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Eine faire Bepreisung von CO2 – Modell und Plädoyer

Eine faire Bepreisung von CO2 – Modell und Plädoyer

Vorwort – Motivation

Wenn der alte Johannes der Evangelist das gewußt hätte: Eine unerwartete Version der Apokalypse wird immer greifbarer: Der Klimawandel. Die Beschreibungen des Phänomens werden Jahr für Jahr detaillierter und präsziser, die Dokumentationen der Symptome umfassender und die meßbaren Indikatoren nehmen zu. Politisch wird mit dem Thema gespielt, als gehe es ums Kirschkernweitspucken.

Die Einen schüren Angst, die Anderen steigern ihre Ignoranz gegenüber dem Phänomen.

An dieser Stelle verabschiede ich mich auch schon aus der Diskussion um wie, wo und was, Volumen etc. des Klimawandels und wende mich einer Betrachtung aus einer vollkommen anderen Warte zu. Warum ich das tue ist irrelevant. Relevant ist nur, dass ich mich an greifbaren Fakten orientiere um zu einer eigenständigen, unabhängigen und hoffentlich weniger spekulativen Betrachtung zu kommen, als ich gemeinhin aus den Kontroversen der Klimawandel-Kassandrae und der Klimawandel-Leugner zu hören gewohnt bin.

Emotional betrachtet ist mir der Klimawandel vollkommen gleichgültig, Ich habe keine Kinder und glaube nicht an Wiedergeburt. Was nach mir eintritt, betrifft mich also nicht mehr. Also, damit meine ich: Dann nicht mehr. Zudem hat das Leben auf diesem Planeten nachweisbar eine sehr, sehr lange Tradition, sich auch unter vollkommen anderen Umweltbedingungen zu entfalten. Ob das auch für menschliches Leben gelten wird, weiß ich nicht. Ich nehme mal an, Ja. Der Mensch hat sich – als Art – bisher seit seinem Auftauchen an alles gewöhnt und angepasst und damit Darwins Satz vom „Survival of the fittest“ vollständig entsprochen.

An der Stelle halte ich allerdings den Hinweis für angebracht, dass sich hinter diesem Satz die Fähigkeit zur weitgehenden Anpassung entweder des Lebewesens oder eben der Umstände bzw. eine Mischung aus beidem verbirgt, und nicht etwa das Recht des Stärkeren, des „Fitteren“, Potenteren, Mächtigeren oder Durchsetzungsfähigeren, wie mehrheitlich geglaubt wird.

Für mich persönlich ist Im Augenblick alles noch anders. Denn ich bin – auch wenn ich nicht weiß, warum – in irgendeiner Form mit den Geschehnissen in der menschlichen Gesellschaft, der so genannten Zivilisation, verknüpft und muss das aktuelle Geschehen mit tragen. Irgendwie damit umgehen. Und daher auch mit verantworten.

Ein Beispiel: Ich muss Krankenversicherung bezahlen. Das ist einfach eine Realität. Ob ich will oder nicht. Ich kann zwar Ausweichstrategien fahren, wie Auswandern in ein Land ohne Krankenversicherung, aber selbst dort gibt es medizinische Versorgung, und sei sie auch noch so minimalistisch: Sie wird dann eben über Steuern von der Gesellschaft getragen. Und ich zahle dann eben über die Steuern dafür.

Und selbst wenn ich noch so sicher bin, niemals eine medizinische Versorgung in Anspruch nehmen zu müssen, kann ich die Wahrscheinlichkeit nicht ausschließen, dass ich sie doch einmal benötige.

Der langen Rede kurzer Sinn: Dem Heute kann ich mich nicht entziehen und werde in irgendeiner Form an den Entscheidungen und Maßnahmen der Zeit zumindest passiv beteiligt: Ich muss dafür Gegenwert erwirtschaften und bezahlen.

Wenn ich also ohnehin nicht ausweichen kann, dann möchte ich, das mein Beitrag den besten Nutzen einbringt. Und zwar nicht nur den naheliegenden für mich oder andere in Form möglichst hohen Profits, sondern auch in anderer Hinsicht. Dazu gehört, dass es jedem anderen in gleicher Weise gelingen möge, dass auch sein Beitrag für ihn so sinnvoll und nützlich ist, wie für mich. Und nicht etwa sein persönliches Ergebnis ihn auf den Gedanken bringt, im Fall einer Benachteiligung – sei sie nun gefühlt oder real – direkt bei mir Ausgleich zu suchen. Mein Engagement ist in diesem Sinne eine Sicherheitsmaßnahme.

Einleitung – Womit haben wir es zu tun?

Feststellung 1:

CO2 entsteht chemisch gesehen durch Oxidation, was wir Menschen als Verbrennung bezeichnen. Es entsteht dabei nicht nur durch tatsächliches Feuer, sondern auch durch die Verwertung energiehaltiger Nahrungsmittel durch Lebewesen – wir alle „verbrennen Kalorien“ wie die landläufige Stimme der Bevölkerung sich auszudrücken pflegt. Die drei Grundkategorien unserer Lebensmittel bestehen allesamt aus Kohlenstoffverbindungen, die vom jeweiligen Körper unterschiedlich schnell und zweckgebunden verwertet werden. Genau wie Holz, Öl, Gas und Kohle bei ihrer Verbrennung. Auch das sind nichts als Kohlenstoffverbindungen, die wir energetisch nutzen. CO2 entsteht also so oder so.

CO2 ist unter den Bedingungen unserer Atmosphäre ein Gas und vermischt sich locker mit unserer Atemluft. Wir sehen es nicht, wir riechen es nicht, wir hören es nicht, wir schmecken es nicht und wir ertasten es nicht.

Feststellung 2:

Es hat aber Wirkungen: Es absorbiert Strahlungsenergie und kann so tendenziell die Atmosphäre aufheizen. Eine besondere Eigenschaft ist die von Svante Arrhenius endeckte Fähigkeit, kurzwelligeres Licht zu resorbieren und als langwelligere Wärmestrahlung wieder abzugeben. Grundsätzlich können das sehr viele Materialien – und wir nutzen das für Wärmestrahlanwendungen, allerdings nicht in der Intensität und vor allem nicht mit direkter Wirkung in der Atmosphäre. Selbst wenn der genaue Effekt noch immer nicht detailliert erforscht und nachgewiesen ist, so sind die statistischen Zahlen jedoch beeindruckend genug, den Effekt mindestens als stark klimarelevant zu beurteilen und schon rein vorsorglich aus Gründen der Existenzssicherheit für Fauna (inklusive Mensch) und Flora den weiteren Anstieg von CO2 in der Atmosphäre nicht nur zu reduzieren oder zu verhindern, sondern gezielt auf eine Verringerung der aktuell in der Atmosphäre vorhandenen Gesamtmenge hinzuarbeiten. Gerade den konservativsten aller Politiker sollte das Sicherheitsargument Grund genug sein, effektiv und wirkungsvoll zu handeln. Statt die Dinge weiterhin der freiwilligen Selbstregulierung der Wirtschaft zu überlassen. Die mittlerweile überdimensionierten Freigehege für „Big Business Alphatiere“ werden spätestens dann überflüssig, wenn es keine Arbeitsbienen und keine Käufer derer Produkte mehr gibt.

Für den Menschen ist CO2 in geringer Konzentration nicht giftig, es behindert aber die Sauerstoffaufnahme. Eine erhöhte Konzentration von CO2 in der Umgebungsluft führt bei Menschen zu Kopfschmerzen und kann letztlich Bewußtlosigkeit auslösen. Eine Konzentration von 8 % oder mehr kann nach 30 bis 60 Minuten sogar zum Tod führen.

Nun könnte jeder verständlicher Weise denken, die derzeitigen 0,4 % in der Atmospähre, von denen wir auf Grund der statischen Daten nahezu sicher annehmen dürfen, sie würden den Klimawandel auslösen, diese gerade mal 0,4 % können uns ja nichts anhaben. Die Atmen wir locker wieder weg und fahren im Zweifel öfter mal in die Natur, wo die Atemluft weniger CO2 hat, oder kaufen uns ein Sauerstoffzelt. An der Stelle sei erwähnt: Michael Jackson ist übrigens trotz Schlafens im Sauerstoffzelt recht jung gestorben. Oder vielleicht gerade deshalb.

Zusammenhang 1: Wir sind direkt betroffen!

Die soeben berschriebene Vorstellung ist zwar naheliegend, hat aber zwei Haken:

1. Ist 0,4% der weltweite Durchschnittswert von CO2 in der Atmosphäre und sein Anwachsen geht rein zu Lasten des in der Atmosphäre enthaltenen O2, also Sauerstoffs, den wir problematischer Weise zum Atmen brauchen…

2. Ist die chemische Bindungsnergie von CO2 ca. 200 Mal höher als die von O2. Das heißt, je mehr CO2 in der Atmosphäre, die wir einatmen, vorhanden ist, desto weniger O2 können wir bei jedem Atemzug aufnehmen und gegen CO2 austauschen. Hinzu kommt, dass die Austauschrate der Membranen unserer Lungenbläschen von der Differenz der Konzentration an CO2 Innen zu Außen abhängt. Mit anderen Worten, die Aufnahmerate von O2 sinkt auch dadurch. Wenn auch nur leicht und noch kaum messbar, so ist der Effekt beider Faktoren der einer tendenziellen Anreicherung von dauerhaft präsentem CO2 im Blut.

Natürlich wird unser Körper, der über die besten derzeit verfügbaren Sensoren verfügt, das nicht zulassen wollen. Denn eine höhere CO2-Konzentration bedeutet für ihn, dass er für Ausgleich sorgen muss. Er „denkt“ die aktuell abgerufene Leistung des Körpers sei höher z. B. durch Sport, Arbeit oder Stress und erhöht daher Atemfrequenz, Blutdruck, Puls. Kurz: Er zieht alle Register, steuert gegen und wir werden den Anstieg von CO2 im Blut kaum messen können. Zumindest solange er im Veränderungsbereich eines normalen Lebens bleibt.

Was wir aber bemerken, ist ein steigender Regenerationsbedarf, oder eine abnehmende Leistungsfähigkeit, eine Zunahme von Kreislauf- und Atmungsrelevanten Krankheiten, mehr Phasen von Müdigkeit und ab einer bestimmten Anreicherung des Bluts mit CO2: Häufiger Kopfschmerzen oder Konzentrationsschwächen.

Ausgleichen können wir das nur durch mehr Sport, mehr Spazierengehen und mehr Ruhe bei ausreichend unverbrauchter Luft. Was zu Lasten der Arbeitseffizienz geht.

Und nicht vergessen: Auf Grund der 200 mal stärkeren Bindungsenergie von CO2 ans Hämoglobin reichert sich ein Mehr an CO2 in sich selbst verstärkender Weise stärker im Blut an. Der Ausgleichsaufwand steigt also weiter- die Zunahme körperlicher Folgen allerdings auch.

Unter dem Strich: Steigendes CO2 in der Atmosphäre verursacht bereits jetzt exponentiell steigende indirekte Kosten, welche über kurz oder lang vor allem die Wirtschaft betreffen, die sich aktuell noch an dem kostenlosen Abfalllager für CO2 – der Atmosphäre – schadlos hält. Hört man den herausgehobenen Vertretern der Wirtschaft, der Verbände und der von ihnen unterstützen politischen Kräfte zu, hat man keineswegs den Eindruck, als wären sich die Betreffenden dieser nun wirklich sehr einfachen Zusammenhänge auch nur im Ansatz bewußt. Und gerade bei sich selbst verstärkenden Effekten greift jede lineare Betrachtungsweise der Entwicklung zu kurz. Die einzige Linearität besteht in der dynamischen Verkürzungrate der verbleibenden Restzeit, um die Katastrophe aufzuhalten.

Zusammenhang 2: Der Vorrat an natürlichen Ressourcen gehört allen Menschen gemeinsam. Vor allem den nachfolgenden Generationen!

Diese These mag den meisten Apologeten und Elegikern einer rendite- und profitorientierten als „frei“ oder auch „sozial“ apostrophierten, aber in Wahrheit der Willkür großer Kriegskassen unterworfenen Marktwirtschaft gegen den Strich gehen, droht sie doch mit der Konsequenz, die Ausbeutung natürlicher Ressourcen begründet zu verteuern. Manche würden sogar sofort behaupten, das sei Kommunismus pur. Das stimmt allerdings nicht. Es ist Liberalismus pur.

Das derzeit geltende Paradigma der Wirtschaft lautet: „Höhere Preise bedeuten höhere Kosten und das kostet Arbeitsplätze!“ Weil ja Arbeitsplätze der Dreh- und Angelpunkt allen Lebens sind. Es scheint, als wäre es vollkommen irrelvant, wie es Menschen in ihrem Leben geht; wie sie mit den Herausforderungen zu recht kommen, mit denen Sie konfrontiert sind. Egal ob Gesundheit, Naturkatastrophen, steigende Lebenshaltungskosten: Hauptsache sie haben Arbeit. Dann ist alles gut, lautet die einfache Formel. Eingängig und leicht zu Glauben, aber zu 0% belastbar. Ob Menschen nun von der Arbeit leben können oder durch die Arbeit Schaden erleiden, oder sich buchstäblich arm arbeiten oder arm sparen, ist ohne Bedeutung.

Da verwundert es nicht, wenn bei jeder Diskussion immer ein Vertreter der Wirtschaft oder irgendein der Wirtschaft sich verpflichtet fühlenden Politiker aufsteht und kurzatmige Sätze sagt, wie: Wenn der Strompreis auch nur um einen Cent steigt, dann ist die XXX-Industrie weg und produziert bei Trump. Und damit jede Veränderung aus einem leicht erkennbar komplett kurzsichtigen Argument heraus zu unterbinden versucht. Selbst wenn das Argument noch so weit an jeglicher Lösung des Problems vorbei geht.

Dabei sollte doch klar sein: CO2-Emissionen verursachen bereits jetzt enorme Kosten, die sich nirgendwo abbilden. Die derzeitge Bewirtschaftung natürlicher Resourcen stellt spätestens nachfolgende Generationen vor das Problem, dass ihnen nichts hinterlassen wurde. Da bekommt die Idee der „Schwarzen Null“ doch gleich eine völlig andere Bedeutung.

Wir verhalten uns wie ein Mietwagenfahrer, der mit der goldenen Kreditkarte in der Hand Fahrzeuge mietet und sie dann bei leergefahrenem Tank am Strassenrand stehen läßt, während die Kreditkarte entweder nicht gedeckt oder gefälscht ist.

Feststellung 3:

Die nächsten Generationen werden kein Erdöl, Gas oder keine Kohle mehr verbrennen können.

Einmal, weil ihnen buchstäblich die Luft ausgeht und weil schlicht keine natürlichen Ressourcen mehr da sind, die man mit realiserbarem Aufwand ausbeuten könnte. Selbst wenn man so töricht wäre, so wie bisher weitermachen zu wollen.

Dabei ist es seit je her konstituierendes Grundprinzip der menschlichen Zivilisation, für die privilegierte Inanspruchnahme allgemein verfügbarer Leistungen, Produkte oder Ressourcen einen angemessenen Gegenwert zu bezahlen.

Gerade die Sichtweise der liberalen politischen und wirtschaftlichen Theorie, die faktisch weltweit Grundlage unserer Wirtschaftsform und Lebensweise ist – schließlich wurde sie ja aus den Phänomenen des realen Lebens abgeleitet – geht davon aus, dass alles, was – zumindest auf diesem Planeten – existiert, gemeinschaftlicher Besitz der gesamten Menschheit ist und erst durch Urbarmachung zu individuellem Besitz wird.

Wobei der hinzutretende demokratische Gedanke es erforderlich macht, dass alle anderen der Inbesitznahme von egal welchem Teil des gemeinschaftlichen Besitzes durch einen oder mehrere Individuen formell zustimmen müßten. Die Diskussion über das wie und wo und wann ist an dieser Stelle jedoch müßig. In der Praxis geht es so vor sich, dass der Nutzer an die Repräsentation bzw. Administration der Gemeinschaft einen Ausgleich bezahlt.

