Energieträger, Energieformen und Energiepolitik – Teil I, II und III 

 

 

 

Teil I, Einleitung und Atomkraft

Freileitungsmast einer 110 KV Stromleitung - © Wikipedia Enzyklopädie, Public Domain

 

 

Was heute als „Klimapolitik“ in den höchsten zuständigen Gremien der Weltpolitik diskutiert, beschlossen und zur Maxime politischen Handelns hochstilisiert wird, ist in Wahrheit ein trauriges Kapitel von Eindimensionalität einiger weniger Industrienationen, darunter Deutschland und Österreich. Die Protagonisten des Strebens nach „Nachhaltigkeit“ unserer Energiekonzepte sind, selbst wenn sie im Prinzip Recht haben, Traumtänzer eines Egoismus, dessen sich die wenigsten bewusst sind. Auch wenn diese Klimapolitik inzwischen von den USA unter Präsident Obama (allerdings nur sehr halbherzig) unterstützt wird, ist eine wirksame nachhaltige Energiepolitik in den nächsten Jahrzehnten nicht realisierbar.

 

Wasserkraft, Photovoltaik, Windmühlenparks, Elektroautos, Verlagerung des Personen- und Güterverkehrs auf die Schiene etc. – das alles sind Ziele, die allenfalls in Kleinstregionen unserer Erde wie z.B. Österreich eine Chance auf Realisierbarkeit haben und trotzdem werden auch in diesen Kleinstregionen die gesteckten Ziele der Verminderung von Treibhausgasen bzw. der CO2-Emmission in den nächsten Jahrzehnten trotz aller Beschwörungen unserer Politiker und Klimaexperten nicht erreicht. Und selbst wenn wir uns einiger der angepeilten Ziele annähern würden, hätte dies praktisch keinen Einfluss auf die Gesamtsituation unserer Erde.

 

Die globale Realität

 

Österreich hat ca. 8,5 Mio Einwohner, Deutschland ca. 82 Mio - wenn wir weltweit noch etwa 300 Mio (geschätzt) „Nachhaltigkeitswillige“ hinzuzählen, so gelangen wir gerade einmal auf 5 % der Weltbevölkerung – wollen wir allen anderen 95 % der Weltbevölkerung unseren Lebensstandard auch für die Zukunft verweigern? Nein – natürlich nicht! VW (1) und andere Autohersteller sehen ihre Zukunft darin, mehrere Millionen Autos u.a. nach China zu verkaufen, andere bevölkerungsreiche Länder wie Indien sind gleichfalls im Visier. Alle diese Autos werden Benzin oder Diesel, also Erdölprodukte verbrauchen, weil Elektroautos aus zwei Gründen für den Weltmarkt vorläufig noch untauglich sind.

 

Die Warschauer Klimakonferenz (November 2013) wurde, wie erwartet, ohne sichtbares Ergebnis abgeschlossen – außer, dass man sie 2015 fortsetzen will. Was soll bzw. kann sich innerhalb von zwei Jahren überhaupt geändert haben? Was die technologische Seite betrifft so gut wie nichts! Deshalb noch einmal der bereits in einem früheren Beitrag zitierte Satz Albert Einsteins:

 
“Wir leben in einer Zeit vollkommener Mittel und verworrener Ziele“ (Albert Einstein).

 

Wie bereits in dem früheren Beitrag konstatiert, stimmt hinsichtlich der Klimaziele nur der zweite Teil des Satzes, nämlich dass wir in einer Zeit „verworrener Ziele“ leben. Einstein hatte das Zitat allerdings auch nicht auf die heutige Klimaproblematik bezogen und deswegen dürfen wir ihm nicht verargen, wenn er glaubte, „in einer Zeit vollkommener Mittel“ zu leben.

 

Wie unvollkommen unsere Mittel zur Bewältigung einer weltumspannenden Klimapolitik tatsächlich sind, soll in diesem Beitrag aufgezeigt werden.

 

Energieträger

 

Energieträger sind Stoffe wie Kohle, Erdöl, Erdgas, Holz und Kernbrennstoffe (Uran).

Als Primärenergieträger werden in erster Linie solche Stoffe bezeichnet, die in der Natur vorkommen und zur Energiegewinnung erst umgewandelt werden müssen.

