Kohlenstofffreie Energie rund um die Uhr: Wie Europa sauberen Strom rund um die Uhr sichern kann und muss
Es wird erwartet, dass Europa bis zur Mitte des Jahrhunderts ein Stromnetz haben wird, das drei- bis viermal so groß ist wie das heutige, wobei die Elektrizität einen Schlüsselvektor für die Dekarbonisierung darstellt. Um Energiesicherheit, Emissionssenkungen und Wirtschaftswachstum zu erreichen, muss Europa seine Strategie zur Dekarbonisierung der Elektrizität neu ausrichten, um eine kohlenstofffreie Energieversorgung rund um die Uhr anzustreben (KSE).
Kohlenstofffreie Energie rund um die Uhr bedeutet, dass jede Kilowattstunde Stromverbrauch mit kohlenstofffreien Stromquellen gedeckt wird, und zwar zu jeder Stunde an jedem Tag und überall. Kohlenstofffreie Energie rund um die Uhr ist der Endzustand eines vollständig dekarbonisierten Elektrizitätssystems, und um ihn zu erreichen, bedarf es eines transformativen Ansatzes für die Energiebeschaffung, die Versorgung und die Gestaltung der Politik.
Um rund um die Uhr kohlenstofffreie Energie liefern zu können, muss Europa in die Kommerzialisierung sauberer Technologien der nächsten Generation investieren, einen Elektrizitätsmarkt schaffen, der in der Lage ist, eine zuverlässige und widerstandsfähige Versorgung mit kohlenstofffreier Elektrizität zu gewährleisten, und die Regeln für die Kohlenstoffbilanzierung verbessern, damit die Energiebeschaffung zu Investitionen in saubere Technologien der nächsten Generation beiträgt.
Viele Studien haben inzwischen gezeigt, dass variable erneuerbare Energien allein nicht ausreichen werden, um ein dekarbonisiertes Netz zu schaffen, ohne die Zuverlässigkeit und die Kosten zu beeinträchtigen. Wie unser Kollege Leslie Abrahams Anfang des Jahres zusammenfasste, "werden Wind, Sonne und Batteriespeicher wahrscheinlich ein Eckpfeiler dieses zukünftigen erweiterten Stromnetzes sein, aber wir können uns wahrscheinlich nicht allein auf sie verlassen, da sie wetterabhängig sind - ihre Leistung schwankt je nach Stunde, Tag und Jahreszeit um den Faktor zwei oder mehr - undbei Bedarf nicht verfügbar sind, um die Stromlast zu decken.
Studien haben bestätigt, dass wir "saubere, feste" (d. h. kohlenstofffreie oder extrem kohlenstoffarme) Stromerzeugungstechnologien brauchen, um die wetterabhängigen erneuerbaren Energien auszugleichen, insbesondere über wöchentliche, monatliche und saisonale Zeiträume. Derzeit werden zum Ausgleich dieser Schwankungen meist fossile Brennstoffe verwendet, und wir müssen diese emissionsintensive Quelle durch kohlenstofffreie Alternativen ersetzen. Der verstärkte Einsatz sauberer Technologien in der Praxis ist unerlässlich, insbesondere für Europa, das sich um eine Diversifizierung der Energieversorgung und die Gewährleistung der Energiesicherheit bemüht. McKinsey schätzt, dass Europa bis 2035 selbst in einem Netz, das von erneuerbaren Energien dominiert wird, über 100 GW benötigen wird, um die Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten und die Kosten zu senken. Die politischen Entscheidungsträger in Europa müssen ihre Strategien aktualisieren, um den Erfordernissen eines sauberen Energiesystems Rechnung zu tragen, das die vollständige Dekarbonisierung der Stromsysteme auf praktische Weise ermöglicht.
Ermöglichung der Kommerzialisierung neuer Technologien für kohlenstofffreie Energie rund um die Uhr
Der von den Vereinten Nationen geleitete 24/7 Carbon-Free Energy Compact, dem CATF als erstes NRO-Mitglied beigetreten ist, kam zu dem Schluss, dass "aufgrund der bemerkenswerten Fortschritte im Bereich der sauberen Energie und der Grundlagentechnologien der Übergang zu einem vollständig dekarbonisierten Stromsektor möglich ist".Allerdings sind die technologischen Möglichkeiten und die Förderfähigkeit in ganz Europa nach wie vor begrenzt, und der Einsatz neuer Technologien bleibt gering.
