In der Nähe von Ouarzazate in Marokko, am Rand der Sahara, stehen in einem Tal rund 500 000 Parabolantennen in Reih und Glied und folgen der Bewegung der Sonne über den Himmel. Das 620 Millionen Euro teure Solarkraftwerk hat im Februar 2016 seinen Betrieb aufgenommen – und wird nicht lange das einzige seiner Art bleiben. Marokko hat sich verpflichtet, bis zum Jahr 2020 42 Prozent seines Bedarfs an elektrischem Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu erzeugen. Überall in Afrika beginnen Länder, aggressiv ihre Kapazitäten im Bereich Sonnen- und Windenergie auszubauen. Die Dynamik des Prozesses wirft die Frage auf, ob ein großer Teil des Kontinents sich direkt in eine saubere Zukunft katapultieren kann – ohne Umwege über die umweltschädlichen Methoden, mit denen sich Europa, die USA, China und andere plagen mussten.

"Die afrikanischen Nationen müssen sich gar nicht erst auf die alten, kohlenstoffreichen Technologien fixieren", schrieb Kofi Annan, der frühere Generalsekretär der Vereinten Nationen, 2015 in einem Bericht. "Wir können unsere Energieerzeugung ausweiten und einen allgemeinen Zugang zu Energie erreichen, indem wir direkt zu den neuen Technologien springen, die die Energieversorgungssysteme überall auf der Welt transformieren." Das ist eine mitreißende Botschaft – nicht nur für Afrika, sondern für die gesamte Welt. Denn die Nachfrage nach elektrischer Energie auf dem Kontinent explodiert geradezu. Die Bevölkerung Afrikas hat die höchste Wachstumsrate auf der Welt: Bis 2100, so Schätzungen, könnte sie sich vervierfachen. Über die Hälfte der heute in Afrika lebenden 1,2 Milliarden Menschen hat noch keinen Zugang zu Elektrizität – doch das könnte sich schnell ändern. Wenn der größte Teil der Energie aus Kohle, Öl und Erdgas produziert werden würde, würde das die internationalen Anstrengungen zur Verlangsamung der Erderwärmung torpedieren. Doch eine umweltverträglichere Lösung ist möglich, weil viele afrikanische Staaten gerade erst dabei sind, eine Infrastruktur für die Energieversorgung aufzubauen und sich noch nicht auf andere, schmutzigere Technologien stützen.

"Die afrikanischen Nationen müssen sich gar nicht erst auf die alten, kohlenstoffreichen Technologien fixieren"
Kofi Annan

Es sind mehrere Faktoren, die der Entwicklung erneuerbarer Energiequellen in Afrika Schwung verleihen. Über ein Drittel der afrikanischen Nationen bezieht den Löwenanteil der Elektrizität aus Wasserkraftwerken. Doch Trockenperioden haben in den vergangenen Jahren diese Energiequellen unzuverlässig gemacht. Länder, die hauptsächlich von fossilen Brennstoffen abhängen, litten unter Preisschwankungen und zunehmender Regulierung. Parallel dazu sanken die Kosten für erneuerbare Energiequellen erheblich. Und wissenschaftliche Untersuchungen zeigten, dass das Potenzial für Sonnen- und Windenergie auf dem Kontinent größer ist als gedacht – bis zum 3700-Fachen des gegenwärtigen Verbrauchs an elektrischer Energie.

All diese Faktoren ließen das Interesse an umweltfreundlicher Energiegewinnung rasant ansteigen. Forscher kartieren die am besten geeigneten Regionen für Projekte im Bereich erneuerbarer Energiequellen. Vorausschauende Unternehmen investieren in Sonnenenergieanlagen und Windfarmen. Und Regierungen arbeiten mit internationalen Entwicklungsbehörden zusammen, um ihre Regionen für private Unternehmen attraktiver zu machen. Doch das reicht nicht, um Afrika in eine saubere, elektrifizierte Zukunft zu katapultieren. Die Planer benötigen mehr Daten, um die besten Standorte für ihre Projekte ausfindig machen zu können. Unternehmer sind in vielen Ländern vorsichtig mit Investitionen – insbesondere in solchen mit einer Geschichte von Korruption und Regierungsproblemen. Und es sind zig Milliarden Euro nötig, um die Infrastruktur der Energieversorgung in den afrikanischen Ländern auszubauen.