Sekundäre Energieträger sind Umwandlungsstoffe aus primären Energieträgern: Treibstoffe aus Erdöl, Ethanol aus Biomasse, Wasserstoff (unterschiedlich hergestellt).

 

Energieformen sind Wärme, Druckluft, elektrischer Strom, Wind und Sonnenlicht, wobei insbesondere bei letzteren die Begriffe verschwimmen, weil sie sowohl zur Erzeugung von elektrischem Strom, als auch zur Erzeugung von Wärme geeignet sind.

 

Erneuerbare Energieformen – „bessere Energieformen?“

 

Der Begriff umfasst alle erstgenannten Formen, die „erneuerbar“ sind bzw. unserer Erde nicht endgültig entnommen werden: Windenergie, Solarenergie, Verbrennungswärme aus Holz. („Erdwärme“ zählt dagegen nicht zu den erneuerbaren Energien, weil dadurch Wärme unserer Erde entzogen wird). 

 

Ein wichtiges Thema wird in der Folge auch die Frage nach zentraler oder dezentraler Energieversorgung sein.

 

Der Beitrag soll mit einer der umstrittensten Energieformen, der Atomenergie begonnen werden.

 

Kernkraftwerke bzw. Atomenergie

 

Österreich und Deutschland sowie einige wenige andere Länder haben sich entschlossen, auf Kernkraft ganz zu verzichten bzw. keine neuen Atomkraftwerke mehr zu bauen oder bereits vorhandene in relativ kurzer Zeit stillzulegen. Österreich hatte ein einziges fertig gestelltes Atomkraftwerk (Zwentendorf), das infolge einer Volksabstimmung (November 1978) jedoch nie in Betrieb genommen wurde, seither gab es in Österreich nur einen kleinen Forschungsreaktor in Seibersdorf (bei Baden/ Wien), der in den Jahren 1999-2004 stillgelegt wurde. Der Ausdruck „Forschungszentrum Seibersdorf“ wurde 2006 zunächst in „Austrian Research Centers“ und 2009 in „Austrian Institute of Technology“ (AIT) umbenannt.

 

Österreich ist im Gegensatz zu Deutschland durch Wasserkraft begünstigt, erreicht jedoch das Klimaziel der Senkung des Kohlendioxidausstoßes aus verschiedenen Gründen, die später erläutert werden, derzeit trotzdem nicht. 

 

Zahl der Atomkraftwerke zur Stromerzeugung

 

Aus der Wikipedia-Enzyklopädie stammen folgende Zahlen:

 

„Bis Ende der 1980er Jahre stieg die Zahl der Kernkraftwerke weltweit stetig an; im Jahr 1989 erreichte sie einen vorläufigen Höhepunkt mit 423 für Stromproduktion genutzte Reaktoren. Dann verlangsamte sich das Wachstum stark. Die Zahl der betriebenen Anlagen betrug im Jahr 2002 444, im Jahr 2009 436. Im Jahr 2008 wurde erstmals seit den 1960er Jahren weltweit kein neues Kernkraftwerk in Betrieb genommen. Im März 2011 kam es während der Nuklearkatastrophe von Fukushima zu drei Kernschmelzen; auch die übrigen drei Reaktoren an diesem Standort wurden aufgegeben. Im Juli 2012 waren laut World Nuclear Association 433 Reaktoren in Betrieb, 63 befinden sich im Bau, von denen vier noch 2012 ans Netz gehen sollen und 160 Reaktorblöcke sind in Planung“ (Ende des Zitates, Zugriff am 28.11.2013).

 

Atomenergie ist sicherlich insofern „klimafreundlich“, weil sie keinen CO2-Ausstoß verursacht, nachhaltig ist diese Energie trotzdem nicht, da die Kernbrennstoffe (hauptsächlich Uran) im Bergbau abgebaut werden müssen und der Vorrat irgendwann einmal zu Ende gehen wird, auch wenn die verbrauchten Energiebrennstäbe teilweise recycelbar sind bzw. im Reaktor in andere brennfähige aktive Materialen (z.B. Plutonium) umgewandelt werden. Plutoniumreaktoren (sogenannte schnelle Brüter) sind allerdings kaum mehr in Betrieb obwohl sie eine viel höhere Leistung haben, jedoch zu gefährlich sind. Bei einer Kernschmelze kann ein normaler Uranreaktor niemals zur „Atombombe“ werden – ein Plutoniumreaktor vom Typ „schneller Brüter“ könnte jedoch die verheerende Gewalt einer Plutonium-Atombombe entfesseln. Hinzukommt, dass Plutoniumreaktoren mit flüssigem Natrium statt mit Wasser gekühlt werden müssen, was auch im Normalbetrieb ein hohes Sicherheitsrisiko birgt.

