{"id":8326,"date":"2013-08-09T00:25:33","date_gmt":"2013-08-08T22:25:33","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=8326"},"modified":"2013-08-08T11:27:46","modified_gmt":"2013-08-08T09:27:46","slug":"die-sache-mit-der-energiewende","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2013\/08\/09\/die-sache-mit-der-energiewende\/","title":{"rendered":"Die Sache mit der Energiewende"},"content":{"rendered":"<p>Wie von Dominik L. gew&uuml;nscht, wende ich mich mal wieder mehr &#8222;sonstigen&#8220; Themen zu. Heute eines, das ich vor vier bis f&uuml;nf Jahren schon mal durchgekaut habe, aber das immer wieder verdr&auml;ngt 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:<\/p>\n<ul>\n<li>Strom oder elektrische Energie<\/li>\n<li>W&auml;rme oder thermische Energie<\/li>\n<li>Bewegung oder mechanische Energie<\/li>\n<\/ul>\n<p>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 Haupts&auml;tze 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.<!--more--><\/p>\n<p>Beim Strom denke ich ist wirklich eine Wende zu rein aus regenerativen Quellen gewonnenem Strom m&ouml;glich. Meiner Ansicht nach nicht in Deutschland, aber europaweit. In Skandinavien gibt es zahllose Wasserkraftwerke und die M&ouml;glichkeit auch Strom in Pumpspeicherkraftwerken zu speichern. Sie w&auml;ren zum einen f&uuml;r die Grundlast, wie zur Abdeckung von L&uuml;cken (z.B. nachts) oder f&uuml;r den Spitzenbedarf geeignet. In Spanien und einigen Mittelmeerl&auml;ndern kann man erheblich mehr Strom durch Sonnenenergie erzeugen wie bei uns und dort scheint auch best&auml;ndiger die Sonne. Ein Gro&szlig;teil 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 Prim&auml;renergieverbrauch aber n<a href=\"http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Energieverbrauch#Energieverbrauch_in_Deutschland\">ur 21,6%<\/a>. Es mag mehr werden, wenn wie gew&uuml;nscht mehr Elektroautos unterwegs sind, doch der Gro&szlig;teil entf&auml;llt eben nicht auf Strom.<\/p>\n<p>Anders sieht es bei der W&auml;rmeenergie aus. Raumw&auml;rme und Warmwasser machen &uuml;ber 31% des Energieverbrauchs aus, dazu kommt sicher ein Teil der &uuml;ber 25% Prozessw&auml;rme. Was f&uuml;r Alternativen gibt es hier? Zum einen die L&ouml;sung, die bisher beim Strom anfallende Abw&auml;rme besser zu nutzen, also mehr dezentrale Blockheizkraftwerke, die mit der Abw&auml;rme dann Wohnungen heizen oder energieintensive &ouml;ffentliche Geb&auml;ude. Das Problem: Wenn man tats&auml;chlich den ganzen Strom &ouml;kologisch erzeugt, gibt es nat&uuml;rlich 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 Abf&auml;llen gewinnen. Schlie&szlig;lich nutzen wir von den meisten Pflanzen nur die Fr&uuml;chte 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 f&uuml;r diese Zwecke anbaut wie schnell wachsendes Chinaschilf oder andere gro&szlig;e Gr&auml;ser, reicht die ganze Fl&auml;che Deutschlands nicht aus. Das ist nicht so verwunderlich, schlie&szlig;lich verbrauchen wir derzeit das, was in Millionen Jahren gebildet wurde innerhalb von wenigen Jahrzehnten.<\/p>\n<p>Der Gro&szlig;teil geht drauf f&uuml;r das Heizen von privaten Wohnungen. Es gibt zwar &#8222;Passivh&auml;user&#8220;, die nur mit der Abw&auml;rme der Einwohner \/ dem verbrauchten elektrischen Strom auskommen, doch ich habe da meine Zweifel. Mein Bruder hat schon zwei Mietersh&auml;uer komplett neu w&auml;rmeged&auml;mmt und Fenster ausgewechselt. Gut, an der Bausubstanz &auml;ndert das nichts und das Dach wurde jeweils nicht gemacht, aber in beiden F&auml;llen gab es Energieeinsparungen von 25%. Ein Passivhaus m&uuml;sste dann aber gleich viermal so effizient sein, und da habe ich meine Zweifel, vor allem wenn der Winter mal k&auml;lter ist oder lange Zeit dann nicht die Sonne scheint. Selbst wenn, dann ist eines klar: Wir werden wir nicht alle H&auml;user so umr&uuml;sten k&ouml;nnen. Zum einen, weil darin eine enorme Investition steckt und H&auml;user extrem langlebige G&uuml;ter sind, zum anderen habe ich bisher das nur bei Einfamilienh&auml;usern gesehen, die meisten wohnen aber in Mehrfamilienh&auml;usern oder Betonburgen.