Feststellung 4: Die Emission von „Green House Gases“ wie CO2 beruht auf der physischen Verwendung in Form von Zerstörung gemeinsamen Besitzes der Menschheit und muss daher so vergütet werden, dass nachfolgende Generationen trotz der fehlenden Ressourcen weiter auf dem Planeten leben können. Wie bei jeder ganz normalen Inanspruchnahme für Aufwandsentschädigung oder Schadenersatz auf Grund persönlichen Verhaltens muss der Verursacher also so viel für seine Aktivität bezahlen, als nötig ist, um den Ursprungszustand oder ein Äquivalent desselben wieder herzustellen.

Das bedeutet: Ein fairer Preis für CO2 muss mindestens so hoch sein, wie es die Kosten für das recyceln und die Umwandlung in einen anderen, verwertbaren Stoff erforderlich machen. Mit anderen Worten, CO2 hat einen fixierbaren Mindestpreis und die Regierungen der Welt sind gehalten, diesen zur Kompensation der Folgen für ihre heutigen Staatsbürger oder in weniger demokratisch entwickelten Ländern für ihre Staatsangehörigen einzufordern.

Das Klimaschutzabkommen COP 21 von Paris bietet dazu einen idealen Ansatzpunkt, da sich hier eine überwältigende Mehrheit von Staaten zum Handeln verpflichtet hat.

Festestellung 4:

Das Thema verlagert sich also von der Zulässigkeit von Ressourcenverwendung – die eindeutig mit Ja zu beantworten ist – auf die Bezahlung eines angemessenen Preises durch den Entnehmer.

Herausforderung 1:

Nationale Alleingänge – sinnvoll oder nicht?

Darüber läßt sich trefflich streiten und jede Menge weitere Zeit vergeuden. Schweden hat seit 1991 eine CO2-Steuer und derzeit einen Preis von 150 € je Tonne oder 1,5 ct je 100 g.

Schweden ist dennoch eine gut aufgestellte und erfolgreiche Industrienation.

Es geht offenkundig also auch im nationalen Alleingang. Der „Abfärbeeffekt“ durch Vorbildwirkung bleibt allerdings nach nun 26 Jahren Besteuerung auf der Strecke. Ist also kein starkes Argument mehr für nationale Alleingänge.

Dazu kommt, dass nationale Alleingänge in der Regel bereits eher im Vorfeld an einheimischen Widerständen scheitern, als internationale Vereinbarungen.

Drittes und wesentliches Argument gegen nationale Alleingänge ist die damit unweigerlich verbundene Schlechterstellung im internationalen Wettbewerb. Ob diese dann jeweils im durch die Gegner eine effektiven CO2-Bepreisung aufgebauschten Umfang auch tatsächlich auftreten würde, sei dahingestellt.

Tatsache ist, das eine wirksam umgesetzte internationale Vereinbarung dieses Argument zuverlässig und vollständig entkräftet.

Zudem betrifft das Problemfeld via die gemeinsame und unteilbare Ressource „Atmosphäre“ schlicht alle Länder.

Daher bietet das Pariser Klimaprotokoll den geeigneten Ansatzpunkt für ein weltweites CO2– oder GHG-Regime.

Herausforderung 2:

Eine CO2-Bepreisung führt direkt zum Anstieg der laufenden Energiekosten für jeden Bewohner des Planeten und indirekt zum Anstieg seiner weiteren Lebenshaltungskosten.

Bereits geringe Zusatzkosten haben dabei spürbare Effekte. Stellen wir uns folgendes vor:

Ein durchschnittlicher Mensch in einem durchschnittlichen Land braucht 1.000 kWh Strom Jahr und 2.000 kWh Heizwärme. Wir sprechen hier von der Nutzenergie. Also das, was für den beabsichtigten Zweck tatsächlich genutzt wird!

Beides wird überwiegend aus fossilen Ressourcen bereit gestellt, wobei wir beim Strom Steinkohle ansetzen, beim Heizen Erdgas. Die Stromerzeugung habe eine Effizienz von 30%, die Gasheizung von 90%.

Der gegebene Gaspreis ohne Steuern, Abgaben und Transport sei 2,5 ct / kWh, der für die Steinkohle 2 ct / kWh.

Eine kWh aus Erdgas emittiert bei der Verbrennung 220 g, eine kWh aus Steinkohle 340 g.

Das Recycling einer Tonne CO2 nehmen wir mit Kosten von 150,00 € oder 1,5 ct./ 100 g an.

Da wir beim Bedarf von Endenergie ausgehen, müssen wir nachher (2. Schritt) noch um den Primärenergiefaktor ergänzen, um den Gesamtaufwand ab Kohletagebau oder Gasfeld abzubilden.

Der soll für beides bei 1,1 liegen.

Erstens gilt es die Effizienz zu betrachten, um von der Nutzenergie auf die Endenergie zu kommen: In Schritt 1 ergeben sich beim Strom 3.330 kWh und beim Gas 2.220 kWh auf Endenergie.

PE-Faktor: Damit kämen wir in Schritt 2 auf 3.670 kWh Strom und 2.440 kWh Wärme bei der Primärenergie. Die Berechnung der Primärenergie über den PE-Preis ist ihrer Natur nach virtuell. Man könnte genauso den Preis mittels PE-Faktor skalieren. Das Ergebnis wäre identisch.

Die Bereitstellungskosten am Erzeugungsort ohne CO2-Preis lägen damit bei

Strom: 3.670 kWh PE * 2,0 ct. Energiepreis Kohle = 7,4 ct / kWh ohne CO2-Preis.

Wärme: 2.440 kWh PE * 2,5 ct Energiepreis Gas = 6,1 ct / kWh ohne CO2-Preis.

Kommt eine CO2-Bepreisung hinzu und kosten 100 g CO2 1,5 ct, dann ergeben sich für jede kWh aus Kohle ein Aufschlag von 6,8 ct und für Gas von 3,3 ct.

Strom: 3.670 kWh PE * 2,0 ct. Energiepreis Kohle = 14,2 ct / kWh mit CO2-Preis.

Wärme: 2.440 kWh PE * 2,5 ct Energiepreis Gas = 9,4 ct / kWh mit CO2-Preis.

Mit diesen Handelspreisen ist Minimum zu rechnen. Dazu kämen Transport, Verteilung, Handelsmargen, Risikoprämien und Steuern. Während Transport und Verteilung nur indirekt steigen, steigen die preisabhängigen Zusatzkosten wie Steuern und Margen direkt als Prozentsätze.

Im Ergebnis verteuert sich Energie massiv und alle weiteren Produkte verteuern sich ebenfalls stark. Da dies zu spürbaren Kaufkraftverlusten speziell der einkommensseitig schlechter gestellen Menschen führt – für jeden steigt der Warenkorb um den gleichen Betrag, unabhängig von seinem Einkommen, muss daher ein gut definierter Teil der generierten Einnahmen zur gleichmäßigen Kompensation jedem einzelnen Bewohner des Planeten zurückgegeben werden.

Die Dringlichkeit dieser Umverteilung ergibt sich zudem bereits aus der Tatsache, dass die gesamten Ressourcen des Planeten per se zunächst einmal gemeinsamer Besitz aller Menschen sind und jede individualisierte und exklusive Verfügung darüber folglich allen anderen gleichermaßen zu Gute kommen muss, wie auch der Nutzungsaufwand über Marktpreise abgebildet wird. Allein deshalb sind weltweit in etwa gleiche Energiepreise schon eine logische Schlussfolgerung.

Dieses Set-Up würde zwar im Prinzip kein einziges Land und keinen Menschen benachteiligen und könnte daher von allen Unterzeichnern des Pariser Protokolls direkt umgesetzt und getragen werden. Doch wird jedes Land reklamieren, dass für eine Defossilierung (nicht Dekarbonisierung) ein Infrastrukturausbau erforderlich ist, der auch eingepreist werden muss.

Um hier ebenfalls Chancengleichheit zu wahren, müßte eine weltweite Emissionbepreisung eine Preiskomponente für denStaat enthalten. Wie z. B. den Grundtarif einer Energiesteuer von 2 ct / kWh.

Herausforderung 3:

Da es weltweit überwiegend nur Staaten gibt, in denen auf Grund der früheren Politiken massiver staatlicher Energieversorgung und des Mißbrauchs künstlich erzeugter, billiger Energiepreise zur politischen Lenkung sich die Erzeuger-Energiepreise im Grund auf dem ganzen Planeten weit unter den realen volkswirtschaftlichen Kosten befinden, hätte eine sofortige weltweite Erhöhung massive Folgen in jedem Land. Millionen Menschen und Unternehmen könnten sich die neuen Preise nicht leisten.

Vor allem da die politisch gesteuerte Unterbepreisung ja innerhalb der unvermeidlichen Marktfunktionen in jeder Gesellschaft dazu führt, dass Menschen auf eine zu angemessenen Energiepreisen passende Entlohnung ihrer Arbeitskraft zu verzichten geneigt sind, um den Arbeitsplatz nicht zu gefährden.

Das Mantra des Glaubens an „Billiger = Effizienter = Fortschritt“, welches im „Geiz ist Geil“ Marketing gipfelt, erweist sich hier als fataler Trugschluss.

Nichts desto trotz ist es notendig allen Betroffenen Zeit zu geben, sich an die neue volkswirtschaftlich sinnvolle Bewertung der Energiepreise anzupassen. Von daher ist es notwendig, nach der grundsätzlichen internationalen Einführung eine gestaffelte Steigerung der CO2-Bepreisung vorzunehmen.

Herangehensweise:

Eine wesentliche Grundlage meiner Überlegungen zu einer CO2-Bepreisung beruht folglich auf einem ähnlichen Gedanken wie ihn auch der Verband VKI jüngst geäußert hat:

Ein etappenweises Vorgehen.

Würde man die aktuellen Kosten für ein potentielles CO2-Recycling sofort auf das kWh umlegen, kämen wir tatsächlich auf ca. 1,5 ct / 100 g.

Die Tonne CO2 zu Methan zu verwandeln kostet laut Recherchen von Prof. Michael Sterner 80 €, andere Quellen geben 70 € oder sogar 90 € an. Es ist unter Strich aber erst mal Tofu, wie viel es ist. Schlicht, weil jede exakte Preisbenennung spekulativ ist, derzeit die zugehörigen Technologien zwar verfügbar, aber weder in Landes-, Bundes- oder gar Globalem Maßstab sofort nutzbar vorhanden sind und sich allein deshalb zunächst eine Abschätzung der potentiellen Kosten an Hand dieser vorläufigen Meinungen empfiehlt, deren Validierung im Lauf des Ausbauprozesses efolgen wird.

Hinzu kämen für einen Teil des gewonnen H2 und des synthetisierten CH4 deren Verflüssigung als einzig handelbare mobile Transportmöglichkeit. Allein deshalb empfiehlt sich auch hier schon eine weitgehend kleinteilige, dezentrale Aufstellung von Elektrolyseuren und anderen Anlagen, vor allem Verflüssigern, um die entstehende Abwärme direkt vor Ort nutzen zu können. Sehr lohnenswert wäre wohl die Planung und Realisierung eines eigenen CO2-Netzes parallel zum Erdgasnetz, an Stelle der typischen und letzlich irreführenden Endlagerungs-Strategie bzw. „Endlösung“-Strategie des unverändert umjubelten CCS.

Also, CCS ist inzwischen vor allem die Abkürzung für das in der BRD entwickelte „Combined Charching System“ für Elektrofahrzeuge und nicht mehr so sehr „Captured Carbon Storage“….

Das Einfangen des freien, atmosphärischen CO2, welches verschiedentlich mit Kosten von um die 35 € plus minus 5 € je Tonnen angegeben wird, ist ein weiterer Faktor. Für dessen Umsetzung sind allerdings noch längst nicht alle denkbaren Technologien entwickelt oder gar ausgedacht worden. Es ist bereits möglich, steckt aber noch in den Kinderschuhen.

Dazu kämen sicher noch Kosten für Handel und Verwaltung.

Deshalb würde ich für den Start mit 150 € / to kalkulieren. Was übrigens dem derzeit gültigen C02-Preis in Schweden entspricht. Schweden hat wie bereits erwähnt seit 1991 eine CO2-Steuer und gehört trotzdem zu den führenden Wirtschaftsnationen. Was also können die Schweden, was wir nicht auch könnten.?

Die verursachergerechte Verteilung kann sich indessen nur an der Masse des freigesetzten orientieren CO2 orientieren. Zudem ist es ein natürliches Bedürfnis jedes Staats, sich für seine Funktion verläßliche Einnahmequellen aufzubauen.

Wie kann man so eine faire Bepreisung also angehen?

Ich schlage also vor, dass jedem zum Einsatz kommenden Energieträger an Hand seiner spezifischen CO2-Emission pro kWh ein Faktor zu gewiesen wird.

Die spezifischen CO2-Emissionen jedes Energieträgers pro kWh sind bekannt und liegen zwischen 0 und bis zu 500 g CO2 pro genutzter kWh.

Ebenfalls klar dürfte geworden sein, dass 150 € / to. ein angemessener Prognosepreis sind, aus dem sich 1,5 ct. für 100 g CO2 ableiten lassen.

Für 100 g gilt deshalb als Bezugsgröße der Faktor 1. Sobald ein primärer Energieträger eine kWh Endenergie bereit stellt, dann soll der jeweils allgemein gültige CO2-Preis pro 100 g mit diesem Faktor multipliziert werden und als Aufschlag auf eine Energiesteuer von 2 ct / kWh bezahlt werden.

Wenn die Verbrennung von Erdgas 220 g CO2 pro kWh erzeugt, dann lautet der Faktor 2,2, bei Steinkohle mit 340 g CO2 /kWh = 3,4; für alle anderen Primärenergieträger gilt entsprechendes. .

Zusätzlich ist jeder Energieträger wie im Beispiel gezeigt mit einem so genannten Primärenergie-Faktor behaftet, der den Zusatzaufwand für die Beschaffung (Abbau, Exploration, Transport) adressiert.

Für Erdgas, Erdöl, Steinkohle und Braunkohle ist das derzeit 1,1; für Strom im deutschen Strommix ist der Wert inzwischen 1,8, für Biomasse 0,2 und für PV-Strom 0

Die Formel für die Steuer lautet also:

CO2-Tax = (Q * PE-Faktor * Emissionsfaktor +Energiesteuer) * 1 ct.

Die Energiesteuer bekommt der jeweilige Staat, den Aufschlag soll der IWF verwalten und z. B. an jeden Erdenbürger als eCash auszahlen.

Zur Nachprüfung: 150 € angenommener Recyclingkosten pro Tonne sind, wenn ich mich nicht irre, 15.000 ct. / 1.000.000 g. Oder 15 ct / 1.000 g oder 1,5 ct. 100 g.

Jede kWh importierte Steinkohle würde dann mit (1 * 1,1 * 3,4 + 2) ct. beaufschlagt. Was ungefähr 5,75 ct. / kWh ausmacht. Das wäre schon deutlich spürbarer.

Allerdings ist für die Stromerzeugung noch die Effizienz der Kraftwerke zu berücksichtigen. Da diese vorab nicht genau bestimmt werden kann, bleiben an dieser Stelle nur der Wirkungsgrad des Kraftwerks oder die durchschnittlichen Effizienzen der vergangenen Jahre. 0,3 bzw. 30% für den Wirkungsgrad wären angemessen. Für die Erhebung der Steuer wäre das allerdings uninteressant, weil die Steuer ja bereits bei Import / Förderung / Gewinnung erhoben wird. Den Grundtarif von 2 ct./kWh erhält das Land, in dem der Ort des Verbrauchs liegt. Der Emissionszuschlag geht an jeden Menschen direkt, also auch an die Bewohner des Landes, in dem die fossile Ressoruce ursrünglich gefördert wurde.

Der Effekt wirkt sich nur bei den Betriebskosten aus. Der Steuerzuschlag käme im Fall der Steinkohle mit 19,17 ct. beim Verbraucher als Kosten an. Was nicht nur für private, sondern vor allem auch für die Industrie zu viel auf einmal wäre.

Deshalb noch mal der Vorschlag in iterativen Schritten – also etappenweise – vorzugehen und bei 0,15 ct / kWh PE-Energie nach der Klammer zu beginnen und diesen Betrag jedes Jahr um 0,15 ct zu erhöhen.

Die wesentlichen Vorteile sind die konstante Umstrukturierungsgeschwindigkeit, der stetig wachsende Anreiz auf RES zu setzen und die machbare Gewöhnung. Löhne und Preise können langsam nachziehen und ein bewußteres Verhalten fördern.