 

Eine Studie vom „Institut für Energiewirtschaft und rationelle Energieanwendung“ (Universität Stuttgart, 2009) hat ergeben, dass die in Deutschland betriebenen AKWs durchaus für den Lastfolgebetrieb (siehe Anm.) geeignet sind. Als Ausgleich für die stark schwankende Stromerzeugung von Windrädern können AKWs wesentlich besser als Kohlekraftwerke eingesetzt werden, allerdings schlechter als Gaskraftwerke.

 

Anm.: Unter Lastfolgebetrieb versteht man die Möglichkeit eines Kraftwerkes, die Leistung je nach Bedarf zu reduzieren oder wieder zu erhöhen. (Bei einem Urankraftwerk können die Brennstäbe heraus gezogen werden, wobei die Leistung sinkt).

 

Die Betriebsweise der Reaktoren in Deutschland wird derzeit teilweise so angewendet wie dies auch in Frankreich, mit ca. 70 % Strom aus Kernenergie, seit Jahrzehnten üblich ist.

 

Ein wesentliches Problem der Kernenergie ist die Lagerung von radioaktiven Abfällen - ein Problem das bis heute nicht gelöst ist und auch kaum befriedigend lösbar sein wird.

 

Wie gefährlich sind moderne Atomkraftwerke?

 

Über die Gefahr von Kernkraftwerken braucht kaum etwas gesagt zu werden – die Kernenergie sollte daher in einigen Jahrzehnten völlig abgeschafft werden – nur durch welche Energieformen? Doch dazu später.

 

Die heutigen Kernkraftwerke der „dritten oder vierten Generation“ dürfen nicht mit dem ersten russischen Kraftwerk in Obninsk (1954), in Calder Hall (England 1955), Harrisburg (Three Mile Island, USA, 1979) oder mit Tschernobyl (Ukraine 1986) verglichen werden. Fukushima ist dagegen kein Beispiel für die absolute Gefährlichkeit von AKWs – die vier Reaktorblöcke wurden an einem absolut ungeeigneten Ort erbaut und zudem schlampig gewartet. Japan, das bereits einen vollkommenen Reaktorausstieg geplant hatte, gab im Rahmen der illusionären Klimaforderungen beim Gipfel in Warschau bekannt, das Japan wieder auf Atomkraft zurückgreifen werde.

 

Auf technische Einzelheiten von Kernkraftwerken soll hier nicht näher eingegangen werden. Frühere Kraftwerke waren meist Siedewasserreaktoren, weil diese einfacher zu bauen und zu regeln sind. Heute sind Druckwasserreaktoren üblich, die eine höhere Leistungsdichte aufweisen und deren Kontrollbereich kleiner ist. Alle noch im Betrieb befindlichen deutschen Kernkraftwerke wurden von der Siemens AG oder deren ehemaliger Tochter Kraftwerkunion (KWU) gebaut aber auch alle Sicherheitssysteme stammen von der Firma Siemens. Wenn der Ausstieg Deutschlands abgeschlossen ist, könnte der Fall eintreten, dass unsicherere Kernkraftwerke in anderen Ländern mit weniger sicheren Sicherheitssystemen gebaut werden.

 

International bedeutende Hersteller von Kernkraftwerken sind u.a. General Electric und Toshiba.

 

Eine absolute Sicherheit gibt es bei Kernkraftwerken nicht, die meisten sind zwar erdbebensicher gebaut, d.h. dass sie Beben bist zur Stärke 7 aushalten. Kernkraftwerke werden nicht innerhalb von Flugrouten gebaut, die Sicherheitssysteme von AKWs sind mehrfach ausgelegt - gegen menschliche Unzulänglichkeiten und Fahrlässigkeit ist allerdings kein Kraut gewachsen.

 

Wie gefährlich ist die Strahlung für die Umgebung, wenn ein AKW im Normalbetrieb arbeitet oder wenn es stillgelegt wurde?

