Die Sache mit der Energiewende

Wie von Dominik L. gewünscht, wende ich mich mal wieder mehr „sonstigen“ Themen zu. Heute eines, das ich vor vier bis fünf Jahren schon mal durchgekaut habe, aber das immer wieder verdrängt wird: der Wechsel zu regenerativen Energien. Die Politik konzentriert sich auf Strom und da klappt das auch (bedingt). Nur ist das eben nur ein Teilaspekt. Wenn wir die Energie und fossilen Rohstoffe, die wir verbrauchen, in drei Hauptkategorien einteilen dann sind dies:

  • Strom oder elektrische Energie
  • Wärme oder thermische Energie
  • Bewegung oder mechanische Energie

Ich sage dem hier, sicherlich soweit vorgebildeten, Publikum nichts Neues, wenn ich sage, dass diese Energieformen ineinander umwandelbar sind, aber mit Verlusten. (siehe die drei Hauptsätze der Thermodynamik). Man kann mit Strom heizen und man kann damit fahren (die Bundesbahn nutzt ihn z.B. so), doch das ist nicht so effektiv wie eine Energieform direkt zu nutzen die besser geeignet ist.

Beim Strom denke ich ist wirklich eine Wende zu rein aus regenerativen Quellen gewonnenem Strom möglich. Meiner Ansicht nach nicht in Deutschland, aber europaweit. In Skandinavien gibt es zahllose Wasserkraftwerke und die Möglichkeit auch Strom in Pumpspeicherkraftwerken zu speichern. Sie wären zum einen für die Grundlast, wie zur Abdeckung von Lücken (z.B. nachts) oder für den Spitzenbedarf geeignet. In Spanien und einigen Mittelmeerländern kann man erheblich mehr Strom durch Sonnenenergie erzeugen wie bei uns und dort scheint auch beständiger die Sonne. Ein Großteil wird durch Windkraft eventuell Gezeitenkraft gestellt werden. Wind gibt es irgendwo in Europa eigentlich immer. Das Hauptproblem: Die Politik konzentriert sich nur auf diesen Sektor, 2011 betrug der Anteil des Stroms am Primärenergieverbrauch aber nur 21,6%. Es mag mehr werden, wenn wie gewünscht mehr Elektroautos unterwegs sind, doch der Großteil entfällt eben nicht auf Strom.

Anders sieht es bei der Wärmeenergie aus. Raumwärme und Warmwasser machen über 31% des Energieverbrauchs aus, dazu kommt sicher ein Teil der über 25% Prozesswärme. Was für Alternativen gibt es hier? Zum einen die Lösung, die bisher beim Strom anfallende Abwärme besser zu nutzen, also mehr dezentrale Blockheizkraftwerke, die mit der Abwärme dann Wohnungen heizen oder energieintensive öffentliche Gebäude. Das Problem: Wenn man tatsächlich den ganzen Strom ökologisch erzeugt, gibt es natürlich keine Blockheizkraftwerke mehr. Die am besten geeigneten Anlagen arbeiten heute mit umgebauten Dieselmotoren, die von Erdgas antreiben werden. Erdgas kann man durch anaerobe Fermentation von landwirtschaftlichen Abfällen gewinnen. Schließlich nutzen wir von den meisten Pflanzen nur die Früchte und der Rest wird durch Pilze und Bakterien abgebaut, mann kann es auch unter Luftabschluss fermentieren, wobei auch brennbare Gase entstehen. Nur wird das nicht so viel werden, dass man davon den ganzen Energiebedarf Deutschlands decken kann. Selbst wenn man nur Pflanzen für diese Zwecke anbaut wie schnell wachsendes Chinaschilf oder andere große Gräser, reicht die ganze Fläche Deutschlands nicht aus. Das ist nicht so verwunderlich, schließlich verbrauchen wir derzeit das, was in Millionen Jahren gebildet wurde innerhalb von wenigen Jahrzehnten.

Der Großteil geht drauf für das Heizen von privaten Wohnungen. Es gibt zwar „Passivhäuser“, die nur mit der Abwärme der Einwohner / dem verbrauchten elektrischen Strom auskommen, doch ich habe da meine Zweifel. Mein Bruder hat schon zwei Mietershäuer komplett neu wärmegedämmt und Fenster ausgewechselt. Gut, an der Bausubstanz ändert das nichts und das Dach wurde jeweils nicht gemacht, aber in beiden Fällen gab es Energieeinsparungen von 25%. Ein Passivhaus müsste dann aber gleich viermal so effizient sein, und da habe ich meine Zweifel, vor allem wenn der Winter mal kälter ist oder lange Zeit dann nicht die Sonne scheint. Selbst wenn, dann ist eines klar: Wir werden wir nicht alle Häuser so umrüsten können. Zum einen, weil darin eine enorme Investition steckt und Häuser extrem langlebige Güter sind, zum anderen habe ich bisher das nur bei Einfamilienhäusern gesehen, die meisten wohnen aber in Mehrfamilienhäusern oder Betonburgen.

Am Problematischsten ist wohl die Bewegungsenergie. Die Bahn hat es einfach: Sie fährt auf festen Stecken, die elektrifizierbar sind. Doch 28,5% der Primärenergie entfallen heute auf Kraftstoff. Und der wird nur von Otto- und Dieselmotoren für die individuelle Fortbewegung und den Transport von Gütern verbraucht. Da gibt es das größte Problem. Was propagiert wird, sind Elektroautos. Nun haben sie eine Reihe von Vorteilen. Elektromotoren sind effizienter, die Leute wollen da komischerweise auch nicht Hunderte von PS, sondern kommen mit geringerer Leistung aus, aber selbst wenn man das berücksichtigt, hat man ein Speicherproblem: Der Energiegehalt eines Liters Benzin liegt bei etwas über 10 KWh. Selbst wenn man ineffiziente Verbrennung und 50 PS mehr als nötig, berücksichtigt wird eine Batterie die typisch 0,2 KWh pro Kilogramm speichert sehr viel schwerer als der Kraftstoff sein. Entsprechend sind sie heute noch (und werden es noch lange sein) Gefährte für den täglichen Verkehr, nicht für die Langstrecke, egal ob es die Fahrt in den Urlaub oder der Transport von Gütern ist – man muss nur mal die vielen Lastwagen auf den Straßen ansehen und dann sieht man, dass da eine ganze Menge Kraftstoff verbraucht wird.

