Energie-Evolution: Der Übergang von Grau zu Grün?

Der globale Energiesektor steht an einem Wendepunkt. Die Investitionen in saubere, zuverlässige und bezahlbare Energie werden deutlich steigen, da nicht nur die Verbraucher und Hersteller verantwortungsvoller handeln wollen, sondern auch Regierungen Massnahmen ergreifen, um den Klimawandel zu bekämpfen und die Energiesicherheit zu gewährleisten. Wir rechnen mit erheblichen Investitionen in (i) Elektrifizierung und (ii) das Stromnetz, wodurch die Nachfrage nach (iii) unverzichtbaren Materialien – den Bausteinen für die Energiewende – stark zunehmen wird.

Im Laufe der Geschichte hat die Menschheit mehrmals einen Wandel bei der Energieversorgung erlebt. Gesellschaften und Volkswirtschaften haben sich im Laufe der Zeit von kohlenstoffintensiven Brennstoffen zur Erzeugung von Heizwärme, Strom und Licht abgewendet und verschiedene Varianten weniger kohlenstoffintensiver Brennstoffe genutzt, um zu heizen, kochen und Fabriken sowie Transportmittel zu betreiben.¹ Momentan besteht der Energiemix aus Kohle, Öl und Erdgas, wobei auch Kernenergie und Wasserkraft eine stabile Grundlast liefern und ein rapides Wachstum bei Wind- und Solarenergie verzeichnet wird, wenn auch von einer geringen Ausgangsbasis aus.

Nach der Ölkrise von 1973 wurde der Begriff «Energiewende» von Politikern und Medien genutzt. Doch erst als Jimmy Carter 1977 in seiner Rede an die Nation² von einer «Wende in der Art, wie die Menschen Energie nutzen» sprach, wurde der Begriff auch allgemein geläufig.

Wir verwenden den Begriff «Energie-Evolution», um die unserer Ansicht nach allmähliche und schrittweise Entwicklung (also Evolution) von einem System auf Grundlage fossiler Brennstoffe hin zu sauberen Möglichkeiten der Energieerzeugung, -speicherung, -versorgung und des Energieverbrauchs zu beschreiben.

Abbildung 1: Globaler Primärenergieverbrauch nach Quelle³

Quelle: Our World in Data, basierend auf Vaclav Smil («Energy and Civilization – a History», 2017) und BP Statistical Review of World Energy.

Abgerufen auf Our World in Data – Energy Mix am 23. Februar 2023
 

Die Energie-Evolution befindet sich an einem Wendepunkt. Unserer Ansicht nach sind erneuerbare Energien der wirtschaftlichste Weg, um das duale Ziel zu erreichen, dem Klimawandel entgegenzuwirken und die Energiesicherheit zu gewährleisten. Das globale Energiesystem, wie wir es kennen, steht heute vor mehreren Problemen:

1. Demografie: Der Energieverbrauch steigt mit dem Bevölkerungswachstum.⁴ Schreitet die Entwicklung der Wirtschaft voran, nimmt die Urbanisierung zu und die Verbraucher werden wohlhabender.

2. Bezahlbarkeit: Der steigende Energiebedarf trifft auf jahrelange Unterinvestitionen in die Energieversorgung. Dies führt zu hohen Energiepreisen.

3. Energiesicherheit: Die jüngsten Entwicklungen in Russland und der Ukraine⁵ machen erneut deutlich, wie geopolitische Ereignisse die Energiepreise in die Höhe treiben. Die Notwendigkeit von Investitionen in Energiesicherheit und Autarkie sowie die Verringerung der Abhängigkeit von grenzüberschreitenden Importen für unseren Energiebedarf sind deutlich geworden.

4. Klimawandel: Die Schäden am Ökosystem unseres Planeten und die wirtschaftlichen Kosten des Klimawandels⁶ werden untragbar: Das Bewusstsein von Verbrauchern, Herstellern und Regierungen nimmt rasch zu und bring Änderungen an Verhalten, Regierungspolitik und der Regulierung mit sich.

