KRESSE

Kritische mineralische Ressourcen und Stoffströme bei der Transformation des deutschen Energieversorgungssystems

  • Projekt-Nr. 3147, 3346, 3441
  • Laufzeit 02/2012 - 06/2014

Ziel der Bundesregierung ist es, den Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch bis 2020 auf 18 % und bis 2050 auf 60 % zu erhöhen. Betrachtet man nur den Stromverbrauch, soll hier der Anteil aus erneuerbaren Energien bis 2050 auf 80 % steigen. Für den Ausbau erneuerbarer Energien sind jedoch nicht nur energiewirtschaftliche oder Klimaschutz-Kriterien maßgeblich, sondern es bedarf einer umfassenden Nachhaltigkeitsbewertung der einzelnen Technologien unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien. Dies sind z. B. kurz- und langfristige Kostenaspekte, die Versorgungssicherheit, die Auswirkungen auf Landnutzung und Landschaftsbild, die Akzeptanz in der Gesellschaft, Umweltwirkungen sowie auch der Ressourcenbedarf.

Bei der Ressourcenbewertung ist unstrittig, dass die Gesamt-Ressourceninanspruchnahme eines Energiesystems generell erheblich niedriger ist, wenn dieses nicht auf fossilen, sondern auf erneuerbaren Energien basiert (und dabei nicht hauptsächlich auf Biomasse ausgerichtet ist). Dies bedeutet aber nicht zwangsläufig, dass die erneuerbaren Energien hinsichtlich des Ressourceneinsatzes in jedem Fall als unproblematisch zu betrachten sind. Insbesondere der Verbrauch und die langfristige Verfügbarkeit der mineralischen Rohstoffe, die in der Regel zur Herstellung von Energiewandlern und Infrastruktur benötigt werden, wurde bisher wenig untersucht. Von besonderem Interesse sind dabei sowohl die Verfügbarkeit von Seltenen Elementen wie z. B. Indium, Gallium, Lanthan oder Neodym als auch anderer in ihrer Funktion wichtiger Rohstoffe wie z. B. Nickel oder Vanadium.

Die vorliegende Studie versucht, die bisherige Bewertungslücke zu schließen und damit einen Beitrag zur ganzheitlichen Nachhaltigkeitsanalyse erneuerbarer Energien zu leisten. Ziel war es, Hinweise darauf zu geben, ob und wie sich eine Energiewende mit hohem Ausbau erneuerbarer Energien ressourceneffizienter gestalten lässt. Untersucht wurde, welche "kritischen" mineralischen Rohstoffe für die Herstellung von Technologien, die Strom, Wärme und Kraftstoffe aus erneuerbaren Energien erzeugen, bei einer zeitlichen Perspektive bis zum Jahr 2050 in Deutschland relevant sind. Die Einschätzung als "kritisch" umfasst dabei die langfristige Verfügbarkeit der identifizierten Rohstoffe, die Versorgungssituation, die Recyclingfähigkeit und die Umweltbedingungen der Förderung.

Gesamtbewertung
Die Studie macht deutlich, dass die geologische Verfügbarkeit mineralischer Rohstoffe für den geplanten Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland grundsätzlich keine limitierende Größe darstellt. Dabei kann jedoch möglicherweise nicht jede Technologievariante unbeschränkt zum Einsatz kommen.

Bewertung als unkritisch
Von den untersuchten Technologien haben sich mit hoher Wahrscheinlichkeit als unkritisch in Bezug auf die Versorgung mit mineralischen Rohstoffen erwiesen:

  • Nutzung im Stromsektor: Solarthermie, Wasserkraft, Windkraftanlagen ohne Seltenerdmagneten, siliziumbasierte kristalline Photovoltaik
  • Nutzung im Wärmesektor: Geothermie, Solarthermie
  • Infrastruktur: Stromnetze, einzelne Typen von Stromspeichern, alkalische Elektrolyse und SOFC-Brennstoffzellen

Zwar ist die Versorgung mit mineralischen Rohstoffen bei der Nutzung von Biomasse und Biokraftstoffen im Strom- und Wärme- bzw. im Verkehrssektor ebenfalls nicht als kritisch einzustufen, doch müssten für deren Bewertung die Verfügbarkeit der Biomasse als solcher und die damit je nach Art der Biomasse verbundenen Probleme insbesondere der Flächennutzung und Nutzungskonkurrenz berücksichtigt werden, die nicht Gegenstand dieser Studie sind.

Bewertung als kritisch
Als kritisch in Bezug auf die Versorgung mit mineralischen Rohstoffen wurden einzelne Komponenten bzw. Subtechnologien der Windenergie, der Photovoltaik sowie der Batteriespeicherung identifiziert. Für diese Technologien bestehen jedoch unkritische Alternativen, die in Zukunft verstärkt zum Einsatz kommen könnten oder bereits heute marktdominierend sind.

Bewertung noch nicht möglich
Hinsichtlich der geothermischen Stromerzeugung kann im Fall eines starken Zubaus ein relevanter Bedarf an verschiedenen kritischen Legierungselementen zumindest nicht ausgeschlossen werden. Verschiedene Argumente sprechen dafür, die geothermische Stromerzeugung in Hinblick auf ihren zukünftigen Bedarf an Stahllegierungen (auch im Vergleich zur Windkraft) als "relevant" einzuschätzen.

Schlussfolgerungen
Während der Wärme- und der Verkehrssektor beim direkten Einsatz erneuerbarer Energien mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht als kritisch anzusehen sein wird, sollte mit Bezug auf die aufgeworfene Untersuchungsfrage ein Augenmerk auf den Stromsektor gelegt werden. Auch wenn die Verfügbarkeit mineralischer Rohstoffe für die relevanten Technologien kein Problem darstellt, sollten mögliche Versorgungsrisiken aufgrund von Abhängigkeiten von wenigen Lieferländern und Nutzungskonkurrenzen beachtet werden.

Einen zentralen Aspekt der in der Studie abgeleiteten Politikempfehlungen bildet der Vorschlag, den Schwerpunkt bei der Sicherung der Rohstoffversorgung Deutschlands mittelfristig auf Effizienz- und Recyclingstrategien und auf solche zur Verlängerung von Nutzungs- und Lebensdauer zu legen.