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Viel falscher Wind um den Strom

RELAX Magazin von Redaktion RELAX Magazin 3. Februar 2020

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Viel falscher Wind um den Strom

Die Diskussion um die Energiewende trägt immer seltsamere Züge. Politik und Medien hantieren dabei mit Zahlen, die große Erwartungen wecken. Drei renommierte Physiker, Professoren der Universität Heidelberg, präsentieren indes ein völlig anderes Bild. Es ist voll von Fakten, die man uns verschweigt. Eine Entzauberung.

Glauben Sie auch, dass unser Energiebedarf aus Wind und Sonne gedeckt werden kann? Zählen Sie auch zu jenen, die ein Elektroauto fahren, weil Politik und Medien ihnen erzählt hatten, das würde gegen den Klimawandel helfen? Weil es ja vornehmlich die Autos sind, die das CO2 in die Luft blasen? Dann müssen wir Ihnen leider sagen, dass das nicht stimmt. Die Wahrheit ist eine völlig andere.

Im Vorfeld zu diesem Artikel haben wir recherchiert. Ziemlich viel sogar, da man auf allerlei Widersprüchliches stößt – je nachdem, von wem diese Daten stammen und was in einen Bereich hineingerechnet wurde. Verkehr etwa, nur inklusive Inlandsflügen, ist irreführend. Und mal geht es um CO2, mal um (die zahlreichen) Treibhausgase insgesamt. Volumen- und Masseprozente werden zudem gerne vertauscht. Hier jedenfalls ein paar trittsichere Daten, Sie werden staunen!

3.000 Mrd. Tonnen CO2 befinden sich in unserer Atmosphäre. 36 Mrd. Tonnen CO2 setzen wir mit unserer Zivilisation alljährlich frei. Davon gehen mehr als die Hälfte auf das Konto von Gebäuden (u. a. Kühlen, Heizen, Sanierung, Neubau, Herstellung von Baustoffen – alleine die Zementherstellung setzt weltweit 8 Prozent der gesamten CO2-Emissionen frei). Dagegen nehmen sich alle PKW weltweit (rund 0,8 Prozent), alle Schiffe weltweit (rund 1,7 Prozent) und alle Flugzeuge weltweit (rund 2,5 Prozent) richtig bescheiden aus.

Auch Kriege und ganz generell das Militär sind ein großer CO2-Emittent. Alleine die US-Armee mit ihren Tausenden von Militärbasen verbraucht jedes Jahr fast 20.000 Mrd. Liter Öl pro Jahr. Wären die US-Streitkräfte ein Land, so kämen sie damit auf Platz 55 der größten CO2-Verursacher, noch vor Schweden, Dänemark und Portugal – die Abgase von Bomben und Raketen freilich noch nicht miteingerechnet.

Und noch etwas: Rund ein Fünftel des gesamten CO2-Ausstoßes während der Lebensdauer eines PKW fällt bereits bei der Erzeugung an.

So weit unsere kleine Einführung. Nun zur „Heidelberger Stellungnahme“. Die Professoren Dirk Dubbers, Johanna Stachel und Ulrich Uwer sind Physiker der Universität Heidelberg, sie haben auf der Homepage ihres Instituts diese bemerkenswerte Stellungnahme hochgeladen. Sie trägt den Titel: „Energiewende: Fakten, Missverständnisse, Lösungen.“ Bemerkenswert ist diese Arbeit allerdings nicht so sehr wegen des Inhalts, der jedem vernünftig denkenden Menschen in groben Umrissen schon seit jeher klar ist. Nein, bemerkenswert ist es, dass sich Wissenschafter trauen, öffentlich die völlig überzogene Klima- und Elektromobilitätsdiskussion als das zu benennen, was sie wirklich ist, nämlich politisch missbrauchte Hysterie. Aber nun die Physiker im (geringfügig gekürzten) Original:

„Wir bringen hiermit offizielle und öffentlich zugängliche, aber schwierig zu durchschauende Daten zur Energiewende in eine allgemein verständliche Form. Wir waren erstaunt, dass sich in Deutschland die CO2-Emission in den letzten 10 Jahren nicht verringert hat (Abbildung 1 und 2). Wir erklären daher, warum dieser Befund sich so wenig mit unseren Erwartungen deckt.

