Peter Heller, Gastautor / 06.07.2016 / 06:00 / Foto: J.A. de Roo / 12 / Seite ausdrucken

Klimaplan 2050: Energiemangel als visionäres Endziel

Energie hat keinen Wert, wenn sie nicht jederzeit und überall in bedarfsgerechter Menge zur Verfügung steht. Einem Stromanbieter, der allzu häufig nicht liefern kann, würde kein Kunde sein Vertrauen schenken. Eine Tankstelle, die allzu häufig keine Treibstoffe anbietet, würde niemand anfahren. Versorgungssicherheit ist aber mehr als nur eine Produkteigenschaft, die Energieanbieter gewährleisten müssen, um im Wettbewerb bestehen zu können. Ohne das Vertrauen darauf, jederzeit Energie zu deren Betrieb zur Verfügung zu haben, würde man sich weder einen Computer, noch ein Automobil anschaffen.

Energie ist nicht nur erforderlich, um unsere Grundbedürfnisse hinsichtlich Nahrung, Kleidung, Wohnraum, Hygiene und medizinischer Versorgung zu stillen, sie bildet auch die Basis aller Wertschöpfung und allen aus dieser entstehenden Wohlstands. Eine gesicherte Versorgung beinhaltet zudem nicht nur die Unabhängigkeit von Zeit und Ort, sondern auch die Bereitstellung beliebiger Mengen. Denn man will sich ja nicht mit seinem Nachbarn darüber streiten, wer nun seinen Fernseher zum Endspiel der Europameisterschaft einschalten darf, weil nicht genug elektrische Energie für beide vorhanden ist. Versorgungssicherheit bedeutet die Möglichkeit zur Bedarfserfüllung, ohne dazu die Freiheiten anderer beschneiden zu müssen. 

Die Ausgangsbedingungen für ein Energiesystem, das diese Versorgungssicherheit garantiert, sind auf diesem Planeten nicht gerade günstig. Zur Gewinnung von Energie müssen die Energieflüsse angezapft werden, die in der Umwelt stattfinden. Strömendes Wasser, Sonnenlicht, Wind oder auch Erdwärme sind aber an gewisse geographische Bedingungen gebunden, sind von Wetter, Tageszeit oder gleich von mehreren dieser Kriterien abhängig. Um eine Versorgung ohne räumliche und temporäre Einschränkungen zu ermöglichen, ist es daher erforderlich, diese in energetische Potentiale umzuwandeln, die man in Speichern aufbewahren und mittels geeigneter technischer Vorgehensweisen in der jeweils gewünschten Form zum jeweils gewünschten Zeitpunkt wieder freisetzen kann.

Energiewende zurück in den Feudalismus

Bis vor etwa 200 Jahren hat die gesamte Menschheit in einer Welt des Energiemangels gelebt, da nur ein einziger Speichertyp zur Verfügung stand. Viele Regionen außerhalb der industrialisierten Länder leiden noch heute unter ihrer Abhängigkeit von der Biomasse. Pflanzen wandeln durch die Photosynthese Sonnenlicht chemische Energie um, aus der man Prozesswärme für allerlei Aktivitäten gewinnen kann – vom Kochen bis zur Eisenverhüttung. Auch ernährt die Bioenergie Tiere und Menschen, deren Muskelkraft während fast der gesamten Menschheitsgeschichte fast alle anfallende Arbeit zu leisten hatten.

Ein Energiesystem außerordentlicher Fragilität mit geringer Skalierbarkeit bildete über Jahrtausende die Basis der Zivilisation. Eine schlechte Ernte konnte zur Katastrophe führen. Luxus für wenige beruhte auf der Ausbeutung der Arbeitsleistung vieler. Es war die Zeit in der – metaphorisch gesprochen – nur der Adel Fernsehen schauen und sein Auto tanken konnte, aber niemand sonst. Wachstum zur Verbesserung der Lebensbedingungen erforderte Gebietserweiterungen, erforderte die Einverleibung zusätzlicher Ackerflächen, Wälder und Fischgründe, was häufig nur auf Kosten anderer möglich war.

