Peter Birkner, Geschäftsführer des House of Energy in Kassel und Honorarprofessor der Bergischen Universität Wuppertal Bild: © House of Energy

Der zelluläre Ansatz

Die Energiewelt muss sich in Richtung Dezentralität entwickeln. Es geht darum, schon vor Ort in kleinen Einheiten wie Gebäuden und Quartieren für Ausgleich von Angebot und Nachfrage zu sorgen. Die ZfK sprach mit Peter Birkner, der das Konzept der subsidiären Energiezellen mitentwickelt hat

Herr Birkner, Sie gelten als einer der Vordenker des zellulären Ansatzes. Was verstehen Sie darunter, und was läuft im politischen Sinne bereits in die richtige Richtung?

Die Energiewende hat den Aufbau eines nachhaltigen Energiesystems zum Ziel und setzt dabei auf die Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Diese Quellen weisen eine sehr hohe Volatilität bei geringer Verfügbarkeit auf. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, hohe Erzeugungsleistungen zu installieren. Da die regenerativen Energiequellen rund 95 Prozent der von ihnen erzeugten Energie in die Verteilernetze einspeisen, sind dezentrale Lösungen im Sinne eines Leistungsmanagements gefragt. Für besonders geeignet halte ich hier subsidiäre Energiezellen, die Angebot und Nachfrage bereits dezentral –  soweit wirtschaftlich und technisch sinnvoll – in Einklang bringen. Das Glattziehen der Energiebilanz kann nicht nur auf der 400-kV-Ebene stattfinden, sondern muss stufenweise lokal vor Ort, regional in den Nieder- und Mittelspannungsnetzen sowie überregional in den Hochspannungsnetzen erfolgen. Es gilt künftig, mehrere 100 GW an Erzeugungsleistung zu beherrschen. Damit kann der Netzausbau insgesamt begrenzt und die hohen volatilen Erzeugungsleistungen beherrscht werden. Bisher sind politisch gesehen erst wenige Schritte in diese Richtung unternommen worden. Hier wünsche ich mir mehr. Das vom BMWi initiierte Projekt Sinteg fokussiert auf zelluläre Konzepte. Es ist erfreulich, dass das Projekt diesen Gedanken nicht nur technologisch, sondern auch sozial, wirtschaftlich und ordnungspolitisch konkretisiert.

Welche politischen Weichenstellungen müssten »im Groben« kommen, damit die Dezentralisierung der Systeme in Fahrt kommt?

Der Regulierungsrahmen für Netzentgelte müsste von einem entnahmebasierten und gerichteten Modell in ein bidirektionales Modell überführt werden. Elektrische Energie fließt heute auch von »unten nach oben« und nicht nur wie früher von »oben nach unten«. Das Netzentgeltmodell muss von einer Energie- auf eine Leistungsorientierung umgestellt werden. Zudem können nicht nur Energieentnahmen mit Entgelten, Steuern und Abgaben belastet werden. Schließlich benötigen wir eine umfassende Energiewende und keine ganzheitliche Stromwende. Die Transformation von einer leitungsgebundenen Energieform in eine andere darf abgabe- und steuerrechtlich nicht als Endverbrauch deklariert werden, sonst wird es keine Sektorenkopplung zwischen Strom, Wärme und Gas geben. Dies sind politisch alles sehr dicke Bretter, die zu bohren sind. Dennoch müssen wir die Systematik der Ordnungspolitik zumindest mittelfristig wieder der physikalischen Realität anpassen.

Wohin sollen die Windräder? In den Norden, wo der Wind weht, oder in den Süden, wo der Strom gebraucht wird? Was muss passieren, im Sinne des zellulären Ansatzes?

Generell gilt: Die Anforderungen an das System sind umso niedriger, beziehungsweise die Handhabung des Systems ist umso einfacher, je diverser die Stromerzeugung ausgeprägt ist. Diversität stabilisiert. Damit können die Anforderungen den Ausgleich von Schwankungen und die erforderlichen Speicherkapazitäten reduziert werden. Insoweit würde ich es begrüßen, wenn Bayern eine Kurskorrektur im Hinblick auf die Nutzung der Windenergie vornehmen würde. Diversität spart Speicher und reduziert in volatilen Systemen die Kosten.