Großes Potenzial für erneuerbare Energien

Trotz allem sind die grünen Ambitionen in Afrika größer denn je. Eddie O’Connor, Chef des Unternehmens Mainstream Renewable Power in Dublin, sieht ein großes Potenzial für erneuerbare Energien in Afrika und spricht von einer "einmaligen geschäftliche Gelegenheit für Unternehmen". Seine Firma baut Sonnen- und Windkraftwerke in Afrika. Stromausfälle sind ein häufiges Problem in vielen afrikanischen Ländern. Besonders stark hat im vergangenen Jahr Sambia darunter gelitten. Häufige und lang andauernde Stromausfälle lähmten die Wirtschaft des Landes. Die Trinkwasserversorgung der Hauptstadt Lusaka brach zusammen, Betriebe mussten ihre Produktion drastisch reduzieren. Massenentlassungen waren die Folge.

Ursache dieser Probleme ist die schlimmste Trockenperiode im südlichen Afrika seit 35 Jahren. Sambia bezieht fast seinen gesamten Strom von Wasserkraftwerken, hauptsächlich von drei großen Staudämmen. Und dort ist der Wasserspiegel dramatisch gesunken. Auch die benachbarten Länder Simbabwe, Südafrika und Botswana waren gezwungen, ihre Stromproduktion zu senken. Und die Wasserknappheit könnte sich noch verschlimmern. Prognosen sagen voraus, dass die Erderwärmung in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts zu einer weiteren Abnahme der Regenfälle im südlichen Afrika führt. Erneuerbare Energiequellen könnten die Lücke füllen, denn Windkraft- und Solaranlagen lassen sich weitaus schneller errichten als Wasser-, Kern- oder konventionelle Kraftwerke für fossile Brennstoffe. Und sie lassen sich mit steigendem Bedarf Stück für Stück ausbauen.

Ägypten, Äthiopien, Kenia, Marokko und Südafrika marschieren beim Ausbau erneuerbarer Energiequellen vorne weg, doch die größte Hürde bleibt der Mangel an Daten. Die meisten der vorhandenen Karten zu Windrichtungen, Windstärke und Sonnenscheindauer enthalten keine ausreichend detaillierten Informationen, um Unternehmen die Auswahl geeigneter Standorte zu ermöglichen, sagt Grace Wu, Energieforscherin an der University of California in Berkeley. Sie ist Koautorin eines Berichts zur Planung von Zonen für erneuerbare Energiequellen in 21 afrikanischen Ländern, eines Gemeinschaftsprojekts des Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL und der International Renewable Energy Agency IRENA in Abu Dhabi. Die Untersuchung sei für die meisten dieser Länder die bislang umfassendste Kartierung, sagt Wu. Sie ermittelt die verfügbare Sonnen- und Windenergie in den Ländern, Faktoren wie die Nähe zur bestehenden Einrichtungen des Stromnetzes und den potenziellen Abnehmern sowie mögliche soziale und ökologische Auswirkungen. "Die IRENA-LBNL-Untersuchung ist die einzige, die eine konsistente Methodik auf eine große Region in Afrika angewendet hat", betont Wu.

Owen-Falls-Damm
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Den wenigsten ist bewusst, was für eine große Rolle Wasserkraft in Afrika spielt. Das gilt unter anderem für den Nil, der als längster Fluss der Erde durch den Kontinent fließt. Die auch Nalubaale-Damm genannte Staumauer liegt nördlich des Victoriasees am Victoria-Nil bei Jinja in Uganda.

Hoch aufgelöste Messungen der Wind- und Sonnenressourcen waren üblicherweise von Forschern der Regierungen oder von Unternehmen durchgeführt worden, die ihre Daten streng unter Kontrolle hielten. Das Berkeley-Team stützte sich auf eine Kombination von Satellitendaten und Messungen am Erdboden, geliefert von Vaisala, einem auf Umweltüberwachung spezialisiertem Unternehmen in Finnland. Inzwischen hat Vaisala die Daten im von IRENA herausgegebenen "Global Atlas for Renewable Energy" öffentlich zugänglich gemacht. Das Team hat zudem Geodaten berücksichtigt – etwa die Lage von Straßen, Städten, Stromtrassen –, die bei der Entscheidung für einen Standort ebenfalls eine Rolle spielen können. "Wenn dort ein Wald ist, will niemand ihn abholzen, um dort ein Sonnenkraftwerk zu bauen", stellt Koautor Ranjit Deshmukh fest, der ebenfalls zum Thema Energieversorgung an der University of California in Berkeley forscht.

