Kraftwerke: konventionelle und erneuerbare Energieträger | Umweltbundesamt

Kraftwerkstandorte in Deutschland

Die Bereitstellung von Strom aus konventionellen Energieträgern verteilt sich unterschiedlich über die gesamte Bundesrepublik. Das ⁠UBA⁠ stellt verschiedene Karten mit Informationen zu Kraftwerken in Deutschland zur Verfügung.

• In der Karte „Kraftwerke und Verbundnetze in Deutschland“ sind Kraftwerke der öffentlichen Stromversorgung und Industriekraftwerke mit einer elektrischen Bruttoleistung ab 100 MW verzeichnet. Basis ist die Datenbank „Kraftwerke in Deutschland“. Weiterhin sind die Höchstspannungsleitungstrassen in den Spannungsebenen 380 Kilovolt (kV) und 220 kV eingetragen.
• In der Karte „Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in Deutschland“ sind Kraftwerke der öffentlichen Stromversorgung und Industriekraftwerke ab einer elektrischen Bruttoleistung von 50 MW bzw. mit einer Wärmeauskopplung ab 100 MW verzeichnet. Auch hier ist die Basis die Datenbank „Kraftwerke in Deutschland“.
• Die Karte „Kraftwerke und Windleistung in Deutschland“ zeigt die installierte Windleistung pro Bundesland und die Kraftwerke ab 100 MW.
• Die Karte „Kraftwerke und Photovoltaikleistung in Deutschland“ vermittelt ein Bild des Zusammenspiels von Photovoltaikleistung und fossilen Großkraftwerken.
• Aus der Karte "Kraftwerksleistung in Deutschland" werden bundeslandscharf die jeweiligen Kraftwerksleistungen ersichtlich.

Kraftwerke auf Basis konventioneller Energieträger

Der deutsche Kraftwerkspark beruhte vor der Energiewende vor allem auf konventionellen Erzeugungsanlagen auf Grundlage eines breiten, regional diversifizierten, überwiegend fossilen Energieträgermixes (Stein- und Braunkohlen, Kernenergie, Erdgas, Mineralölprodukte, Wasserkraft etc.). Die gesamte in Deutschland installierte Brutto-Leistung konventioneller Kraftwerke ist basierend auf Daten des Umweltbundesamtes in der Abbildung „Installierte elektrische Leistung von konventionellen Kraftwerken ab 10 Megawatt nach Energieträgern“ dargestellt. Die aktuelle regionale Verteilung der Kraftwerkskapazitäten ist in der Abbildung „Kraftwerksleistung aus konventionellen Energieträgern ab 10 Megawatt nach Bundesländern“ dargestellt.

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Energiebereitstellung aus erneuerbaren Energien sehr dynamisch entwickelt. Gleichzeitig wurden mit dem im Jahr 2023 erfolgten endgültigen Ausstieg Deutschlands aus der Nutzung der Kernenergie und dem fortschreitenden Ausstieg aus der Braun- und Steinkohle konkrete Zeitpläne zur Reduktion konventioneller Kraftwerkskapazitäten festgelegt (siehe Abb. „Braun- und Steinkohlen: Stromerzeugungskapazitäten entsprechend dem Kohleausstiegsgesetz“ im letzten Abschnitt):