Schlagen Sie jetzt das Kombikraftwerk vor?

Ich plädiere für Pluralismus bei der Erzeugung. Dies stellt die wirtschaftlichste Realisierungsvariante dar. Wenn die Windkraftanlagen nur in der Region gebaut werden, also beispielsweise im Norden, in der sie die optimale Energieausbeute erreichen, dann wird auch die Gleichzeitigkeit der Energiebereitstellung am größten sein. Dies bedeutet das maximale Ungleichgewicht mit der Verbrauchsseite und damit den höchsten Bedarf an Leitungen und Speicherkapazitäten. Deshalb ist es wichtig, Volatilität in der Erzeugung durch Durchmischung und Diversifizierung zu stabilisieren. Mit zunehmender Umsetzung der Energiewende wird Ausgeglichenheit der Erzeugung wichtiger als ihre Maximierung. Die Diversifikation enthält Aspekte des Orts, der Zeit und des Typs des Erzeugers. In einem weiteren Sinne können Sie dies als Kombikraftwerk bezeichnen. Das unterlagerte Grundprinzip ist das gleiche.

Was halten Sie von einer Vergütung von Kombikraftwerken, wie es der ehemalige Grünen-Politiker Hans-Josef Fell fordert?

Ich würde Herrn Fell im Sinne der Einführung einer Festvergütung nicht folgen. Kombikraftwerke sind für mich nichts anderes als virtuelle Kraftwerke. Verschiedene steuerbare und volatile Erzeugungstechnologien werden orchestriert eingesetzt, um die Volatilität von Einzelanlagen zu beherrschen. Ich würde hier marktbasierte Anreize für den verstärkten Aufbau und Einsatz dieser koordiniert eingesetzten Kraftwerke begrüßen. Allgemein gesprochen bin ich ein Freund von Wirkung entfaltender Marktmechanismen. Die Zielvorgabe, die Definition des Lösungsraums und die Festlegung der Randbedingungen obliegt der Politik. Der Markt ist nach meiner Ansicht jedoch ein gutes Instrument für die Identifikation der besten, preiswertesten und effizientesten Methoden. Allerdings ist beim Entwurf des Marktdesigns sehr sorgfältig vorzugehen, um auch die gewünschte Wirkung zu erzielen. Hier waren wir in der Vergangenheit nicht immer erfolgreich, wie beispielsweise der europäische Emissionszertifikathandel in seiner aktuellen Form zeigt.

Gehen wir ins Detail: Wie muss sich die Netzsystematik ändern, damit Dezentralität und Zellularität vorankommen?

Im Hinblick auf die Netzsystematik muss Folgendes weiterentwickelt werden: Es muss ein Anreiz entstehen, dass an den Übergabestellen von einer Spannungsebene in die andere die ausgetauschte Leistung minimiert wird. Es geht hier mehr um eine Betriebsphilosophie als um eine Strukturfrage. Ich erkläre den Hintergrund: Wir wollen aus wirtschaftlichen Gründen zelluläre Systeme mit einer sinnvollen Autarkie initiieren. Von daher muss man versuchen, die Leistung an den Übergabestellen – beispielsweise in einem Hochspannungs-/Mittelspannungsumspannwerk – zu minimieren. Damit wird die regionale Zelle –  in diesem Fall der Mittelspannungsbezirk –  in Richtung leistungsbezogener Autarkie entwickelt. Dabei ist stets die Prämisse der Wirtschaftlichkeit zu beachten. Technisch gesehen ist eine 30-prozentige Autarkie besser als eine 20-prozentige, weil das vorgelagerte Netz nur noch 70 und nicht 80 Prozent übernehmen muss. Weiterhin gilt das Prinzip des Ausgleichs von Pareto: mit 20 Prozent Einsatz 80 Prozent des Nutzens zu generieren. Vollständige lokale Autonomie ist mit heutiger Technologie zwar grundsätzlich erreichbar, aber viel zu teuer. Seltene Situationen, die sonst über die benachbarten Zellen ausgeglichen werden, müssen in diesem Szenario von der Zelle selbst und ohne Unterstützung beherrscht werden. Dies ist effektiv, aber nicht effizient.