Der erste Schritt auf dem Weg zu einer rund um die Uhr kohlenstofffreien Energieversorgung besteht darin, die Zahl der zur Verfügung stehenden sauberen Technologien zu erhöhen. Hierfür ist eine proaktive Planung der Technologieeinführung zur Gewährleistung der Kommerzialisierung von entscheidender Bedeutung. Ein sauberes, zuverlässiges und widerstandsfähiges Netz erfordert ein breit gefächertes Portfolio an sauberen, stabilen Energietechnologien. Die Liste der Optionen, die diese Aufgabe erfüllen, ist relativ kurz: Heute gibt es die konventionelle Kernenergie und die Kernenergie der nächsten Generation oder CO2-abscheidung und die Speicherung in fossilen Kraftwerken; außerdem gibt es potenzielle Technologien wie die geothermische Energie aus superheißem Gestein und die Fusionsenergie, die in diese Kategorie fallen könnten, wenn sie in Zukunft in größerem Umfang eingesetzt werden. Neben solchen Stromerzeugungstechnologien könnte auch eine mehrwöchige Langzeitspeicherung - sofern sie zu vertretbaren Kosten demonstriert werden kann - nützlich sein, um rund um die Uhr und zu allen Jahreszeiten kohlenstofffreien Strom bereitzustellen.
Einige saubere Unternehmenstechnologien, die sich noch im Anfangsstadium befinden, stehen noch vor dem sprichwörtlichen "Tal des Todes" - der Finanzierungslücke, die sich zwischen dem Demonstrationsstadium einer Technologie und ihrer breiten Einführung auftut. Europa muss zusammen mit anderen globalen Partnern diese Technologien zum Durchbruch verhelfen, so dass sie in großem Umfang eingesetzt werden können und eine kohlenstofffreie Energieversorgung rund um die Uhr ermöglichen.
Um diese Zukunft zu erreichen, muss Europa seine Innovationspolitik stärken. Dazu gehören die Diversifizierung der technologischen Innovation, die Förderung der Optionalität, die Überbrückung der Kluft zwischen Entwicklung und Demonstration, die Überwindung von Hindernissen im Ökosystem durch proaktive Planung und Koordinierung der erforderlichen Infrastruktur (z. B. CO2-Pipelines und -Speicherung, Übertragung usw.) sowie die Unterstützung außereuropäischer Länder bei der Planung und Einführung kohlenstofffreier Technologien.
Eine umfassende Reform der Strommarktgestaltung zur Förderung kohlenstofffreier Energie rund um die Uhr
Der zweite Schritt zur Gewährleistung eines sauberen Netzes ist die Gestaltung eines Strommarktes, der rund um die Uhr kohlenstofffreie Energie unterstützt.
Im März 2023 veröffentlichte die Europäische Kommission den Entwurf eines Vorschlags zur Reform des Strommarktdesigns als Reaktion auf die hohen Strompreise, die durch den russischen Einmarsch in der Ukraine verursacht wurden.Während die aktuelle Reform zu Recht darauf abzielt, die Möglichkeiten der Kunden zu verbessern, ihre Kosten mit Hilfe von Verträgen abzusichern, geht die Reform nicht auf weitaus bedeutendere strukturelle Lücken ein, die mit der Schaffung wettbewerbsfähiger Anreize für saubere feste Stromerzeugung und Langzeitspeichertechnologien zusammenhängen, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wenn mehr erneuerbare Energien eingesetzt werden. Wenn es Europa ernst ist mit der Gewährleistung eines zuverlässigen und kostengünstigen Stromnetzes, das rund um die Uhr und zu allen Jahreszeiten saubere Energie liefert, ist eine zukunftssichere Reform erforderlich.