Alles, was als Alternative propagiert wird, ist relativ ineffizient. Wasserstoff könnte man durch Elektrolyse gewinnen. Doch das ist äußerst ineffizient. Vor allem wenn man ihn in flüssiger Form transportieren will. Wenn man es als Druckgas transportiert hat man das Problem, dass die Menge verglichen mit der Masse der Gasflasche klein ist, also das gleiche Problem wie beim Strom. Das Einzige, was bleibt ist ein ziemlich ineffizientes Verfahren: Wir nutzen den Wasserstoff um Kohle oder Kohlendioxid zu Methan zu reduzieren, das kann man prozesstechnisch zu höheren Kohlenwasserstoffen kondensieren, die man dann als Benzin nutzen kann. Das Grundproblem ist, dass man auf diesen Schritten viel Energie verliert und noch mehr elektrische Energie braucht.

Die einfachste Lösung wäre sicher ein anderes System: Elektroautos für die Kurzstrecke und alles, was darüber hinaus geht, wird über die Bahn transportiert, auch Güter, die bisher mit dem Lastwagen unterwegs sind (oder die ganzen Lastwagen). Eventuell macht auch ein System ganz ohne individuelle Fahrzeuge Sinn, bei der Elektrofahrzeuge von allen genutzt werden und am Zielort abgestellt und neu aufgeladen werden, sodass der Nächste es nutzen kann.

Man könnte die Energiewende auch anders angehen, nämlich vor allem die Kohlendioxidemissionen sinken. Die drei Energieträger, die wir heute einsetzen, haben recht unterschiedliche Emissionen. Fangen wir mal an mit dem Energiegehalt pro Kilogramm:

  • Braunkohlenbriketts: 21 MJ/kg
  • Steinkohlekoks: 28,7 MJ/kg
  • Benzin 43 MJ/kg
  • Methan: 55 MJ/kg
  • Wasserstoff: 142 MJ/kg

Der Energiegehalt ist recht unterschiedlich. Ich habe hier schon weitgehend pure Substanzen genommen. Meist sind sie noch mit inerten Stoffen wie Wasser vermischt, die zum einen den nutzbaren Energiegehalt absenken zum andern miterhitzt werden. Wichtiger ist etwas anderes: alle Brennstoffe, die wir einsetzen bestehen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Kohlenstoff hat einen reinen Brennwert von 32,8 MJ/kg, Wasserstoff einen von 142 MJ/kg. Nur der Kohlenstoff erzeugt aber Kohlendioxid, so fällt die Kohlendioxidbilanz recht unterschiedlich aus:

Kohle:

C + O2 → CO2

Aus 1 Kilogramm Kohlenstoff werden 3667 g Kohlendioxid gebildet. Da reiner Kohlenstoff nur 32,8 MJ/kg liefert, sind das 8,95 MJ/kg Kohlendioxid.

Kohlenwasserstoffe:

CH2 + 3/2 O → CO2 + H2O

CH2 ist das mittlere Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff, die einzelne Struktur der Moleküle ist durchaus unterschiedlich. Benzin hat 43 MJ und liefert pro Kilogramm Treibstoff 3,14 kg Kohlendioxid. Das sind dann 13,68 MJ/kg, also 50% besser als Kohle.

Methan

CH4 + 2 O2 → 2 CO2

Methan ist der wasserstoffreichste Kohlenwasserstoff. Er ist daher der mit der besten Klimabilanz (sofern man das Methan nicht selbst in die Luft entlässt). 1 Kg Methan liefert 2,75 kg Kohlendioxid, das sind bei 55 MJ schon 20 MJ/kg, also mehr als doppelt so gut wie Kohle.

Wasserstoff

2 H2 + O2 → 2 H2O

Wasserstoff hat den enormen Vorteil absolut gar kein Kohlendioxid zu emittieren, im Gegenteil, man kann mit ihm sogar Kohlendioxid reduzieren (in einem zweistufigen Prozess) zu Methan. Das wird immer wieder mal gerne für Marslandungen propagiert. Nur braucht man viel Strom um ihn zu erzeugen, rund 40 KWh für ein Kilogramm (bei 100% Effizienz), und es gibt hohe Verluste bei der Elektrolyse, der Verflüssigung und auch beim Transport (zahlreiche Metalle lassen Wasserstoff in kleinen Mengen durch das Metall diffundieren). Wenn wir in einer Welt mit Strom im Überfluss leben, dann wird Wasserstoff die Alternative zu fossilen Treibstoffen sein, vorher nicht. Der bisher erzeugte Wasserstoff wurde z.B. nicht durch Elektrolyse, sondern durch Cracken von Erdgas und Kohlenwasserstoffen gewonnen, weil die Elektrolyse viel zu teuer ist.

Was bleibt? Energie sparen. Die Frage ist wie viel Energie kann man sparen? Wenn man 50% der Energie einspart, dann emittiert jeder von uns immer noch mehrere Tonnen Kohlendioxid pro Jahr. Wollen wir auf lange Zeit umweltverträglich leben, so müssten es weniger als 1 Tonne sein. Im Durchschnitt emittiert jeder Deutsche aber 11 t, selbst der weltweite Druschschnitt (mit Entwicklungsländern ohne Industrie und Autos und in Klimazonen, wo man nicht heizen muss) liegt bei 6,8 t. Das bedeutet nicht ein bisschen sparen, massiv sparen und das glaube ich ist in diesem Umfang nicht möglich. Die Tonne ist das, was auf der Erde nachwächst und das Kohlendioxid aus der Luft holt.

Meine Ansicht: Die Reduktion der Weltbevölkerung wäre viel einfacher, aber wohl noch schwieriger umzusetzen.