Unternehmen können sicher sein, dass ihre Kostenerhöhungen alle Mitbewerber weltweit gleichermaßen betreffen.

Verweigerer-Staaten, wie derzeit die USA, müssen nicht teilnehmen, werden aber dann mit Exportzöllen auf eingesetzte Energie und keinem Erlass der Energiesteuer bei Import aus einem Teilnehmerland konfrontiert. Darüberhinaus bekommen ihre Bürger keine Ertragszuweisung aus dem internationalen Klimasteuer-Fonds, der durch die Abgabe automatisch beim IMF entsteht.

Vor allem ist es möglich während des gesamten Prozesses die Wirkungen beobachten und korrgierend eingreifen.

Wichtig ist, bei der Energie aus dem Circulus Vitiosus des Erhalts der Wettbewerbsfähigkeit zu kommen und dabei die Verweigererstaaten unter Druck zu setzen.

Letzlich bewirkt dieses System einen massiven und nachhaltigen Anstoss für alle bei der sinnvollen Verringerung der Emissionen und verändert das Lohn- und Preisgefüge hin zu einer realitischen und in die Zukunft weisenden Bepreisung von Energie.

Es ist nahezu aufkommensneutral, bedeutet keinerlei Kosten für die teilnehmenden Staaten, sondern vergrößert sogar deren Einnahmebasis, schafft damit Spielräume an anderen Stellen und ermöglicht, alle Arten der Förderung und Subventionen für die Energiebereitstellung aus RES vollständig zu beenden, da die sachgerechte Einpreisung der Emissionen die derzeit noch immer wirksamen Nachteile der RES und der verknüpfbaren Speichertechnologien endgültig aufhebt.

Der dadurch zu erwartende Investitionsboom beruht auf energetischer und ökologischer Effizenz, vergrößert das Wachstum automatisch und sorgt für Nachhaltigkeit.

Hierzu Nein zu sagen, kann mit rationalem Verstand nicht begründet werden. Nur mit Glauben, Meinen oder Größenwahn.

Plädoyer:

Wir können es. Wir dürfen es. Wir sind gut beraten, es anzupacken.

Machen wir es!

Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 7

Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 7

6 Globaler Ausblick

– „Budgetansatz“ aus der Klimapolitik

– Wenn jeder auf der Welt so viel Energie verbraucht wie wir Deutschen in Zukunft, wird nicht mehr Energie benötigt, als heute erzeugt wird!!

– Genügend Rohstoffe für eine weltweite nachhaltige Energieerzeugung vorhanden?!

– Umbau des Weltwirtschaftssystems zu einem nachhaltigen kostet 2-3% des Weltbruttosozialprodukts, Förderung und indirekte Kosten der fossilen Stromerzeugung kosten 6,5 % des Weltbruttosozialprodukts- Studie des IWF 2015 (Vortrag D. Messner, DIE)

Energiesubventionen am Pranger:
http://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/energiepolitik/subventionen-fuer-energie-hoeher-als-ausgaben-fuer-gesundheit-13601362.html
Die Länder der Welt subventionieren den Einsatz von Energie in diesem Jahr mit 5,3 Billionen Dollar. Das behauptet zumindest der Internationale Währungsfonds (IWF) in Washington. Das sei ein schockierendes Ergebnis, schreiben die Autoren dieser Studie. Die Summe entspricht 6,5 Prozent des globalen Bruttosozialprodukts und übersteigt damit die globalen Ausgaben für Gesundheit.

Eine marktwirtschaftlich adäquate Behandlung der Energieversorgung ist weltweit nach wie vor weit von der Realität entfernt.

Nahezu überall ist es nach wie vor Usus, die Bereitstellung von Energieträgern entweder massiv zu subventionieren oder – und das geschieht im Übermaß – von den Kosten zur Wiederinstandsetzung und zum Erhalt der Lebensgrundlagen durch nachhaltige Fehlbewirtschaftung freizustellen.

Jede Hausfrau, jeder kleine Kaufmann und jeder Landwirt weiss, dass er seine Grundlagen erhalten muss, seine Ressourcen schonen muss und seine Leistungskraft nicht über deren Kapazität hinaus strapazieren darf.

Eigentlich will jeder politisch Konservative Mensch – und die stellen weitaus die Mehrheit – seine Gegenwart sichern, seiner Familie einen vor allem sicheren Platz zum Leben bieten und seinen Nachkommen auch genau diese weitergeben. Trotzdem setzen gerade konservative Politiker weltweit nirgends eine diese Grundbedürfnisse gewährleistende Politik um.

Zumindest den Sonntags- und Parteitagsreden nach will so ziemlich jeder linke Politiker – egal ob Sozialdemokrat, Sozialist, Grüner oder Linker, Syriza oder Podemos, genau das auch. Der politische „Wettbewerb“ bezieht sich lediglich auf die Methode und die Ausgestaltung,

Von den angeblich Liberalen Politkern und Parteien erhält man dazu keine Haltung, was aber in erster Linie daran liegt, dass es keine liberalen Parteien mehr gibt und niemand mehr den politischen Liberalismus versteht und würdigt.

Betrachten wir die Themen Energieversorgung, volkswirtschaftlich zukunftsfähige Bewirtschaftung und Rentabilität und faire Teilhabe zusammen, können wir zwar weiterhin zulassen oder gar selbst dafür sorgen, alle möglichen Verknüpfungen mit Nebenaspekten unter verschiedenen ideologischen Sichtweisen zu einem kaum durchschaubaren Gewirr vermengen und den normalen Bürger, der schlicht weder Zeit noch Ressourcen hat, sich mit derart komplexen Zusammenhängen zu befassen, immer weiter davon wegtreiben, sich damit zu beschäftigen.

Doch eine zentrale Erkenntnis lässt sich rational. Objektiv und nüchtern über alle Meinungsverschiedenheiten hinweg feststellen:

Energie wird viel zu billig bewertet, gehandelt und in Ihrer Bedeutung zu geringgeschätzt.

Eine der grundlegenden Fehlsteuerungen im Denken liegt in der – auch auf anderen Politikfeldern – stets wiederkehrenden These, dass Strom, Benzin, Öl, Gas usw. zu teuer sind. Eines der dominantesten Kantinen- Büro- und Stammtischthemen ist immer wieder der Anstieg von Spritpreisen. Bei Heizöl und Strom ist das übliche Gejammer zwar nicht so groß – und die geringe Zahl an tatsächlich den Lieferanten wechselnden Verbraucher deutet eher darauf hin, dass diese Preise eigentlich belanglos sind – doch der Punkt ist, dass kein einziger Politiker den Mut hat, die weit verbreiteten Fehleinschätzungen, den vereinfachenden Irrglauben die Zusammenhänge klar, transparent und nachdrücklich öffentlich zu kommunizieren. Dabei wäre gerade das die Aufgabe eines wirklich fähigen Wirtschaftsministers.

Das Phänomen besteht weltweit. In Argentinien zum Beispiel wurde ein neuer Präsident gewählt, der die Subventionen für Strom, Gas und öffentlichen Verkehr massiv gekürzt hat, um Spielräume für sein Budget zu schaffen und der in der Folge mit massiven öffentlichen Protesten konfrontiert ist, da die Preise bis zu 600% gestiegen sind.

Das argentinische „Marktmodell“ für Strom ist zwar ein anderes als hier, aber einzelne Bestandteile zum Beispiel des Strompreises lassen sich sehr gut nebeneinanderstellen. Die wirtschaftlichen Grundlagen sind wie in Europa oder der BRD, denn für die primären Energieträger gelten Weltmarktpreise. Die Einkaufsbedingungen sind also gleich.

Nun kostet die KWh Strom in Argentinien zwischen 2 und 4 Eurocent – nach der Preisanpassung. Die Produktion jedoch kostet dort wie hier zwischen 1 ct/kWh für Wasserkraft und brutalen 15 – 25 ct/kWh für Atomkraft. Obwohl die Reaktoren alt sind. Warum? Weil sie von einem deutschen Unternehmen einst geliefert und mit gewaltigen, sehr teuren Schulden refinanziert werden. Auch dort werden keine Folgekosten eingepreist. Schlimmer noch: Man plant ein neues AKW und Europa lockt mit süßen Angeboten.

Wir brauchen uns nichts vormachen:
So lange kein weltweiter Konsens samt effektiver Durchsetzungsmethoden darüber besteht, dass
Energieträger und Erzeugung nicht weiter subventioniert werden dürfen
Sämtliche Folgekosten samt der Schuldentilgung für Altanlagen endlich vollständig eingepreist werden
Jedes Land ohne jeden Kompromiss den Mut aufbringt, die damit verbundenen Preiserhöhungen für jeden Energienutzer durchzusetzen und dafür nötigenfalls auf spezifische Steuereinnahmen zu verzichten
Die Handelssysteme für sämtliche Energieprodukte, Komponenten, Erzeuger und jede Art der zugehörigen Anlagentechnik fair, transparent und im Sinne der öffentlichen Daseinsvorsorge durch staatliche Garantien gesichert finanziert werden.
Solange diese strukturellen Herausforderungen nicht bewältigt werden, wird dieser Machtkampf der Partikularinteresen, kleinlichen Eifersüchteleien und Streitereien weitergehen und vor allem sich der Aspekt der Umweltfolgen genau so negativ weiterentwickeln wie bisher.
Das weitgehend undemokratische Amalgam der bisherigen Eliten, Wirtschaftsführer und etablierten Politiksysteme samt ihrer Besatzungen hat so gut wie nichts zum Positiven verändert und wird es auch nicht schaffen, da die Verzahnung mit Partikularinteressen zu eng ist und zu wenig Handlungsspielraum der Politik besteht.

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Meinen und Glauben sind meine Sache nicht. Ich will alles selbst nachprüfen können.

Ich erstelle Expertisen, berate, erstelle Konzepte für Kommunen, Unternehmen, Privatleute und beantworte Fragen.

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Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 6

5 Der Weg zum Ziel

5.1 Noch einhundert Jahre warten?

Der Ausbaupfad des EEG: So, wie die Bundesregierung es betreibt, dauert die Energiewende noch 500 Jahre oder bis kein Stück fossiler Brennstoff mehr das ist.

Auf diesem Weg sich das Petitum von Peter Altmaier während seiner Amtszeit als Bundesumweltminister erfüllen: „Die Energiewende muss und wird immer Ziel der Bundesregierung bleiben!“ (Sommer 2013 Rede vor der HWK Augsburg).

Logisch von Herrn Altmaier gedacht: Wenn etwas immer Ziel bleiben soll, darf es nie erreicht werden. Sonst wäre es ja kein Ziel mehr.

Studie der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (htw):

„Anforderungen an den Ausbau erneuerbarer Energien zum Erreichen der Pariser Klimaschutzziele unter Berücksichtigung der Sektorkopplung“ http://pvspeicher.htw-berlin.de/sektorkopplungsstudie/

5.x Sündenfall Kohle-Subventionen

5,3 Billionen Dollar Subventionen für fossile Energien:
https://www.energie-und-management.de/nachrichten/detail/oecd-bemaengelt-subventionen-111371
OECD bemängelt Subventionen:
https://www.energie-und-management.de/nachrichten/detail/oecd-bemaengelt-subventionen-111371

Subventionen in die Energiewirtschaft – Das Geld geht an die Falschen:
http://uni.de/redaktion/geld-an-die-falschen-subventionen-in-die-energiewirtschaft

Hunderte Milliarden Dollar für fossile Energien:
http://www.wiwo.de/technologie/green/tech/subventionen-hunderte-milliarden-dollar-fuer-fossile-energien/13552464.html

http://dip21.bundestag.de/dip21/btd/18/068/1806834.pdf
„Europe’s Dark Cloud“: http://wwf.fi/mediabank/8633.pdf
http://www.deutschlandfunk.de/wwf-studie-zu-kohlekraftwerken-europa-unter-der-staubglocke.697.de.html?dram:article_id=359180
http://www.sueddeutsche.de/wissen/luftverschmutzung-toedliche-kohle-glocke-ueber-europa-1.3063507

Typische Schadstofffracht Kohlekraftwerk:
[UBA b] Stromsparen – Schlüssel für eine umweltschonende und kostengünstige Energiewende, 2015, Seite 23
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/hintergrundpapier_stromsparen_web.pdf
Abgleich mit europäischer Datenbank! Typisches deutsches Kohlekraftwerk auswählen.

5.x Die Lügenwelt des Stromnetzausbaus

– DENA-Studie I und II, Sturmtief „Xaver“

– Redispatchment-Maßbahmen – die schlechte Kommunikation der Regelzonen

Bei vollständiger Stromversorgung durch Erneuerbare Energien sinkt der Übertragungsbedarf von 602 TWh auf 394 TWh im Jahr

https://www.vde.com/de/verband/pressecenter/pressemeldungen/fach-und-wirtschaftspresse/2015/seiten/38-15.aspx

Die Versorgung mit Energie betrifft ausnahmslos alle, die gesamte Gesellschaft. Heute getroffene Entscheidungen haben weitreichende Auswirkungen bis weit in die Zukunft. Viele teils kostenintensive Maßnahmen sind nicht mehr rückgängig zu machen. Deshalb, weil alle betroffen sind, sollten auch alle das Recht haben mit zu entscheiden. Aber die grundsätzlichen Entscheidungen sind längst getroffen, die Bürger als Erbringer der Wirtschaftsleistung zur Bezahlung der Rechnung einmal mehr weitgehend außen vor gelassen.

http://www.dena.de/fileadmin/user_upload/Publikationen/Erneuerbare/Dokumente/Endbericht_dena-Netzstudie_II.PDF

Und zwar ohne die Bürger einzubeziehen oder zu fragen. In diversen Informationsveranstaltungen der BNetzA oder der ÜNB wird nur über Einzelheiten auf der Grundlage bereits festgelegter Grundsatzentscheidungen informiert. Statt eines ergebnisoffenen Dialogs, geht es um Beschwichtigung, Belehrung und Bestätigung der für partikulare Interessen großer Konzerne geeigneten Maßnahmen. Mit dem Thema Energie haben diese Maßnahmen zumeist nichts zu tun, dafür umso mehr mit Renditen und lukrativen Anlagemöglichkeiten. Wo der „freie“ Kapitalmarkt keine Renditen mehr erwirtschaftet, sucht das Kapital dann eben staatlich garantierte Gewinne, um den Bürgern weiterhin vermeintlich lukrative Finanzprodukte zu verkaufen, die sie durch die Hintertür doppelt bezahlen.

Diese Grundsatzentscheidungen sind zumindest fragwürdig. Denn wie läuft das in der Umsetzung ab? Als Folge solcher Entscheidungen werden die Übertragungsnetzbetreiber aufgefordert sogenannte Szenariorahmen zu erarbeiten. Auf deren Grundlage werden dann, ebenfalls von den ÜNB, die Ausbaupläne zum Netzausbau erarbeitet. Diese bereits sehr konkrete Planung wird der Bundesnetzagentur zugearbeitet. Die Aufgabe der BNetzA besteht gemäß ihrem Auftrag darin die Aufrechterhaltung und der Förderung des Wettbewerbs zu prüfen. Zu einer umfassenden technischen Prüfung ist die BNetzA weder beauftragt noch in der Lage.

Um es genauer und nachvollziehbar zu beschreiben: Es geht beim Netzausbau um die Sicherstellung von Versorgung mit Strom. Dazu werden in jedem Netzabschnitt die bereits gestellte Leistung nach einem bestimmten Zeitabschnitt – in der Regel ein 15 Minuten Intervall / Viertelstunde – betrachtet und dokumentiert. Warum eine Viertelstunde? Nun, weil das der Modus der Messungen und Abrechnungen für Strom ist. Für jeden Netzabschnitt, jede netzebene und jeden Bilanzkreis werden alle 15 Minuten die Leistungsdaten erhoben und die Energiemengen gemessen und dokumentiert.

Diese gelieferten Leistungen und die korrespondierenden abgefragten Lasten sind jedoch nicht das ganze Jahr konstant. Ein Jahr hat 8.760 Stunden, entsprechend 35.040 Viertelstunden und daher ebenso viele real messbare Zustände mit wechselnden Daten.