Man mag nun einwenden, die Situation stelle sich heute vor dem Hintergrund der enormen Produktivitätssteigerungen in der Landwirtschaft doch anders dar. Dementsprechend sieht die Energiewende ja auch Biomasse als wichtigsten Primärenergieträger der Zukunft . Zu beachten ist allerdings die geringe Effizienz der pflanzlichen Photosynthese. Etwa 1.000 kWh an Energie gelangen aufgrund der Sonneneinstrahlung in jedem Jahr durchschnittlich auf jeden Quadratmeter Deutschlands. Nur etwa 2 Prozent davon werden durch die pflanzliche Photosynthese verwertet. Hinzu tritt der Aufwand für die Bodenbearbeitung selbst, für Traktoren, Mähdrescher, für Dünge- und Pflanzenschutzmittel. Schließlich bedarf auch die Umwandlung der so gewonnenen Biomasse in nützliche Energieträger wie Biodiesel oder Biogas einer gewissen Menge Energie.

Das hanebüchene Biogas-Szenario

Netto holt Deutschland derzeit pro Jahr etwa 7,5 kWh an Bioenergie aus jedem dafür genutzten Quadratmeter. Würde die gesamte derzeitige landwirtschaftliche Nutzfläche (Acker- und Weideland) zur Biogas oder Biodiesel-Herstellung eingesetzt, kämen immerhin rund 5.400 Petajoule zusammen. Weniger als die Hälfte des derzeitigen Bedarfs. Gut, man spare noch etwas ein und rode alle Wälder. So könnte Deutschland seine Energie vielleicht auch heute noch fast vollständig aus Biomasse gewinnen, ganz wie im 18. Jahrhundert. Das Land außerhalb der Siedlungen wäre dann vollumfänglich bedeckt von Raps-, Mais-, und Kornfeldern. Sollte aber der Energiebedarf steigen, gäbe es ebenso ein Problem, wie bei einer schlechten Ernte. Biomasse setzt Grenzen, hinsichtlich der Menge an Fahrzeugen, die betankt, der Menge an Gütern, die produziert, der Menge an Elektrogeräten, die betrieben werden könnten.

Es gibt andere Möglichkeiten, das Sonnenlicht zu nutzen, zum Beispiel dessen direkte Verwandlung in Strom durch Solarzellen. Diese Elektrizität wäre für die Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint, durch einen Speicher zu puffern. Als besonders effektives Speichermedium bietet sich Wasserstoffgas an, da es nicht nur Turbinen in Kraftwerken, sondern auch Motoren aller Art antreiben oder die Energie für industrielle Hochtemperaturprozesse liefern kann. Zur Einordnung dieses „Power-to-Gas“-Szenarios seien optimistische Wirkungsgrade von 20 Prozent für zukünftige Solarzellen und von 30 Prozent für die nachgeordnete Elektrolyse angesetzt. Nach Abzug der für Herstellung, Aufbau und Wartung der Technik erforderlichen Energie könnte diese Umwandlungskette immerhin rund 50 kWh an Energie pro Jahr aus jedem Quadratmeter Deutschlands ziehen. Zur Deckung des gegenwärtigen Energiebedarfes wäre „nur noch“ ein Fünftel der Landfläche mit Solarzellen zu pflastern.

Egal wie man es dreht: Der enorme Flächenverbrauch zerstört das Land

Ganz gleich, welche andere Speichertechnologie (Akkumulatoren, Pumpspeicher, Druckluftspeicher, Schwungräder) genutzt werden soll, ganz gleich, welche anderen natürlichen Energieflüsse man auf welche Weise anzapft (Laufwasser, Wind), ganz gleich, in welcher Kombination diese Möglichkeiten eingesetzt werden sollen, das Ergebnis ist immer dasselbe: Ein enorm hoher Flächenverbrauch, der Fragen nach Realisierbarkeit und Skalierbarkeit aufwirft. 

Oft begegnet man der Aussage, Energiespeicher, insbesondere Stromspeicher, wären die Schlüssel zum Erfolg der Energiewende. Das ist falsch. Die Entwicklung neuer Speichertechnologien ändert am grundsätzlichen Problem überhaupt nichts. Das Versorgungssystem, das unserer Bundesregierung vorschwebt, kann nur bei einer massiven Reduzierung des Energiebedarfs funktionieren. Weil es auf die absolut limitierte Ressource „Fläche“ zurückgreift. Es beinhaltet außerdem eine weitere konzeptionell bedingte Obergrenze des möglichen Energieumsatzes, da man die Speicher nicht schneller entleeren darf, als sie wieder gefüllt werden. Sonst bleibt einem am Ende eines kurzen Wintertages bei Windstille nur die Wahl: Entweder heizen oder fernsehen, aber nicht beides. Speicher sind zwingend erforderlich, um auf Basis volatiler Quellen überhaupt ein stabiles Stromnetz errichten zu können. Den Energiehunger der Welt aber können sie nicht stillen.

