Die globale Energiewende in der Kurzversion: Zahlen, Daten, Fakten

Die Welt im Jahr 2150

Installieren, Installieren und nochmal installieren

• 70% der weltweiten CO2-Emissionen enstehen durch Verbrennen von Öl, Gas und Kohle
• Die Umstellung auf Windenenergie, Solarenergie und Speicher erfordert nur einmalige Investitionen
• Sie ist ohnehin irgendwann nötig, da fossile Energie begrenzt ist
• Je mehr CO2 emittiert ist, desto stärker werden die Auswirkungen.
• Kohle, Gas und Öl müssen deshalb dauerhaft in der Erde bleiben. Eine Verlangsamung des Verbrauchs verzögert nur die Auswirkungen, verhindert sie aber nicht.
• Ein späteres Zurückdrehen ist nicht möglich, da dann bereits Ökosysteme vernichtet sind, viele Arten ausgestorben und Klimazonen sich verschoben haben.
• Da Wind und Sonne schwanken, werden extrem viele Speicher und Netze benötigt

Der Markt kann es regeln

• Eine angemessene CO2-Abgabe (180 bis 640 €) macht erneuerbare Energien konkurrenzfähig. Die Langzeit-Folgekosten von CO2-Emissionen liegen eher noch höher und lassen sich kaum beziffern. Die weltweite Bepreisung müsste im Idealfall einheitlich in der Höhe steigen, dass das verbleibende CO2-Budget nicht überschritten wird
• Dadurch können viele Sonderregeln entfallen.
• Durch stundenbasierte Strompreise und entfernungsabhängige Netzentgelte entsteht ein Preis, bei dem fossile Energien nur dann vorne liegen, wenn sie die Stromlücke füllen müssen und sich der Netzausbau lohnt, wenn er benötigt wird
• Einführung ist global nötig. Notlösung: CO2-Importzolle
• Was läuft in Deutschland bei den Marktanreizen falsch?
  • Verkauf nicht lieferbarer Energie / Modell "Kupferplatte": Auf dem Strommarkt lässt sich Energie verkaufen, die aufgrund von Netzengpässen gar nicht lieferbar ist. Die Ausgleichskosten (Redispatch) tragen alle Stromkunden mit Ausnahme einiger Großverbraucher. Eine Aufteilung in Regionen würde den Norden bevorteilen, weil hier viel Windkraft installiert ist. Deshalb wehren sich u.a. Bayern und NRW gegen solch eine Regelung und sorgen damit für hohe Kosten für alle.
  • Langsamer Netzausbau: Die Regelungen mit langer Planung und Klageweg werden dem benötigten schnellen Ausbau von Wind und PV nicht gerecht. Auch hier werden die Folgekosten auf alle Stromverbraucher umgelegt. Die Netzbetreiber dürfen oftmals erst tätig werden, wenn Wind- und Solarparks einspeisen und das Netz bereits an seine Grenzen kommt. Es fehlt die vorausschauende Planung.
  • Großverbraucher sind von der EEG-Umlage befreit: Kein Anreiz zu sparen.

  Null CO2- leicht gesagt...

  • Der Einstieg in die Energiewende ist vergleichsweise leicht: Wind und Sonne können Kohle, Öl und Gas beim Strom ersetzen, wenn sie verfübar sind
  • Das Potential dafür ist noch lange nicht ausgenutzt. Die Politik bremst, obwohl kaum Zusatzkosten entstünden.
  • Der nächste Schritt wäre: Alle Autos müssen elektrisch fahren, alle Gebäude elektrisch mit Wärmepumpen oder klimaneutraler Fernwärme geheizt werden

  Wie viel erneuerbare Energie (EE) muss jährlich installiert werden?

  (Stand 2019)

  • Bei einem Zeithorizont 2020-2035 wären pro Jahr 6.000 TWh zusätzliche EE-Installationen nötig:
    • Der Primär-Weltenergiebedarf liegt jährlich bei 160.000 TWh
    • Die die bessere Effizienz von EE könnte er auf 100.000 TWh sinken
    • Bisherige EE-Produktion: ca. 4.000 TWh Wasserkraft, 1.300 TWh Wind, 600 TWh PV
    • Instralliert werden müssen also noch 94.000 TWh
    • Da es vor allem um Wind und PV geht, müsste zunächst die Produktionskapazität rapide hochgefahren werden
    • z.B. mit zusätzlich 3000 GWp PV und 2000 GWp Wind (on+offshore) pro Jahr weltweit
    • Parallel dabei müsste ein massiver Netzausbau beginnen, der den Speicherbedarf minimiert

    Atomkraft ist teuer

    Trotzdem wird argumentiert, sie sei billig. Warum?