 

Es wird immer wieder behauptet, dass sich Krebsfälle im direkten Umfeld eines Kernkraftwerkes häufen. Beweise dafür gibt es nicht. Die radioaktive Strahlung ist im allgemeinen wesentlich niedriger als die Hintergrundstrahlung. Derzeit gibt es wieder eine derartige Debatte als Folge des 1987 wegen zahlreicher Störfälle stillgelegten Atomreaktors in Hamm-Uentrop (Nordrhein-Westfalen), wo angeblich geringfügig vermehrte Fälle an Schilddrüsenkrebs bei Frauen beobachtet werden. Johannes Remmel vom Bündnis90/Grünen und seit 2012 Minister für Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft in NRW, ist äußerst skeptisch gegenüber der Ursache dieser gehäuften Krebsfälle: 1) betreffen sie nur Frauen und 2) liegen sie ungefähr im Normalbereich solcher Krebsfälle auch in anderen Gebieten – „es müsse weiter nach den Ursachen geforscht werden“. 

 

Dass starke Strahlungen schädlich sind ist nicht erst seit Hiroshima und Nagasaki bekannt, sondern  wurde sowohl durch Tschernobyl als auch durch Fukushima neu ins Gedächtnis gerufen.

 

Resumée zur Atomenergie

 

► Atomenergie ist keine Energieform der Zukunft.

 

► Der vollständige Ausstieg aus der Kernkraft schafft Deutschland jedoch derzeit mehr Probleme als er löst (mehr dazu in Teil II).

 

► Viele Länder Europas, darunter auch Frankreich können auch in fernerer Zukunft auf Kernkraft nicht verzichten. Das Gleiche gilt für die meisten Länder Europas und der übrigen Welt (außer Österreich und Italien).

 

► Russland und Asien (China, Indien, Korea u.a.) haben insgesamt die meisten Atomkraftwerke der Welt.

 

► In Lateinamerika gibt es relativ wenige Kernkraftwerke, dafür wird das reichlich vorhandene Erdöl ohne Bedenken „klimafeindlich“ zur Energieerzeugung eingesetzt.

 

► In Noramerika sind in drei Ländern 71 Kernkraftwerke mit 124 Reaktorblöcken und einer installierten Bruttogesamtleistung von 120 GW am Netz. 35 Reaktorblöcke wurden in zwei Ländern mit einer Bruttogesamtleistung von 13,5 GW inzwischen stillgelegt.

 

► Eine vollständige Liste aller Kernkraftwerke der Welt finden Sie in der Wikipedia-Enzyklopädie unter http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Kernkraftwerke

 

Im Folgebeitrag Teil II wird die Windkraft einer kritischen Betrachtung unterzogen.

 

(29.11.2013)

 

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Teil II, Windkraft

 

Windmühlen in Ostdeutschland - © Foto Alfred Rhomberg

Sich langsam drehende Windmühlen in Niederösterreich, Burgenland, Ostdeutschland und an der Nordsee sehen fast geruhsam aus – besonders wenn man sie aus dem Reisebus in schönen Landschaften in der Nähe von Äckern und gelben Rapsfelder sieht.

 

Windmühlen hat es neben Wassermühlen auf der ganzen Welt vermutlich schon um 1750 v. Chr. (nach einem Gesetzbuch von Hammurapi, Babylon) gegeben. Sie unterschieden sich technisch je nach Herkunft (z.B. chinesische oder persische Windmühlen). Nach Europa kamen Windmühlen vermutlich über die Araber mit der Ausbreitung des Islams über die iberische Halbinsel (um 1100 n. Chr.), nach Flandern, bis sie in der Neuzeit dann langsam die Niederlande eroberten und zum Inbegriff des bekannten holländischen Windmühlentyps wurden. Später wurden Windmühlen zunehmend von Dampfmaschinen und Verbrennungsmotoren verdrängt, bis sie heute wieder eine Renaissance erfuhren. Seither scheiden sich die Geister an den immer größer werdenden Windmühlenparks.

 

Nachteile der Windkraft

 

►  Windkraft gibt es nur dort wo es Wind gibt, daher scheint der Norden Deutschlands und die skandinavischen Länder ideal für diese Energieparks zu sein, die auf „saubere“ Art, elektrischen Strom liefern.