Denn Energiespeicher sind keine Energiequellen, sie verbrauchen Energie

Denn Energiespeicher sind keine Energiequellen. Sie sind Maschinen, die Arbeit leisten, um eine Energieform in eine andere umzuwandeln, und dabei Energie verbrauchen. Sie speichern Energieflüsse als Energiepotentiale entweder durch die Veränderung der Lage oder des Bewegungszustandes von Materie im Feld der Gravitation, oder durch die Veränderung der Lage von Ladungsträgern in elektromagnetischen Feldern. Mehr Optionen bietet die Physik nicht.

Da die elektromagnetische Wechselwirkung stärker ist als die der Schwerkraft, weisen (elektro-)chemische Speicher höhere Energiedichten auf und bedürfen weniger Ressourcen. Sie sind daher grundsätzlich effektiver und meist auch (kosten)effizienter. Das in dieser Hinsicht beste denkbare Speichermedium ist bereits bekannt. Es handelt sich um den oben erwähnten Wasserstoff, dessen atomare Struktur die höchste massenbezogene Energiedichte aller chemischen Speicher ermöglicht. Einen Wunderspeicher, der die Eigenschaften des Wasserstoffes in dieser Hinsicht übertrifft, kann es nicht geben.

Leider ist Wasserstoff unter irdischen Temperaturbedingungen ein Gas, das viel Volumen einnimmt und daher nur mit hohem Aufwand lager- und transportfähig wird, beispielsweise durch Verflüssigung bei tiefen Temperaturen. Eine Option besteht allerdings darin, ihn mit langen Ketten aus Kohlenstoffatomen zu verbinden. Dann ist er ohne weitere Schwierigkeiten als Flüssigkeit oder gar als Feststoff handhabbar.

Fossile Energiesicherheit weist auch eine moralische Komponente auf

Genau, Kohlenwasserstoffe sind bereits als Energiequellen etabliert. Weil sie neben der Biomasse (Kohlenhydrate) der einzige chemische Energiespeicher sind, den uns die Natur bereits zur Verfügung stellt. Andere, wie Azane (Verbindungen aus Stickstoff und Wasserstoff, beispielsweise Ammoniak) oder Schwefelwasserstoffe, sind schlicht zu selten, um eine Option zu bedeuten. Aber Kohlenwasserstoffe wie Braun- und Steinkohle, Erdöl, Erdgas oder Methanhydrat finden sich massenhaft in weiter Verbreitung. In ihnen werden seit Jahrmilliarden Sonnenlicht, Schwerkraft und Erdwärme ohne menschliches Zutun abgelegt und aufbewahrt. Ihre Nutzung ist kostenlos, denn so wenig, wie uns die Sonne eine Rechnung schickt, formulieren auch Karbon, Perm und Trias diesbezügliche Ansprüche.

Als Ursache der industriellen Revolution gelten häufig Fortschritte in der Maschinentechnik. Tatsächlich aber liegt ihr eine Veränderung des Energiesystems weg von der Biomasse hin zur Nutzung fossiler Kohlenwasserstoffe zugrunde. Aus einem fragilen Mangel entstand in wenigen Jahrzehnten eine gesicherte Energieversorgung, die auch wachsende Bedarfe jederzeit erfüllen konnte. Heute leben wir in der westlichen Welt in Gesellschaften, in denen Wohlstand nicht auf Ausbeutung und Sklaverei basiert und daher für alle möglich wird. Der Rückgriff auf die von der Natur in Kohlenwasserstoffen gespeicherte Energie weist auch eine moralische Komponente auf. Noch mehr Energie steckt nur im Potential der starken Kernkraft, aber das ist eine andere Geschichte.