Um die Entwicklung einer sauberen, festen Stromerzeugung zu unterstützen, besteht ein wachsender Konsens darüber, dass ein reiner Energiemarktausgleich auf der Grundlage kurzfristiger Grenzkostenpreise (wie in weiten Teilen Europas heute) kein angemessenes Investitionsniveau gewährleisten kann, da die Deckung der Kapitalkosten ungewiss ist, wenn die einzigen Einnahmeströme unsicher und oft volatil sind, wie es bei den Strommärkten der Fall ist. Hybride Märkte (mit kurz- und langfristigen Märkten, die den Wert des stets verfügbaren sauberen Stroms anerkennen und einen gewissen Ausgleich bieten) können erheblich dazu beitragen, das Risiko von Investitionen in Technologien zu verringern, die zum Ausgleich der erneuerbaren Energien benötigt werden, wie z. B. Kernkraft, Geothermie, CO2-abscheidung und Speicherung sowie Langzeitspeicherung, und haben sich auf den US-Märkten bewährt.
Um sicherzustellen, dass die Märkte in der Lage sind, kohlenstofffreie Energie rund um die Uhr zu unterstützen, müssen die Kommission und/oder die Mitgliedstaaten Leitlinien für die Gestaltung langfristiger Kapazitätsvergütungsmechanismen ausarbeiten. Dieses Konzept muss sicherstellen, dass die Kapazitätsmechanismen wettbewerbsfähig und technologieneutral sind und eine langfristige Unterstützung für saubere, fest disponierbare Erzeugungs- und Speicherressourcen ermöglichen, die Investitionen fördern.Schließlich muss eine europaweite Behörde damit beauftragt werden, den Zuverlässigkeitswert verschiedener Arten von sauberen Ressourcen auf jährlicher Basis zu bewerten, um sicherzustellen, dass die Technologien gerecht vergütet werden und die Angemessenheit der Ressourcen gewährleistet ist.
Bilanzierung, um Anreize für kohlenstofffreie Energie rund um die Uhr durch freiwillige Vorabbeschaffungsmärkte zu schaffen
Die beiden oben genannten Reformen zielen auf die grundlegende Marktinfrastruktur ab, die die Kommerzialisierung der Dekarbonisierung rund um die Uhr durch ein Mandat ermöglichen wird. Darüber hinaus haben sich in den letzten Jahren die freiwillige Vorabbeschaffung von sauberer Energie durch Unternehmen und die öffentliche Beschaffung von sauberer Energie als positive Triebkraft für saubere Energie in der EU erwiesen, da sie die "grüne Prämie" für Strom, der nicht aus unverminderten fossilen Quellen stammt, abdecken. Unternehmen in der EU schließen PPAs ab und beschleunigen so die Einführung sauberer Technologien.
Die überwiegende Mehrheit der Beschaffungen bestand jedoch aus dem Kauf von "Gutschriften für erneuerbare Energien", die dem jährlichen Gesamtenergiebedarf des Käufers entsprechen, aber nicht mit dem Zeitpunkt oder dem Ort des Verbrauchs des Käufers übereinstimmen. Infolgedessen wird das Potenzial der Käufe von Unternehmen nach wie vor nicht voll ausgeschöpft.
Der letzte Schritt besteht daher darin, die Regeln für die Kohlenstoffbilanzierung so zu ändern, dass die freiwillige Beschaffung von Energie auf dem Vorabmarkt die Marktsignale für saubere Energie rund um die Uhr und zu jeder Jahreszeit schafft - nicht nur für variable Energie, wenn sie verfügbar ist - und zu Investitionen in saubere Technologien der nächsten Generation beiträgt, die an allen Standorten und zu jeder Zeit an die Verbraucher geliefert werden können.
Derzeit messen die von den Unternehmen befolgten Regeln nicht genau die Emissionen, die mit Käufen verbunden sind, die an den Zeitpunkt und den Ort des Stromverbrauchs des Käufers gebunden sind. Vielmehr befolgen die Käufer die Regeln des freiwilligen, von NRO betriebenen Rahmens für die Treibhausgasbilanzierung (GHG): das GHG-Protokoll.