<\/p>\n<p>Am Problematischsten ist wohl die Bewegungsenergie. Die Bahn hat es einfach: Sie f&auml;hrt auf festen Stecken, die elektrifizierbar sind. Doch 28,5% der Prim&auml;renergie entfallen heute auf Kraftstoff. Und der wird nur von Otto- und Dieselmotoren f&uuml;r die individuelle Fortbewegung und den Transport von G&uuml;tern verbraucht. Da gibt es das gr&ouml;&szlig;te 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 ber&uuml;cksichtigt, hat man ein Speicherproblem: Der Energiegehalt eines Liters Benzin liegt bei etwas &uuml;ber 10 KWh. Selbst wenn man ineffiziente Verbrennung und 50 PS mehr als n&ouml;tig, ber&uuml;cksichtigt 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) Gef&auml;hrte f&uuml;r den t&auml;glichen Verkehr, nicht f&uuml;r die Langstrecke, egal ob es die Fahrt in den Urlaub oder der Transport von G&uuml;tern ist &#8211; man muss nur mal die vielen Lastwagen auf den Stra&szlig;en ansehen und dann sieht man, dass da eine ganze Menge Kraftstoff verbraucht wird.<\/p>\n<p>Alles, was als Alternative propagiert wird, ist relativ ineffizient. Wasserstoff k&ouml;nnte man durch Elektrolyse gewinnen. Doch das ist &auml;u&szlig;erst ineffizient. Vor allem wenn man ihn in fl&uuml;ssiger 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 h&ouml;heren 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.<\/p>\n<p>Die einfachste L&ouml;sung w&auml;re sicher ein anderes System: Elektroautos f&uuml;r die Kurzstrecke und alles, was dar&uuml;ber hinaus geht, wird &uuml;ber die Bahn transportiert, auch G&uuml;ter, 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 N&auml;chste es nutzen kann.<\/p>\n<p>Man k&ouml;nnte die Energiewende auch anders angehen, n&auml;mlich vor allem die Kohlendioxidemissionen sinken. Die drei Energietr&auml;ger, die wir heute einsetzen, haben recht unterschiedliche Emissionen. Fangen wir mal an mit dem Energiegehalt pro Kilogramm:<\/p>\n<ul>\n<li>Braunkohlenbriketts: 21 MJ\/kg<\/li>\n<li>Steinkohlekoks: 28,7 MJ\/kg<\/li>\n<li>Benzin 43 MJ\/kg<\/li>\n<li>Methan: 55 MJ\/kg<\/li>\n<li>Wasserstoff: 142 MJ\/kg<\/li>\n<\/ul>\n<p>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 f&auml;llt die Kohlendioxidbilanz recht unterschiedlich aus:<\/p>\n<p>Kohle:<\/p>\n<p>C + O<sub>2<\/sub> \u2192 CO<sub>2<\/sub><\/p>\n<p>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.<\/p>\n<p>Kohlenwasserstoffe:<\/p>\n<p>CH<sub>2 <\/sub>+ 3\/2 O \u2192 CO<sub>2<\/sub> + H<sub>2<\/sub>O<\/p>\n<p>CH<sub>2<\/sub> ist das mittlere Verh&auml;ltnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff, die einzelne Struktur der Molek&uuml;le 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.<\/p>\n<p>Methan<\/p>\n<p>CH<sub>4<\/sub> + 2 O<sub>2<\/sub> \u2192 2 CO<sub>2<\/sub><\/p>\n<p>Methan ist der wasserstoffreichste Kohlenwasserstoff. Er ist daher der mit der besten Klimabilanz (sofern man das Methan nicht selbst in die Luft entl&auml;sst). 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.<\/p>\n<p>Wasserstoff<\/p>\n<p>2 H<sub>2<\/sub> + O<sub>2<\/sub> \u2192 2 H<sub>2<\/sub>O<\/p>\n<p>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 f&uuml;r Marslandungen propagiert. Nur braucht man viel Strom um ihn zu erzeugen, rund 40 KWh f&uuml;r ein Kilogramm (bei 100% Effizienz), und es gibt hohe Verluste bei der Elektrolyse, der Verfl&uuml;ssigung und auch beim Transport (zahlreiche Metalle lassen Wasserstoff in kleinen Mengen durch das Metall diffundieren). Wenn wir in einer Welt mit Strom im &Uuml;berfluss 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.<\/p>\n<p>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 umweltvertr&auml;glich leben, so m&uuml;ssten es weniger als 1 Tonne sein. Im Durchschnitt emittiert jeder Deutsche aber 11 t, selbst der weltweite Druschschnitt (mit Entwicklungsl&auml;ndern 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 m&ouml;glich. Die Tonne ist das, was auf der Erde nachw&auml;chst und das Kohlendioxid aus der Luft holt.<\/p>\n<p>Meine Ansicht: Die Reduktion der Weltbev&ouml;lkerung w&auml;re viel einfacher, aber wohl noch schwieriger umzusetzen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Wie von Dominik L. gew&uuml;nscht, wende ich mich mal wieder mehr &#8222;sonstigen&#8220; Themen zu. Heute eines, das ich vor vier bis f&uuml;nf Jahren schon mal durchgekaut habe, aber das immer wieder verdr&auml;ngt wird: der Wechsel zu regenerativen Energien. Die Politik konzentriert sich auf Strom und da klappt das auch (bedingt). 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