• Braunkohlenkraftwerke: Mit Einsetzen der „Kommission für Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung“ wurde der Prozess zum Ausstieg aus der Kohlestromerzeugung in Deutschland gestartet. Im Januar 2020 wurde im Rahmen des Kohleausstiegsgesetzes ein Ausstiegspfad für die Braunkohlestromerzeugung zwischen Bund, Ländern und beteiligten Unternehmen erarbeitet, welcher Entschädigungsregelungen für die Unternehmen und Förderung für die betroffenen Regionen enthält. Die Leistung von Braunkohlenkraftwerken als typische Grundlastkraftwerke lässt sich nur unter Energieverlust kurzfristig regeln. Sie produzieren Strom in direkter Nähe zu den Braunkohlenvorkommen im Rheinischen und Lausitzer Revier sowie im Mitteldeutschen Raum.
• Steinkohlenkraftwerke: Im Rahmen des Kohleausstiegs wird auch der Ausstieg aus der Steinkohle angestrebt. 2019 wurde bereits aus ökonomischen Gründen der Abbau von Steinkohle in Deutschland eingestellt. Im Gegensatz zur Braunkohle wird der Ausstieg aus der Steinkohle durch einen Auktionsmechanismus geregelt, der die Entschädigungszahlungen bestimmt. Steinkohlenkraftwerke produzieren Strom in den ehemaligen Steinkohle-Bergbaurevieren Ruhr- und Saarrevier, in den Küstenregionen und entlang der Binnenwasserstraßen, da hier kostengünstige Transportmöglichkeiten für Importsteinkohle vorhanden sind.
• Gaskraftwerke: Die Strom- und Wärmeerzeugung mit Gaskraftwerken erzeugt niedrigere Treibhausgasemissionen als mit Kohlenkraftwerken. Des Weiteren ermöglichen sie durch ihre hohe Regelbarkeit und hohe räumliche Verfügbarkeit eine Ergänzung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Dennoch muss zum Erreichen der Klimaziele die gesamte Stromerzeugung dekarbonisiert werden, etwa durch Umrüstung auf Wasserstoffkraftwerke.

Kraftwerke auf Basis erneuerbarer Energien

Im Jahr 2023 erreichte der Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland einen spektakulären neuen Höhepunkt: In diesem Jahr wurden 18,0 Gigawatt (GW) an erneuerbarer Kraftwerkskapazität zugebaut. Dieser Zubau ist 65 % höher als die vorherige Ausbauspitze in den Jahren 2011 und 2012. Prozentual stieg die Erzeugungskapazität erneuerbarer Kraftwerke im Jahr 2023 um 12 % gegenüber dem Vorjahr (siehe Abb. „Installierte Leistung zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien“).

Getragen wurde der Erneuerbaren-Zubau in den vergangenen Jahren vor allem von einem starken Ausbau der Photovoltaik (PV). Seit 2019 wurden mehr als 33 GW PV-Leistung zugebaut, davon mit 14,6 GW allein 44 % im Jahr 2023. Bereits in den Vorjahren war der Ausbau wieder deutlich beschleunigt im Vergleich zu den schwachen Jahren 2013 bis 2019. Um das im EEG 2023 formulierte PV-Ausbauziel von 215 GW im Jahr 2030 zu erreichen, wurde ein gesetzlicher Ausbaupfad festgelegt. Das Zwischenziel von 89 GW am Ende des Jahres 2024 scheint in Reichweite. In den Folgejahren bis 2030 bleibt allerdings ein weiterer Zubau von jährlich etwa 20 GW zur Zielerreichung notwendig.

Auch wenn das Ausbautempo bei Windenergie wieder zulegt hat, ist das Tempo weiterhin weit von den hohen Zubauraten früherer Jahre entfernt. Im Jahr 2023 wurden 3,3 GW neue Windenergie-Leistung zugebaut (2022: 2,4 GW; 2021: 1,6 GW). In den Jahren 2014 bis 2017 waren es im Schnitt 5,5 GW. Um die im EEG 2023 festgelegte Ausbauziele von 115 GW (onshore) und 30 GW (offshore) im Jahr 2030 zu erreichen, ist jeweils eine deutliche Beschleunigung des Ausbautempos notwendig.

Durch die Abhängigkeit vom natürlichen Energiedargebot unterscheidet sich die Stromerzeugung der erneuerbaren Erzeugungsanlagen teilweise beträchtlich. So kann eine Windenergieanlage auf See bei gleicher Leistung die vielfache Menge Strom erzeugen wie eine PV-Anlage. Neben Photovoltaik- und Windkraftwerken mit schwankender Stromeinspeisung gibt es noch weitere erneuerbare Kraftwerke, welche längerfristig planbar Strom liefern (beispielsweise Wasserkraftwerke) oder flexibel eingesetzt werden können (beispielsweise Biomassekraftwerke).

Weitere Informationen und Daten zu erneuerbaren Energien finden Sie auf der Themenseite „Erneuerbare Energien in Zahlen“.