 

►  Die Einspeisung in vorhandene Verbundnetze ist schwierig, weil die vorhandenen Netze auf gleichbleibende Stromzufuhr angewiesen sind und keine Spitzen oder Flauten vertragen – es müssten daher neue, teure Verbundnetze aufgebaut werden, deren Bau sich stark auf die Strompreise der großen Energieversorger auswirken werden. Zwar könnten Energiespitzen von Windkraftwerken in potenzielle Energie umgewandelt werden, das bedeutet jedoch den Bau von Stauseen in Gebieten in denen es zwar viel Wind, aber keine Berge gibt. Ein Teil des produzierten Stromes müsste dann für das Hochpumpen von Wasser in künstlich angelegte Stauseen verwendet werden, die bei Bedarf mit Hilfe herkömmlicher Wasserkraftwerke Elektrizität produzieren – dies bedeutet eine enorme Beeinträchtigung des Wirkungsgrades von Windkraftwerken und für den Verbraucher ebenfalls erhöhte Strompreise.

 

Anm.: Moderne Windkraftparks können ihre Leistung bei geringerem Bedarf „nieder drosseln“.

 

► Wenigen ist bewusst, dass für die Herstellung von Windmühlen (nicht notwendigerweise, aber um preislich konkurrenzfähig zu sein) große Mengen an Neodym gebraucht werden, s.a.(1). Neodym ist ein seltenes Metall, das fast nur in China vorkommt und dessen Abbau riesige Landschaftsareale in China vernichtet, nur weil ein paar westliche Länder „nachhaltig“ Strom erzeugen wollen – eine absurde Vorstellung!

 

Anm.: Die Verwendung von Neodym als Neodym-Eisen-Borlegierung bedeutet aufgrund seiner besseren Magnetisierbarkeit, die Eisen weit übertrifft, einen deutlich höheren Wirkungsgrad moderner Windmühlen.

 

►  Ein Argument, das nach Wissen des Autors bisher kaum angesprochen wurde ist, dass die große Anzahl der Windmühlen theoretisch einen Einfluss auf Luftströmungen haben müsste – schließlich wird die durch die Windmühlen erzeugte Energie ja der Windenergie entnommen. Nach dem Actio = Reactio Axiom von Isaac Newton gilt auch heute noch:

 

„Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleichgroße, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio)“

–       Isaac Newton: Philosophiae naturalis principa mathematica, Bd. 1, Tomus Primus. London 1726, S. 14

 

In den 80-er Jahren stellte E. Lorenz eine Theorie auf, die damals als Grundlage für die Verfechter der Chaostheorie durch alle Tageszeitungen und Fachzeitschriften bekannt wurde: "Kleinste Ursachen können ungeahnte, überraschende Folgen haben. Berühmt war der Ausspruch von Lorenz":

 

„Der Flügelschlag eines Schmetterlings im Amazonas-Urwald kann einen Orkan in Europa auslösen.“.

 

Die Störungen der Luftströmungen durch große Windmühlenparks sind weit ernster zu nehmen als der „Flügelschlag eines Schmetterlings“ und könnten durchaus Einfluss auf die traditionellen, jahrezeitabhängigen Luftströmungen unserer Erde haben.

 

► Aerodynamische Verluste resultieren aus der Luftreibung an den Blättern der Mühle und durch Drall im Nachlauf der Rotoren. Windmühlen erreichen daher nie ihre Leistung, die sie theoretisch erbringen könnten und sie unterliegen Abnutzungserscheinungen - aber das gilt schließlich für alle Maschinen.

 

Bisher konnten sich Umweltschützer wenigstens dagegen durchsetzen, Windmühlen auf windreichen Bergrücken (z.B. zwischen Italien und Österreich) zu installieren – sie lehnen auch die vollkommene „Vermühlung“ unserer Landschaften ab und befürchten Auswirkungen auf den Vogelflug (dazu gibt es jedoch unterschiedliche Beobachtungen).

 

Insgesamt hat der Bau von Windmühlen in der letzten Jahrzehnte große Fortschritte gemacht und die Weiterentwicklung ist keineswegs abgeschlossen. Die bisher leistungsfähigste Windanlage ist die Enercon E-126 mit 7,5 Megawatt Leistung, einer Gesamthöhe von 198 Metern und einen Rotordurchmesser von 127 Metern (Stand 2010).