Gehen wir weiter zu KWK und Fernwärme: KWK wird von der Bundesregierung nicht immer gut behandelt, dabei ist sie gerade bei der Wärmewende ein wichtiges Element. Was läuft schief, was sollte geändert werden?

Die übergreifende Betrachtung der Themen Wärme und Strom ist extrem wichtig. Wärme ist ein Medium mit hoher Energiedichte, in dem elektrische Energiegut und einfach gepuffert werden kann. Wesentliches Element dieses neuen Ansatzes ist die Dynamisierung von Fernwärme und Kraft-Wärme-Kopplung. Dazu ist die vorhandene Technik mit Power-to-Heat-Anlagen zu erweitern. Die Errichtung von Wärmespeichern kann sinnvoll sein. Auch hier gibt es  ordnungspolitischen Handlungsbedarf. Power-to-Heat im genannten Sinn ist kein Endverbrauch, sondern eine Energiewandlung. Entsprechend sollte es in Bezug auf Steuern und Abgaben behandelt werden.

In diesem Zusammenhang ist auch auf die Wirtschaftlichkeit der Energiewende hinzuweisen. Diese ist nur gegeben wenn alle drei Sektoren, also Strom, Wärme und Verkehr für die Energiewende genutzt werden. Der Umbau der Infrastruktur zu einem nahezu brennstofffreien System macht langfristig den Import fossiler Brennstoffe überflüssig. Damit können die Investitionen gegenfinanziert werden. Allerdings ist die Stromwende alleine nicht wirtschaftlich. Über 90 Prozent der importierten fossilen Rohstoffe gehen in den Verkehr beziehungsweise in den Wärmemarkt. Nur die ganzheitliche Energiewende lässt sich folglich wirtschaftlich abbilden.

Das Mieterstromgesetz hat Dynamik entfacht; viele Stadtwerke realisieren Projekte mit Wohnungsbaugenossenschaften. Im Hinblick auf den zellulären Ansatz, was muss noch optimiert werden?

Gebäude bilden letztlich die kleinste Zelle in diesem Ansatz. Und auch sie müssen, soweit wirtschaftlich vertretbar, teilautark sein. Wichtig ist, dass die Steuergesetzgebung Modelle wie das Mieterstrommodell nicht kaputt macht. Bürger sind ein wichtiger Teil der Energiewende und somit einzubeziehen. Netzbetreiber und Energieversorger müssen Anreize erhalten, sich als Stabilitätsmanager zu etablieren. Der Fokus auf maximalen Energieabsatz gehört der Vergangenheit an.

Schauen wir uns den Messstellenbetrieb an: Was fordern Sie rund um den Smart Meter an Veränderungen, damit der zelluläre Ansatz vor Ort gelebt wird?

Wir müssen die Voraussetzungen schaffen, damit wir Smart Markets erhalten. Preissignale sind ein wichtiges Element, um Angebot und Nachfrage in Einklang zu bringen. Wenn der Strom teuer ist, stellt dies einen Anreiz dar, weniger zu verbrauchen. Um dies zu erreichen, sind Smart Meter erforderlich. Dies ist wichtig, aber nicht ausreichend. Der Smart Market arbeitet in einer Periode von 15 Minu-ten. Der Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage muss jedoch zu jedem Zeitpunkt gegeben sein. Der Smart Market stellt also nur den ersten Schritt in Richtung Systemstabilität dar. Der kontinuierliche Ausgleich der Leistungsbilanz erfolgt über die etablierte mehrstufige Frequenz-Leistungs-Regelung. Hier spielt der automatisierte Einsatz von Speichern, abschaltbaren Lasten und schnellen Kraftwerken die wesentliche Rolle. Wir nähern uns der Echtzeitenergiewirtschaft an. In diesem Zusammenhang sollte man übrigens auch die Rollen von Verteilnetz- und Übertragungsnetzbetreiber im sogenannten Digitalisierungsgesetz nochmals überprüfen. Zelluläre Konzepte ohne Verteilnetzbetreiber sind für mich kaum vorstellbar. Der Verteilnetzbetreiber braucht den Online-Zugriff auf die für ihn relevanten Daten, um seine Aufgaben erfüllen zu können.