Wer nun denkt, um die durchgehende Versorgung sicherzustellen würde ein typisch auf maximale Sicherheit bedachtes konservatives Strommanagergehirn einfach in jedem Netzabschnitt die höchsten auftretenden Lasten/Leistungen und Energiemengen betrachten, der wird erstaunt feststellen, dass genau das nicht der Fall ist. Auf welcher Grundlage die für den Netzaufbaubedarf gewählten Intervalle – es handelt sich immer nur um ein beliebiges Intervall von 35.040 verfügbaren – ist nicht nachvollziehbar. Falls sich darüber überhaupt jemals jemand Gedenken gemacht hat, denn es gibt nirgends eine Behörde, die all diese Daten komplett zur Hand hat und auch kein Unternehmen, dass all diese Daten zusammen betrachten kann. Nein, die Datengrundlage für die Beurteilung der Vorschläge zum Netzausbau durch die BnetzA kommt von ein paar wenigen großen Energiekonzernen, in dem Fall Übertragungsnetzbetreibern.

In der Realität wäre das in etwa so, als würde man die Produktionsdaten von vier Großbrauereien an einem einzigen Nachmittag betrachten um daraus den Bierkonsum der gesamten Bundesrepublik zu berechnen und zu planen.

Kein Wunder, dass die gelieferten Ergebnisse umstritten sind, die BnetzA selbst keine solide Verifizierung liefern kann, und regelmäßig bezüglich ihrer Validität eine kaum wahrnehmbare Halbwertszeit aufweisen. Wie aber kann auch nur ein halbwegs vernunftbegabter Bürger dann darauf vertrauen, dass solche Grundlagen für Planungen über 50 Jahre und mehr tauglich sind.

Darüber hinaus erstaunt es, dass die Vertreter der BnetzA fachlich fast ausschließlich aus Juristen bestehen, die über keine ausreichend tiefe technische Expertise verfügen.

Die Grundlagen und Voraussetzungen der durch die ÜNB erarbeiteten Szenariorahmen und Ausbaupläne sind teilweise nicht öffentlich zugänglich.

Es ist klar zu erkennen: Es gibt kein Korrektiv. Was einzig noch bleibt ist der Widerstand, die Forderung der Bürger nach einer umfassenden Beteiligung an der Gestaltung der Energiewende. Aber genau das ist nicht möglich. Die technische Umsetzung der Energiewende ist sehr komplex und erfordert umfangreiche Sachkenntnisse auf vielen Fachgebieten. Wie kann ein einzelner Bürger das leisten? Um bestimmte Entscheidungen zu hinterfragen sind technische Sachinformationen notwendig. Diese Informationen werden jedoch für vertraulich erklärt. Damit wird klar, dass eine qualifizierte Mitarbeit nicht nur nicht erwünscht ist sondern auch unter Strafandrohung verhindert wird.

5.x Das neue Wirtschaftswunder

Umweltbundesamt: „Ökologische Modernisierung der Wirtschaft durch eine moderne Umweltpolitik“

http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/uib_02_2016_oekologische_modernisierung_der_wirtschaft_durch_eine_moderne_umweltpolitik_0.pdf

Investitionssumme für den Aufbau der notwendigen Erzeugungs- und Speicherkapazitäten, Elektromobilität; Powershift: Grenzenlose Freiheit? Was alles in einem Elektroauto steckt

http://power-shift.de/?p=1771, CO2-Aufwand Elektroauto:

http://www.zeit.de/mobilitaet/2014-01/elektroauto-energiebilanz/seite-2

Arbeitsmarkt: Die Bundesregierung handelt verantwortungslos: Automobilindustrie vor großen Umwälzungen – Energiewende löst das Arbeitsplatzproblem

Mit der Energiewende wird die Rente sicher: – Die Energiewende spart der Volkswirtschaft jedes Jahr 200 Mrd. Euro

zusätzlicher Energieaufwand (vermutlich auch CO2-Ausstoß) durch die Produktion der zusätzlichen Anlagen der erneuerbaren Energie (zum Beispiel durch Solarthermiemodule, Photovoltaikmodule, Batteriespeicher, wenn sie nicht in Südostasien gefertigt werden; Windkraftanlagen, Montageaufwand)
„Energiewende ist ressourcenblind“
http://green.wiwo.de/verbrauch-von-rohstoffen-energiewende-ist-ressourcenblind/

5.x Der technische Übergang

Maßnahmenkatalog – Ergebnis des Dialogprozesses zum Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung
http://www.klimaschutzplan2050.de/wp-content/uploads/2015/09/Massnahmenkatalog-3-1-final-Ergaenzungen-Anpassungen1.pdf
http://www.klimaschutzplan2050.de/ergebnis/ergebnis-des-dialogprozesses-der-massnahmenkatalog-3-1/
„Kopernikus-Projekte“ der Bundesregierung erwähnen:
https://www.bmbf.de/de/sicher-bezahlbar-und-sauber-2624.html
https://www.kopernikus-projekte.de/projekte

Im Zuge der Energiewende wird sich die Bereitstellung der Energie von einer „versorgenden“ zu einer „selbstversorgenden“ Struktur wandeln. In der Vergangenheit wurde der Strom hauptsächlich von Großkraftwerken erzeugt und über die verschiedenen Netzebenen gewissermaßen „von oben“, der höchsten Spannungsebene „nach unten“ zu einer niederen Spannungsebene verteilt. Mit dem wachsenden Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung wird immer mehr Strom in die unteren Spannungsebenen eingespeist und muss der herrschenden Vorstellung nach dann bei einem regionalen Stromüberschuss über höhere Spannungsebenen verteilt werden. Mit diesem Stromfluss in beide Richtungen sind große technische Herausforderungen verbunden. Das Problem ist, dass bereits heute weit mehr als eine Million Stromerzeugungsanlagen deutschlandweit in unterschiedliche Spannungsebenen, mit wechselnder Leistung und witterungsabhängig – und damit zeitlich eingeschränkt prognostizierbar – den Strom in ein mit vier Regelzonen [2.1d] zentral organisiertes Netz einspeisen. Eine Regelzone ist aber bereits ein dezentrales Netzgebilde, welches unter Einschränkungen Inselfähig ist. In den letzten Jahren mussten die Energieversorger immer mehr kurzfristige Eingriffe in die Leistungssteuerung (die sogenannten „Redispatchment-Maßnahmen“) vornehmen, um die Stromerzeugung mit dem Stromverbrauch im notwendigen physikalischen Gleichgewicht zu halten. [2.1e] Wenn nun im Rahmen der Energiewende der Strom von mehreren Millionen zusätzlicher Anlagen der Erneuerbaren Energien eingespeist und gemanagt werden soll, wird angeblich die Gefahr eines Ausfalls von großen Teilen der Strom- und damit auch der Energieversorgung oder sogar eines totalen Ausfalls („Black-Out“) mit katastrophalen Folgen immer größer. Inwieweit ein 100%-EE-Szenario unter Ausnutzung aller möglichen Quellen auf Basis der zu erwartenden Einspeiseleistungen und Mengen sich auswirkt wurde freilich noch nie betrachtet oder gar nur bedacht. Die enorme Anzahl von Stromerzeugungsanlagen wird angeblich nur noch durch eine verstärkte Automatisierung handhabbar aber nicht wirklich beherrschbar. Dahinter steckt allerdings die herkömmliche Betrachtungsweise, dass die Erzeugung der Anforderung direkt entsprechen muss. Speicherung, Lastmanagement, sektorale Produktionsverschiebungen, etc. werden auch hier nie in die Überlegungen einbezogen. Die entsprechenden Algorithmen wurden von Menschen erdacht und können Fehler enthalten. Es ist mit den aktuell angewandten Mitteln nicht möglich alle technischen Ausfälle von Netzkomponenten oder Betriebsstörungen mit ihren Kettenreaktionen in einem derart komplexen Versorgungssystem vorherzusagen und hierfür Lösungen zu programmieren. Hinzu kommt die zunehmende Gefahr von „Cyberangriffen“, das bewusste kriminelle Suchen nach Sicherheitslücken und Fehlfunktionen, mit dem Ziel, die Versorgungsstruktur lahm zu legen.

https://www.youtube.com/watch?v=AzEmvX8_1jc

Im Verbundprojekt „Intelligente Notstromversorgungskonzepte unter Einbeziehung Erneuerbarer Energien“ hat das Bundesministeriums für Bildung und Forschung die großen Gefahren länger anhaltender, großflächiger Unterbrechungen der Stromversorgung für Wirtschaft und Gesellschaft thematisiert und Strategien erforscht, mit denen im Krisenfall eine Minimalversorgung gewährleistet werden kann.

Ebenso hat das Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim deutschen Bundestag die Folgen eines Black-Outs für die Gesellschaft in einer Studie beschrieben [2.1f] Ein genereller Lösungsansatz ist eine dezentrale Energieversorgung mit „inselfähigen Netzen“: Inselfähig heißt, dass sich innerhalb einer regionalen oder lokalen Versorgungsstruktur („Insel“) eine möglichst ausgeglichene Leistungsbilanz aus Erzeugern und Verbrauchern bilden lässt. In der VDE Studie „Der zellulare Ansatz“ wurde diese Möglichkeit untersucht.

https://d2230clyyaue6l.cloudfront.net/wp-content/uploads/VDE_ST_ETG_GANN_web.pdf

Dabei sind die einzelnen Inseln durch ein übergeordnetes Netz verbunden. Das grundsätzliche Ziel ist es, die benötige Leistung aus dem übergeordneten Netz bzw. die Stromlieferung in das übergeordnete Netz möglichst klein zu halten. Es ist leicht zu erkennen, dass die Lastflüsse im übergeordneten Netz dann völlig andere sind als bei der heutigen zentralen Netzstruktur.
Das Teilprojekt „C/sells“ des Förderprogramms „Schaufenster intelligente Energie“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (Beginn Herbst 2016) setzt hier an, in dem eine Netzstruktur mit unterschiedlich großen Inseln gebildet und untersucht werden soll. Die Erwartung ist, dass damit eine effiziente und wenig störanfällige Energieinfrastruktur entsteht.
Im Teilprojekt „enera“ des gleichen Förderprogramms ist zudem die Datensicherheit bei der digitalen Vernetzung von Verbrauchern und Erzeugern einer der Arbeitsschwerpunkte [2.1.g] Der Datenaustausch muss dabei auf das unbedingt notwendige Maß mit höchsten Sicherheitsstandards begrenzt werden.
Dabei bedarf es nachdrücklicher Implementierung der Erweiterung sämtlicher Netzschnittstellen (Umspannwerke, Einspeisepunkte, Ausspeisepunkte, Trafostationen) um hinreichend große Akkuspeicher, durch die eine durchgängige Verknüpfung der Daten von der Erzeugung bis zum Endverbraucher im Detail überflüssig wird.
Die Versorgung mit Elektroenergie gehört, wie bereits an anderer Stelle gesagt, zur öffentlichen Daseinsvorsorge. Das heißt die Versorgung mit Elektroenergie muss unter allen denkbaren Umständen sichergestellt sein. Sicher wird der Grad der Sicherstellung von den Umständen abhängen und nicht 100% sein. Aber die für die Gesellschaft essenziellen Bedürfnisse müssen absolut vorrangig abgesichert werden. Für die Zeit des Übergangs von der Versorgung mit fossilen bis zur vollständigen Versorgung mit regenerativer Energie brauchen wir Übergangslösungen. In den Szenariorahmen der Übertragungsnetzbetreiber wird nur ein Anteil bis ca. 50 % EE berücksichtigt. Die notwendigen Maßnahmen zu 100 % EE werden also nicht geplant und fossile Erzeuger werden auch weiterhin zur laufenden Stromerzeugung eingesetzt. Von heute bis zum 100 % Zeitpunkt sind noch fossile Energieerzeuger notwendig. Diese Kraftwerke sollen aber zur laufenden Stromerzeugung nicht eingesetzt werden sondern dienen ausschließlich als Reserve.
Zuerst sind das die Gaskraftwerke als heiße Reserve, da diese auch mit Power to Gas Brennstoff betrieben werden können. Sie spielen also auch nach dem Ende von Kohle, fossilem Gas und Öl eine wichtige Rolle. Steinkohlekraftwerke werden als kalte Reserve konserviert und betriebsbereit vorgehalten. Sie erhalten einen definierten Kohlevorrat und werden nur im absoluten Ausnahmefall angefahren. Diese Maßnahmen sind so lange notwendig bis wir technisch in der Lage sind die gesamte benötigte Energie für einen festgelegten Zeitraum zwischenzuspeichern.

Meine Meinung: Bitte den Abschnitt etwas genauer ausführen und Leistung und Energie getrennt betrachten!

Der Umbau der Netzinfrastruktur hat zwei unterschiedliche Ziele:

die Sicherstellung der Versorgung der Bürger unseres Landes mit Energie im Sinne der öffentlichen Daseinsvorsorge und

die Erhaltung und Stärkung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit der
Energieindustrie- Stromexport.

Der zweite Punkt ist das ausschließliche Ziel und wird bereits in der dena-Netzstudie II so definiert. Man könnte zu dem Schluss kommen, dass der erste Punkt damit automatisch erfüllt wird. Das ist jedoch ein Trugschluss. Das Problem ist, dass tausende Einspeiser an unterschiedlichen Stellen, auf unterschiedlichen Spannungsebenen, mit unterschiedlicher Kapazität, zu vorher nicht bekannten Zeitpunkten in ein zentral organisiertes Netz einspeisen. Ein solches Gebilde ist ein Widerspruch in sich. Eine massenhafte und weiterhin wachsende dezentrale Einspeisung von Elektroenergie soll mit einer zentralen Versorgungsstruktur verknüpft werden. Bereits in /3/ wird durch Fachleute davor gewarnt. Man kann die physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf Dauer nicht ignorieren. Aber jedes technische System hat eine Toleranzschwelle, sowohl positiv als auch negativ. Diese zentrale Versorgungsstruktur wird nur durch verstärkte Automatisierung handhabbar, unter normalen ungestörten Bedingungen, aber nicht beherrschbar unter Stress, unter unvorhersehbaren Betriebsbedingungen. Die dazu notwendigen Programme und Algorithmen sind grundsätzlich nicht fehlerfrei. Nicht vorhersehbare Zustände und Fehler im Versorgungssystem können unvorhersehbare Kettenreaktionen auslösen. Wesentlich schwerwiegender sind jedoch Cyberangriffe, das heißt das bewusste Suchen nach Sicherheitslücken und Fehlfunktionen. Das führt im Extremfall zum gezielt herbeigeführten Versagen der Energieversorgung des ganzen Landes – zum Blackout.

Der Weg aus diesem Dilemma ist der Aufbau einer konsequenten dezentralen Versorgungsstruktur. Was bedeutet das im Einzelnen?

Die beschriebenen Vorgänge finden sich auch in einer dezentral organisierten Versorgungsstruktur wieder. Dazu werden innerhalb der vorhandenen Struktur inselfähige Netze gesucht und technisch organisiert. Inselfähig heißt, dass sich innerhalb der Insel eine ausgeglichene Leistungsbilanz aus Erzeugern und Verbrauchern bilden lässt. Die einzelnen Inseln sind sehr wohl durch ein übergeordnetes Netz verbunden. Das grundsätzliche Ziel einer Insel ist aber eine ausgeglichene Leistungsbilanz. Die benötige Leistung aus dem übergeordneten Netz, Lieferung oder Bezug, soll möglichst klein sein. Es ist leicht zu erkennen, dass die Lastflüsse im übergeordneten Netz völlig andere sind als bei einer zentralen Netzstruktur. Angestrebt wird also ein Zustand bei dem aus dem übergeordneten Netz kein Strom entnommen wird. In diesem Fall würde dieses Netz nicht belastet, es fließt kein Strom. Da aber dieser Idealzustand zwar angestrebt, aber nie vollständig erreicht wird, dient das Netz der Versorgungssicherheit. Das Netz ist mit dem Hosenträger an der Hose zu vergleichen. Aber die Hose sollte so gut sitzen, dass man auch ohne Hosenträger nicht gleich ohne Hosen dasteht. Gleichzeitig steigt die Versorgungssicherheit enorm. Bei einem angenommenen Ausfall des übergeordneten Netzes werden sich sehr viele Inseln bilden. Einen vollständigen Blackout durch die beschriebenen Kettenreaktionen kann es somit nicht geben.