Politische Massnahmen führen zu einer erneuten Welle in den Bereichen erneuerbare Energien, saubere Technologien, nachhaltige Mobilität und Investitionen in die damit verbundene Energieinfrastruktur. Dies zeigte der Absatz des US Inflation Reduction Act⁷, in dem erhebliche Steuergutschriften für Investitionen in neue Technologien und das Re-Shoring von Energie-Wertschöpfungsketten in Aussicht gestellt werden. Die Europäische Union arbeitet derzeit an einem ähnlichen Entwurf, um ebenso Investitionen anzuziehen.

Wie bereits erwähnt ist der globale Übergang zu nachhaltiger Energie zunehmend durch die Erkenntnis motiviert, dass die globalen Treibhausgasemissionen auf null reduziert werden müssen, um den Klimawandel zu bekämpfen. Da fossile Brennstoffe die grösste Einzelquelle für CO₂-Emissionen⁸ sind, wird ihre Nutzung durch das Pariser Abkommen von 2015⁹ eingeschränkt, um die Erderwärmung auf 1,5 °C zu begrenzen.

Die Energie-Evolution von kohlenstoffintensiven Energiesystemen zu einem weniger kohlenstoffintensiven und saubereren Energiesystem wird durch laufende technologische Verbesserungen und den Ausbau neuer Technologien unterstützt. Wie die nachstehende Grafik zeigt, haben sich die Stromgestehungskosten (Levelized Cost of Energy, LCOE)¹⁰ von durch Kohle und Gas erzeugtem Strom kaum verbessert.

Abbildung 2: LCOE für verschiedene Technologien in USD/MWh

Quellen: Bloomberg New Energy Finance (BNEF), Dataset Global LCOE benchmarks

Zudem wird geschätzt, dass die Kosten für Wind- und Solarenergie weiter sinken werden, wenn die Verbreitung zunimmt, denn es wird mehr Kapazität in der sogenannten Kapazitätslernkurve bereitgestellt. Dies bedeutet eine Kostenverringerung pro Verdoppelung der installierten Kapazität.¹¹

Kostengünstige erneuerbare Energie erleichtert die Elektrifizierung von Energiesystemen. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass sich die Art unseres Energieverbrauchs ändern wird: Statt Autos mit Verbrennungsmotoren werden wir Elektrofahrzeuge¹² nutzen und von Gasheizungen und Gasherden werden wir verstärkt auf Wärmepumpen und Elektroherde umsteigen. Schätzungen zufolge wird bis 2050 rund die Hälfte des Energieverbrauchs der Gesellschaft auf Strom entfallen.¹³

Abbildung 3: Mehr erneuerbare Energien erforderlich, um die steigende Stromnachfrage zu decken

** Andere kohlenstoffarme Erzeugungsquellen sind die Kernenergie, fossile Brennstoffe mit Kohlenstoffabscheidung und andere erneuerbare Energien.
Die Prognosen basieren auf dem Bedarfswert des globalen Energiesektors, um bis 2050 eine neutrale CO₂-Bilanz zu erreichen.

Quelle: Internationale Energieagentur (2021), Net Zero by 2050

Diese steigende Nachfrage nach Strom wird zunehmend durch saubere Energie gedeckt werden, folglich sind erhebliche Investitionen in erneuerbare Energien erforderlich, um einen Anstieg der kohlenstoffarmen Stromerzeugung um das 20-Fache erreichen zu können.