 

Anm.: Für den Windpark Neudorf, der aus drei je 2,5 MW leistenden Nordex N100 auf einem 140-m-Turm besteht, wurde dagegen mit ca. 8,3 Mio. Euro kalkuliert, was ca. 1100 Euro pro installiertem Kilowatt entspricht. Der weltweite Durchschnittspreis für Windkraftanlagen lag im Februar 2011 bei knapp unter 1 Mio. Euro pro Megawatt. Zwischen 2008 und 2010 gaben die Preise pro MW infolge starken Wettbewerbs um 18 % nach, ein Trend, der sich auch im Jahr 2011 fortsetzte. Ende 2011 lag der Preis pro MW bei 910.000 Euro, Ende 2009 waren es noch 1.210.000 Euro gewesen (Zitat aus der Wikipedia-Enzyklopädie, Zugriff 1.12.2013).

 

Zum Leistungsvergleich: Das derzeit leistungsfähigste Kernkraftwerk in der Nähe der französischen Stadt Civeaux besteht aus zwei Reaktorblöcken mit je 1495 Megawatt Nettoleistung (die Abschaltung ist für 2037 bzw. 2039 geplant). Der Aufbau eines Kernkraftwerks ist zu Beginn sehr kostenintensiv, die spätere Stromleistung erheblich preiswerter als bei Windenergie. Frankreich und andere Länder werden auf Kernkraftwerke in nächster Zeit kaum verzichten können. Die späteren Kosten für die Entsorgung von radioaktivem Material wird in Rentabilitätsvergleichen nie berücksichtigt.

 

P.S. Der nächste Beitrag (Teil III) ist der Solarenergie und Geothermie gewidmet.

 

(3.12.2013)

 

(1) http://www.achgut.com/dadgdx/index.php/dadgd/article/greenpeace_uebernehmen_sie_windraeder_produzieren_atommuell/

 

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Teil III,  Photovoltaik, Sonnenkollektoren und Geothermie

 

 

Die Sonnenenergie kann prinzipiell auf zwei Arten ausgenützt werden:

 

1). Photovoltaik

2). Sonnenwärmekollektoren

 

Photovoltaik

 

Für viele ist die Photovoltaik (nach neuer Rechtschreibung: Fotovoltaik) der Inbegriff einer Energieform, die unseren Erdball bzw. unser Klima nicht belastet - es werden keine Ressourcen unserer Erde verbraucht, es gibt keine Treibhausgase und keine Entsorgungsprobleme. Das meiste dieser Vorstellungen stimmt, außer dass die Herstellung zumindest der heutigen Solarzellen sehr energieintensiv ist. Der Rohstoff Silizium ist zwar das häufigste chemische Element unseres Erdmantels, da Silizium jedoch nicht rein sondern als Siliziumoxid (Quarz) oder in Form von Silikaten vorkommt, muss das Silizium vom Sauerstoff durch einen gewissen Energieaufwand (sprich Strom) getrennt werden. Es gibt inzwischen so viele unterschiedliche Varianten von Siliziumzellen, die sich hauptsächlich durch die Kristallform und ihre Schichtdicke unterscheiden, dass auf die einzelnen Typen in diesem Beitrag nicht eingegangen werden kann. In den meisten Photovoltaikanlagen werden derzeit die relativ preiswerten „polykristallinen“ Formen verwendet, die einen Wirkungsgrad von ca. 20 % aufweisen. Billiger wären „amorphe“, d.h. nichtkristalline Siliziumzellen, deren Wirkungsgrad jedoch erheblich niedriger ist.

 

Einen etwas höheren Wirkungsgrad haben Photozellen aus Cadmium-Tellur, Selenphotozellen oder Zellen in denen seltene Erden wie Indium oder Gallium verwendet werden, deren Ressourcen (Rohstoffverfügbarkeit) jedoch wesentlich begrenzter als diejenige von Silizium sind.

 

Insgesamt hat man die gesamte Technologie relativ gut im Griff, allerdings wartet man auch auf verbesserte organische Photovoltaikzellen, wie überhaupt das gesamte Gebiet der Photovoltaik als neue Technologie bei weitem noch nicht voll ausgeschöpft ist.

 

Trotz der guten Zukunft von Solarzellen leidet die gesamte Branche der europäischen Erzeuger immer stärker unter der Billigpreisproduktion Chinas und selbst Japan ist gegenüber China nicht mehr konkurrenzfähig.