23 thoughts on “Die Sache mit der Energiewende

  1. Interessant ist anzufangen, und nicht gleich aufgrund der Größe des Problems aufzugeben. Es gibt in Deutschland noch genug ineffiziente Autos, die herumfahren. Da braucht es nicht unbedingt Elektroautos um große Verbesserungen hervorzubringen. Das SMILE Auto hat schon vor Jahrzehnten nachgewiesen, dass es machbar ist mit 3 Litern Kraftstoff und einem billigen Auto mobil zu sein. Viele Altbauten genügen nicht den heutigen Energiestandards und könnten mal eben 25% Energie einsparen. Die Verfügbarkeitsschwankungen bei der regenerativen Stromerzeugung müssen nicht unbedingt mit Speichern gelöst werden, sondern könnten in Zusamenhang mit der Wärmegewinnung in KWK Anlagen gelöst werden. Oder es könnte eine Lastregelung durchgeführt werden wie bei den Nachtspeicherheizungen. Das Problem ist, dass dadurch Redundanz geschaffen wird, die einerseits gut und wünschswert ist, anderseits aber auch zusätzlich kostet. Es ist damit halt keine Nutzungsdauer von 90% zu erreichen. In Karlsruhe gibt es z.B. einen gut funktionierenden Nahverkehr. Wünschenswert wäre da eine bessere Anbindung der kleinen Vororte und eine Ringvernetzung. Je geringer der Energiebedarf ist, umso kleiner und lösbarer wird das Problem.

  2. Das Problem mit den „Altautos“ ist imho etwas zu kurz gegriffen. Was nutzt es „der Umwelt“, wenn – wie meine Nachbarn – stets das neueste Fahrzeug vor der Tür steht, aber die Semmeln nicht per Veloziped sondern per Automobil vom Bäcker geholt werden.
    Da hab ich lieber mein Altauto und fahre weniger, das ist gesamt gesehen, deutlich resourcenschonender.

    Wo imnsho deutlich mehr getan werden könnte, wäre im innerstädtischen Nahverkehr. Warum denn nicht die teuren innerstädtischen Parkplätze mit einer Ladestation ausstatten und für Elektroautos reservieren? Der Vorteil ist, daß ein deutlicher Anreiz zur Verwendung solcher Fahrzeuge geschaffen wird, und deren Nutzen im Kurzstreckenverkehr nun wirklich doppelt gegeben wird. Das bringt deutlich mehr als alle scheinheiligen Umweltplaketten.
    natürlich wird es nicht dazu kommen, da ist der VDA schon vor, aber eine Überlegeung wäre es doch mal wert, nein?

  3. In Norwegen wurden für Eletroautos massive Vorteil geschaffen:
    -Keine horrende Steuer bei Anschaffung (bei teuren Modellen kann es bis 75% vom preis ausmachen)
    -Keine Mehrwertsteuer
    -Mautbefreit (wichtig, da man MaAut bezhlt um in eine grössere Stadt zu fahren)
    -E-Autos dürfen auf der Buspur fahren
    -Spezielle Parkplätze
    -Der Strom ist meistens sau günstig.

    Das führt dazu, dass die Busspur bald durch E-Autos verstopft wird, weil alle drauf fahren, wenn die anderen im Stau stehen. Auch kostet ein Tesla Model S nur ein Drittel vom Preis eines equivalentes Benzin- oder Dieselfahrzeugs.
    Falls immer mehr E-Autos kommen, werden sie als erstes von der Busspur verbannt. Und irgendwann werden sie auch mautpflichtig.
    Auch dann ist die Anschaffung eines E-Auto immer noch massiv günstiger als ein entsprechender Benziner.
    Die E-Autos haben aber auch einige Nachteile. Es ist noch nicht möglich, zwischen den grossen Städten mit einer Ladung zufahren. Auf halben Weg muss nach geladen werden. Im Winter muss es drin stehen, wenn die Heizung zum Schutz der Batterien nicht anspringen soll. Bei ganz tiefen Temperaturen kann es andere Probleme geben, aber auch Dieselfahrzeuge haben Probleme.

  4. Was Energiesparen angeht hab ich übrigens vor einiger Zeit ein paar interessante Sachen gelesen.

    1) Die USA rühmen sich ihre Kohlendioxisemissionen durch den schrittweisen Umstieg auf Erdgas statt Kohle und bessere Autos reduziert zu haben. In Wahrheit ergab eine Studie, daß bessere Autos aber nur zu 7% für die Verbrauchsreduktion verantwortlich waren. Die Leute haben einfach aus Kostengründen vermehrt ihr Auto in der Garage stehen lassen.

    2) Ein anderes Beispiel ist Dänemark, welches zwar ebenfalls vermehrt auf erneuerbare Energien setzt, aber noch zu 80% ihrer Energie aus Kohlekraftwerken bezieht.

    Trotzdem haben sie in den letzten 20 Jahren ihre Emissionen um 13% reduziert. Der Grund? Niedriger Verbrauch durch höhere Energiesteuern und Abgaben auf Autoneukäufe mit hohen Verbrauchswerten. (Dänemark hat keine Automobilkonzerne, die wegen sowas gleich losheulen würden.^^)

  5. Ich bin hier nicht so pessimistisch wie Bernd. Eine kWh mechanischer Leistung aus Benzin kostet 50 Ct., tendenz weiter steigend (1 Liter Benzin kosetet 1,50 €; von den enthaltenen 10 kWh nutzt der Motor ungefähr 3 kWh, der Rest geht als Abwärme überwiegend durch den Auspuff und zum Teil über die Motorkühlung verloren). Eine kWh auf dem Dach selber herzustellen kostet bei heute neu gebauter Solaranlage um die 15 Ct., und die Speicherung in einem Akku um die 40 Ct. (bei 400 €/kWh und 1000 Zyklen). Tendenz weiter sinkend, sowohl für die Solarmodule als auch die Akkus. Man muss also gar nicht mal die üppigen Wartungskosten herkömmlicher Antriebstechnologien (Ölwechsel, Auspuff, Bremse (benötigt ein E-Auto weniger, da meist mit dem Motor gebremst wird), Keilriemen, Zahnriemen, Starterbatterie, Anlasser, Wasserpumpe, Ölpumpe, Abgasrückführung, Kupplung, Getriebe) einrechnen, um zu sehen, dass der „break even“ zu Gunsten von E-Autos sehr bald erreicht sein wird. Ab dann geht der Boom richtig los, auch ohne Subventionen.

