und Tage. Aber auch eine längerfristige Pufferung muss gewährleistet werden z.B. über Pumpspeicherkraftwerke oder die Umwandlung zu Wasserstoff während energiereicher Tage zur Überbrückung von Dunkelflauten, vor allem im Winter.

Ausbau intelligenter Netze: Stromnetze müssen für die Integration von Solar- und Windenergie ausgebaut werden. Sie sind erforderlich, um zukünftig dezentral erzeugte Energie zum richtigen Zeitpunkt an die erforderlichen Stellen zu transportieren. Die länderübergreifende Verteilung von Energie im Abgleich mit steuerbaren Verbrauchern wird insbesondere dann funktionieren, wenn das Dispatching (optimale Verteilung und Zuordnung) der Energieflüsse digitalisiert und automatisiert stattfindet.

Wasserstoff: Besonders in der Industrie bietet grüner Wasserstoff eine nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen.

eFuels: Durch überschüssige Elektrizität gewonnene Flüssigbrennstoffe können spezifische Bedarfe decken wie z.B. im Flug- und Schiffsverkehr.

Ökonomische Dimension

Die Energiewende erfordert erhebliche Investitionen, doch die Vorteile überwiegen langfristig. Fossile Energien sind nicht nur klimaschädlich, sondern verursachen hohe externe Kosten durch Umwelt- und Gesundheitsschäden. Investitionen in erneuerbare Energien schaffen Arbeitsplätze, fördern Innovationen und machen Länder unabhängiger von fossilen Rohstoffimporten. Zudem sind erneuerbare Energien mittlerweile in vielen Regionen die kostengünstigste Energiequelle. Wer bedauert, dass durch die Energie- und Verkehrswende unter Umständen auch Arbeitsplätze verlagert werden, der sollte beachten, dass das Potenzial für den Arbeitsmarkt durch diese Technologien unter dem Strich größer ist. Man muss diese Chance lediglich ergreifen und darf sie nicht ungenutzt verstreichen lassen, insbesondere durch zu langes Zögern oder Festhalten an Bewährtem – Schlagwort Technologieoffenheit.

Eine emissionsfreie Welt

Die Umstellung des weltweiten Energiebedarfs auf erneuerbare Energien ist keine utopische Vision, sondern ein machbares Ziel. Experten schätzen, dass ein vollständiger Umstieg bis 2050 erreichbar ist. Das erfordert allerdings den politischen Willen, wirtschaftliche Investitionen und gesellschaftliche Akzeptanz. Wenn diese Faktoren zusammenkommen, können wir eine emissionsfreie Welt schaffen, die nicht nur nachhaltiger, sondern auch gerechter ist. Die Transformation muss allerdings schnell erfolgen, da die Zeit drängt. Klimaziele lassen sich nur durch entschlossenes Handeln erreichen.

Fazit: Der Weg ist das Ziel

Die Umstellung auf erneuerbare Energien ist nicht nur notwendig, sondern auch realistisch umsetzbar. Durch technologische Fortschritte und die Nutzung der vorhandenen Ressourcen können wir den Energiebedarf der Welt effizient und nachhaltig decken. Die Pläne der Experten zeigen uns eine klare Richtung: Eine Welt, in der erneuerbare Energien die Grundlage für Wohlstand und Klimaschutz bilden. Der Weg dahin erfordert gemeinsames Handeln, doch die Ziele sind es wert – für uns und die kommenden Generationen.