Gewaltige verfügbare Menge an grüner Energie

Die verfügbare Menge an grüner Energie ist in Afrika nach Aussage eines weiteren IRENA-Berichts gewaltig. Die Forscher kombinierten die Daten von sechs regionalen Untersuchungen und ermittelten ein Potenzial von 300 Millionen Megawatt für Sonnenenergie, sowie 250 Millionen Megawatt für Windenergie (pdf). Im Gegensatz dazu betrug die gesamte Kapazität aller Kraftwerke auf dem Kontinent – wenn sie alle bei voller Leistung liefen – Ende 2015 gerade einmal 150 000 Megawatt. Und lediglich 3,6 Prozent davon stammten von Sonnen- und Windkraftwerken.

"Die Schätzungen der verfügbaren Windenergie waren eine große Überraschung", sagt Oliver Knight, erfahrener Experte für Energietechnik beim Energy Sector Management Assistance Program der Weltbank in Washington. Zwar sei das solare Potenzial Afrikas lange bekannt, doch noch vor zehn Jahren hätten nur wenige Entscheidungsträger Möglichkeiten im Bereich Windenergie gesehen. "Die Leute hätten gesagt, es gäbe doch gar keinen Wind in Regionen wie Ostafrika." Inzwischen führt die Weltbank ihre eigenen Untersuchungen durch, in deren Rahmen in ausgewählten Gebieten einiger Länder Windgeschwindigkeiten und Sonneneinstrahlung alle zehn Minuten erfasst werden. Die Regierungen werden aufgefordert, ihre eigenen Geodaten beizusteuern. Alle Informationen sollen dann in nutzerfreundlichem Format frei verfügbar sein. Ihre Verwendung soll keine spezielles Fachwissen erfordern, sagt Knight: "Jeder Beamter im mittleren Dienst eines Entwicklungslandes kann online gehen und mit den Daten herumspielen."

In der Halbwüstenlandschaft Karoo in Südafrika erhebt sich ein Ensemble weiß leuchtender Windturbinen 150 Meter über das hügelige Grasland. Mainstream Renewable Power hat die Anlage im Juli 2016 in Betrieb genommen, 17 Monate nach Baubeginn. Die 35 Turbinen erzeugen 80 Megawatt für Südafrikas Stromversorgung, genug für 70 000 Haushalte. Die Noupoort Wind Farm ist nur eine von 100 Wind- und Sonnenenergieanlagen, die in den vergangenen vier Jahren in Südafrika entwickelt wurden, als die Kosten für erneuerbare Energien unter jene für Kohle fielen und sich der Bau von zwei neuen großen Kohlekraftwerken verzögerte. Südafrika ist für den schnellen Ausbau der erneuerbaren Energiequellen gut gerüstet, nicht zuletzt, weil das Land in Daten investiert hat.

Zonen für erneuerbare Energien in der Größe Schottlands

Umweltforscherin Lydia Cape arbeitet für das Council for Scientific and Industrial Research, ein nationales Forschungszentrum in Stellenbosch. Sie und ihr Team haben Karten für die Planung großer Windkraft- und Solaranlagen und die Weiterentwicklung des Stromnetzes produziert. Ausgehend von den Daten über die vorhandenen Energiequellen bewerteten sie mögliche Regionen für den Bau von Kraftwerken mit Blick auf sozioökonomische und ökologische Folgen, etwa dem Einfluss auf die Biodiversität, sowie die Nähe zu Abnehmern der erzeugten Energie und ökonomischen Vorteilen für die Region. Die Regierung Südafrikas folgte den Empfehlungen des Teams und bestimmte acht Zonen für die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen, die in Nachbarschaft von Verbrauchern und vorhandener Infrastruktur liegen. Insgesamt umfassen sie 80 000 Quadratkilometer, "das ist etwa die Größe Schottlands", so Cape. "Die Zonen wurden mit gestrafften Umweltregulierungen für Projekte im Bereich erneuerbaren Energie und den Bau von Stromtrassen ausgestattet", erläutert die Forscherin.