    Bei der Akku-Technologie halte ich in absehbarer Zeit die Steigerung auf 500 Wh/kg für machbar, Stichwort: Lithium-Schwefel-Akku. Ein Akku für 100 kWh – entsprechend der Nutzenergie von 33 Litern Benzin – wiegt dann noch vertretbare 200 kg und bietet 500 km Reichweite. Wenn der Akku nach 500 Ladezyklen dann noch 80% der Kapazität hat, entspricht das 225.000 km. Viel länger halten auch Benzinmotoren nicht durch, zumal man den Akku ja durchaus nochmal 500 Zyklen mit dann halt zusammen „nur“ noch 175.000 km fahren kann. Bei vielen Teilzyklen (d.h., der Fahrer fährt bewusst nicht bis zum „letzten Ladungsrest“ und stellt auch das Ladegerät so ein, dass es den Akku im Regelfall z.B. nur zu 80% auflädt) ist sogar noch eine vielfach höhere Reichweite wahrscheinlich, weil Lithium-Akkus durch Teilzyklen überproportional geringer belastet werden.

    Bei der Nutzung von Strom als Wärmequelle diesen direkt zu verheizen, ist ohne Zweifel sehr ineffizient. Wärmepumpen versprechen aber bei der Gebäudeheizung einen Nutzungsgrad von 3 bis 4, d.h. mit 1 kWh Strom bekommt man 4 kWh Wärme. Wenn dann noch das Kraftwerk einen Wirkungsgrad von über 40% hat und die „Abwärme“ beim Kraftwerk als Fernwärme genutzt wird, kommt man während einer EEG-Flaute auf einen Gesamt-Konversionsgrad von fast 200%: 40% als Strom, davon nach Abzug der Leitungsverluste 36% beim Verbraucher, daraus dann 144% Wärme mit Wärmepumpe, und nochmal 60% Abwärme, wovon ca. 50% bei Verbrauchern ankommen. In Summe wird also durch die Kombination von Fernwärme und Wärmepumpen fast doppelt so viel Heizwärme an Verbraucher geliefert, wie bei direkter Verfeuerung! Gibt es hingegen genügend EEG-Strom, wird dieser natürlich weiterhin in den Wärmepumpen bei den Verbrauchern genutzt, und ebenfalls in Form von Wärmepumpen in den Kraftwärken zur Fernwärmeeinspeisung.

    Mit beiden genannten Maßnahmen erscheint es mir durchaus realistisch, den Stromanteil an der gesamten Primärenergie auf 40% zu verdoppeln. Werden dann 60% des Stroms regenerativ erzeugt, bedeutet das einen Anteil von 24% an der gesamten Primärenergie.

    Kai

  6. Moin,

    Private Autos in der Innenstadt dürfen nur KeiCars sein. Maximaler Benzinverbrauch und Abgase der KeiCars wird jedes Jahr neu festgelegt, d.h. jedes Jahr müssen die Autos besser werden. Wer sich nicht alle 3 Jahre ein Auto leisten kann, muss eben per U-Bahn fahren. Zudem gibt es keine öffentlichen Parkplätze. Wer in der Stadt Autofahren will, muss am Zielort einen Parkplatz haben. Wer einfach auf der Straße parkt wird abgeschleppt und verschrottet. Das sollte den Autowahn in den Städten eindämmen.

    Aber ich betrachte nicht Autos als das Hauptproblem, diese lassen sich recht einfach durch Fahrrad + öffentliche Verkehrsmittel ersetzen. In Estland sind z.b. alle öffentliche Verkehrsmittel umsonst für alle.

    Das Hauptproblem ist, dass Peak Oil im Sommer 2005 war, d.h. damals haben wir die Hälfte des Öls verbraucht. Für die andere Hälfte werden wir weniger Zeit brauchen, weil ja nicht nur die Deutschen Öl verbrauchen, sondern auch die Chinesen alle Auto fahren wollen, sobald sie es sich leisten können.

    Ohne Öl wird jedoch die Landwirtschaft zu einem Problem. Zum einen werden Kunstdünger im sehr energieaufwendigen Haber-Bosch Verfahren aus Erdgas hergestellt. Zum anderen brauchen Traktoren Dieselöl. Ohne diesen beiden fossilen Stoffe haben wir wieder 95% der Menschen auf dem Acker, mit Pferd vorm Pflug.

    Unsere derzeitige Computerhochtechnologie ist ein Strohfeuer, und ich empfehle jedem schon mal Akkadisch zu lernen, damit das Wissen auch künftigen Generationen erhalten bleibt.

    > Meine Ansicht: Die Reduktion der Weltbevölkerung wäre viel einfacher, aber wohl noch schwieriger umzusetzen.

    Atombomben, Viren, Bakterien, oder auch einfach Hunger werden diese Problem schnell lösen, wenn die Kriege um das letzte Öl ausgefochten werden.

    ciao,Michael

  7. @Michael: Deine pessimistische Prognose fügt sich perfekt in den Pessimismus des „Club of Rome“. Zum Glück erwiesen sich so ziemlich alle Prognosen des 1972 erschienen Buchs „Die Grenzen des Wachstums“ als falsch.

    Beispiel Öl und andere Bodenschätze: Es macht für Öl- und Gasförderunternehmen oder Bergbauunternehmen keinen Sinn, für mehr als 20 bis 30 Jahre zu planen. Weder weiß man, wie sich der Bedarf über noch längere Zeiträume entwickelt, noch, wie Preise, Umweltauflagen oder Fördertechnologien in zwei oder drei Jahrzehnten sein werden. Wenn eine Ölfirma ein Ölvorkommen mit X Barrel taxiert, dann bezieht sich das auf die mit heutiger Technologie und heutigen Umweltauflagen beim aktuellen Ölpreis förderwürdige Menge Öl. In 20 Jahren kann dasselbe Ölfeld plötzlich nur noch X/2 enthalten, auch ohne, dass Öl gefördert wurde, falls sich Umweltauflagen verschärft haben und der Preis verfallen ist. Oder die Fördertechnologie hat sich verbessert, der Preis verdoppelt und die Umweltauflagen sind gleich geblieben, und dasselbe Ölfeld enthält plötzlich 4X an Öl. Letzteres erleben wir gerade zuhauf in den USA.