Zum Vertrieb: Welche Anregungen haben Sie beim Verkauf von Strom und Ökostrom?

Es geht künftig nicht mehr darum, ob insgesamt genügend Energie zur Verfügung steht, sondern es geht um die Gewährleistung eines stabilen Systems zu jedem Zeitpunkt. Wir müssen die Volatilität des Ökostroms örtlich und zeitlich in den Griff bekommen. Deshalb muss als Gegenpol Flexibilität auf der Erzeugungs-, Netz- und Verbraucherseite einen Wert bekommen. Und die jüngsten Entwicklungen des Intraday-Handels zeigen, dass wir auf einem guten Weg sind. Die Preise im Intraday-Handel liegen systematisch über den Preisen für Base und Peak. Die Stabilität eines auf volatilen regenerativen Energien basierenden Stromsystems ist die zentrale Herausforderung schlechthin.

Zur Sektorenkopplung: Power to Gas rentiert sich nicht, da die Abgaben belasten. Welche Abgaben sollten wegfallen?

Aus meiner Sicht sind Steuern und Abgaben auf den Endverbrauch von Energie zur Generierung von Wärme, Licht, Bewegung oder Mobilität im Grundsatz in Ordnung, wenn sie sich denn europaweit in einer gewissen harmonisierten Bandbreite bewegen und wenn sich – was aktuell nicht gegeben ist – die Kohlendioxidexposition der eingesetzten Energieform in der Höhe der Abgaben und Steuern widerspiegelt. Womit ich allerdings Schwierigkeiten habe, ist die Erhebung von Abgaben und Steuern an den Stellen im öffentlichen Netz, an denen die Wandlung von einer Energieform in eine andere erfolgt. Hier ist eine ganzheitliche Systembetrachtung erforderlich. Die angesprochene Wandlung der Energieform ist eine Folge der Volatilität, die aus der Nutzung erneuerbarer Energiequellen resultierte. Steuern und Abgaben sind hier fehl am Platz. Das Energiesystem ist ganzheitlich zu betrachten. Insbesondere zwischen Gas, Strom und Wärme müssen wir bidirektional Energie hin- und herschieben können. Etwas provokativ könnte man auch fragen, warum ein Transformator keine Stromsteuer bezahlt. Auch er „verbraucht“ – zeit- und ortsgleich –  Energie auf der einen und „erzeugt“ Energie auf der anderen. Der etablierte Gedanke der steuer- und abgabenfreien Energieumwandlung im Strombereich muss auf das kombinierte öffentliche Strom-, Gas- und Wärmesystem übertragen werden.  Die Technologien heißen Power to Gas und Power to Heat. Wichtig ist, dass von einer Energieform im öffentlichen Netz in eine andere gewechselt werden kann. Es geht nicht um Stromwende, sondern um Energiewende.

Was sagen Sie zu einer CO2-Steuer?

Es gibt kaum einen Bereich in den durch Steuern und Abgaben so intensiv eingegriffen wird, wie im Energiesektor. Insoweit kann es nicht um eine neue Steuer gehen, sondern um eine Umgestaltung der Systematik, die am besten mit Entlastungen verbunden ist.

