Banner auf der Klimademo in Poznan

Das Ende des fossilen Zeitalters

10.12.2008: Strom entsteht aus Kohle und zur Fortbewegung braucht es Öl. Das sind Grundsätze unserer Energieversorgung und anscheinend war es schon immer so. Oder nicht? Von Ann-Morla Meyer

Die Geschichte der menschlichen Energienutzung, also die Umwandlung von verschiedenen Formen von Energie in Elektrizität, Bewegungs- und Wärmeenergie durch den Menschen, begann bald nachdem die Menschen angefangen hatten sich Werkzeuge zu schaffen. Zunächst wurde Biomasse zum Feuern genutzt. Die Kohlenstoffatome der Pflanzen verbinden sich dabei ab der Zündtemperatur (erreicht z.B. durch Reibung) mit dem Sauerstoff der Luft zu CO2 und geben dabei Bindungsenergie in Form von Wärme ab. Im Mittelalter wurde Windkraft zum Bewässern von Feldern eingesetzt. Dazu pumpte ein schneckenhausähnliches Gewinde, angetrieben von einem Windrad, Wasser aus dem Fluss auf das Feld. Ebenfalls im Mittelalter wurden Sägewerke über Stangen - sog. Wellen, die an einem Wasserrad festgemacht waren – angetrieben. Die Drehbewegung der Wasserräder übertrug sich über lange Riemen auf die Sägen.

Die Geschichte der Kohlekraftwerke beginnt im 18. Jahrhundert

Erst ab 1712 wurden Kohlekraftwerke zur Bereitstellung von mechanischer Energie eingesetzt, um den verstärkten und zentralisierten Energieverbrauch der Industrieanlagen zu decken. In einer mit der Menschheitsgeschichte verglichenen kurzen 300 Jahre währenden Ära von CO2-freisetzenden, stinkenden und großen Kohlekraftwerken haben diese uns so viel Treibhausgasemissionen beschert, dass uns ein Klimawandel droht. Alle derzeitig geplanten Neubauten ignorieren diese Tatsache. Die von den BetreiberInnen als Lösung gepriesene CCS-Technik ist noch nicht einsetzbar – ihre technische Entwicklungsdauer wird auf noch etwa 30 Jahre geschätzt. Kommt sie zum Einsatz würde etwa 1 ½ Mal so viel Kohle, wie heute für die Produktion einer Kilowattstunde Strom verbraucht. Hinzu kommt, dass der Transport und die Lagerung des flüchtigen CO2-Gases weiterhin große, ungelöste Fragen sind.

Geschichte muss sich wiederholen

Was Öl und Erdgas angeht, so gelten hier die gleichen Emissionsprobleme wie bei der Kohlekraft. Hinzu kommt jedoch noch, dass der Preis für Öl und Gas immens ansteigen wird. Auch die Probleme der Atomenergie sind bekannt: die Endlagerung ist ungelöst, der strahlende Abfall dahingegen kann aber gut für den Bau von Bomben genutzt werden kann und Uran wird auch in einigen Jahrzehnten komplett abgebaut sein. Ergo: Es geht zurück zu den erneuerbaren Energieträgern! In den kommenden Tagen werden die erneuerbaren Energien, die Möglichkeiten und Potentiale von Sonne, Wind, Wasser, Biomasse und Geothermie, hier genauer beschrieben.

Allein die Sonne strahlt in einer Stunde so viel Energie auf die Erdoberfläche, wie die Menschheit in einem Jahr verbraucht! Auch Wind, Wasser und Biomasse sind im Grunde nur Erscheinungsbilder der Sonnenenergie. Wind entsteht durch die Ausgleichsströme unterschiedlich warmer Luftschichten; der Wasserkreislauf, der dafür sorgt, dass Flüsse von den Bergketten herabfließen um Turbinen anzutreiben, wird durch die Sonnenenergie ermöglicht und Pflanzen wachsen mit Hilfe der Photosynthese, für die Sonnenlicht nötig ist. Dabei gilt der Grundsatz: Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden. Sie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Fossile Energieträger sind Überreste Millionen Jahre alter Pflanzen, die Energie freisetzen, weil brennbarer Kohlenstoff in ihnen gespeichert ist. Wasserturbinen funktionieren, weil die Bewegungsenergie des herabtosenden Wassers in elektrische Energie umgewandelt wird.