    Angesichts der hohen Unsicherheit bezüglich Langfristprognosen ist klar, dass die Förder- und Bergbauunternehmen nur limitierte Mittel in die Exploration stecken. Sobald sie wissen, dass sie auf 10 oder 20 Jahre stabil planen können, hören sie auf mit der teuren Forschung nach neuen Vorkommen. Erst, wenn sich die Planungsperiode verkürzt (aufgrund Erschöpfung der in der Vergangenheit explorierten Vorkommen, aufgrund von Preisverfall, Umweltauflagen etc.) wird neu exploriert.

    Klar bilden sich auf diese Weise hässliche Wellen. Der Ölpreisschock von 2008 war eine davon. Dieser war m.E. unmittelbarer Auslöser der Finanzkrise ab 2009. (Gut, Grundlage der Finanzkrise war natürlich die hohe private Verschuldung der USA. Die „Initalzündung“ der Kettenreaktion aus Überschuldung, Privatinsolvenz, Zwangsversteigerung, daraus folgend steigenden Zinsen und nachlassendem Wohnungsbau, Entlassung, noch mehr Oopfern von Überschuldung usw. usf. erfolgte aber durch den massiven Anstieg der Energiekosten 2008, die viele Bürger mit „auf Kante genähter“ Finanzierung in die Insolvenz trieb – dies am Rande).

    Andere Wellen gibt es bei seltenen Erden (da hatte China jahrelang billig produziert und somit die förderwürdigen Mengen der anderen Minen auf 0 gedrückt, zudem kommen „seltene Erden“ fast immer im Verbund mit Thorium vor, was zu zunehmend strengeren Auflagen bei der Förderung führt) oder bei Lithium (Nachfrageboom durch die Lithium-Akkus). Nur darf man auf dem Höhepunkt der Welle die prognostizierten Reserven nicht ernst nehmen. Denn je höher der Preis steigt, desto mehr Explorationsvorhaben werden begonnen. Wenn diese neue Vorkommen findne (oder bereits bekannte wieder in den Bereich der Förderwürdigkeit rücken), dann werden natürlich auch neue Bergwerke gebaut, und dann kommt der Punkt, an dem der Preisanstieg auch sein Ende findet, egal, ob Öl, Gold, Lithium oder was auch immer.

    Bei Kohle und Öl ist es ein echtes Problem, dass wir immer mehr davon finden – siehe CO2 in der Atmosphäre – bei den Metallen hingegen nicht. Zur Not werden halt Müllhalden abgebaut.

    Kai

  8. *Seufz*

    GdW lag NICHT falsch. Die Kritiker schiessen hier meist auf die Rohstoffindexe im Originalbuch ein. Diese haben die Autoren aber von der US-Regierung bekommen und die haben damals tatsächlich geglaubt, daß bestimmte Rohstoffe Ende des 20 Jhdts knapp werden könnten.

    Die Diskussion über die Indexzahlen ist aber irrelevant, weil die anderen Aussagen des Buches unabhängig davon Bestand haben. Und diese werden bei allen GdW Kritiken (vor allem in Zeitungen) komplett ignoriert.

    Am meisten ignoriert werden erstaunlicherweise die mit „World3“ berechneten Szenarien.Richtig, Mehrzahl. Die Originalstudie hatte mehrere verschiedener simulierter Szenarien.

    Im Juni 2008 veröffentlichte Graham Turner von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) diese Studie hier, in der er die historischen Daten für die Jahre von 1970 bis 2000 mit den Szenarien der ursprünglichen Studie von 1972 verglich.

    http://www.csiro.au/files/files/plje.pdf

    Das Resultat waren starke Übereinstimmmungen mit dem sogenannten „Standardszenario“.

    Trotzdem halte ich Michaels Apokalyspeszenario ebenfalls für übertrieben.

    Wahrscheinlicher ist imo. was Jeff Rubin in seinem Buch „Warum die Welt immer kleiner wird“ geschrieben hat.

    (hier mal eine Leseprobe: http://files.hanser.de/hanser/docs/20100311_21311145949-62_978-3-446-41955-1_Lesezeichen.pdf)

    Ach ja, @Club of Rome: Hier doch noch etwas Kritik von mir. Kauft euch nicht Randers Buch 2052. Das Buch war imo. sehr enttäuschend.

  9. 1. Passivhäuser funktionieren auch im Geschosswohnungbau,
    siehe hier:
    http://nest-ecoarchitektur.de/projekt/C07-geschosswohnungsbau-ackermannbogen

    Und zwar sogar besonders gut, da bei größeren Baukörpern das Verhältnis Oberfläche zu umbautem Raum deutlich besser ist, als bei Einfamilienhäusern.

    2. Speicherkapazität für Solarstrom gibt es auf dem Weg über elektrolytische Wasserstofferzeugung en masse. Das Gasnetz von Deutschland hat eine Lagerkapazität von ca.60 Tagen (strategische Notfallreserve). Die Beimischung von Wasserstoff zum Erdgas ist bis 5% problemlos und bis 20% technisch machbar. Siehe hier:
    http://www.gat-dvgw.de/fileadmin/gat/newsletter/pdf/pdf_2010/03_2010/internet_68-71_Huettenrauch.pdf