 

Nachteile der Photovoltaik

 

Zwei Nachteile der Photovoltaik stehen im Vordergrund:

 

1). Die Sonne scheint nicht ständig und bei Schnee und Vereisungen ist die Stromausbeute naturgemäß geringer, es sei denn, es würde ein beachtlicher Teil des produzierten Stromes zur Erwärmung der Zellen rückgeführt. Nicht ganz billig sind ferner Schutzbeschichtungen, die während der ganzen Lebenszeit der Zellen öfter erneuert werden müssen, da sonst die Witterung und Staub den Wirkungsgrad erheblich beeinträchtigen würden.

 

Anm.: Während sich die Erzeugung von Warmwasser und zur Zusatzbeheizung in Häusern gut bewährt, ist die Vollbeheizung von Häusern im allgemeinen wirtschaft nicht sinnvoll.

 

2). Die Photovoltaik liefert nur Gleichstrom, der durch Zusammenschaltungen von mehreren Elementen zu Solarzellenmodulen genügend hohe Spannungen lieft, um für regionale Anwendungen geeignet geeignet zu sein. Zur Einspeisung in Stromnetze muss der Gleichstrom jedoch durch Wechselrichter in Wechselstrom übergeführt werden, da der Transport von Gleichstrom mit hohen Verlusten verbunden ist.

 

Die Förderung von Sonnenenergie

 

Ohne Förderungsprogramme hätte die Solarenergie derzeit noch keine Chance. Dies gilt sowohl für die Erzeuger von Solarzellen, als auch für die Verbraucher. Es ist von je her etwas problematisch, Energieprojekte zu fördern, weil dadurch ein echter Wettbewerb sowohl hinsichtlich der Weiterentwicklung, als auch im Hinblick auf einen Vergleich mit anderen Energieformen eingeschränkt wird - im Falle der Solarenergie muss wohl mit Rücksicht auf die Klimapolitik eine Ausnahme gemacht werden. Trotzdem sind die Förderungen zunehmend an immer mehr Vorschriften gebunden und die Förderungsbedingungen ändern sich ständig (1) zu Ungunsten der Verbraucher.

 

Anm.: Auch der Steinkohlebergbau im Ruhrgebiet wurde (und wird noch) gefördert, die Förderungen dürften hier jedoch ca. 2018 endgültig beendet werden, weil Kohleraftwerke in Deutschland nur noch bis ca. 2040 erlaubt sind.

 

Die Ausnützung von Sonnenenergie durch Sonnenkollektoren

 

Bei Sonnenkollektoren unterscheidet man zwischen einfachen Solarkollektoren bei denen ein Absorber durch Sonnenlicht aufgeheizt wird und die angesammelte Wärme durch eingebaute Wasserrohre ihrem Verwendungszweck (z.B. Warmwasser im Haus, oder Schwimmbadbeheizung etc.) weitergeleitet wird. Bei guter Wärmedämmung der Absorber, die wie Photovoltaikzellen auf Dächern angebracht werden können, ist der Wirkungsgrad sehr hoch (60 – 65 Prozent). Ein weiterer Vorteil gegenüber Photovoltaikzellen ist, dass die Lichteinstrahlung in jedem beliebigen Winkel des Lichtes gute Wärmeergebnisse liefert. Mit solchen Sonnenkollektoren kann ein Haus durchaus voll beheizt werden.

 

Eine Variante sind Sonnenkraftwerke, bei denen das Sonnenlicht durch Parabolspiegel eingefangen wird und Wasserkessel so stark aufheizen, dass die elektrische Stromerzeugung durch Wasserdampfturbinen und nachgeschaltete Wechselstromgeneratoren im herkömmlichen Sinn (allerdings ohne jegliche Umweltverschmutzung wie bei Verbrennungswärmekraftwerken) hergestellt wird und in Überlandstromnetze eingespeist werden kann. Bei diesen Solarkraftwerken ist allerdings eine computergesteuerte Nachführung der Parabolspiegel entsprechend dem Sonnenstand erforderlich.

 

Beide Varianten wären ideal für sonnenreiche Gebiete der dritten Welt, die Variante 2 wird derzeit noch viel zu wenig genutzt. Die erste Variante (Sonnenkollektoren auf Dächern) ist nach Meinung des Autors auch in unseren Breiten eine bessere Form der Ausnützung von Sonnenenergie als durch Photovoltaik.

 

Anm.: Leider gibt es gerade in den sonnenreichsten Gebieten der Erde oft das Problem der Wasserknappheit - die Parabolspiegel müssen nämlich relativ oft durch möglichst reines Wasser gereinigt werden.