Der Abschnitt des GHG-Protokolls, der die Emissionen aus der Stromnutzung (bekannt als Scope 2) regelt, ist grundlegend fehlerhaft. Die derzeitige Bilanzierung und Berichterstattung auf der Grundlage des jährlichen Erwerbs von Energiezertifikaten, die mit dem jährlichen Verbrauch eines Unternehmens über weite geografische Grenzen hinweg abgeglichen werden, kann leicht zu stark reduzierten oder gar keinen gemeldeten Emissionsinventaren führen (als "marktbasierte Scope-2-Emissionen" bezeichnet) und so interpretiert werden, dass sie die Behauptung eines Unternehmens stützen, "100 % erneuerbare Energien" zu nutzen. Da dieses System sowohl den Zeitpunkt als auch die Lieferbarkeit sauberer Energie an einen Käufer nicht berücksichtigt, erfasst es nicht den Systemwert der festen und abrufbaren kohlenstofffreien Erzeugung und der Ausgleichsressourcen, die zur Erreichung der Netto-Null-Ziele erforderlich sind. Stattdessen werden Strombeschaffungstransaktionen in gleichem Maße gutgeschrieben, unabhängig davon, inwieweit diese Transaktionen tatsächlich den Strom verändert haben, den der Käufer zur Versorgung seiner Last verwendet. Dies hat zur Folge, dass Käufer Anreize erhalten und für Beschaffungen belohnt werden, die nicht das höchste Maß an Klimanutzen erzielen.
Diese verpasste Gelegenheit, die Macht der Käufernachfrage mit der Dekarbonisierung des Netzes in Einklang zu bringen, ist mit enormen Kosten für die gemeinsamen Dekarbonisierungsverpflichtungen verbunden.
Die Beschaffung von kohlenstofffreier Energie rund um die Uhr erfordert dagegen eine detaillierte, stündliche Kohlenstoffbilanzierung, die die Entwicklung einer vielfältigen Mischung aus festen und variablen Ressourcen unterstützt, die erforderlich ist, um die kohlenstofffreie Energieversorgung mit dem Verbrauch an allen Standorten und zu jeder Zeit in Einklang zu bringen. Die Beschaffung kohlenstofffreier Energie, die dem Verbrauch rund um die Uhr entspricht, erfordert den Übergang von jährlichen zu stündlichen Verbrauchs-, Versorgungs- und Emissionsfaktordaten. Die 24/7-Bilanzierung erfordert auch eine genauere Abgrenzung des Marktes, damit die gekaufte kohlenstofffreie Energieversorgung besser die "Lieferbarkeit" an den Ort des Kundenverbrauchs widerspiegelt.
Durch diese 24/7-Bilanzierung und die Zertifizierung kohlenstofffreier Energie ist es wahrscheinlicher, dass ein Unternehmen, das Energiezertifikate kauft, tatsächlich zur Dekarbonisierung des lokalen Netzes beiträgt.
Zusammenfassung
Wenn Europa die Sicherheit der Stromversorgung und die Dekarbonisierung auf kosteneffiziente Weise erfolgreich gewährleisten will, müssen die politischen Entscheidungsträger dies tun:
- Partnerschaften mit Interessengruppen, um einen innovationspolitischen Rahmen zu schaffen, der die Kommerzialisierung und den Einsatz von Technologien der nächsten Generation sowie den Aufbau der entsprechenden Infrastruktur (z. B. Übertragung, Wasserstoff- und Kohlendioxidtransport und -speicherung) vorsieht und die Ausweitung von Projekten im Bereich der sauberen Technologien sicherstellt, was zu Kostensenkungen führt. Wichtig ist, dass die Planung den Bedarf über 2030 hinaus antizipiert, um Investitionen in dem Tempo zu ermöglichen, das zur Erreichung unserer Ziele erforderlich ist. Die politischen Entscheidungsträger müssen sich nicht nur auf kurzfristige Ziele konzentrieren, sondern auch Investitionen in große Infrastrukturprojekte (z. B. CCUS-Pipelines, H2-Pipelines, Übertragung, CO2-Speicherung usw.) anregen.
- Sicherstellen, dass die Beschaffungsmärkte für kohlenstoffarmen Strom Investitionen in saubere Technologien der nächsten Generation unterstützen (z. B. Wasserkraft, Erdwärme, Energiespeicherung, Kernkraft, kohlenstofffreier Wasserstoff und fossile Brennstoffe mit CO2-abscheidung und Speicherung).
- Die Regeln für die Kohlenstoffbilanzierung sollten so geändert werden, dass Unternehmen und Regierungen in die Lage versetzt werden, ein sauberes Energieportfolio zu beschaffen, das ihren Bedarfsprofilen entspricht, und dass insbesondere Anreize für die Beschaffung sauberer fester Technologien geschaffen werden, die die variable Erzeugung aus erneuerbaren Energien ergänzen können, um eine vollständige Dekarbonisierung des Stromsystems zu erreichen.