Wenn immer mehr Strom aus intermittierenden erneuerbaren Quellen ins Netz eingespeist wird, werden Investitionen in die Batteriespeicherkapazitäten im Netz erforderlich sein, um Wind- und Solarenergie zu speichern. Schliesslich scheint die Sonne tagsüber, doch wir möchten Sonnenenergie nutzen, wenn wir von der Arbeit nach Hause kommen, den Fernseher und die Waschmaschine anschalten, unser Elektroauto laden usw.¹⁴ Darüber hinaus werden Investitionen in bidirektionale Netzwerke erforderlich sein, einschliesslich der Software zur Steuerung der Stromflüsse, um den Lastausgleich zu gewährleisten. Das bisherige Stromnetz, bei dem ein grosses Kraftwerk Strom an viele Haushalte liefert, wird einem dezentralisierten Netzwerk weichen, das auf eine verteilte Energieerzeugung¹⁵ durch kleinere ans Netz angeschlossene Akteure baut.

In demselben Szenario der Internationalen Energieagentur (IEA), in dem sich der Stromverbrauch mehr als verdoppelt und dieser steigende Strombedarf durch erneuerbare Energien gedeckt wird, sollen sich die Investitionen in das Stromnetz von 2020–2040 verdreifachen und danach auf einem erhöhten Niveau weiterlaufen.

Quelle: Internationale Energieagentur (2021), Net Zero by 2050

Die Energie-Evolution ist ein physischer Übergang, das neue, zukunftsfähige Energiesystem muss also gebaut werden. Verschiedene Bausteine sind demnach erforderlich: Wir müssen in unverzichtbare Materialien wie metallische und chemische Bestandteile von Batterien, Kupfer für Stromkabel und Leitungsnetze, Aluminium für leichte Mobilität sowie seltene Erdmetalle zur Herstellung von Dauermagneten für Elektrofahrzeuge und Offshore-Windturbinen investieren.

Aufgrund der Unterinvestitionen in viele dieser wesentlichen Faktoren der Energiewende in den letzten Jahren wird das Angebot voraussichtlich nicht ausreichen, um die Nachfrage zu decken, was zu Marktdefiziten und steigenden Preisen führen wird. An den Kupfermärkten lässt sich dies bereits beobachten und auch die Preise für Lithium sind in den letzten Jahren erheblich gestiegen.

Abbildung 5: Nachfrage nach Mineralien wird sich bis 2040 voraussichtlich verdreifachen

Quelle: Internationale Energieagentur (2022), «The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions».

Die Gesamtnachfrage nach Mineralien dürfte sich bis 2040 verdreifachen, während die wesentlichen Baustoffe für die Energiewende erst abgebaut werden müssen.¹⁶ Bei den in Elektrofahrzeugen und Batteriespeichern verwendeten Mineralien wird sogar von einer Steigerung um mehr als das 28-Fache im gleichen Zeitraum ausgegangen.

Nicht die gesamte Nachfrage wird durch die (begrenzte) Menge an Ressourcen in der Erdkruste gedeckt werden, auch Recycling wird eine Schlüsselrolle bei der Angebotssteigerung spielen: Der Recyclinganteil bei Kupfer, Lithium, Kobalt und Nickel dürfte im gleichen Szenario von derzeit weniger als 1 Prozent auf 8 Prozent des Angebots bis 2040 steigen.

Wie nachfolgendargestellt, befinden wir uns an einem Wendepunkt der Energie-Evolution, da die Investitionen in die Energiewende 2022 auf über 1 Billionen US-Dollar gestiegen sind – ein Anstieg von 31 Prozent im Vorjahresvergleich. Dennoch müssen sich die Investitionen in die Energiewende in den verbleibenden Jahren des Jahrzehnts verdreifachen, um ein Energiesystem mit neutraler Emissionsbilanz zu ermöglichen.

Abbildung 6: Globale Investitionen in die Energiewende nach Sektoren¹⁷

Quelle: BloombergNEF, Energy Transition Investment Trends 2023.

Um den Klimawandel zu bekämpfen, die Energiesicherheit zu gewährleisten und die wachsende Nachfrage nach bezahlbarer Energie zu befriedigen, die durch das Bevölkerungswachstum angetrieben wird, müssen sich die jährlichen Investitionen in die kohlenstoffarme Energiewende weltweit bis 2030 von 1,11 Billionen US-Dollar auf rund 3,92 Billionen US-Dollar mehr als verdreifachen. Dies bietet Anlegern, die langfristige Renditen erzielen und gleichzeitig vom Engagement in der Energieentwicklung profitieren möchten, zahlreiche Möglichkeiten.