Alle Diskussionen über Kosten entlang der unterschiedlichen Energieumwandlungssysteme sind Scheindebatten. Zumal diese meist nicht die Effektivität einer Technologie wiederspiegeln, sondern das Ausmaß politischer Eingriffe. Alle Hoffnungen auf neuartige Speichertechnologien sind fehlgeleitet, denn Speicher, die uns nicht von der Natur geschenkt werden, sind Wandler und keine Erzeuger. Die Kernaufgabe einer zukunftsfähigen Energiepolitik ist die Sicherstellung von Versorgungssicherheit. Und da geht es primär nicht um ein stabiles Stromnetz, sondern vor allem um die Bereitstellung der Menge an Energie, der die Menschen bedürfen, um ihr Leben wie heute gestalten und stetig verbessern zu können.

Die Verbesserung der Lebensumstände ist nicht im Plan der Bundesregierung

Ein Versorgungssystem, das nicht auf die natürlichen Speicher Kernkraft oder fossile Kohlenwasserstoffe zurückgreift, das neben Biomasse nur das Anzapfen von Energieflüssen aus der Umwelt, wie der solaren Einstrahlung, dem fließenden Wasser oder tanzenden Luftmolekülen gestattet, mag in bestimmten Regionen genügen. Für ein hochindustrialisiertes und dichtbesiedeltes Land wie Deutschland bedeutet es dagegen vor allem eine Begrenzung der absoluten Menge an verfügbarer Energie. Auf ein Maß, das weit unter dem heutigen Bedarf liegt. Auf ein Angebot, das nicht mehr ausgeweitet werden kann. Die Energiewende soll ein solches System erzwingen. Sie beinhaltet nicht in erster Linie den Umstieg auf volatile Energieflüsse als Basis der Stromproduktion. Sie bedeutet vor allem eine Verknappung des Angebotes.

Deswegen müssen angenehm leuchtende Glühbirnen, leistungsstarke Staubsauger, wirksame Waschmaschinen, effektive Heizungen, flexible Fahrzeuge oder saftige Steaks gar nicht unbedingt im Rahmen eines "Klimaschutzplans" verboten werden. Man wird sie sich im klimaneutralen Deutschland das Jahres 2050 schlicht nicht mehr leisten können. Über die Frage, wer dann zum Endspiel den Fernseher einschalten darf, entscheidet ein smartes Stromnetz per Zufallsgenerator. Die Digitalisierung gestattet, Energiearmut gleichmäßig zu verteilen.

Dies ist die energiepolitische Vision unserer Regierung. Für diese subventioniert sie Biomasse, Windkraft und Photovoltaik, für diese will sie "intelligente Stromzähler" vorschreiben, für diese steckt sie Mittel in die Erforschung von Speichertechnologien. Die Verbesserung unserer Lebensumstände durch eine Ausweitung des Energieangebotes, man denke an moderne Bergbautechnologien wie das Fracking, an Kernreaktoren der vierten Generation, an die energetische Nutzung von Atommüll, steht nicht auf ihrer Agenda.

Leserpost (12)
Andreas Rochow / 07.07.2016

Sehr geehrter Herr Dr. Heller, Ihre Texte zum Thema Energie, Energiewirtschaft, Energiepolitik sind stellen eine Oase in einer Wüste aus Ignoranz und Unvernunft dar. Vielen Dank dafür. Es ist erfreulich, dass die Ideologen und Realitätsverweigerer vom öko-industriellen Komplex es nicht vermögen, den klaren Verstand ihrer Kritiker zu infizieren. Dabei sind deren Bemühungen beträchtlich. Die als Thinktanks bezeichneten Kampagneninstitute wie bspw. Agora Energiewende - samt und sonders mit dem PIK verbandelt - erstatten “Gutachten” über den Unsinn, den sie selbst verzapft haben, und geraten dabei allzu oft ins Schwärmen. Der Aufwand an Personal und Material ist ungewöhnlich hoch. Diese Institute bedienen sich methodisch und mit ihrem propagandistischen Impetus der modernen psychologischen Kriegsführung. Mit Wissenschaft hat das herzlich wenig zu tun. Die “Große Transformation”, auf die die vom Schellnhuber-PIK geführten Leute hinarbeiten, steht eher in der antihumanistisch-malthusianistischen Tradition, bei der stets sektiererische Bedenkenträgerei, Größenwahn, Unwissen und eingebildet Alternativloses die Triebfeder ist. In dieser Situation können Ihre Kenntnisse und Ihr Engagement, gepaart mit Ihrer Fähigkeit, komplexe Zusammenhänge verständlich darzustellen, geradezu heilsam sein. Ich freue mich schon auf Ihren nächsten Artikel. Mit freundlichen Grüßen Andreas Rochow    