Mit der Energiewende möchte Deutschland seinen Beitrag leisten, um den fortschreitenden Klimawandel aufzuhalten. Zu diesem Zweck hat sich Deutschland im Klimapakt der EU verpflichtet, den Ausstoß klimaschädlicher Gase, insbesondere von CO2, bis 2050 um 80 bis 95 Prozent zu verringern. Als Zwischenziel soll bis 2030 deren Ausstoß gegenüber heute um 40 Prozent gesenkt werden.

Fakten


Um abschätzen zu können, wie realistisch dieses 40-Prozent-Zwischenziel ist, muss man als erstes einen Blick zurückwerfen: Was wurde in der gleichen Zeitspanne, das heißt im vergangenen Jahrzehnt, beim Klimaschutz in Deutschland erreicht, nachdem erheblich in den Ausbau vorwiegend von Wind- und Sonnenkraftanlagen investiert wurde? Hier fällt die Bilanz des CO2-Ausstoßes ernüchternd aus. Obwohl im Jahr 2018 bereits beachtliche 38 Prozent des Stromes aus erneuerbaren Quellen stammte, ist der Ausstoß klimaschädlicher Gase seit 10 Jahren unverändert, von kleinen wetter- und konjunkturbedingten Schwankungen abgesehen.


EnergieAbbildung 1

Tatsächlich ist der CO2-Ausstoß in den Jahren davor und insbesondere nach der Wiedervereinigung um insgesamt 25 Prozent zurückgegangen, weshalb 1990 gerne als Referenzdatum genommen wird. Dieser Rückgang lässt sich aber vor allem durch den Strukturwandel in den neuen Bundesländern erklären. Die in der Abbildung 1 sichtbare geringfügige Abnahme im Jahr 2018, zum Teil ausgelöst durch den vorangegangenen milden Winter, wurde allseits gebührend gefeiert.

Um zu verstehen, warum sich der CO2-Ausstoß trotz großer Anstrengungen nicht verringert, ist es wichtig, die Entwicklung der gesamten Energieversorgung zu betrachten. Es verzerrt das Bild, wenn man, wie es sich eingebürgert hat, nur den Stromsektor betrachtet, da große Verschiebungen zwischen den einzelnen Sektoren vorgesehen sind. Wenn man beurteilen will, ob solche Verschiebungen realistisch sind, etwa beim Wechsel vom Verbrenner- zum Elektroauto, muss man das Gesamtsystem betrachten.

Abbildung 2 zeigt den Anteil der verschiedenen Energieträger an der primären Energieversorgung, ebenfalls für die letzten 10 Jahre, bezogen auf das Jahr 2009. Die oberen vier breiten Streifen der Abbildung zeigen die fossilen Brennstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas. Sie tragen den Großteil der Energieversorgung und sind damit die wesentliche Quelle des CO2-Ausstoßes.

Die unteren fünf schmalen Streifen in Abbildung 2 zeigen die nichtfossilen Energieträger, von Kernkraft bis Sonnenkraft, deren Einsatz die CO2-Bilanz nicht belastet. Der Anteil dieser nichtfossilen Energieträger im Jahr 2018 beträgt 20 Prozent (bezogen auf den Gesamtenergieverbrauch von 2018) und hat sich praktisch in den letzten 10 Jahren nicht verändert, obwohl sich Deutschland im Klimapakt bis 2030 auf einen Anstieg dieses Anteils auf mindestens 30 Prozent verpflichtet hat (neben der oben genannten 40-prozentigen CO2-Reduktion). Absolut ist diese CO2-arme Energie seit 2009 sogar leicht zurückgegangen (um 1 Prozent).