Ewige Sonnenstrahlen statt auf ewig strahlender Atommüll

Was also ist Sonnenenergie und was wird verbraucht, wenn wir sie nutzen? Es ist die Kernbindungsenergie, die frei wird, wenn in der Hitze der Sonne Wasserstoffatome zu Helium verschmelzen. Diese Energie wird als elektromagnetische Strahlung in den Weltraum abgestrahlt. Sie tritt bei uns u.a. als UV-Strahlung, als sichtbares Licht und als Infrarotstrahlung (Wärme) auf. Diese Energie ist es, die verbraucht wird. Solange die Sonne die nächsten Milliarden Jahre weiter strahlt, können wir diese Energie nutzen ohne ökologischen Schaden anzurichten.

Auf einmal gewinnen wir eine ganz andere Sicht auf die weltweite Energiesituation: Spricht man derzeit noch von 94 % fossilen Energieträgern Anteil am weltweiten kommerziellen Energieverbrauch von ca. 400 EJ (Exajoule), so scheint es eine Unmöglichkeit innerhalb von 50 bis 100 Jahren die Energieversorgung komplett regenerativ zu gestalten! Betrachtet man allerdings folgende Zahl: 1.370 EJ Sonneneinstrahlung, so wird deutlich, dass das Verhältnis auch ganz anders aussehen kann. Beziehen wir diese “So-Da-Energie”, also die Energie, die von der Sonne kommt, mit ein, so müssen wir nur noch 1 % des weltweiten Energieverbrauchs ersetzen! Ein Beispiel zum besseren Verständnis: auf der Erde würde ohne die Sonneneinstrahlung eine Temperatur von -18 °C im Durchschnitt herrschen. Man stelle sich vor wir müssten die Erde mit Kohlefeuerung auf die heute durchschnittlichen +15 °C bringen!

Die Zukunft der Energieversorgung ist regenerativ und dezentral

Die heutige Energieversorgung setzt auf Zentralität: 4 Konzerne (wobei e.ons Netz gerade zerschlagen wird) haben die Stromnetze in Deutschland unter sich aufgeteilt. Sie produzieren auch den Großteil des Stromes und haben einen Vorteil gegenüber anderen ErzeugerInnen, die Netzgebühren zahlen müssen. Die vier Großen sind auch die einzigen, die das gewaltige notwendige Kapital haben Kohle-, Gas- und Atomkraftwerke zu bauen. Die Kraftwerke liegen meist weit ab von ihren VerbraucherInnen auf dem Land und produzieren Strom mit einem Wirkungsgrad von ca. 30 %. Dabei emittieren sie eine Menge CO2 und verbrauchen viel Kühlwasser aus nahen Flüssen und Ressourcen, die erst in Millionen von Jahren nachgebildet werden können.