Im Teilprojekt „„C/sells: Großflächiges Schaufenster im Solarbogen Süddeutschland“ des Bundesprojektes „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ wird genau diese Fragestellung untersucht:
„Das Schaufenster „C/sells“ überspannt im Süden Deutschlands die Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern und Hessen und hat den Schwerpunkt „Solarenergie“… Kern des Schaufensters ist die Demonstration eines zellulär strukturierten Energiesystems, in dem regionale Zellen im überregionalen Verbund miteinander agieren. Die Größe der Zellen ist dabei sehr unterschiedlich. So können einzelne Liegenschaften oder ganze Verteilnetzbereiche solche Zellen bilden. Jede Zelle versorgt dabei subsidiär zunächst sich selbst, indem Energieerzeugung und Last möglichst direkt vor Ort ausgeglichen werden. Die verbleibenden Energiebilanzen werden dann mit anderen Zellen ausgetauscht, um so das Energiesystem insgesamt zu optimieren. Durch den Zellverbund entsteht dadurch eine effiziente und robuste Energieinfrastruktur.“ http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Netze-und-Netzausbau/sinteg.html

5.x Neue gesetzliche Rahmenbedingungen

Das Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung, dem Energiewirtschaftsgesetz – EnWG, ist der rechtliche Rahmen zur Energieversorgung der Bundesrepublik Deutschland. Im Zuge der Liberalisierung des Energiemarktes wurde das EnWG schrittweise verändert. So wurde, um nur ein Beispiel zu nennen, die „Bundestarifordnung Elektrizität (BTOElt)“ im Jahr 2007 abgeschafft. Dort war im § 12 Tarifgenehmigung geregelt:

(1) Tarife und ihre einzelnen Bestandteile bedürfen der Genehmigung der Behörde….

In der Folge wurden die Strompreise durch die EVUs schnell angepasst. Zur Erinnerung, das Ziel der Liberalisierung war eine Senkung der Strompreise durch Wettbewerb. Dieser Effekt trat oberflächlich betrachtet nicht ein. Die Strompreise haben sich zwischen 2000 und 2014 für Haushaltskunden fast verdoppelt. Wie gesagt, stimmt das oberflächlich, folgt aber dem gleichen Irrtum wie ihn die Wortführer etlicher Mittelstandorganisationen begehen: Der Strompreis = Abgabepreis der Erzeuger für den reinen Strom ist tatsächlich deutlich gesunken. Was gestiegen ist, ist der Preis für die commodity „Elektrische Energie“, was aber an den Abgaben, Umlagen und steuern liegt, nicht am Preis für die Energie. Die ist faktisch viel zu billig, die Zusatzkosten übergehen nach wie vor die nachhaltigen Auswirkungen der jetzigen Produktionsweisen. Niedrigere Preise zu fordern ist genauso sinnfrei, wie Mietpreisbremsen. Die damit verbundenen Folgen zahlt der Verbraucher dann eben an anderer Stelle.

Generell ist es an der Zeit die Frage nach der Sinnhaftigkeit eines überall und allumfassend durchgedrückten Wettbewerbs „um jeden Preis“ aufzuwerfen. Dieser Leitgedanke einer neo-feudalen Politikerriege widerspricht sich selbst, wenn er behauptet, dass der Wettbewerb als vermeintlich einzig konstitutives Merkmal eines „freien Marktes“ alles regelt und automatisch für Ausgleich sorgt. Wettbewerb kann nur dort stattfinden wo ein Kunde/Verbraucher eine Auswahl zwischen verschiedenen Anbietern des gleichen Produkts hat. Das Produkt ist hier eine commodity, deren Preis sich aus verschiedenen Faktoren zusammensetzt. Der Teil der commodity, der von verschiedenen Anbietern geliefert werden kann, umfasst nur einen geringen Bruchteil des gesamten Produkts. Ein Qualitätsunterschied in der commodity ist so gut wie nicht vorhanden, da alles detailliert technisch genormt ist. Das Produkt taugt folglich nicht für Wettbewerb.

https://www.destatis.de/DE/PresseService/Presse/Pressemitteilungen/2014/10/PD14_354_61241pdf.pdf;jsessionid=07EF7ABC42F1C838525C77F9DDD44482.cae3?__blob=publicationFile

Die Preissteigerung hält weiterhin an weil es, bedingt durch die zentrale Struktur der Energieversorgung, keinen funktionierenden Wettbewerb geben kann. 70% der im Jahr 2015 erzeugten Energie wurden aus fossilen Energieträgern gewonnen. Die Betreiber fossiler Großkraftwerke sind E-ON, EnBW, Vattenfall und RWE. Sie bestimmen maßgeblich, schon durch ihren Marktanteil, den Strompreis. Im Prinzip ist der Strombedarf unter den gegenwärtigen Bedingungen relativ konstant. Er betrug im Jahr 2015 647 TWh. (Widerspruch zu ENTSOE Daten) Mehr war in der Bundesrepublik nicht zu verkaufen. Je größer der Anteil EE ist umso kleiner wird der Anteil fossiler Energie. Der Kuchen ist eben nur 100% groß. EE ist aber ein grundsätzlich dezentrales Element. Eigentlich kann jeder Energie erzeugen und in das Netz einspeisen. Aber mit jeder kWh EE geht der Anteil fossil erzeugter Energie zurück und damit der Profit der „großen vier“. Deshalb wird alles getan um den weiteren Ausbau der EE, ganz gleich in welcher Form, zumindest zu bremsen. Das geschieht über die Änderung und Anpassung des „Gesetzes für den Ausbau erneuerbarer Energien“ – EEG.

Heute, im Juni 2016, gilt die EEG- Novelle 2014. Dort wurde z.B. die direkte lokale Vermarktung des Stromes abgeschafft. Der Zwang den erzeugten EE Strom nur über die Börse zu vermarkten steht im Widerspruch zu den physikalischen Gegebenheiten. Der Strom wird, über das Umspannwerk in das eingespeist wird, zuerst in dem dortigen lokalen Versorgungsgebiet „verbraucht“. Erst die künstliche Zentralisierung EE im Handel ermöglicht eine Einflussnahme sowohl auf den Ausbau als auch auf den Betrieb der EE Anlagen. So ist es möglich EE Windanlagen zentral abzuschalten. Auch EE Solaranlagen werden stufenweise, abhängig von der Anlagengröße, in ein Netzmanagement einbezogen. So werden solche Anlagen wahlweise per Fernzugriff auf 70% der installierten Leistung (kWp) abgeregelt oder von vornherein auf 70% der installierten Leistung begrenzt. All diese Maßnahmen werden immer mit technischen Notwendigkeiten begründet. Es ist nicht möglich diese Begründungen nachzuvollziehen da sie auf Daten und Fakten beruhen die nicht vollständig öffentlich zugänglich sind.

– Wer baut und verdient, darf nicht planen!

In jedem Gemeinwesen, bei vielen Entscheidungen gilt der Grundsatz wer persönlich betroffen ist darf nicht entscheiden. Die konventionellen Energiekonzerne sind betroffen aber sie sollen die Energiewende, die Umstellung auf EE vorbereiten und umsetzen. Wir wissen, dass die vollständige Umstellung auf EE letztlich mit der Stilllegung aller fossilen Kraftwerke endet. Das ist ein radikaler Strukturwandel. Dieser Wandel sollte sinnvollerweise konsequent und schnell erfolgen, weil davon mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit unser Überleben abhängt. Aber bei jedem Strukturwandel gibt es Gewinner und Verlierer. Die Energiekonzerne sind die Verlierer. Es ist deshalb völlig verständlich das sie diesen Zeitpunkt möglichst weit hinausschieben wollen. Sie nutzen deshalb ihren Einfluss auf die Politik zum Nachteil des Gemeinwesens. Sie wären systembedingt nie in der Lage auch nicht zeitweise auf Gewinne und Profite zu verzichten oder diese zumindest zu minimieren.

– keine Besteuerung der Eigenerzeugung, keine Besteuerung der Selbsterzeugung – Für das im Garten angebaute Gemüse muss auch keine Mehrwertsteuer bezahlt werden!

– neues System für Netzentgelte

– Einbeziehung der internalisierten Kosten in den Strompreis, Der Kohlestrom wird von der Gesellschaft subventioniert – nicht der Strom aus erneuerbaren Energien, – Aufgabe an die Politik: Jeder Strom hat seinen realen Preis!
Solar-Energieförderverein: „Internalisierungssteuer“

http://www.sfv.de/artikel/radikaler_kurswechsel_in_der_deutschen_energiepolitik.htm#toc05

– Internationale Energieforschung, BMWI Tabelle 44, Kündigung/Beendigung Euratom-Vertrag

5.x Die Bürger müssen es selbst machen

Die Politik mit der aktuellen Gesetzgebung unterstützt eine zügige Umsetzung der Energiewende nur bedingt. Die Vertreter der Interessenverbände der Energieindustrie üben ihren Einfluss sowohl auf europäischer als auch auf nationaler Ebene aus. Das Ziel ist dabei immer ihre marktbeherrschende Stellung zu erhalten und auszubauen. Wir wollen aber einen fairen Interessenausgleich.

Die Anlagenregisterverordnung regelt die Registrierung von EE Anlagen.
https://www.gesetze-im-internet.de/anlregv/BJNR132000014.html

§3 Anlagenregisterverordnung
(1) Anlagenbetreiber müssen Anlagen, die nach dem 31. Juli 2014 in Betrieb genommen werden, nach Maßgabe der Absätze 2 und 3 registrieren lassen.

Der Satz (1) ist nicht anzuwenden, wenn die Anlage nicht an ein Netz angeschlossen ist und der in der Anlage erzeugte Strom auch nicht mittels kaufmännisch-bilanzieller Weitergabe in ein Netz angeboten wird oder werden kann.

Das EEG- 2014 regelt die bevorzugte Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Quellen in das (öffentliche) Stromnetz.
Im EEG § 61 ist dazu folgendes geregelt:
§ 61 EEG-Umlage für Letztverbraucher und Eigenversorger
(1) Die Übertragungsnetzbetreiber können von Letztverbrauchern für die Eigenversorgung folgende Anteile der EEG-Umlage nach § 60 Absatz 1 verlangen:
……
(2) Der Anspruch nach Absatz 1 entfällt bei Eigenversorgungen,
1. soweit…
2. wenn der Eigenversorger weder unmittelbar noch mittelbar an ein Netz angeschlossen ist,
3. wenn sich der Eigenversorger selbst vollständig mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt und für den Strom aus seiner Anlage, den er nicht selbst verbraucht, keine finanzielle Förderung nach Teil 3 in Anspruch nimmt, oder
4. wenn Strom …

Das bedeutet klar das Inselanlagen, also Anlagen nach (2) 2. vom EEG oder auch vom EnWG nicht erfasst werden. Ein Kabel welches die eine Inselanlage mit einer oder mehreren benachbarten Inselanlagen verbindet ist ebenfalls möglich, wenn es sich dabei um ein privates Netz handelt. Auch ein Wohnblock – ein Quartier enthält ein mitunter umfangreiches (privates) Netz zu Verteilung von Elektroenergie. Das Problem ist das bei Ausfall der EE Energie keine Verbindung zum öffentlichen Netz und damit keine Versorgung bestehen würde. Die Lösung besteht in der Aufteilung des (privaten) Netzes in mehrere Teilnetze. Ein Teilnetz ist mit dem öffentlichen Netz auf herkömmliche Weise verbunden. Ein weiteres Teilnetz ist „weder unmittelbar noch mittelbar an ein (öffentliches) Netz angeschlossen“. Dieses zweite Teilnetz ist dann ein Inselnetz, dient der Verteilung von EE an alle Netzteilnehmer und ist nicht vom EEG betroffen. Die technische Ausführung solcher elektrischen Anlagen ist problemlos möglich und kann sehr flexibel gestaltet werden.
Vorsicht im Fall (2) 3, es wird zwischen Letztverbraucher und Eigenversorgung unterschieden.

Die Selbstversorgung mit Photovoltaik und Speicher wird für den Stromerzeuger mit Hilfe des EEG und durch steuerliche Maßnahmen erschwert. So muss der Betreiber von EE Anlagen über 500 kW seinen Strom zwingend an der Strombörse anbieten.
http://www.energiedialog.nrw.de/das-neue-eeg-2014-was-aendert-sich/
Es ist nur ein minimaler Eigenverbrauch zugelassen. Die Steuerliche Bewertung des Eigenverbrauchs von Kleinerzeugern ändert sich jährlich. Die Vergütung für Solarstrom beträgt zurzeit 12,31 ct/kWh. Allein die jährlichen Abschreibungskosten betragen, je nach Anlagengröße etwa 10 ct/kWh. Es bleibt also ein Ertrag von 2,31 ct/kWh. Bei einer jährlichen Einspeisung von 5.000 kWh bleiben gerade mal 116 € Gewinn übrig. Reine Einspeisung lohnt sich nur ab einer bestimmten Anlagengröße. Der Eigenverbrauch von Solarstrom zählt als Privatentnahme und muss entsprechend versteuert werden. Das mindert den Gewinn zusätzlich.

Was können wir dagegen tun

Abmeldung der EE Anlage nach 5 Jahren oder die Errichtung besonders kleiner Anlage ohne Anmeldung. Die Kapazität einer Neuanlage nur 2 bis 3mal so groß bemessen (in KWp) wie der durchschnittliche eigene jährliche Strombedarf ist. Einspeisung des Überschusses ohne Vergütung. Eigenverbrauch und Bildung von Verbrauchergemeinschaften. Damit keine Steuern, keine Kontrolle. Der Gewinn ist der nicht benötigte Strom vom örtlichen Stromanbieter.

– Fernwärme
https://www.gruene-bundestag.de/fileadmin/media/gruenebundestag_de/themen_az/energie/150310_HHI-Studie-Fernwaerme.pdf

Wir sind Energiepiraten

– der PKW wird elektrisch, 20% der PKWs sind Zweitwagen und könnten sofort auf vollelektrisch „umgestellt“ werden, die Stadt München fördert seit dem 1. April mit einem eigenen Programm:

http://www.muenchen.de/rathaus/Stadtverwaltung/Referat-fuer-Gesundheit-und-Umwelt/Klimaschutz_und_Energie/Elektromobilitaet/Foerderprogramm_Elektromobilitaet.html

Deutsche Post baut Elektroautos:
http://www.iwr.de/news.php?e=x1416x&id=30994

Elektrische betriebene sind sehr viel weniger komplex als herkömmliche Fahrzeuge. Auf der Grundlage vorhandener Fahrwerke lassen sich und wurden bereits relativ schnell E-Fahzeuge entwickelt. Teuer sind zurzeit noch die Energiespeicher. Die Preise dafür werden bei einem Massenbedarf aber sehr schnell fallen. Zielpreis. < < 100 €/kWh

– Schnell raus aus den fossilen Antrieben:
http://www.zeit.de/mobilitaet/2016-04/auto-zukunft-benzinmotor-abschaffen-energiewende
Norwegen plant Verbot von Autos mit Benzinmotor
http://www.morgenpost.de/wirtschaft/article207212951/Norwegen-plant-Verbot-von-Autos-mit-Benzinmotor.html
(Niederlande auch)

– Beim Hausneubau auf Solarthermiemodule und Wärmepumpen, Photovoltaik (+ Speicher, wenn kostengünstiger geworden) zurückgreifen
Anzahl der im Jahr 2015 neu installierten Solarwärme-Anlagen: 101.000
Insgesamt installierte Solarwärme-Leistung 2015: 13,4 GW (th)
[Statistikpapier Solarthermie: https://www.solarwirtschaft.de/fileadmin/media/pdf/2016_3_BSW_Solar_Faktenblatt_Solarwaerme.pdf]

Wärmepumpen:

– kommunale Bürgerfonds zur Umsetzung kommunaler Energiesparmaßnahmen
Beispiel: Umstellung auf LED-Straßenbeleuchtung, (Stromersparnis und Verringerung der Lichtverschmutzung,
BMWI: „Es werde Licht – mit energiesparenden Straßenlaternen“
http://www.bmwi.de/DE/Themen/Technologie/Innovationsfoerderung-Mittelstand/hightechlights,did=580814.html
http://www.dena.de/fileadmin/user_upload/Publikationen/Stromnutzung/Dokumente/1430_Broschuere_Energieeffiziente-Strassenbeleuchtung.pdf
https://broschueren.nordrheinwestfalendirekt.de/herunterladen/der/datei/dormagen-final-pdf/von/strassenbeleuchtung-in-dormagen/vom/energieagentur/1779
In Deutschland werden jährlich bis zu 4 Mrd. kWh an Strom für die Beleuchtung von Straßen, Plätzen und Brücken verbraucht;
In Deutschland gibt es etwa 9,1 Millionen Straßenleuchten;
[„Straßenbeleuchtung mit LEDs und konventionellen Lichtquellen im Vergleich – Eine
licht- und wahrnehmungstechnische Analyse aus einer wissenschaftlich begleiteten Teststraße in Darmstadt“, 2009 https://www.nabu.de/stadtbeleuchtung/cd-rom/Inhalte/PDF/H4-9.pdf]
http://www.lichtverschmutzung.de/
http://www.wirsindheller.de/LED-Strassenleuchten.109.0.html
Medienmanipulation? Beschreiben fast nur Vorteile der LED und wählen eine negative Schlagzeile! http://www.welt.de/wissenschaft/umwelt/article145194509/Strassenlaternen-mit-LED-haben-Schattenseiten.html
Straßenbeleuchtung mit Wind:
https://www.ndr.de/fernsehen/sendungen/hallo_niedersachsen/Juist-bekommt-Windkraft-Strassenlaternen,hallonds32442.html
Straßenbeleuchtung mit Sonne:
http://www.gemeinde-train.de/index.php?id=564,165

Stadtwerke und Bürgerbeteiligung:
https://www.unendlich-viel-energie.de/mediathek/broschueren/stadtwerke-und-buergerbeteiligung

– Nachhaltig konsumieren und Geld sparen http://epea.com/de/fallstudien
Kreislaufwirtschaft: http://c2c-ev.de/c2c-konzept/kreislaeufe/

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Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 5

Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 5

4 Die Erzeugung der Energie von morgen

Nachdem abgeschätzt wurde, wie groß der Energiebedarf in Deutschland bei einer nachhaltigen Energieversorgung sein wird, stellt sich die Frage, ob mit erneuerbaren Energien auch genügend Strom und Wärme erzeugt werden kann. Dazu muss geklärt werden, ob ausreichend Rohstoffe und ausreichend Flächen für den Aufbau dieser Erzeugungskapazität vorhanden sind.