Wirkungsgrade fossiler Kraftwerke

Der ⁠Brutto-Wirkungsgrad⁠ bezieht sich auf die Stromerzeugung eines Kraftwerkes. Er wird bei Abnahme eines Kraftwerks im sogenannten „Bestpunkt“ gemessen und als durchschnittlicher Wirkungsgrad innerhalb eines Jahres errechnet. Beim Netto-Wirkungsgrad hingegen ist im Vergleich zum Brutto-Wirkungsgrad der Eigenverbrauch der Kraftwerke schon abgezogen.

Insgesamt verbesserte sich der durchschnittliche Brutto-Wirkungsgrad im deutschen Kraftwerkspark im Zeitraum seit 1990 um einige Prozentpunkte (siehe Abb. „Durchschnittlicher Brutto-Wirkungsgrad des fossilen Kraftwerksparks“). Diese Entwicklung spiegelt die kontinuierliche Modernisierung des Kraftwerkparks und die damit verbundene Außerbetriebnahme alter Kraftwerke wider.

Der Brennstoffausnutzungsgrad von Kraftwerken kann durch eine gleichzeitige Nutzung von Strom und Wärme (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK) gesteigert werden. Dies kann bei Großkraftwerken zur Wärmebereitstellung in Industrie und Fernwärme, aber auch bei dezentralen kleinen Kraftwerken wie Blockheizkraftwerken lokal erfolgen. Dabei müssen neue Kraftwerke allerdings auch den geänderten Flexibilitätsanforderungen an die Strombereitstellung genügen, dies kann beispielsweise über die Kombination mit einem thermischen Speicher erfolgen.

Obwohl bei konventionellen Kraftwerken in den letzten Jahren technisch eine Steigerung der Wirkungsgrade erreicht werden konnte, werden die dadurch erzielbaren Brennstoffeinsparungen nicht ausreichen, um die erforderliche Treibhausgasreduktion im Kraftwerkssektor für die Einhaltung der Klimaschutzziele zu erreichen. Dafür ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung notwendig.

Kohlendioxid-Emissionen

Folgende Aussagen können zum Kohlendioxid-Ausstoß von Großkraftwerken für die Stromerzeugung getroffen werden:

• Braunkohlen: Die spezifischen Kohlendioxid-Emissionen von Braunkohlenkraftwerken variieren je nach Herkunft des Energieträgers aus einem bestimmten Braunkohlerevier und der Beschaffenheit der mitverbrannten Sekundärbrennstoffen (siehe Tab. „Emissionsfaktoren eingesetzter Energieträger zur Stromerzeugung“). Mit mindestens 97.527 kg Kilogramm Kohlendioxid pro Terajoule (kg CO₂ / TJ) war der Emissionsfaktor von Braunkohlen im Jahr 2022 höher als der der meisten anderen Kraftwerkstypen.
• Steinkohlen: Erdgas-GuD-Anlagen haben mit derzeit 55.786 kg CO₂ / TJ den geringsten spezifischen Emissionsfaktor fossiler Kraftwerke: Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht pro erzeugter Energieeinheit weniger Kohlendioxid als bei der Verbrennung von Kohle.
• Erdgas: Erdgas-GuD-Anlagen haben mit derzeit 55.786 kg CO₂ / TJ den geringsten spezifischen Emissionsfaktor fossiler Kraftwerke: Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht pro erzeugter Energieeinheit weniger Kohlendioxid als bei der Verbrennung von Kohle.

Weitere Entwicklung des deutschen Kraftwerksparks

Um die Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Kraftwerkskapazitäten notwendig.

Im Lichte der Kriegssituation in der Ukraine seit dem Jahr 2022 hat der Gesetzgeber des Weiteren beschlossen, dass Braun- und Steinkohlekraftwerke vorübergehend wieder stärker zum Einsatz kommen sollen. Mittelfristig wird die Kapazität an Kohlekraftwerken gemäß dem Kohleausstiegsgesetz weiter zurückgehen.

Um den Herausforderungen der Energiewende begegnen zu können, wird es außerdem einen zunehmenden Fokus auf Flexibilisierungsmaßnahmen geben. Dabei handelt es sich um einen Ausbau von Speichern (etwa Wasserkraft, elektro-chemische Speicher, thermische Speicher) sowie um den Ausbau der Strominfrastruktur (Netzausbau, Außenhandelskapazitäten) und Anreize zur Flexibilisierung des Stromverbrauchs.