Weltweit stellen diese fossilen Energieträger ungefähr 80% der Stromerzeugung. Um sie zu ersetzen, bedarf es der Vielfalt von regenerativen Energietechniken. Wir brauchen Biomasse, die jederzeit Strom liefern kann, wir brauchen Wind, der große Mengen an Strom produziert, wir brauchen Wasser, das schon lange als Energieträger genutzt wird und als Speichermedium dienen kann, wir brauchen die Geothermie, die an ausgewählten Standorten kontinuierlich Strom produzieren kann und wir brauchen die Sonne, die durch Photovoltaik-Anlagen direkt bei den VerbraucherInnen ist und die Solarthermie, die mit Speichern versehen viel und konstant Strom liefern kann. Auch in den anderen Energiesektoren Wärme und Verkehr haben die Erneuerbaren einige Lösungen parat. Von der Holzpelletheizung über Wärmepumpen und Nahwärmenetze aus Biomasseanlagen wird schon einiges (einge-)baut. Die Sanierung von Altbauten muss noch wesentlich schneller und effizienter vorangehen. Neben der Aufforderung an alle NutzerInnen sich in öffentlichen Verkehrsmitteln fortzubewegen, werden Elektroautos entworfen, die auch als Stromspeicher dienen können. Viel ernstzunehmende Forschung gibt es aber nicht nur im Verkehrssektor. Grundsätzlich müssen in Zukunft alle Möglichkeiten zu regenerativer Energieerzeugung genutzt werden. Das bedeutet aber auch, dass die Netze wesentlich flexibler auf Angebotsschwankungen reagieren müssen. Außerdem wird es mehr Transport von großen Energiemengen durch ganz Europa geben müssen um Angebotsschwankungen auszugleichen. So wird schon heute diskutiert, wie eine HGÜ-Trasse (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen mit Spannungen bis zu 100000 Volt) von den OffShore-Parks im Norden zu den VerbraucherInnen in der Schweiz und den dortigen Wasserspeicherkraftwerken gelegt werden soll. Auf der anderen Seite brauchen wärmeautarke Biomasse-Gemeinden keine Öllieferungen mehr und Häuser, die früher von weit entfernten Großkraftwerken ihren Strom bezogen, erzeugen einen Teil ihres Bedarfes selbst mit der hauseigenen Photovoltaikanlage. Somit wird es in einigen Bereichen weniger Transport von Elektrizität geben. Die richtigen Leitungen sind ein Schlüssel für den Transport über weite Strecken. So haben HGÜ-Leitungen einen Verlust von 3 % auf 1000 km, während Wechselstrom-Leitungen bei dieser weiten Distanz teilweise gar nicht eingesetzt werden können. Die Unterschiede zwischen der vorindustriellen erneuerbaren Energieversorgung und der zukünftigen liegen in der heutigen technischen Entwicklung, die uns ermöglicht viel mehr Energie aus den regenerativen Angeboten zu ziehen. Die Gemeinsamkeit ist der geringe CO2-Ausstoß und die nachhaltige Verfügbarkeit. Wie aber kann eine Strategie zu 100 % Erneuerbarer Energieversorgung in den nächsten Jahrzehnten aussehen? Einen Lösungsansatz zu dieser Frage präsentiert unsere Autorin demnächst.

Ann-Morla Meyer ist 20, studiert Erneuerbare Energien und freut sich, dass bei der Weltklimakonferenz in Poznan LED-Lichterketten hängen.

Legende

Primärenergieverbrauch, d.h. die tatsächlich im Land verbrauchte E.. Hiervon wird ein großer Teil in Sekundär-E., z.B. Benzin, Heizöl, Strom oder Brikett umgewandelt. Bei der Umwandlung treten hohe Verluste, vor allem in Kraftwerken als Abwärme, auf. Die gesamte dem Endverbraucher zur Verfügung stehende E. heißt End-E.; sie enthält neben der Sekundär-E. noch die ohne weitere Umwandlung nutzbare Primär-E. (z.B.Steinkohle oder Importstrom). 60% der End-E. werden zur Wärmegewinnung eingesetzt.

Nutz-E. entspricht dem E.-Bedarf des Endverbrauchers z.B. an Wärme, Licht oder Kraft. Auch bei der Umwandlung von End- in Nutz-E. beim Verbraucher treten weitere Verluste auf, z.B. bei der Heizung oder beim Auto, so dass von der eingesetzten Primär-E. insgesamt vom Verbraucher nur ca. 30% genutzt werden. (Quelle: www.umweltlexikon-aktuell.de)

Kommerzieller E.-Verbrauch: Kostenlose Energie, wie gesammeltes Brennholz wird nicht mitgezählt. Beziehen wir dieses mit ein, liegt der Anteil der Erneuerbaren nicht bei 6, sondern 26 %.

W: Watt beschreibt die Leistung, die ein Kraftwerk bereitstellen kann. Zum Beispiel ein Windrad bei 12 m/s (43,2 km/h) Windgeschwindigkeit oder eine Solarzelle bei 1000 W/m2 Sonneneinstrahlung.

kW, MW: kW (sprich: Kilowatt) heißt 1.000 Watt; MW (sprich: Megawatt) heißt 1.000.000 W

So-Da-Energie: Die Energie, die wir zur Verfügung haben ohne etwas dafür tun zu müssen (mehr bei Prof. Volker Quaschning)

Stromgestehungskosten: Kosten für die Umwandlung jeglicher Energie in Strom, die Anlagenbau, -betrieb, und -wartung, sowie zu zahlende Gehälter und Ressourcenkosten in die Bilanz miteinbeziehen

HGÜ: Durch HochspannungsGleichstromÜbertragung können längere Übertragungsstrecken realisiert werden. Der Verlust bei 1000 km Übertragung beträgt lediglich 3 %.