Im Jahr 2015 wurden mit erneuerbaren Energien 196 TWh Strom erzeugt. Dies war ein Anteil von 32,6% an der Bruttostromerzeugung. [4a] Für die Wärmeversorgung stellten die erneuerbaren Energien 155 TWh bzw. 13,2% zur Verfügung. [4b] Für eine nachhaltige Energieversorgung muss jedoch ungefähr die sechsfache Menge an Strom und die dreieinhalbfache Wärmemenge erzeugt werden (siehe Kapitel 3.2). Welchen Beitrag sollen und können die einzelnen Technologien der erneuerbaren Energien leisten? Dies soll in den nächsten Kapiteln betrachtet werden.

4.1 Zukünftige Stromerzeugung in Deutschland

Photovoltaik bietet das größte Potential, da sämtliche versiegelte Flächen – immerhin 15 % der gesamten Fläche der Bundesrepublik – konfliktarm entweder direkt genutzt oder überdacht und dann genutzt werden können. Dazu zählen sämtliche Eisenbahnflächen, die rund 2% der Bundesfläche einnehmen, sämtliche Autobahne und Bundesstraßen und natürlich alle Gewerbegebiete, Industrieflächen Wohnflächen usw. Denkbar wäre es einen Anreiz zu setzen, indem die kommunale Grundsteuer um einen Nachhaltigkeitsfaktor ergänzt wird, der auf der Nichtnutzung für Energiegewinnung basiert. Auf Deutsch: Wer die Installation von PV, Solarthermie oder kleiner Windkraft (unter 10/12 Meter) unterlässt, muss für den nicht erzeugten EE-Strom eine CO2-Abgabe bezahlen. Das entspricht der Fehlbelegungsabgabe für Sozialwohnungen.

4.1.1 Stromerzeugung durch Wasserkraft

Bei Wasserkraftwerken wird die kinetische Energie von Wasser zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt.
In Deutschland gibt es Laufwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke, und Pumpspeicherkraftwerke.
Laufwasserkraftwerke sind Kraftwerke bei denen in der Regel Zufluss und Abfluss gleich sind und nur eine geringe Regulierung der erzeugten Energie erfolgt. Sie sind deshalb typische Grundlastkraftwerke. Da sie permanent laufen können sie bei Blackouts zum Wiederaufbau des Netzes verwendet werden.
Speicherkraftwerke sind Kraftwerke die nur bei Bedarf elektrischen Strom erzeugen. Sie können bei Stromdefiziten im Netz sehr schnell zusätzlichen Strom bereitstellen und tragen damit zur Netzstabilisierung bei. Außerdem sind sie schwarzstartfähig und können deshalb bei Blackouts zum Wiederaufbau des Netzes verwendet werden.

Pumpspeicherkraftwerke werden in einem anderen Kapitel behandelt.
In Deutschland waren 2015 Wasserkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 5.614 MW in Betrieb. Diese erzeugten 19.3 GWh Strom. Dies entsprach 3,3% der Stromerzeugung in Deutschland.

[http://www.bmwi.de/BMWi/Redaktion/Binaer/energie-daten-gesamt,property=blob,bereich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.xls]
https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/entwicklung_der_erneuerbaren_energien_in_deutschland_im_jahr_2015.pdf?__blob=publicationFile&v=12
Ökologische Betrachtung

Bei der ökologischen Betrachtung muss man vier Faktoren berücksichtigen:

1. Flächenverbrauch
2. Rohstoffverbrauch
3. Gesundheitliche Auswirkungen
4. Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt

Flächenverbrauch

Die geomorphologischen Auswirkungen der einzelnen Wasserkraftwerke sind naturgemäß relativ hoch. Ein allgemein gültiger Wert bezüglich der Relation Fläche/TWh kann deshalb nicht angegeben werden.

Rohstoffverbrauch

Für die Staumauern und teilweise auch für Dämme wird Beton verwendet.
Für die Dämme wird meistens Aufschüttmaterial z.B. Kies, Erde verwendet. Daneben wird für Wehre, Turbinen, usw. auch Stahl benötigt.

Gesundheitliche Auswirkungen

Es liegen keine Daten über gesundheitliche Auswirkungen von Wasserkraftwerken auf Menschen vor.

Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt

Die Errichtung eines Wasserkraftwerkes stellt einen erheblichen Eingriff in die Natur dar. Dies betrifft sowohl Flora und Fauna. Abhängig vom jeweiligen Standort kann es durch den Bau sogar zu einer vollkommenen Umgestaltung des Biotops kommen.

Zukünftige Weiterentwicklung der Wasserkraft

Der Bundesverband Deutscher Wasserkraftwerke geht davon aus, dass bis 2030 die Stromproduktion auf 31 TWh gesteigert werden kann.

http://www.wasserkraft-deutschland.de/wasserkraft/potentiale.html
Je ein Drittel der Produktionssteigerung entfällt auf Modernisierung, Reaktivierung von stillgelegten Anlagen und Neubauten.
Dies würde jeweils knapp 4 TWh für die jeweiligen Maßnahmen entsprechen. Dagegen geht die Bundesregierung von einem deutlich geringeren Zubau aus. In der Studie „Potentialermittlung für den Ausbau der Wasserkraftnutzung in Deutschland“

[http://www.die-klima-allianz.de/?email_id=91&user_id=961&urlpassed=aHR0cDovL2tsaW1hbWVkaWF0aGVrLmRlLw%3D%3D&controller=stats&action=analyse&wysija-page=1&wysijap=subscriptions]

wird das realisierbare Zubaupotential wie folgt untergliedert.
Zubaupotential an großen Gewässern:
Zubaupotential an bestehenden Standorten 2,7 TWh.
Zubau durch Neubauten 1,3 TWh. Jedoch wird die Verwirklichung als schwierig angesehen.
Für mittelgroße und kleine Gewässer wird ein technisch-ökonomisch-ökologisches Zubaupotential
von etwa 0,4 TWh abgeschätzt.
Dies bedeutet insgesamt einen möglichen Zubau von 3,1 TWh.
Diese Zahl erscheint deutlich realistischer als die vom Bundesverband Deutscher Wasserkraftwerke abgeschätzte Zahl.
Damit ergibt sich für die Zukunft eine Stromerzeugung von 22,7 TWh durch Wasserkraftwerke.

Atlas zum Beispiel für Laufwasserkraftwerke oder Geothermie mit Erzeugungsdaten:

http://www.energie-experten.org/energieatlas.html?id=186&tx_eeenergieatlas_pi1[postleitzahl]=&tx_eeenergieatlas_pi1[energiequelle]=6&tx_eeenergieatlas_pi1[suchen]=ok
(Link komplett in den Browser kopieren!)

4.1.2 Stromerzeugung mit Klär- Deponie- und Grubengas

Im Faulturm einer Kläranlage entsteht bei der biologischen Umsetzung Klärgas. Dieses kann in einen Gasspeicher gepumpt werden, aus dem die Heizkessel des Klärwerks und ein Gasmotor für die Stromerzeugung versorgt werden. Die bei der Verstromung entstehende Wärme kann ebenfalls als Prozesswärme im Klärwerk eingesetzt werden. Das Klärgas setzt sich im Wesentlichen aus den Komponenten Methan – ca. 60% je nach organischen Einsatzstoffen etwas schwankend – und ca. 37% Kohlendioxid sowie weiteren Spurenstoffen zusammen. [4.1.2a]

Auch in Mülldeponien entsteht hauptsächlich durch den bakteriologischen und chemischen Abbau von organischen Inhaltsstoffen des Mülls das Deponiegas. [4.1.2b] Hauptbestandteile sind Methan zu 35% bis 60% und Kohlendioxid zu 20% bis 45% wobei der Methan-Gehalt im Verlauf der Jahre abnimmt. [4.1.2c]

Beim Steinkohleabbau wird das sogenannte „Grubengas“ freigesetzt. Untertage ist das methanhaltige Gas ein Sicherheitsproblem, da es in bestimmten Konzentrationen explosiv ist und damit das Leben der Bergleute gefährdet. Es muss daher sicher abgeführt werden und kann zur Strom und Wärmeerzeugung genutzt werden. Für die energetische Nutzung des Grubengases ist auf Grund der schwankenden Methangasgehalte von 30 bis 80 Volumenprozenten allerdings eine spezielle Anlagen- und Gasmotorentechnik erforderlich. [4.1.2d]

Im Jahr 2014 wurden 1,3 TWh Strom mit Klärgas und 0,5 TWh mit Deponiegas [4.1.2e] und nach Angaben des Interessenverbands „Grubengas e. V.“ 0,8 TWh Strom in den nordrheinwestfälischen Kohlekraftwerken. [4.1.2f]

Es ist davon auszugehen, dass zukünftig durch nachhaltige Produktionskonzepte (siehe das „cradle to cradle“-Konzept) die Deponierung von Reststoffen und durch das Schließen der letzten deutschen Kohlezechen in wenigen Jahren die aus Deponie- und Grubengas erzeugte Strommenge deutlich abnehmen wird. Auch der Anteil des Klärgases an der Stromerzeugung ist bereits heute gering. Daher wird der Anteil der Stromerzeugung aus diesen Gasen bei den weiteren Berechnungen vernachlässigt.

4.1.3 Stromerzeugung mit Biomasse

Biogas entsteht durch mikrobiellen Abbau organischer Stoffe.
Neben organischen Abfallstoffen wie Klärschlamm, Bioabfall, Gülle, Mist und Pflanzenresten werden inzwischen hauptsächlich sogenannte Energiepflanzen zur Biogaserzzeugung verwendet. Diese werden speziell für die Erzeugung von Biogas angebaut und stehen damit in direkter Konkurrenz zur Produktion von Nahrungsmitteln. In Deutschland wird hauptsächlich Mais zur Erzeugung von Biogas verwendet. Im Jahr 2013 wurde mit rund 0,9 Millionen Hektar ca.1/3 der Maisanbaufläche für die Biogasproduktion genutzt. [3.1a] Im Jahr 2013 waren 7720 Anlagen mit einer installierten elektrischen Leistung von 3.550 MW in Betrieb. Diese erzeugten 27 TWh Strom, was 4,3% des deutschen Stromverbrauchs entsprach. [3.1a]

Biogas besteht hauptsächlich aus Methan und CO2. Der Methangehalt und der Ertrag je Tonne Rohmasse ist abhängig vom verwendeten Ausgangsmaterial. Da der Methanertrag pro ha beim Anbau von Mais am höchsten ist wird hauptsächlich Mais als Ausgangsmaterial verwendet. [3.1b] Bei dem entstehenden Biogas liegt der Methangehalt zwischen 50% und 75%. [3.1b] Da die Reinigung von Biogas technisch sehr aufwendig ist wird es in der Regel direkt verwertet und nicht in das bestehende Erdgasnetz eingespeist.

Da Biogas aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wird ist seine CO2 Bilanz neutral. Jedoch entweicht bei der Produktion Methan. Dieses hat eine um den Faktor 25 höhere Klimaschädlichkeit als CO2. Deshalb kann die Verwendung von Biogas nicht als klimaneutral angesehen werden. Beim Anbau von Mais als Biosubstrat werden verstärkt Dünger und Pflanzenschutzmittel eingesetzt. Außerdem sind in den letzten Jahren die Pachtpreise für Ackerland angestiegen.

Biogasanlagen sind laut Baugesetzbuch (BauGB) §35 im Außenbereich privilegierte Bauvorhaben, falls sie eine bestimmte Größe nicht überschreiten. [3.1c] Dies erleichtert den Bau von Biogasanlagen.

Die Stromerzeugung aus Biogasanlagen erfolgt heute in der Regel im Dauerbetrieb.
Deshalb wären Biogasanlagen grundlastfähig.
Aufgrund der Bauweise, bei der die Stromerzeugung mit Gasturbinen erfolgt, wäre jedoch auch eine Nutzung zur Bereitstellung von Regelenergie möglich. Jedoch müssten die gesetzlichen Grundlagen für die Bereitstellung von Regelleistungen geändert werden, damit dieser Modus für die Betreiber rentabel wäre.

Bei einer Gesamtbewertung der Stromerzeugung aus Bioenergie kommt man zu keinem eindeutigen Ergebnis. Einerseits kann man die Verwertung von organischen Abfällen positiv bewerten, andererseits ist der Anbau von Energiemais jedoch schädlich für eine ökologische Landwirtschaft und den Erhalt der Artenvielfalt. Auch könnte die Bereitstellung von Regelenergie als Ausgleich für die fluktuierende Stromerzeugung durch PV und Windkraftanlagen genutzt werden. Mitzudenken sind in jedem Fall die spezifischen Erzeugungskosten von 20 ct. / kWh bis 22 ct. / kWh. Wirtschaftlich also jedoch nur über massive Subventionen oder Belastung der konkurrierenden Technologien über CO2-Abgaben.

Ökologische Betrachtung

Bei der ökologischen Betrachtung muss man fünf Faktoren berücksichtigen:
1. Flächenverbrauch
2. Rohstoffverbrauch
3. Recycling von alten Anlagen
4. Gesundheitliche Auswirkungen
5. Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt

Flächenbedarf

Der Flächenbedarf für die Erzeugung von elektrischer Energie durch Biogas ist sehr hoch. Im Jahr 2013 wurden 1,268 Mio. Hektar Anbaufläche in der Bundesrepublik Deutschland für die Produktion der Rohstoffe zur Biogasproduktion genutzt. [3.1e] Dies entspricht rund 10% der Ackerfläche in Deutschland. Da damit 2013 nur ca. 4,3% des deutschen Strombedarfs gedeckt worden sind ist offensichtlich, dass Biogas niemals einen entscheidenden Anteil an der Stromproduktion haben kann.
Zudem ist zu berücksichtigen, dass die Produktion von Pflanzen für die Stromerzeugung zu einer Konkurrenz mit der Nahrungsmittelproduktion führt. Es werden deshalb auch vermehrt Futtermittel für die Fleischproduktion importiert, da die entsprechenden Flächen für eine heimische Produktion nicht mehr zur Verfügung stehen. [3.1f]

Rohstoffverbrauch

Neben den Flächen werden bei der Produktion von Energiepflanzen große Mengen an Düngemittel und Pflanzenschutzmitteln verwendet. Für deren Herstellung werden große Mengen an Phosphat, Erdöl und weitere Rohstoffe benötigt.

