Das Energiesystem Deutschlands befindet sich seit geraumer Zeit im Wandel. Stetig größere Mengen Strom werden dank des Ausbaus von Photovoltaik und Windkraft aus erneuerbaren Quellen gewonnen. Betrug der Beitrag der erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung in Deutschland im Jahre 2002 erst 8,9 Prozent, so stieg dieser Anteil kontinuierlich auf 59,4 Prozent im Jahr 2023, wie Abbildung 1 verdeutlicht.

2022 entfielen rund 25 Prozent der erzeugten Nettostrommenge auf Windkraft, circa 10,7 Prozent auf Photovoltaik, rund 8,5 Prozent auf Energie aus Biomasse und etwa 3,4 Prozent auf Wasserkraft, wie aus Abbildung 2 hervorgeht.

Dennoch steht man bei der Gestaltung des Energiesystems der Zukunft vor großen Aufgaben. Der Ausstieg aus der Kernenergie wurde im April 2023 mit dem Abschalten der drei letzten deutschen Atomkraftwerke (Isar 2, Emsland und Neckarwestheim) endgültig vollzogen [BASE23]. Angesichts der klimapolitischen Ziele der Bundesrepublik kann mittelfristig auch nicht an der Kohleverstromung festgehalten werden, die 2022 noch 32,9 Prozent der Stromerzeugung Deutschlands ausgemacht [Fraun23c]. Somit stieg die Kohlestromerzeugung im Vergleich zum Jahr 2021 wieder um über 8 Prozent an [StaB23a]. Es werden also massive Investitionen in regenerative Energien nötig sein, um die bindenden Vereinbarungen des Pariser Klimaschutzabkommens einhalten zu können. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Ausbaupotential heimischer Wasserkraft nahezu ausgeschöpft ist, und Biomasse im Rahmen der Sektorkopplung zunehmend in anderen Bereichen als der Stromerzeugung zum Einsatz kommen wird.

Strom aus erneuerbaren Quellen ist die Basis für die angestrebte Energiewende hin zu einer sehr weitgehenden Dekarbonisierung der Wirtschaft. Es gilt jedoch zu beachten, dass bislang auch außerhalb der Stromerzeugung erhebliche Mengen fossiler Energieträger in Form von Kraftstoffen im Verkehrssektor, zu Heizzwecken in Gebäuden, als Brennstoff für industrielle Prozesse und als Rohstoff der chemischen Industrie verwendet werden, wie Abbildung 4 zeigt.

2021 betrug die gesamte Nachfrage nach Endenergie in Deutschland 2407 Terrawattstunden (TWh), davon entfielen lediglich 496 TWh, also circa 20 Prozent auf Strom. Der Anteil der erneuerbaren Energieträger am gesamten Endenergieverbrauch für Wärme und Kälte (Sektoren Haushalte, Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen, GHD) lag im Jahr 2021 bei 15,8 Prozent und stieg im Jahr 2022 auf 17,4 Prozent. Der Anstieg in der erneuerbaren Wärme ging mit einem Rückgang der fossilen Wärmeenergieträger einher, was neben dem milderen Wetter auch auf Einsparungen nach dem russischen Angriffskrieg auf die Ukraine zurückführbar ist. Weiterhin lag der Anteil der erneuerbaren Energieträger mit 6,8 Prozent im Jahr 2022 etwa auf dem Niveau von 2021 [BMWK23j]. Das zeigt zum einen die Größe der Herausforderung, das Energiesystem zu wesentlichen Teilen auf erneuerbare Energiequellen umzustellen. Zum anderen wird aber auch das Potential für strombasierte, auf die Substitution fossiler Energieträger abzielender Sektorkopplungsanwendungen in den Sektoren Verkehr, Industrie, Haushalte und GHD deutlich.