Andreas Rochow / 07.07.2016

Herr Dipl.-Ing. Peter Dietze irrt mit seiner Aussage gewaltig, weil er den üblichen Fehler macht: Er setzt Energiespeicherung und -umwandlung gleich. In einer Photovoltaikanlage entsteht bei Dunkelheit kein Energieäquivalent und kann folglich nicht gespeichert und später genutzt werden. Jede Biomasse hingegen hat aufgrund ihres Kohlen(wasser)stoffgehaltes solange “Sonnenenergie” in sich, bis diese thermisch oder chemisch genutzt oder mithilfe von Mikroben ohne einen energetischen Nutzen unter Abgabe von CO2 und Methan verwest ist.

JF Lupus / 06.07.2016

Die “Energiewende” bewirkt nichts. Außer enormen Kosten und steigenden Verbraucherpreisen. Vor allem bewirkt dieser weitere Merkelsche Alleingang in der Weltklimabilanz - nichts. Ich bin nicht mal sicher, ob die Aktivitäten des Homo sapiens überhabt Einfluss auf das Klima haben. Klima, nicht Wetter, dieser Unterschied wird auch von Fachleuten gerne ignoriert wenn sich mit dem jeweiligen Begriff in ihrem Sinne punkten lässt. Ebenfalls durchaus umstritten und von namhaften Wissenschaftlern kopfschüttelnd verneint sind die Behauptungen zur Vorratslage an fossilen Brennstoffen. Hier fährt die Politik eine Angstkampagne, um jeden Widerstand gegen “erneuerbare” Alternativen im Keim zu ersticken, sei er auch noch so logisch und sinnvoll. Diese Strategie passt natürlich in das schlechte Gewissen, das man den Menschen mit der angeblichen CO2-Beastung einredet. De facto hat der Ausbruch eines einzigen Vulkans auf der Erde ein unendlich Vielfaches an Wirkung auf das Weltklima (das lässt sich übrigens auch historisch belegen, Beispiel: Ausbruch des Laki auf Island 1783, der weltweite Missernten, kalte, sonnenarme Jahre mit saurem Regen und Hungersnöte verursachte, eine Folge davon war u.a. die frz. Revolution: das Volk wollte eben Brot und keinen Kuchen…). Statt Milliarden für höchst zweifelhafte “erneuerbare” Energien und keineswegs ausreichende Speichermöglichkeiten zu vergeuden, wären diese Euro sinnvoll investiert, wenn man die Sicherheit von AKWs perfektionieren würde. Es gibt keine preiswertere und umweltfreundlichere Energie als Atomkraft. Diese zu verteufeln, weil menschliche Fehler und Schlampereien zu Katastrophen führten, ist schlichtweg dumm. Ganz besonders dumm ist der Merkliche Abschaltalleingang, wenn man das Risiko eines Tsunami in Deutschland bedenkt und außerdem weiß, dass trotz Fukujima weltweit die Laufzeiten auch älterer Reaktoren verlängert und ca 100 neue AKW gebaut werden. Wenn Deutschland so weiter vor sich hin werkelt, werden wir unseren Wirtschafts- und Lebensstandard nicht nur wegen der Millionen Asylsuchender nicht halten können, sondern ganz einfach, weil unsere Energieversorgung nicht ausreicht. Ich horte schonmal Batterien.

Axel Ziegler / 06.07.2016

Die Energiewende ist einfach ein Programm zur Verarmung. Kommunismus pur!

Themse / 06.07.2016

Regenerative Energien wird es trotz der Panikmache des Herrn Heller in Zukunft in Hülle und Fülle geben und zwar zu Kosten, die weder von fossilen noch atomaren Erzeugern erreichbar sind. Auf diesem Weg sind wir in den letzten Jahrzehnten schon sehr weit vorangekommen und die laufenden Effizienzsteigerungen gepaart mit Kostensenkungen bei Fotovoltaik und Windenergie, entfalten jetzt schon eine Dynamik, die die fossil/atomaren Strukturen gaaaaaanz schön alt aussehen lassen !

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