1. The world’s energy transitions: a history told in infographics | World Economic Forum (weforum.org)
2. Quelle: Transcript of Carter's Address to the Nation About Energy Problems - The New York Times (nytimes.com); abgerufen am 23. Februar 2023.
3. Primärenergie wird basierend auf der Substitutionsmethode berechnet. Diese berücksichtigt die Ineffizienzen bei der Produktion von fossilen Brennstoffen, indem nichtfossile Energien in den Energieverbrauch umgewandelt werden, der benötigt werden würde, wenn diese dieselben Umwandlungsverluste wie fossile Brennstoffe aufweisen würden. TWh = Terrawattstunden, die Energie von einer Milliarde Watt über einen Zeitraum von einer Stunde.
4. U.S. Energy Information Administration (2021). International Energy Outlook 2021. Abgerufen am 23. Februar 2023.
5. Reuters (2022). Ukraine crisis. Russian gas threat in Europe. Abgerufen von Russian gas threat in Europe am 23. Februar 2023.
6. SwissRe Institute (2021). The economics of climate change. Abgerufen am 23. Februar 2023.
7. United States Environmental Protection Agency (2022). The Inflation Reduction Act. Abgerufen von Summary of Inflation Reduction Act provisions related to renewable energy am 23. Februar 2023.
8. United States Environmental Protection Agency (2022). Global Greenhouse Gas Emissions Data. Abgerufen von Global Greenhouse Gas Overview am 23. Februar 2023.
9. Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen (UNFCCC) (o. D.). Pariser Abkommen. Abgerufen von The Paris Agreement am 23. Februar 2023.
10. Stromgestehungskosten: wirtschaftliche Lebenszeitkosten der Energieversorgung; der Preis für Energie, der zur Deckung der ursprünglichen Investitionen, des Betriebs und der Wartungskosten gezahlt werden muss. Siehe z. B. Global LCOE and Auction values (irena.org)
11. BloombergNEF (o. D.). Levelized Cost of Electricity: Methodology | Full Report | BloombergNEF (bnef.com). Abgerufen von 2H 2022 Levelized Cost of Electricity Update - BloombergNEF am 23. Februar 2023. 
12. Statista (o. D.). Mobility Market Insights. Electric Vehicles Worldwide. Abgerufen von Elektrofahrzeuge - Weltweit am 23. Februar 2023.
13. Internationale Energieagentur (IEA) (2023). Net Zero by 2050. A Roadmap for the Global Energy Sector. Abgerufen von Net Zero by 2050 am 23. Februar 2023.
14. Eine gute Darstellung finden Sie z. B. hier: Ten Years of Analyzing the Duck Chart: How an NREL Discovery in 2008 Is Helping Enable More Solar on the Grid Today | News | NREL
15. United States Environmental Protection Agency (o. D.). Distributed Generation of Electricity and its Environmental Impacts. Abgerufen von https://www.epa.gov/energy/distributed-generation-electricity-and-its-environmentalimpacts# about am 23. Februar 2023.
16. IEA (2021). The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. Abgerufen von https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions am 23. Februar 2023.
17. Anmerkung: Ohne Netzinvestitionen; die Startjahre unterscheiden sich je nach Sektor, aber alle Sektoren sind ab 2019 berücksichtigt; Zahlen zur Kernenergie ab 2015. Die gestrichelten Felder weisen auf die erforderliche jährliche Investition hin, um die Ergebnisse des Net Zero Scenario (NZS) des Bloomberg New Energy Outlook 2022 zu erzielen. Dieses klimaneutrale Szenario zielt auf globale Klimaneutralität bis 2050 im Einklang mit einer Erwärmung von 1,77 °C ab.