Die nichtfossilen Energieträger im Einzelnen: Die Kernenergie, 2018 bei 6,5 Prozent, soll bis 2022 auf null zurückgefahren werden, was die CO2-Bilanz weiter belasten wird. Die Wasserkraft, im Diagramm kaum sichtbar, ist mit 0,5 Prozent seit Jahrzehnten unverändert und kaum noch auszubauen. Die Biomasse (Holz, Klärgas, Biodiesel u.a.) hat mit 9 Prozent Anteil in letzter Zeit wieder leicht abgenommen. Die Windkraft, am unteren Rand der Abbildung, trägt 3 Prozent bei, Photovoltaik 1,3 Prozent und Naturwärme (Wärmepumpen, Solar- und Geothermie) 0,7 Prozent.

Die in Abbildung 2 gezeigte bereitgestellte Energie wird genutzt als Wärmeenergie für Heizung/Kühlung und Warmwasser (2018 zu 32 Prozent) und als Prozesswärme in der Industrie (24 Prozent). Ein großer Teil fließt zur Bereitstellung mechanischer Energie in den Straßenverkehr (38 Prozent). Die restlichen 5 Prozent gehen zu etwa gleichen Teilen in Beleuchtung und Datenverkehr. Der Ressourceneinsatz zur Erstellung der Kraftanlagen und zur Bereitstellung der Brennstoffe ist in diesen Zahlen nicht berücksichtigt.


EnergieAbbildung 2

Abbildung 2 zeigt die ‚Primärenergie‘, die in den eingesetzten Energieträgern steckt. Die ‚Endenergie‘ hingegen ist der Anteil der Primärenergie, der beim Verbraucher tatsächlich ankommt (69 Prozent).


EnergieAbbildung 1 (links) und Abbildung 2 (rechts)


Missverständnisse


Die in Abbildung 2 gezeigten 3 Prozent für die Windenergie lassen uns stutzen. Auf den ersten Blick scheinen sie in Widerspruch zu den Erfolgsmeldungen des Windkraftausbaus zu stehen, wonach jede Windkraftanlage im Mittel etwa tausend Haushalte mit Strom versorgt, was bei den 30.000 installierten Windrädern bereits 30 der insgesamt 41 Millionen Haushalte sind. Ist die Energiewende damit nicht schon fast geschafft?

Leider nein, denn selbst wenn heute alle Haushalte in Deutschland ihren Strom aus erneuerbaren Quellen bezögen, so wäre das noch immer erst ein winziger Teil unseres Energieverbrauchs: Der derzeitige Anteil des Stroms an unserem Endenergieverbrauch beträgt nur ein Fünftel, und der Haushaltsstrom macht davon gerade mal ein Viertel aus, also nur 5 Prozent. Der gemeldete Erfolg ist damit zwanzigmal größer als der tatsächliche.

Das nächste Missverständnis: Meist wird in den Medien die installierte Leistung von Sonnen- und Windkraftanlagen angegeben – statt der tatsächlich produzierten Leistung! Die installierte Leistung einer Windkraftanlage ist viermal, die einer Photovoltaikanlage achtmal höher als die tatsächlich nutzbare Leistung! Diese Beispiele lassen erahnen, warum die öffentliche Wahrnehmung so stark von der Realität abweicht.

In Abbildung 2 ist nicht berücksichtigt, dass Wind- und Sonnenenergie heute und in absehbarer Zukunft nicht voll nutzbar sind. Grund hierfür sind insbesondere die starken jahreszeitlichen und Tag-Nacht-Schwankungen von Wind und Sonne. Wegen der unvermeidlichen Dunkelflauten, in denen es weder Sonne noch Wind gibt, muss für alle diese Anlagen eine entsprechende Anzahl fossiler Kraftwerke bereitstehen – solange ausreichende Stromspeicher noch in weiter Ferne liegen.

Lösungsansätze und Fazit


Die bisherigen großen Anstrengungen beim Aufbau der erneuerbaren Energien haben in den letzten 10 Jahren nicht zu einem merklichen Rückgang der CO2-Emissionen in Deutschland geführt. Der Zuwachs der Erneuerbaren und die Steigerung der Energieeffizienz haben gerade dazu gereicht, den mit dem Wirtschaftswachstum einhergehenden steigenden Energiebedarf zu kompensieren. Ein Weiter so mit mehr vom Gleichen wird nicht genügen, um die gesteckten Klimaziele zu erreichen. Ein nur auf positiven Zahlen beruhender Zweckoptimismus führt zu Fehlinvestitionen und Enttäuschungen.