  10. Hallo Bernd
    Mit dem Thema beschäftige ich mich sowohl Beruflich als auch Privat. Bei deinen Recherchen bist du aber einem weitverbreiteten Märchen aufgesessen. Einmal in der Welt hält sich das in den Köpfen wie der Eisengehalt von Spinat.
    Norwegen produziert viel Energie aus Wasserkraft, das sind aber überwiegend Laufwasserkraftwerke, oder Speicherkraftwerke, die sich während der Schneeschmelze füllen und den Rest des Jahres kontinuierlich Energie liefern. Beide Typen lassen sich nicht als Pumspeicher verwenden. Der Anteil an echten Pumspeichern ist irrelevant gering, sie sind in Norwegen auch unnötig, weil man die Lastspitzen durch Regeln der anderen Kraftwerkstypen abgefahren werden. Die Genehmigungsverfahren für Neubauten sind in Norwegen noch strenger wie bei uns, es ist absehbar, dass keine weiteren Pumpspeicher in Norwegen dazukommen. Die Fehlinformationen werden permanent von entsprechenden Lobbygruppen gestreut. Norwegischen Energieversorger sind geschäftspartner der Firma in der ich Arbeite. Die lachen sich kaputt, wenn hier Her Tritin und Frau Roth behaupten, das Norwegen nur darauf wartet seine Natur mit rieisge Pumpspeichern zuzubauen, gleichzeitig aber in den 90ern mit allen Mitteln versucht haben den größten deutschen Pumpspeiccher (Goldestal) zu verhindern und aktuell mit aller Macht dem geplanten Neubau im Südschwarzwald Steine in den weg schmeißen.
    In Wirklichkeit nimmt die installierte Gesamtkapazität an Energiespeichern seit 2010 ab. Durch den Solarboom, gibt es in 8 Monaten des Jahres nicht mehr die Preisspitzen zur Mittagszeit. Dieses ist aber das Geschäftsmodell aller Pumspeicher in den Alpen Nachts mit günstigem Strom hochpumpen, und Mittags jeweils eine Stunde Einspeisen. Die Kraftwerke arbeiten nur noch an 120 Tagen wirtschaftlich. Die Folgen sind Investitionsstops, Stillegungen und Rückbau von Pumspeicher.

  11. @Peter: Mit sehr hohem Aufwand und Kosten produzierten Solarwasserstoff einfach dem Erdgas beizumischen, ist energetischer Irrsinn. Mein persönlicher Favorit für stationäre großtechnische Stromspeicherung ist Natrium. Ähnlich wie Lithium-Batterien haben auch Batterien auf Natrium-Basis hervorragende Wirkungsgrade nahe 100%. Problematisch ist, dass Natrium-Schwefel- oder Natrium-Nickelchlorid- (ZEBRA-)Batterien so um die 300 °C als Betriebstemperatur haben. Vorteil ist aber wiederum, dass diese prinzipiell nach dem Redox-Flow-Prinzip arbeiten können, weil die Reaktanden flüssig und die Elektrolyten/Seperatoren fest sind. Wenn man den Strom langfristig speichern will (eine Woche und mehr) kann man die Reaktanden also auch in Tanks pumpen und dort erkalten lassen.

    Das für die Bestückung der Tanks einer Natrium-Schwefel-Stromspeicherstation nötige wasserfreie Natriumsulfid kann vom Prinzip her aus natürlichem Natriumsulfat (taucht als Mirabilit in manchen Gipsgruben auf) und Kohle durch Erhitzen gewonnen werden. Der Kohlenstoff übernimmt dabei den Sauerstoff vom Sulfat, und so verbleibt festes/flüssiges Natriumsulfid und gasförmiges CO2. Die Abwärme der Reaktion verdampft dann sogleich noch das reichlich vorhandene Kristallwasser. Im Optimum sollte sich die zur Gewinnung von Natriumsulfid eingesetzte Primärenergie schon nach wenigen Speicherzyklen amortisiert haben.

    Klar sind Natriumsulfid, Natrium und Schwefel nicht ungefährlich, aber das sind die in Raffinerien reichlich umgesetzten Kohlenwasserstoffe auch nicht.

    Übrigens: Bereits gereinigtes (99%) und wasserfreies Mirabilit (also reines Natriumsulfat/Glaubersalz) kostet um die 100 $ pro metrischer Tonne: http://german.alibaba.com/products/Mirabilite.html
    Mit einer Tonne wasserfreiem Natriumsulfat, entsprechend ca. 550 kg Natriumsulfid, sollten sich, wenn ich mich nicht gerade verrechnet habe. um die 800 kWh elektrischer Energie speichern lassen.

    Kai

  12. Guter Artikel, aber das Ende hast du abgewürgt: Richtig, den gesamten Energiebedarf mit erneuerbarem Strom zu decken wird nicht gehen. Richtig, sparen allein wird schlicht nicht reichen. Richtig, eine Reduktion der Weltbevölkerung ist nicht realistisch, und würde darüber hinaus auch nicht helfen, weil sich dadurch der Pro-Kopf-Bedarf an Energie ja auch nicht ändert. Was bleibt also?

    Richtig: Kernenergie. Man bedenke z.B. dass Frankreichs pro-Kopf Ausstoss von CO2 bereits heute nur halb so gross wie jener Deutschlands ist – mit dem einzigen grossen Unterschied, dass Frankreich seinen Strom zu über 90% aus Kernenergie bezieht. Frankreich ist also schon längst da, wo Deutschland ca. 2050 sein will (was die Dekarbonisierung der Stromproduktion angeht).

    Es wird noch eine Zeit dauern, bis sich das durchsetzt, aber letztlich wird es sich durchsetzen, ganz einfach weil es eine effiziente Lösung eines immer dringenderen Problems ist (dh, Länder, die sich der Entwicklung verweigern, werden gezwungen sein zwischen sich schnell verknappenden fossilen Energieträgern und „Extremsparen“ zu wählen). Die Kernkraftwerke der Zukunft werden nicht wie unsere heutigen sein, sondern z.B. auf dem bereits erprobten Konzept des Integral Fast Reactors basieren. Die Folgen: praktisch kein langlebiger Abfall (im Gegenteil können sogar bestehende Abfälle als Brennstoff verwendet und damit sicher beseitigt werden), stark verbesserte Sicherheit in allen Bereichen. Strom auf Abruf, in grossen Mengen und ohne Zwischenspeicherung.

  13. Nun ist zum einen der Unterschied nicht so groß, nach
    http://de.wikipedia.org/wiki/Länderliste_CO2-Emission
    sind es 9,8 zu 6,1 t, also nicht 50% sonder 38%. Klar ist wie ich hervorhob, das Kohle sehr ungünstig für die CO2 Bilanz ist. Aber Strom ist eben auch nur ein Teil des Gesamtenergieverbauchs. Ich vermute auch dort werden nicht so viele hochmotorisierte Fahrzeuge eingesetzt und die meisten Gegenden in Frankreich sind auch etwas wärmer als bei uns, was den Heizbedarf reduziert.
    Schlussendlich wären Kernkraftwerke (egal wie man zu ihnen steht) nur eine Lösung für den strom. Was bleibt aber für die anderen 70% der verbrauchten Energie als Alternative?