Recycling von alten Anlagen

Für das Recycling von alten Anlagen existieren etablierte Verfahren.

Gesundheitliche Auswirkungen

Es gibt bisher keine belastbaren Aussagen über direkte gesundheitliche Schäden. Indirekt ist jedoch eine Nitratbelastung des Trinkwassers bzw. durch Pestizide möglich.

Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt

Durch den vermehrten Einsatz von Düngemittel und Pflanzenschutzmitteln kommt es zu einer Beeinträchtigung der Tier- und Pflanzenvielfalt. Ebenso führt der großflächige Anbau von Maismonokulturen zu einer weiteren Beeinträchtigung der Biodiversität. [3.1g]

Zukünftige Weiterentwicklung der Stromerzeugung durch Biogas

Mit der EEG Novelle 2014 wurde eine Limitierung des Zubaus festgelegt. [3.1d] Der Zubau soll nicht mehr als 100 Megawatt installierter Leistung pro Jahr betragen.
Bei einer Änderung der Vergütungsstruktur wäre statt des heute üblichen Dauerbetriebs auch ein bedarfsorientierter Betrieb möglich. Dabei sollte die Vergütung nicht unabhängig vom aktuellen Stromangebot sein, sondern bei einem geringen Stromangebot aus anderen erneuerbaren Energien ein höherer Preis bezahlt werden. Damit könnten verminderte Einspeisungen von Windkraftanlagen und PV Modulen zumindest teilweise ausgeglichen werden.

Diesen möglichen positiven Effekt stehen jedoch erhebliche ökologische Nachteile entgegen.

Wegen der negativen Auswirkungen auf Natur und Umwelt sollte der weitere Anbau von sogenannten Energiepflanzen mittelfristig reduziert und langfristig gestoppt werden. Diese Flächen könnten dann für eine nachhaltige Nutzung an die bäuerliche Landwirtschaft zurückgegeben werden. Die Option der Energiewälder (Hackschnitzel Pellets) darf dabei bitte nicht pauschal mit verworfen werden. Diese sind sehr sinnvoll und bauen Böden neu auf.

Für die Biogaserzeugung mittels organischer Abfallstoffe sollten strengere Umweltauflagen eingeführt werden. Dies würde zu einer deutlichen Reduktion der Stromerzeugung durch Biogas führen. Es wird von einer Reduktion auf 25% der heutigen Kapazität, also 5,5 TWh ausgegangen.
http://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/erneuerbare-energien-in-zahlen-2015.pdf?__blob=publicationFile&v=3

Da der Anteil der Stromerzeugung durch Biogas jedoch sehr gering ist könnte diese Verminderung leicht durch andere erneuerbare Energien ersetzt werden.

Alternativ bietet die Biomasse als direkte Quelle für CO2 zu synthetischem Methan und durch Reformeirung und Entschwefelung des ohnehin anteilig entstehenden Methans die Option, dieses biogene Gas statt lokaler Verbrennung vor Ort wo die Wärme meist kaum genutzt werden kann, einfach in das Gasnetz einzuspeisen. Das Gasnetz flächendeckend zur Versorgung auszubauen ist ohnehin eine wichtige Option, da Erdgas noch sehr lange vorhanden sein wird, klimafreundlicher ist als Öl, Benzin und Diesel und via Gas-Elektro-Hybridfahrzeugen eine deutliche stärkere Rolle im Verkehr spielen wird.

Quellen und weiter Informationen:

[3.1a] https://web.archive.org/web/20141214165348/http://media.repro-mayr.de/44/623744.pdf
[3.1b] https://mediathek.fnr.de/media/downloadable/files/samples/b/r/brosch-biogas-2013-web-pdf_1.pdf
[3.1c] http://www.gesetze-im-internet.de/bbaug/
[3.1d] http://www.gesetze-im-internet.de/eeg_2014/
[3.1e] http://www.statistischesbundesamt.de/
[3.1f] https://www.bund-naturschutz.de/fileadmin/_migrated/content_uploads/Biomassenutzung__Positionspapier_Biogas.pdf
[3.1g] http://www.bund-naturschutz.de/

Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft

http://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/Landwirtschaft/Bioenergie-NachwachsendeRohstoffe/FNR-Basisdaten-Bioenergie-2013.html

Fachverband Biogas e.V

http://www.biogas.org/edcom/webfvb.nsf/ID/DE_Homepage

https://de.wikipedia.org/wiki/Biogas
http://www.onmitan.de/
http://www.erneuerbare-energien.de/EE/Navigation/DE/Service/Erneuerbare_Energien_in_Zahlen/Entwicklung_der_erneuerbaren_Energien_in_Deutschland/entwicklung_der_erneuerbaren_energien_in_deutschland_im_jahr_2015.html

Biomasse

Unter Biomasse werden hier feste Brennstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen verstanden. Der überwiegende Teil davon wird in Deutschland für reine Heizzwecke verwendet. (Siehe hierzu das entsprechende Kapitel unter Wärmeerzeugung). Im Jahr 2012 waren in Deutschland 540 Biomasseheizkraftwerke mit einer installierten elektrischen Leistung von 1.560 MW und einer Stromerzeugung von 8,4 TWh in Betrieb. [3.2a]
Die meisten Biomasseheizkraftwerke sind als Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen in Betrieb. In diesem Modus erreichen sie einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 80% Prozent. Ansonsten erreichen sie einen Wirkungsgrad von 25%-30% Prozent für die Erzeugung von elektrischer Energie.

Umwelttechnisch problematisch sind Biomasseheizkraftwerke wenn sie nicht nur unbehandelte Biomasse verbrennen, sondern behandeltes Holz oder teilweise auch Kunststoffabfälle verfeuern. (So wie z.B. die Biowärme Kaufering mit einer Öleinspritzung zur Spitzenlasterzeugung) Es handelt sich dann um Müllverbrennungsanlagen. Sie arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Biomasseheizkraftwerke, müssen dabei aber sehr strenge Umweltauflagen einhalten.

Ökologische Betrachtung

Bei der ökologischen Betrachtung muss man fünf Faktoren berücksichtigen:
1. Flächenverbrauch
2. Rohstoffverbrauch
3. Recycling von alten Anlagen
4. Gesundheitliche Auswirkungen
5. Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt

Flächenbedarf
Der Flächenbedarf für die Erzeugung von elektrischer Energie durch Biomasse ist sehr hoch.

Rohstoffverbrauch
In der Forstwirtschaft werden im Vergleich zur übrigen Landwirtschaft relativ wenig Düngemittel und Pflanzenschutzmitteln eingesetzt. Deshalb ist der Rohstoffverbrauch im Vergleich zur normalen Landwirtschaft auch gering. Bei der Nutzung von Kurzumtriebsplantagen werden leider jedoch vermehrt Düngemittel eingesetzt. (Gier macht Blind)

Recycling von alten Anlagen
Für das Recycling von alten Anlagen existieren etablierte Verfahren.

Gesundheitliche Auswirkungen
Es gibt bisher keine belastbaren Aussagen über direkte gesundheitliche Schäden. Indirekt ist jedoch eine Nitratbelastung des Trinkwassers bzw. durch Pestizide beim Anbau von Biomasse möglich. Außerdem ist bei der Verbrennung von Abfällen eine mögliche Schadstoffbelastung durch behandelte Materialien nicht auszuschließen.

Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt

Bei der energetischen Nutzung von Biomasse verbleiben im Gegensatz zur üblichen Holzwirtschaft keine Abfälle im Wald, da diese ja ebenfalls verbrannt werden können. Diese fehlen dann im Biotop und beeinträchtigen damit die Biodiversität. Speziell gilt dies für Kurzumtriebsplantagen in denen oft auch standortfremde Arten gepflanzt werden.

Zukünftige Weiterentwicklung der Biomassenutzung

Die Stromerzeugung aus Biomasseheizkraftwerken erfolgt heute in der Regel im Dauerbetrieb. Jedoch wäre auch eine Nutzung zur Bereitstellung von Regelenergie möglich. Dazu müssten jedoch die gesetzlichen Grundlagen für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen geändert werden damit dies für die Betreiber rentabel wäre. Jedoch ist zu berücksichtigen, dass ein größerer Ausbau der Erzeugungskapazitäten nicht möglich ist. Denn die genutzten Brennstoffe wachsen nur relativ langsam nach.
Wegen der negativen Auswirkungen auf Natur und Umwelt sollte der weitere Anbau von sogenannten Energiepflanzen mittelfristig reduziert und langfristig gestoppt werden. Diese Flächen könnten dann für eine nachhaltige Nutzung an die bäuerliche Landwirtschaft zurückgegeben werden.
Über die Nutzung von Abfallstoffe sollten strengere Umweltauflagen eingeführt werden.
Dies würde zu einer deutlichen Reduktion der Stromerzeugung durch Biomasse führen.
Es wird von einer Reduktion auf 25% der heutigen Kapazität, also 2 TWh ausgegangen.

http://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/erneuerbare-energien-in-zahlen-2015.pdf?__blob=publicationFile&v=3]
Da der Anteil von Biomasse bei der Stromerzeugung jedoch sehr gering ist könnte diese Verminderung leicht durch andere erneuerbare Energien ersetzt werden.

Quellen und weitere Informationen:

[3.2a] http://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/Landwirtschaft/Bioenergie-NachwachsendeRohstoffe/FNR-Basisdaten-Bioenergie-2013.pdf?__blob=publicationFile

Bund Naturschutz in Bayern e.V.
http://www.bund-naturschutz.de/

https://de.wikipedia.org/wiki/Biomasseheizkraftwerkhttps://de.wikipedia.org/wiki/Biomasse
http://www.erneuerbare-energien.de/EE/Navigation/DE/Service/Erneuerbare_Energien_in_Zahlen/Entwicklung_der_erneuerbaren_Energien_in_Deutschland/entwicklung_der_erneuerbaren_energien_in_deutschland_im_jahr_2015.html

4.1.4 Stromerzeugung mit Windkraftanlagen auf See

Die Stromerzeugung mit Windkraftanlagen auf See ist die technisch aufwendigste [4.1.4a] und mit bis zu 19,4 Cent/kWh auch zweitteuerste Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien. Vergleicht man die Vergütungssätze im „Erneuerbare-Energien-Gesetz“ (EEG), so ist die Kilowattstunde ungefähr 60% teuer als die mit Photovoltaik und dreimal so teuer als die mit Windkraftanlagen an Land erzeugte. Lediglich Strom aus Geothermie ist nach wie vor wider jede Vernunft mit 25 ct / kWh vergütet und löst immense Direktsubventionen einzelner Kommunen aus Steuermittel aus, die niemals zurückerwirtschaftet werden. [4.1.4b]

Zum 31.12.2015 war eine Leistung von 3,3 GW Off-Shore Windkraft an das Stromnetz angeschlossen [4.1.4c] und sie soll nach den Vorgaben des „Erneuerbare Energien Gesetzes“ bis zum Jahr 2030 auf 15 GW ausgebaut werden. [4.1.4d] Dann ist mit einer Stromerzeugung von ca. 60 TWh im Jahr zu rechnen. Dies ist jedoch nur ein Anteil von 5% der zukünftig erforderlichen Strommenge. Aufgrund der vergleichsweise hohen Kosten für die Stromerzeugung und für den notwendigen Ausbau des Stromübertragungsnetzes sowie des trotz eines erheblichen Aufwands nur kleinen Anteils an der erforderlichen Stromerzeugung ist ein weiterer Ausbau über das Jahr 2030 hinaus nicht sinnvoll.

(„Merksatz“:) Ausbau-Stopp für Windkraftanlagen auf See spätestens ab einer Leistung von 15 GW

4.1.5 Stromerzeugung mit Windkraftanlagen an Land

Windkraftanlagen an Land werden von Menschen bereits seit fast 4.000 Jahren genutzt. Ursprünglich wurden sie als Getreidemühlen und Wasserpumpen genutzt. Aber auch als Kraftmaschinen im Gewerbe wurden sie eingesetzt. Diese Nutzung ging jedoch mit der industriellen Revolution zurück und die Mehrzahl der Windmühlen wurde aufgegeben.
Wenn man heute von Windkraftanlagen spricht, dann wird von Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie gesprochen. 1991 begann mit dem Stromeinspeisungsgesetz der Aufschwung der Windenergienutzung in Deutschland. Mit dem seit dem Jahr 2000 gültigen EEG nahm die Nutzung der Windenergie einen weiteren Aufschwung.
Neben der Anzahl der Anlagen stieg auch die Leistung der einzelnen Anlagen. Während Anfangs Windkraftanlagen mehr oder minder Einzelanfertigungen waren werden die Anlagen inzwischen industriell in Serie gefertigt.
Ende 2015 gab es in Deutschland an Land (onshore) 25.980 Anlagen mit einer Nennleistung von 41.652 MW. [3.3a] Offshore speisten 546 Anlagen mit einer Nennleistung von 2.282 MW ins Netz ein. [3.3b]
Insgesamt speisten Windkraftanlagen 2015 86 TWh Strom ins deutsche Netz ein. [3.3c] Der weitere Ausbau von Offshore-Anlagen ist jedoch durch die EEG Novelle von 2014 auf 6500 MW Nennleistung bis 2020 begrenzt. [3.3d]

Die Windkraftanlagen sind nicht gleichmäßig in Deutschland verteilt. Die Mehrzahl der Anlagen steht in den nördlichen, windreichen Bundesländern. Erst in den letzten Jahren bieten die Hersteller spezielle Anlagen für geringere durchschnittliche Windgeschwindigkeiten an, so dass auch in den südlichen, windschwächeren Bundesländern der Betrieb von Windkraftanlagen rentabler wird.

Dadurch, dass Windkraftanlagen vom Wind abhängig sind können sie nicht kontinuierlich Strom produzieren. Die Bundesnetzagentur rechnet für Windkraftanlagen daher nur mit einer gesicherten Leistung von 0,5%, obwohl die Realität deutlich mehr zeigt.
Der weitere Ausbau der Windenergie wird zunehmend durch Proteste behindert. Die Argumente gehen dabei vom Naturschutz bis zu gesundheitlichen Gefahren durch Infraschall und dem deutlichen Wertverlust von Immobilien angrenzender Wohnbebauung. Auch das irreführende Bild einer fluktuierenden Stromerzeugung (Flatterstrom) und eine angebliche Unrentabilität von Windkraftanlagen wird oft von Gegnern ins Feld geführt. [3.3f] Eine besondere Rolle bei der Verhinderung von Windkraftanlagen spielt Bayern. Hier ist durch die sogenannte 10H Regelung der weitere Ausbau der Windenergienutzung faktisch zum Erliegen gekommen. [3.3g] [3.3h]. In 2015 wurde genau ein Windpark mit vier Windrädern gemäß der 10-H-Regelung genehmigt. Der Rest bestand aus der Umsetzung von Altanträgen.

Ökologische Betrachtung

Bei der ökologischen Betrachtung von Windkraftanlagen sind fünf Faktoren zu berücksichtigen:
1. Flächenverbrauch
2. Rohstoffverbrauch
3. Recycling von alten Anlagen
4. Gesundheitliche Auswirkungen
5. Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt

Eine datenbasierte Analyse erforderlich, u. a. deshalb:
„Energiewende ist ressourcenblind“

http://green.wiwo.de/verbrauch-von-rohstoffen-energiewende-ist-ressourcenblind/

Ressourceneffizienz für den Bereich der erneuerbaren Energien bedeutet, die Systeme für Versorgung, Umwandlung, Speicher und Transport mit minimalem Aufwand an Fläche und Rohstoffen auszulegen. Es geht um die Erhöhung der lebenszyklusweiten Materialeffizienz und die Verringerung des Flächenbedarfs. Der Gesamtaufwand an stofflichen Primärressourcen sollte systemweit verringert und der Anteil von rezykliertem Material sukzessiv gesteigert werden. Beim Flächenaufwand kann insbesondere im Bereich der Bioenergie die Konkurrenz mit Nahrungsmitteln und stofflichen Verwendungen der Biomasse verringert werden.

http://www.fvee.de/forschung/forschungsthemen/effizienz/

Studien zur Ressourceneffizienz:

Fraunhofer IPA: „Analytische Untersuchung zur Ressourceneffizienz“, April 2015
http://edocs.fu-berlin.de/docs/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDOCS_derivate_000000004260/Nexus_Ressourceneffizienz.pdf

Nexus Ressourceneffizienz und Energiewende, Oktober 2014:
hhttp://edocs.fu-berlin.de/docs/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDOCS_derivate_000000004260/Nexus_Ressourceneffizienz.pdf

Hier finden sich alle Daten zu den untenstehenden Themenbereichen der Windkraft:

VDI Zentrum für Ressourceneffizienz: „Technologien und Ressourceneffizienz in der Windenergie“

http://windenergie.ressource-deutschland.de/
http://windenergie.ressource-deutschland.de/

Kurzanalyse Nr. 9: Ressourceneffizienz von Windenergieanlagen
http://www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/downloads/kurzanalysen/2014-Kurzanalyse-VDI-ZRE-09-Ressourceneffizienz-Windenergieanlagen.pdf

Flächenverbrauch

Der Flächenbedarf für die Erzeugung von elektrischer Energie durch Windkraftanlagen wird oft als zu hoch für die Bundesrepublik Deutschland dargestellt.
Eine Windkraftanlage der 3 MW Klasse benötigt eine Fundamentfläche von 300 m². Für Wartungsarbeiten wird eine frei zugängliche Fläche von ca. 50*50 Metern benötigt. Bei dieser Fläche ist jedoch eine weitere landwirtschaftliche Nutzung fast uneingeschränkt möglich.