Bei der Energieversorgung sind keine Wunder zu erwarten, aber eins ist sicher: Die Strategien der Zukunft sollten ergebnisoffen sein und nicht fixiert auf vorgegebene Technologien.

Das weltweite Potenzial der Sonnenenergie ist sehr groß, es sollte besser genutzt werden, ggf. in Kombination mit der Erzeugung von speicherbarem und transportablem Wasserstoff. In den äquatornahen Wüsten der Erde stehen große Flächen für den Einsatz von Solarkraftwerken zur Verfügung, und auch für die Windenergie gibt es deutlich günstigere Standorte als das relativ windstille deutsche Binnenland.

Weitaus stärkere Aufmerksamkeit sollten Energieeinsparungen erfahren, denn sie führen unmittelbar zu einer Senkung des CO2-Ausstoßes. Würde beispielsweise im Verkehr 12 Prozent weniger Kraftstoff verbraucht, so sparte dies mehr Energie ein, als alle Windkraftanlagen liefern. Stattdessen erhöhte sich die Leistung neu zugelassener PKW im letzten Jahrzehnt im Mittel um 18 Prozent, ihre Anzahl um 11 Prozent.

Die Studien verschiedener Behörden und Agenturen kommen zu dem Schluss, dass man bis 2050 mit Wind- und Sonnenenergie, verbunden mit dem Einsatz von Elektroautos, den klimaschädlichen CO2-Ausstoß um 95 Prozent verringern kann, selbst bei unverminderter Verkehrsleistung. Im Mittel, über Stadt und Land verteilt, erfordern sie alle 2,5 Kilometer ein Windrad sowie zusätzlich Solarzellen über eine Fläche von mehr als tausend Quadratkilometern.

In Anbetracht des gezeigten Standes der Dinge ist es für uns schwer vorstellbar, dass unser heutiger Energiebedarf aus erneuerbaren Energien gedeckt werden kann. Energieeinsparung in allen Bereichen muss deshalb das oberste Ziel sein.“

Anhang


Zur Sonnenenergie: Eine Photovoltaikanlage erreicht bei senkrechtem, ungestörtem Lichteinfall zur Mittagszeit im Hochsommer die installierte Leistung von 150 Watt pro Quadratmeter, über das Jahr gemittelt sind es in Deutschland aber nur 17 Watt pro Quadratmeter, was zu einer tatsächlichen Jahresleistung von 150 kWh führt.


Zur Einordnung: Ein Haarföhn oder ein Tauchsieder haben typisch 2.000 Watt (2 kW) Leistungsaufnahme. Das Heidelberger Solarschiff Neckarsonne benötigt bei voller Fahrt 54 kW, hat aber nur ca. 20 Quadratmeter Solarzellen mit schrägem Lichteinfall, die bestenfalls 1 kW beisteuern, das reicht kaum für die Bordküche. Das Solarschiff bezieht daher praktisch alle Energie aus dem öffentlichen Stromnetz.

Zur Windenergie: Im Jahresmittel beträgt die installierte Nennleistung einer typischen Windkraftanlage 1.900 kW, die tatsächliche Leistung beträgt jedoch nur 440 kW. Davon kommen nur 350 kW beim Verbraucher an.

Elektroautos werden ihren Strom auf längere Sicht aus konventionellen fossilen Kraftwerken beziehen, und der oft zitierte, etwa dreifache Effizienzgewinn des Elektromotors gegenüber dem Benzinmotor geht durch die geringe Effizienz der fossilen Stromerzeugung großenteils wieder verloren. Elektroautos, so attraktiv sie sein mögen, werden daher in den kommenden Jahren nur wenig zur Energiewende beitragen.

Der ungekürzte Text der „Heidelberger Stellungnahme“.

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