  14. Wenn es genügend günstigen Strom aus KKW gibt, kannst du die anderen Energieanwendungen daraus abdecken: Fahrzeuge mit Elektromotoren, Heizungen mit Wärmepumpen. Im ungünstigsten Fall kannst du Strom Wasser CO2 aus der Luft nutzen, um daraus wieder Benzin oder Methan für Verbrennungsmotoren (wo unersetzlich) herzustellen.

  15. Ein AKW hat in Deutschland etwa 1% des Stroms erzeugt, der Strom macht derzeit 21,6% des Primärenergiebedarfs aus. Da wir noch 80% nicht regenerativen Anteil am Strom haben, müsste man wenn meiner deiner Logik nach folgt über 400 Kernkraftwerke bauen. Das sind dann in Deutschland mehr als bisher in der ganzen Welt stehen. Ich halte das selbst wenn sich die politische Stimmung massiv für „pro Kernkraft“ ändert weder für wirtschaftlich noch praktisch durchführbar. So braucht man ja für jedes AKW Kühlwasser und sie sind deswegen an Flüssen.

    Aber so eine Vision habe ich schon vor Jahren gehabt:
    http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2007/07/24/atomkraft-ist-sicher/

  16. zu Speichertechnologien: ich denke wenn man bei den Pumpspeicherseen eher auf Talsperren und möglichst naturnahe und badefreundliche Ufer setzen würde, anstatt auf Betonbecken, würde sich die Akzeptanz in der Bevölkerung dafür auch deutlich erhöhen (vergleiche: http://de.wikipedia.org/wiki/Schluchsee mit http://de.wikipedia.org/wiki/Hornbergbecken). Ausserdem erscheint es zumindest mir logisch das eine Speichertechnologie alleine nicht ausreichen wird.

    Bei der Fortbewegung denke ich das man einen Ausbau des ÖPNVs und auch des Fernverkehrs braucht. Allerdings wäre es Wünschenswert dabei auch eine möglichst komfortable Lösung für auch größere Gepäckstücke zu haben. Möglicherweise mit einem eigenen Gepäckwagon im Zug der dann mit kleinen Containern (in verschiedenen Größen) ausgestattet wird welche dann beim Umsteigen automatisch umgeladen werden und man so auch größere Dinge mit dem Zug befördern kann (neben reinen Güterzügen für die gewerbliche Nutzung) und nur die letzten km mit Elektromietautos zurückgelegt werden (könnte man in das Konzept mit dem automatischen Umladen integrieren).

  17. Der Schluchsee kann durch seine fehlende Uferbefestigung und die touristische parallelnutzung nur bedingt als effektiver Pumpspeicher eingesetzt werden.
    Der Turbinensatz kann 100MW erzeugen,dieses ist nicht steigerbar, da es ansonsten durch dieVerwirbelungen im See zu massiven errosionen kommen würde. Deseiteren ist nur ein kleinerbruchteil des Sees als Pumspeicher nutzbar. Da unter einemleeren See der Tourismus leiden würde, dieses gilt auch für den Walschensee. Es gibt mittelfristig keine ausreichende Speichertechnologien. Entweder sind sie nicht realisierbar oder Schnapsideen.
    Der beste Witz in dieser Richtung ist der die Batterien der Eektroautos als Schwarmspeicherkraftwrk zu verwenden. Wer nur ganz wenig nachdenkt, merkt das das Unsinn ist. Der KFZ Akku ist nicht unendlich groß, weil er sehr schwer ist.Bei Pendlern muss er also am ende seiner Lebensdauer fürdie Strecke zur Arbeit u. Zurück ausreichen. Ein leeren des Akkus um das Netz zu stabilisieren,führt dazu, dass man nicht nach Hause fahren kann.

  18. @kai

    „Mit sehr hohem Aufwand und Kosten produzierten Solarwasserstoff einfach dem Erdgas beizumischen, ist energetischer Irrsinn“

    Zunächst sollte man sich grundsätzlich davon verabschieden, dass es irgendeine einzig seligmachende Technologie für Energiespeicher gibt. Ich meinte damit NICHT, dass man allen Spitzenstrom in Wasserstoff umwandeln soll.

    Ein wichtiger Aspekt ist die benötigte Speicherzeit.
    Kurzfristige Stromspitzen im sekundenbereich könnte man mit Supercaps abfangen.
    Entsprechend wären möglicherweise im Minutenbereich Akkumulatoren sinnvoll. (Bis die Turbinen der Pumpspeicherwerke hochgefahren sind)
    Um den Ökostrom für längere Flauten zu speichern ist momentan definitiv die Wasserstofftechnik die brauchbarste Lösung.

    Energetischer Irrsinn, ist es, wenn vorhandene Anlagen in Stromüberschusszeiten stillstehen müssen, da ist der Wirkungsgrad definitiv 0%.

    Elektrolytische Wasserstofferzeugung ist ein erprobtes und umweltfreundliches Verfahren, bei dem zudem als Abfallprodukt noch Sauerstoff für die chemische Industrie abfallen würde.

    Natrium-Schwefel Batterien werden noch Jahre brauchen um großtechnische Einsatzreife zu erlangen. Zudem bezweifle ich, dass diese Art von Speicher billiger ist. Vom Umweltaspekt mal ganz zu schweigen.

  19. So tragisch finde ich das auch nicht, in Spitzenzeiten Wind oder Photovoltaikstrom in Wasserstoff zu verwandeln. Allerdings mehr aus politischen Gründen. Man könnte dann den die betreibenden Unternehmen vor die Wahl stellen anstatt ihnen Ausfallvergütungen zu zahlen: „Lieber Betreiber, die Sonne scheint, der Wind weht, das Netz ist voll mit regenerativen Strom. Entweder du schaltest deine Anlage ab oder du speist zur halben Garantievergütung zum Zwecke der Erzeugung von Wasserstoff ein. Your Choice!“
    Was wir im Moment veranstalten ist schlimmer als kommunistische Planwirtschaft. Es wird die witterungsunabhängige Grundlastversorgung zerstören UND die Strompreise in die Sterne jagen.
    Biomasse-Strom gehört da auch noch zu , aber hier ist es ein b i s c h e n komplizierter (den Generator am der Biogasanlage kann ich abschalten, die Methan-Bakterien nicht).Andererseits laufen Biomasse-Kraftwerke im wesentlichen Witterungsunabhängig.