    • Das Weiterlaufen bestehender, alter Atomkraftwerke ist billig
    • Sie sind aber nicht gegen große Unfälle versichert
    • Die Endlagerkosten sind ebenfalls nur minimal abgedeckt
    • Beim Bau neuer AKWs ist die Stromproduktion wesentlich teurer als mit Wind und Sonne
    • Entscheidend am Markt ist, ob der grundlastfähige Strompreis von (Wind und Sonne plus Speicher) billiger als Atomkraft ist

    Wasserstoff bedeutet: 3 mal so viel Windräder, 3 mal so viel Solarfläche

    • Setzt man auf Wasserstoff als Speichermedium für Strom, ist die zwei- bis dreifache Energiemenge nötig (je nach Nutzung der Abwärme)
    • Akkus sind effizienter, aber für lange Dunkelflauten unwirtschaftlich
    • Bei stärkerem Netzausbau sind weniger Wind- und PV-Anlagen nötig, da sich die schwankende Energieproduktion ausgleicht

    E-Autos Pro und Contra

    • Effizienz: E-Autos benötigen nur ein Drittel der Primärenergie von Benzin- oder Wasserstoffautos
    • kein CO2-Bedarf für die Batterieherstellung mit Grünstrom. Bei jetzigem Strommix rechnen sich liegen Kleinwagen nach ca. 20.000 km im Vorteil
    • Zum Argument Kinderarbeit beim Kobaltabbau / Umweltschäden durch Produktion / Recycling nicht möglich:
      • Die Umweltprobleme durch Klimawandel sind ungleich größer
      • Neue Akkutypen kommen ohne Kobalt und Mangan aus
      • Ölförderung verursacht größere Umweltschäden

    Photovoltaik bringt 40 mal mehr Reichweite als Biosprit

    • Bauernverband SH: 25% Maisanteil
    • Föderal Erneuerbar Datensammlung zu Flächenverbrauch
    • Umweltbundesamt zu Bioenergie
    • Bund: Langfristszenarien zu Erneuerbaren Energien

    Basics zum Rechnen

    Leistung, Energiemengen & Co.

    • Die Leistung beschreibt, wie viel eine Anlage im Moment produziert. Die Leistung schwankt bei Wind- und PV-Anlagen ständig.
    • "Energie" beschreibt eine Mengenangabe über eine Zeit. 1 KWh (Kilowattstunde) kann z.B. von einer Anlage produziert werden, die eine Stunde lang konstant 1 KW liefert, oder die eine halbe Stunde lang 2 KW liefert.
    • Der Begriff "Strom" wird oft unpräzise verwendet. Wenn in Artikeln von Stromproduktion oder Stromverbrauch die Rede ist, geht es meist um Energiemengen. Physikalisch ist der Strom etwas ganz anderes: Je höher der Strom einer Leitung, desto stärker wird sie belastet. Sie wird dann warm. Strom wird in Ampere gemessen und es gilt: Strom * Spannung = Leistung. Das spielt in der Diskussion um die Energiewende aber kaum eine Rolle.
    • Spannungen in Kilovolt (KV) sind die Richtgrößen von Überlandleitungen bzw. Erdkabeln. So gibt es im Höchstspannungsnetz in Deutschland die Ebenen von 110 KV, 220 KV und 380 KV. Um abzuschätzen, welche Leistung damit transportiert werden kann, sind aber weitere Informationen nötig: Wie viele Stromkreise hat die Leitung? Wie dick sind die Kabel? Welche Sicherheitsreserven werden eingeplant? Ein doppeltes 110KV-System mit drei Phasen und damit sechs Leitungen kann typischerweise ca. 400 MW übertragen. Bei 380 KV können es 2 GW bis zu 12 GW sein. Umspannwerke verknüpfen die Spannungsebenen, haben aber ebenfalls eine Leistungsgrenze und sind somit ein potentieller Flaschenhals.