Doch damit die afrikanischen Nationen sich in großem Umfang grünen Energiequellen zuwenden können, muss viel Geld fließen. Allein um die Nachfrage nach Energie in den Subsaharastaaten zu befriedigen, sind nach Angaben der Weltbank pro Jahr 38 Milliarden Euro nötig, das entspricht 6,35 Prozent des gesamten Bruttosozialprodukts des Kontinents. Die gegenwärtige öffentliche Förderung ist erheblich geringer, private Investoren ins Boot zu holen ist deshalb von entscheidender Bedeutung. Doch viele Investoren sehen ein Engagement in afrikanischen Ländern als riskant an, nicht zuletzt weil Vereinbarungen dort erst nach langen, komplizierten Verhandlungen zu erzielen und die Kapitalkosten hoch sind. "Es ist eine große Herausforderung", sagt Daniel Kammen, Sonderbeauftragter für Energie des US-Außenministeriums und Energieforscher an der University of California in Berkeley. "Die Kreditwürdigkeit vieler dieser Länder wird nicht gerade hoch bewertet."

"Ich würde sagen, das Risiko für eine Investition in erneuerbare Energien ist in Südafrika geringer als in England" Eddie O’Connor

Elham Ibrahim, Kommissarin für Infrastruktur und Energie der Afrikanischen Union, empfiehlt den Ländern daher, geeignete Schritte zu unternehmen, um private Investoren zu beruhigen. Am wichtigsten sei dabei eine eindeutige Gesetzgebung zu Gunsten erneuerbarer Energien sowie Erfolge bei der Durchsetzung wirtschaftsrechtlicher Gesetze. Südafrika geht mit gutem Beispiel voran. 2011 führte das Land ein transparentes Verfahren für Projektausschreibungen ein, das Renewable Energy Independent Power Producer Procurement Programme, kurz REIPPPP. Das Programm hat bereits zu privaten Investitionen von mehr als 13 Milliarden Euro für die Entwicklung von Wind- und Solarkraftwerken mit einer Gesamtleistung von 6327 Megawatt geführt.

Mainstream Renewable Power hat den Zuschlag für den Bau von sechs Windfarmen und zwei Fotovoltaikkraftwerken erhalten. "Das Programm ist makellos", sagt O’Connor. "Sie veröffentlichen ihre Ergebnisse. Sie geben staatliche Garantien. Sie verschleppen nicht über Gebühr." Obwohl der größte Stromlieferant des Landes erneuerbare Energien nur zögernd unterstützt, halte die Regierung an dem Programm fest. "Ich würde sagen, das Risiko für eine Investition in erneuerbare Energien ist in Südafrika geringer als in England." Für Länder, die für Investoren derzeit weniger attraktiv erscheinen, hat die Weltbank im Januar 2015 das Projekt Scaling Solar aufgelegt. Mit einer ganzen Reihe von Garantien verringert es das Risiko für Investoren, erläutert Yasser Charafi, leitender Investitionsbeauftragter für afrikanische Infrastruktur der zur Weltbank gehörenden International Finance Corporation IFC in Dakar. Über das Programm bietet die IFC günstige Darlehen an, die Weltbank garantiert, das die Regierungen die von den Projekten produzierte Energie abnehmen, und die ebenfalls zur Weltbankgruppe gehörende Multilateral Investment Guarantee Agency bietet Versicherungen gegen Kriege und Unruhen an.

Mangel an stabilen Stromnetzen als größtes Hindernis

In Sambia, dem ersten Land, das Zugang zu Scaling Solar erhielt, können so zwei Solarenergieanlagen mit zusammen 73 Megawatt gebaut werden. Senegal und Madagaskar folgten mit Vereinbarungen zum Bau von Anlagen mit 200 und 40 Megawatt. Jüngst kam Äthiopien hinzu, und die IFC will schon bald zwei weiteren Ländern Zugang zu dem Programm gewähren. Insgesamt sollen in den ersten fünf Jahren des Programms Anlagen mit einer Leistung von 1000 Megawatt entstehen. Doch all der erzeugte Strom wäre nutzlos, wenn er nicht zum Kunden gelangt. Eines der größten Hindernisse für eine Zukunft mit sauberen Energiequellen ist in Afrika der Mangel an stabilen Stromnetzen und Überlandleitungen, die erst eine Verteilung der Energie innerhalb der Länder und Regionen ermöglichen.

Erneuerbare Energien in Afrika
© Nature; Gies, E.: Can wind and solar fuel Africa's future? In: Nature 539, S. 20-22, 2016; nach Daten von: Miketa, A. & Saadi, N.: Africa Power Sector: Planning and Prospects for Renewable Energy (IRENA, 2015); dt. Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft
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Gelegenheit, aus Wind und Sonne Strom zu erzeugen, gibt es reichlich in Afrika – weit mehr, als dessen Einwohner in absehbarer Zukunft verbrauchen werden.