    Bernd

  20. Dem Erdgas Wasserstoff beizumischen ist nicht prakikabel.
    Die Energiedichte ist viel zu Gering, wenn man das bestehende Leitungsnetz benutzt. Der Druck in den Leitungen lässt sich auch nicht beliebig steigern. Wenn „Windgas“ beigemischt wird dann muss der Wasserstoff noch in Methan umgewandelt werden. Das Kostet aber Energie, das Verdichten von Wasserstoff ist aber auch Extrem Energieaufwendig.
    Ein neues Netzt von HochdruckWasserstoof-Pipelines ist wohl viel zu teurer.
    Ohne Netz muss der Wasserstoff am Ort der Erzeugung verdichtet mit Tankzügen zu den Verbrauchern und Gelagert werden.
    Der Gesamtwirkungsgrad des Wasserstoffkreises ist eine Katastrophe, daher wird Methan viel wahrscheinlicher Kommen wie Wasserstoff.

  21. Schaut euch mal den Link im Beitrag von Peter Langer an. Demnach sollte eine Beimischung von Wasserstoff zum Erdgas funktionieren. Es gibt eine ähnliche Studie von Fraunhofer wo selbst eine Umwandlung von Wasserstoff in Methan und anschließendes Speichern im Erdgasnetz wirtschaftlich sein kann.
    Es gibt eine ganze Hand voll Studien und Untersuchungen (von Universitäten und anderen Instituten) zum dem Thema. Das Fazit ist fast einstimmig: Die Probleme sind nicht technisch und energetisch bedingt. Und: Wir kommen nicht drum rum! Sicher wird das nicht die Allgemeinlösung sein, aber ein wichtiger Beitrag.
    http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=wasserstoff%20erdgasnetz%20speicher&source=web&cd=20&ved=0CFoQFjAJOAo&url=http%3A%2F%2Fwww.dbi-gut.de%2Ffileadmin%2Fdownloads%2F3_Veroeffentlichungen%2FVortraege%2F2011%2F111201_Koop.forum_H2ausWindstoff_GUT_Krause.pdf&ei=kz8cUpakJ4XEtAaqxoHQAw&usg=AFQjCNGn4udl40oKGsLJqWpmTFVDn1KbSg&bvm=bv.51156542,d.Yms
    http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=wasserstoff%20erdgasnetz%20speicher&source=web&cd=12&cad=rja&ved=0CDgQFjABOAo&url=http%3A%2F%2Fwww.energy-lawyers.eu%2F_downloads%2FPower-to-Gas.pdf&ei=kz8cUpakJ4XEtAaqxoHQAw&usg=AFQjCNEL5AazByVhkLLnOv2IV6S8_IKzkg&bvm=bv.51156542,d.Yms
    http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=wasserstoff%20erdgasnetz%20speicher&source=web&cd=9&ved=0CGEQFjAI&url=http%3A%2F%2Fwww.stoffstrom.org%2Ffileadmin%2Fuserdaten%2Fdokumente%2FVeranstaltungen%2FEST%2F07.pdf&ei=Cz8cUpa1DMaEtAaf64GIAQ&usg=AFQjCNFXJDYWciZ-wSIubFRZ-rxz0vweUg&bvm=bv.51156542,d.Yms
    http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=wasserstoff%20erdgasnetz%20speicher&source=web&cd=7&cad=rja&ved=0CFEQFjAG&url=http%3A%2F%2Fwww.fraunhofer.de%2Fde%2Fpresse%2Fpresseinformationen%2F2010%2F04%2Fstrom-erdgas-speicher.html&ei=Cz8cUpa1DMaEtAaf64GIAQ&usg=AFQjCNGXB9Z3y0rS57GXqNvDVktFHdaAAQ&bvm=bv.51156542,d.Yms
    http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=wasserstoff%20erdgasnetz%20speicher&source=web&cd=22&ved=0CDQQFjABOBQ&url=http%3A%2F%2Fwww.kbbnet.de%2Fwp-content%2Fuploads%2F2011%2F05%2F120917-Power-2-Gas-European-Hydrogen-Road-Tour.pdf&ei=MEEcUvyhBcSOtQanxoHQCA&usg=AFQjCNHDAANGcZk5zxehjPv2824sgKNuDg&bvm=bv.51156542,d.Yms
    Was den Druck im Netz angeht ist dieses teilweise für deutliche höhere Belastungen ausgelegt. In manchen Abschnitten läßt sich der Druck ohne Probleme verdoppelen (ein Bekannter arbeitet bei EON und kenn das Netz sehr gut).

  22. Mmh, der Beitrag mal ohne Links (zur Not selber googlen ‚wasserstoff erdgasnetz speicher‘):
    Schaut euch mal den Link im Beitrag von Peter Langer an. Demnach sollte eine Beimischung von Wasserstoff zum Erdgas funktionieren. Es gibt eine ähnliche Studie von Fraunhofer wo selbst eine Umwandlung von Wasserstoff in Methan und anschließendes Speichern im Erdgasnetz wirtschaftlich sein kann.
    Es gibt eine ganze Hand voll Studien und Untersuchungen (von Universitäten und anderen Instituten) zum dem Thema. Das Fazit ist fast einstimmig: Die Probleme sind nicht technisch und energetisch bedingt. Und: Wir kommen nicht drum rum! Sicher wird das nicht die Allgemeinlösung sein, aber ein wichtiger Beitrag.
    Was den Druck im Netz angeht ist dieses teilweise für deutliche höhere Belastungen ausgelegt. In manchen Abschnitten läßt sich der Druck ohne Probleme verdoppelen (ein Bekannter arbeitet bei EON und kenn das Netz sehr gut).

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