    Installierte Leistung

    Die installierte Leistung ist die maximale Leistung, die z.B. eine PV- oder Windanlage abgeben kann. Im PV-Bereich wird dafür das "p" für "Peak" verwendet, z.B. 1 KWp. Da die Sonne nicht immer scheint und der Wind nicht immer weht, produzieren die Anlagen meist nur einen Bruchteil ihrer installierten Leistung.
    Wie viel ihrer installierten Leistung produzieren Wind- und Solaranlagen, wenn man ihren Output glätten würde?
    

    PV	10-15% in Deutschland, 20% am Äquator
    Wind	10% Onshore, 30 % Offshore

    • PV-Anlagen liefern in Deutschland etwa 10-15% ihrer installierten Leistung, wenn man ihre Leistungskurve glätten würde
    • Ein Jahr hat 8760 Stunden. 1 KW kontinuierliche Leistung entspricht also 8760 KWh im Jahr

    Ist der Zug abgefahren?

    Stand 2020: Die Menschheit hätte die Technik und die theoretische Möglichkeit, den unumkehrbaren Klimawandel noch zu stoppen, damit gewinnbringend in die Zukunft zu investieren, wenn alle an einem Strang ziehen würden. Sie wird es aber nicht rechtzeitig tun, weil sich die politischen und wirtschaftlichen Widerstände selbst in wohlhabenden Ländern nicht kurzfristig auflösen lassen und die Zeit für eine weltweite komlette Umstellung u.a. auf E-Autos und Wärmepumpen innerhalb von 10-20 Jahren illusorisch ist. Die Investitionszyklen sind zu lang. Autos mit Verbrennermotoren werden weiter gekauft und müssten gleich wieder verschrottet werden. Altbauten müssten sofort komplett kernsaniert werden. Mit großer Anstrengung könnte eine Energiewende mit 80% CO2-Einsparung in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts erreicht werden. Dann ist der Zug aber wirklich abgefahren und die dezimierte Menschheit muss sich auf eine veränderte Lebenswelt einstellen, geprägt von knappem Nahrungsangebot, bereitgestellt durch aufwendige Landwirtschaft, Wasserknappheit, umgekippten Ozeanen, dem Verschwinden vieler Wälder und Naturgebiete, der Verödung vieler Landstriche, unbewohnbaren tropischen Regionen und einem Meeresspiegel, der unaufhaltsam alle 100 Jahre um ein bis zwei Meter weiter steigt.
    Es ist auch eine Frage der Lebenseinstellung. Kinder und Enkelkinder leben voraussichtlich noch in einer Welt, die beherrschbar ist. Für sie mögen Entscheidungsträger noch Verantwortung spären. Für alles, was danach kommt, fehlt ein wenig der Bezug bei den meisten Leuten. Wer aber die Natur (oder Schöpfung - je nach religiöser Einstellung) als Ganzes im Blick hat und auch die nachfolgenden Generationen über Jahrtausende, kann mit der aktuellen Situation schwer leben.

    Noch mehr Allegorieren

    • Stellen Sie sich vor, Sie treiben im Nebel mit dem Boot auf einen großen Wasserfall zu. Alle reden vom Bremsen, doch das Boot beschleunigt. Wissenschaftler haben schon vor dem Abgrund gewarnt, als er noch 1000 Meter weg war. Jetzt vermuten ihn die Experten nur noch 100 Meter voraus und man hört ihn bereits. Er könnte auch näher sein, ganz genau ist das schwer einzuschätzen. Trotzdem bestreiten einige, dass es ihn gibt. Die Strömung hat bereits zugenommen. Niemand will die Ruderer verärgern, auch wenn sich die meisten Bootsmänner inzwischen einig sind, dass man etwas Fahrt herausnehmen könnte. Einige fortschrittliche Bootsmänner geben nun als Ziel an, dass das Boot in 1000 Metern zum Stehen kommen sollte.
    • Die Sturmflut naht. Sie schwappt bereits gelegentlich über die Deiche. Der Pegel soll nach den Prognosen noch um 2 Meter steigen. Nach langen Zögern einigt sich die Politik, die Deiche um 10 Zentimeter zu erhöhen. Alles andere wäre zu teuer, heißt es...