Doch dieser Mangel bietet auch Chancen. Ohne eine vorhandene, umfangreiche Infrastruktur und die damit verbundenen Interessen könnten die afrikanischen Länder ihre Projekte im Bereich erneuerbarer Energien sogar schneller und flexibler erweitern als es in entwickelten Ländern möglich wäre. Ähnlich war es bei der Telekommunikation: Da es noch keine voll ausgebaute Festnetzinfrastruktur gab, setzten viele afrikanische Länder schnell auf den Ausbau des Mobilfunknetzes. Die Zukunft der Elektrizitätsbranche könnte völlig anders aussehen als die Gegenwart. Nach Meinung von Experten steht Afrika eine ganze Reihe von Optionen für die Verteilung der Elektrizität offen. Einige Kunden werden ihren Strom über das Netz erhalten, während die Menschen in ländlichen Gegenden oder städtischen Slums – die für eine Anbindung an das Netz zu entlegen sind oder bei denen es zu kostspielig wäre – mit Hilfe kleiner Sonnen- und Windenergieanlagen und Mininetzen versorgt werden.

Trotzdem bleibt ein Stromnetz sowohl für Stadtbewohner als auch für die industrielle Entwicklung wichtig, so Ibrahim. Und damit erneuerbare Energien zu einer wichtigen Säule der Energieversorgung werden können, muss das Versorgungsnetz so ausgebaut werden, dass es mit den typischen Schwankungen in der Stromproduktion durch Sonnen- und Windenergie zurechtkommt. Dazu könnten sich die afrikanischen Länder anschauen, wie beispielsweise Deutschland und Dänemark solche Probleme gelöst haben. Eine Möglichkeit wäre, Strom mit den vorhandenen Staudämmen zu erzeugen, wenn Sonnen- und Windkraftwerke zu wenig liefern, und die Wasserkraftwerke zu drosseln, wenn Sonnen- und Windkraftwerke viel Strom produzieren. Ein anderes Verfahren wäre, die Energie im Netz zu verteilen: Erzeugt eine Region zu wenig Sonnenergie, so gleicht Windenergie aus einer anderen Region dies aus. Eine dritte Strategie, Lastmanagement genannt, reduziert in Spitzenlastzeiten die Stromlieferung an viele Kunden um eine kleine, unmerkliche Menge.

Solche innovativen Methoden erfordern allerdings ein intelligentes Netz und eine Infrastruktur, die kleinere Netze verschiedener Regionen miteinander verknüpft, so dass sie Strom austauschen können. Zwar gibt es in Afrika teilweise solche regionalen Verbindungen der Stromnetze, aber sie sind unvollständig. Vier geplante große Überlandtrassen erfordern insgesamt 16 000 Kilometer neuer Leitungen zu einem Preis von 16,8 Milliarden Euro, sagt Ibrahim. Und auch die regionalen Stromnetze kämpfen in vielen Ländern darum, mit der Entwicklung Schritt zu halten. All das macht die Entwicklung der Energiewirtschaft in Afrika zu einer Herausforderung. Prosper Amuquandoh ist Inspekteur der Ghana Energy Commission und Vorstandsvorsitzender der Smart and Green Energy Group, eines Energiemanagement-Unternehmens in Accra. In Ghana, so sagt er, "gehen demnächst viele Kraftwerke ans Netz".

Das Land plane, im Rahmen des West African Power Pool einen Elektrizitätshandel mit seinen Nachbarn aufzubauen, so Amuquandoh, doch das derzeitige Netz sei nicht in der Lage, bei Bedarf große Mengen an Strom durchzuleiten. Trotz dieser Herausforderungen strotzt Amuquandoh vor Enthusiasmus, wenn er über die Zukunft redet: "Die Aussichten sind großartig!" Mit sinkenden Kosten für erneuerbare Energien breitet sich dieser Optimismus in Afrika immer weiter aus. Die Elektrifizierung des Kontinents sei für jeden ein moralischer Imperativ, sagt Charafi: "Wir können uns im 21. Jahrhundert doch nicht damit zufriedengeben, dass viele hundert Millionen Menschen ohne Strom dastehen."

Der Text ist am 2.11.2016 unter dem Titel "Can wind and solar fuel Africa's future?" in "Nature" erschienen.