 

Elektroautos

 

Darauf soll in diesem Beitrag nicht näher eingegangen werden, es gibt bekanntlich einige Prestigeprodukte fast aller Autohersteller. Wegen der hohen Kosten der Autos (und insbesondere der noch nicht perfekten Akkumulatoren), setzen die Autobauer derzeit immer noch auf „Benzin“ bzw. Dieselkraftstoffe. Forderungen der Politik, die Zahl von Elektroautos in den nächsten Jahren drastisch zu erhöhen werden nicht aufgehen.

 

Anm.: Die höchste Energiedichte haben Lithiumbatterien, sie sind für Elektroautos daher am besten geeignet. Die Herstellung von magnesiumfreien Lithium ist jedoch kostenintensiv, daher schränken die Kosten dieser Batterien und deren Ladezeiten die Verbreitung von Elektroautos derzeit am meisten ein.   

 

Geothermie

 

Auch dieses Kapitel der Energiegewinnung soll relativ kurz behandelt werden – es sind zwar überall auf der Welt Geothermieanlagen in Betrieb – ein wirkliche Zukunft hat diese Energieform wohl nicht. 

 

Bei der Geothermie wird der Erdkruste Wärme entzogen und auf unterschiedliche Weise (z.B. durch Wärmepumpen) sowohl für Heizungs- als auch für Kühlungszwecke eingesetzt.

 

Die Erdwärme gilt (im weitesten Sinne) als regenerativ. Ein Großteil der Erdwärme ist die Restwärme bei der Entstehung der Erde, radioaktive Prozesse lassen zusätzliche Wärmeenergie entstehen. In Frage kommt allerdings nur die Nutzung der Wärme aus den obersten Schichten, obwohl der Wirkungsgrad ganz wesentlich von der Temperaturdifferenz abhängt, die in bodennahen Schichten naturgemäß wesentlich geringer als bei Tiefenbohrungen ist. Sehr tiefe Bohrungen sind nicht nur teuer, sondern auch mit höheren Risiken verbunden (u.a. seismische Störungen). Als Bodennahe Geothermie werden Tiefen bis 400 Meter bezeichnet. Im Prinzip ist die Nutzung bis zu dieser Tiefe für jedes Grundstück geeignet, es müssen nur exakte Kenntnisse über das Ausmaß der genutzen Wärme und die Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes vorliegen, außerdem müssen solche Anlagen von den Wasserbehörden genehmigt werden.

 

Global könnten mit den Wärmemengen der obersten drei Kilometer theoretisch der Enegiebedarf von ca. 100.000 Jahren gedeckt werden, jedoch ist nur ein kleiner Teil dieser Energie technisch wirklich nutzbar.

 

Sicherlich haben kleinere Anzapfungen dieser Energie keine großen Auswirkungen auf die Erdkruste. Wie das allerdings bei einer umfangreicheren Nutzung aussieht ist völlig unbekannt und u.U. besteht die Gefahr, dass dadurch größere Auswirkung auf unser Klima enstehen könnten, als durch die uns jetzt bekannten schädlichen Klimafaktoren.

 

Hiermit ist die Reihe zur Energie vorläufig abgeschlossen. Da es sich um jeweils große Themenkomplexe handelt, ist verständlich, dass an dieser Stelle nur grobe Übersichten und Vergleiche möglich sind. Insbesondere bei den Elektroautos ist das letzte Wort noch lange nicht gesprochen.

 

Resumée: Dass unsere Energiekosten bei erneuerbaren Energien aufgrund der Entwicklungsarbeiten nicht billiger, sondern steigen werden, muss, obwohl manche Energieformen an sich „gratis“ sind, hingenommen werden. Insgesamt sind viele Konzepte zur Erzeugung erneuerbarer Energie derzeit noch nicht ausgereift genug, um konkurrenzfähig zu sein. Man sollte dabei nicht vergessen, dass auch Benzin- bzw. Dieselautos eine ca. hundertjährige Entwicklungszeit brauchten, um den niedrigen Kraftstoffverbrauch heutiger Autos zu erreichen. 

 

(14.1.2014)

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Quellen zur Förderungen von Photovoltaik:

Österreich:

(1) http://www.klimafonds.gv.at/foerderungen/aktuelle-foerderungen/

 

 

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