Im Kern zielt die Energiewende auf die Transformation unseres Energiesystems von einem System, das auf dem Einsatz fossiler Brennstoffe basiert, zu einem System, das weitgehend ohne fossile Brennstoffe auskommt. Es geht um Ressourcenschonung und Emissionsreduktion. Insbesondere sollen weniger Treibhausgase emittiert werden. Dekarbonisierung des Energiesektors ist das übergeordnete Ziel. Dies soll möglichst effizient und effektiv erreicht werden. Technologieoffenheit – unter Ausschluss der Kerntechnik – in der Energieeffizienz den gleichen Stellenwert hat wie die regenerative Energieerzeugung sowie Markmechanismen zur Identifikation der besten Methoden sind hierbei wichtige Prinzipien. Anstelle vieler, sich in ihrer Wirkung beeinflussender Einzelregelungen würde ein ausreichend hoher Preis für Kohlendioxidemissionen eine sektorenübergreifende Leitwirkung entfalten und gleichzeitig das System vereinfachen.

Die Frage, wie man zu einem derartigen Preis kommt, ist nicht einfach zu beantworten. Auf europäischer Ebene – durch Weiterentwicklung des Zertifikathandels – wohl dies eher nur mittelfristig gelingen. Auf nationaler Ebene könnte es tatsächlich eine Steuer sein. Frankreich geht diesen Weg. Diese Steuer müsste dann aber viele der aktuellen Einzelregelung ablösen und sie darf zu keiner weiteren Erhöhung der Belastung führen. Der Schwerpunkt einer solchen Steuer müsste auf der Nachschärfung der Allokation liegen: wer mehr Kohlendioxid emittiert zahlt mehr.

Diese beschriebene Anpassung des Steuer- und Abgaberechts dürfte eine der größten Herausforderungen des Gesetzgebers in den kommenden Jahren sein. Auf der einen Seite können wir nicht mehr so weitermachen wie bisher. Dazu hat sich das Energiesystem physikalisch bereits zu sehr verändert und die Proportionen haben sich zu sehr verschoben. Auf der anderen Seite hat jede Veränderung des bestehenden komplexen Systems Gewinner und Verlierer. In jedem Fall empfiehlt sich ein iteratives und schrittweises Vorgehen.

Nach meiner Ansicht können aber Eckpunkte festgelegt werden. Zuerst geht es die Kosten der Energiewende durch den Ausbau von Marktmechanismen und durch den technischen Fortschritt zu senken. Weiterhin ist es wichtig davon wegzukommen, dass Strom – als der Primärenergieträger der Zukunft – alleine die Kosten des Transformationsprozesses schultert. Schließlich ist der Systemwandel durch die Dekarbonisierung des Energiesektors zu gestalten. Dabei darf die globale Situation nicht aus den Augen verloren werden. Solange es keinen globalen Preis für Kohlendioxidemissionen gibt, ist mit Verlagerung von industriellen Produktionsstätten – Carbon Leakage – zu rechnen. Damit ist niemand geholfen. Ohne Ausnahmeregelungen wird es für eine Übergangszeit wohl auch nicht gehen.

Was können Stadtwerke jetzt machen, um für die Zukunft gut aufgestellt zu sein?

Stadtwerke sind als elementarer Teil des zellulären Systems zu betrachten. Gebäude, Quartiere und die Stadt selbst bilden Energiezellen verschiedener Größe. Diese sind durch die verschiedenen öffentlichen Energienetze verbunden. Erzeugung und Verbrauch werden pluralistischer, nicht zuletzt durch die Sektorenkopplung. Es bedarf eines Moderators und Koordinators, um Stabilität und Zuverlässigkeit sicherzustellen. Virtuelle Strukturen, aktive Netze, Demand-Side-Management sind nur einige der dazugehörenden technischen Schlagworte. Stadtwerke werden Infrastruktureigentümer und -manager bleiben. Sie müssen sich aber auch vom Energieversorger zum Systemmanager wandeln. Dies ist ein tiefgreifender Prozess und betrifft die Technik, Organisation, Prozesse und Kultur. Darauf sollten sich Stadtwerke zeitnah einstellen und dabei ihre große Stärke, die Verwurzelung mit den lokalen Strukturen, nutzen. (al)