Anders sieht die Situation bei den Abständen zwischen den einzelnen Windkraftanlagen aus. Zwischen den einzelnen Windkraftanlagen müssen anlagenabhängig größere Abstände eingehalten werden. Doch auch bei diesen Flächen ist eine landwirtschaftliche Nutzung fast uneingeschränkt möglich.

Rohstoffe

Windkraftanlagen bestehen hauptsächlich aus Beton und Stahl.
Das Fundament des Turmes besteht aus Stahlbeton. Der Turm besteht entweder komplett aus Stahl oder bei sogenannten Hybridtürmen im unteren Teil aus Beton und dem oberen Teil aus Stahlsegmenten. Hybridtürme sind bei größeren Windkraftanlagen inzwischen Standard.
Beton und Stahl sind häufig und stellen somit keinen Engpass bei der Errichtung von Windkraftanlagen dar.
Die Rotorblätter moderner Windkraftanlagen bestehen entweder aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder aus kohlefaserverstärktem Kunststoff. Auch die Bestandteile der Rotorblätter stellen keinen rohstofflichen Engpass bei der Errichtung von Windkraftanlagen dar.
Der wichtigste Bestandteil einer Windkraftanlage ist das Maschinenhaus bzw. Gondel. In ihm sind der Generator, die Windnachführung, Steuerungselektronik und eventuell ein Getriebe untergebracht. Bei den Generatoren kommen hauptsächlich Asynchrongeneratoren zum Einsatz. Bei den Synchrongeneratoren wird zwischen fremderregten und permanenterregten unterschieden. Nur bei permanenterregten Synchrongeneratoren kommen Neodym-Eisen-Bor Magnete zum Einsatz, bei deren Rohstoffgewinnung es zu Umweltproblemen kommt. Deshalb sollte langfristig gesehen auf permanenterregte Synchrongeneratoren verzichtet werden und stattdessen sollten fremderregte verwendet werden.

In der Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), wird ab Seite 56 auf den Rohstoffverbrauch für offshore Windenergieanlagen (für 1GW Leistung) eingegangen. [https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf]

Die Energierücklaufzeit, also die Zeit in der die für die Herstellung verbrauchte Energie wiedergewonnen ist beträgt ca. 5-7 Monate.[3.3i] für on-shore Anlagen. Bei off-shore Anlagen ist die Energierücklaufzeit naturgemäß höher und beträgt zwischen 7-9 Monate. [https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf]

Recycling von alten Anlagen

Fraunhofer IWES windenergie report deutschland 2013: „Special Report Recycling von Windenergieanlagen“:
http://windmonitor.iwes.fraunhofer.de/img/SR_2013_Recycling_von_Windenergieanlagen.pdf
Bis auf die Rotorblätter ist bei allen Bestandteilen einer Windkraftanlage eine stoffliche Verwertung problemlos möglich.
Bei den Rotorblättern erfolgt derzeit eine thermische Verwertung. Es gibt jedoch bereits verschiedene Projekt zur stofflichen Verwertung der Rotorblätter.

http://www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/downloads/kurzanalysen/2014-Kurzanalyse-VDI-ZRE-09-Ressourceneffizienz-Windenergieanlagen.pdf]
[http://windenergie.ressource-deutschland.de/recycling/hochwertiges-recycling-von-rotorblaettern/

Gesundheitliche Auswirkungen

Von Windkraftgegnern wird immer wieder auf die Gefahr von Infraschall der durch Windkraftanlagen erzeugt wird verwiesen.
Infraschall ist Schall unter der Hörschwelle von 20 Hertz.
Infraschall ist ein Phänomen das sowohl natürliche Ursachen (z.B. Wind, Meeresrauschen) als auch künstliche Ursachen (z.B. Autoverkehr, Kühlschrankkompressor) haben kann.

Die Physikalisch technische Bundesanstalt in Braunschweig hatte vor einem Jahr eine Untersuchung gemacht, in der sie gezeigt hat, dass ein Teil der Probanden von Infraschall belastet wurde. Sie hat weiteren Forschungsbedarf formuliert.

In Deutschland werden die Grenzwerte einer Belastung durch Schall in der Technischen Anleitung Lärm (TA Lärm) geregelt. [3.3l] Die darin festgelegten Grenzwerte müssen auch von Windkraftanlagen eingehalten werden. Eine Messung des Infraschalls ist darin bisher nicht vorgegeben. das ist aber inzwischen eine Forderung. www.windwahn.de ist eine Plattform der Gegner mit sehr viel Information zum Thema.

Auswirkungen auf die Tierwelt

Bei den negativen Auswirkungen auf die Tierwelt stehen Vögel und Fledermäuse im Vordergrund.
Oft werden von Windkraftgegnern die Windkraftanlagen auch als Vogelschredder bezeichnet. [3.3f]
Auch wenn bei der staatlichen Vogelschutzwarte Brandenburg versucht wird, die durch Windkraftanlagen getöteten Vögel zu erfassen, gibt es keine verlässlichen Zahlen. [3.3m] Die Ursache dafür ist, dass es keine systematische Erfassung gibt. Für Greifvögel gibt es eine aufschlussreiche Studie des Michael-Otto-Institut über Windkraft und Greifvögel. [3.3n] Diese geht auch auf die Möglichkeiten der Vergrämung von Vögeln ein durch entsprechende Maßnahmen ein.
Bei der Diskussion über die Tötung von Vögeln durch Windkraftanlagen werden auch die Todesfälle durch andere Gefährdungen übersehen. Durch den Straßenverkehr und an Hochspannungsmasten werden in Deutschland jährlich jeweils 5 bis 10 Millionen Vögel getötet.
Ebenso werden die Todesfälle durch andere Energieerzeugungsanlagen nicht gesehen. In einer Metastudie aus den USA wurde aufgezeigt, dass durch Kohlekraftwerke je GWh fast 20mal so viele Vögel getötet werden als durch Windkraftanlagen. [3.3o]

Bei Fledermäusen ist die Datenlage noch schlechter. Dies liegt sicher daran, dass sie hauptsächlich nachtaktiv und klein sind. Auch hier versucht die staatliche Vogelschutzwarte Brandenburg die durch Windkraftanlagen getöteten Fledermäuse zu erfassen. [2.3m] Eine Bedrohung ist bei Fledermäusen jedoch nur bei hochfliegenden Arten gegeben. Zum Beispiel bei den Wanderungen des Großen Abendseglers (Nyctalus Noctula). Bei allen Fledermäusen muss jedoch berücksichtigt werden, dass die größte Bedrohung die Einschränkungen ihres Lebensraumes und ihrer Nahrungsgrundlage durch die moderne Landwirtschaft ist. Auch sind keine Daten verfügbar wie viele Fledermäuse durch den Straßenverkehr und an Hochspannungsmasten getötet werden.

Zukünftige Weiterentwicklung der Windkraftanlagen

Bei der Weiterentwicklung der Windkraftanlagen sind 2 Tendenzen zu beobachten. Zum einen geht die Entwicklung hin zu immer größeren Anlagen, speziell auch für den offshore Bereich. Zum anderen werden Anlagen für schwächere Windverhältnisse entwickelt und auf den Markt gebracht.
Die aktuellen Ausbaupläne sehen sowohl einen verstärkten Ausbau von offshore Anlagen als auch von on-shore Anlagen vor allem in Norden Deutschlands vor.
Offshore Anlagen sind industrielle Großanlagen die nur von Großkonzernen errichtet werden können und große Mengen von Strom an einem Punkt liefert. Diese entsprechen von ihrer strukturellen Bedeutung her heutigen fossilen Großkraftwerken. Sie stehen deshalb im Widerspruch zu einer dezentralen Energieversorgung. Für den Transport des erzeugten Stromes ist ein weiterer Ausbau der Übertragungsnetze erforderlich. Offshore Anlagen sind außerdem die mit Abstand teuerste Art von erneuerbaren Energien. Deshalb wird der weitere Ausbau dieser Anlagen nach hinten gestellt.

Der weitere Ausbau von onshore ist derzeit vor allen im Norden geplant. Dies steht im Widerspruch zu einer dezentralen Energieversorgung und es verleitet durch lukrative Vergütungsgarantien zum Ausbau von Übertragungsnetzen, um erzeugten Strom vielleicht in den Süden zu transportieren an Stelle des Aufbaus einer dezentralen Speicherinfrastruktur, die dortige Überschüsse zeitlich verschieben.

Der Ausbau der Übertragungsnetze verursacht erhebliche Kosten und ist, wie man am Widerstand gegen die HGÜ Trassen sieht, der Bevölkerung so gut wie nicht vermittelbar.
Deshalb sollte ein weiterer Ausbau von Windkraftanlagen nur dezentral erfolgen. Diese Art des Ausbaus würde auch Bürgerenergiegenossenschaften Möglichkeiten bieten Bürgerwindräder zu errichten.
Aber auch der dezentrale Ausbau von Windkraftanlagen sollte nur mit entsprechender Bürgerbeteiligung erfolgen. Dies wird zu einer Reduzierung des zukünftigen Ausbaus führen.
Insgesamt sehen wir deshalb für das Jahr 2050 eine Erzeugungskapazität von 200 TWh durch Windkraftanlagen.
Eine Übersicht über aktuelle Forschungsprojekte finden sich hier: http://windenergie.ressource-deutschland.de/

Quellen und weitere Informationen:

[3.3a] https://www.wind-energie.de/sites/default/files/attachments/page/statistiken/20160127-factsheet-status-windenergieausbau-land-jahr-2015.pdf
[3.3b] https://www.wind-energie.de/sites/default/files/attachments/page/statistiken/factsheet-status-offshore-windenergieausbau-jahr-2015.pdf
[3.3c] https://www.wind-energie.de/infocenter/statistiken/deutschland/entwicklung-der-windstromeinspeisung
[3.3d] http://www.gesetze-im-internet.de/eeg_2014/
[3.3f] http://www.windwahn.de/
[3.3g] http://bayrvr.de/2014/11/20/gvbl-192014-gesetz-zur-aenderung-der-bayerischen-bauordnung-baybo-und-des-gesetzes-ueber-die-behoerdliche-organisation-des-bauwesens-des-wohnungswesens-und-der-wasserwirtschaft-orgbauwasg-ver/
[3.3h] http://www.br.de/mediathek/video/sendungen/nachrichten/windkraft-windraeder-bayern-100.html#&time=
[3.3i] http://www.vdi-nachrichten.com/artikel/Mehr-Windkraft-an-Land-rueckt-Oekologie-ins-Blickfeld/54733/1
[3.3j] http://www4.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/229961/
[3.3k] http://www4.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/250786/
[3.3l] http://www.verwaltungsvorschriften-im-internet.de/bsvwvbund_26081998_IG19980826.htm
[3.3m] http://www.lugv.brandenburg.de/cms/detail.php/bb1.c.312579.de
[3.3n] https://bergenhusen.nabu.de/forschung/windkraft-und-greifvoegel/index.html
[3.3o] http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148112000857

https://de.wikipedia.org/wiki/Windkraftanlage
http://www.eurobserv-er.org/category/barometers-in-german/
http://ressourcen.wupperinst.org/downloads/MaRess_AP2_4.pdf
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148111002254
http://www.inderscience.com/offer.php?id=62496
http://www4.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/223628/windenergie_und_infraschall.pdf?command=downloadContent&filename=windenergie_und_infraschall.pdf

Fraunhofer IPA: „Analytische Untersuchung zur Ressourceneffizienz“, April 2015
http://edocs.fu-berlin.de/docs/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDOCS_derivate_000000004260/Nexus_Ressourceneffizienz.pdf

http://windenergie.ressource-deutschland.de/
http://edocs.fu-berlin.de/docs/servlets/MCRFileNodeServlet/FUDOCS_derivate_000000004260/Nexus_Ressourceneffizienz.pdf
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 50ff
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

4.1.6 Stromerzeugung mit Photovoltaikanlagen

PV Anlagen nutzen den photoelektrischen Effekt zur direkten Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Die ersten Einsätze erfolgten ab Ende der 1950iger Jahre bei Satelliten – und deren PV-Zellen funktionieren noch heute.

Während Solarzellen ursprünglich aus monokristallinem Silizium gefertigt wurden sind inzwischen auch polykristalline bzw. amorphe Solarzellen verfügbar. Auch konnten die Wirkungsgrade deutlich gesteigert werden. Inzwischen sind Wirkungsgrade von bis zu 26 Prozent bei kommerziellen Solarzellen üblich. In Entwicklungslaboren wird bereits an Solarzellen mit Wirkungsgraden von über 40 Prozent gearbeitet. [3.4a]

Dadurch, dass PV Anlagen von der Sonneneinstrahlung abhängig sind können sie nicht kontinuierlich Strom produzieren. Die Bundesnetzagentur rechnet für PV Anlagen mit einer gesicherten Leistung von 0 Prozent. Dies wird damit begründet, dass PV Anlagen in der Nacht keinen Strom produzieren können. Welche Logik steckt dahinter? Was hat dies mit der Realität zu tun? Auch Windräder haben Stillstandszeiten. Die gesicherte Leistung kann in Kombination mit Akkuspeichern ohne weiteres mit 15% angesetzt werden. Dieser Umstand wird von Kritikern gerne angeführt um die Untauglichkeit der Stromerzeugung durch PV Anlagen zu postulieren. [3.4b] Oft wird hierbei auch mit dem Begriff „Flatterstrom“ gezielt Gegnerschaft erzeugt. Für die Sicherung einer kontinuierlichen Stromversorgung ist deshalb eine Kombination mit
entsprechenden Speichertechnologien erforderlich.

In Deutschland waren Ende 2015 PV Anlagen mit einer Nennleistung von 39.7 MW installiert. [3.4c]
Diese speisten 2015 insgesamt 38.5 GWh Strom ins deutsche Netz ein. [3.4d] Die Verteilung der PV Anlagen in Deutschland ist jedoch nicht gleichmäßig. Da im Süden die Sonneneinstrahlung höher ist, sind diese überwiegend in den südlichen Bundesländern installiert.

Der weitere Ausbau von PV Anlagen ist durch die EEG Novelle 2014 stark abgebremst worden. Besonders der Ausbau von Freiflächenanlagen ist seit Ausschreibungsmodell stark zurückgegangen. Die „genehmigten“ Zubauziele werden nicht erreicht. [3.4e]

Zum Schutz der europäischen Hersteller von Solarmodulen werden auf chinesische Solarmodule Strafzölle erhoben. Dies geschah vor allem auf Betreiben von deutschen Herstellern wegen angeblicher Dumpingpreise. Ergebnis war eine Verteuerung von Solarmodulen im EU-Raum gegenüber dem Weltmarkt, ein Absinken der Rentabilität und letztlich die Pleite des größten Anstifters solcher Ideen., den deutschen Bestandteilen von Solarworld. [3.4f]]

Ökologische Betrachtung

Bei der ökologischen Betrachtung sind drei Faktoren zu berücksichtigen:
1. Flächenverbrauch
2. Rohstoffverbrauch für die PV Module
3. Recycling von alten PV Modulen

Flächenbedarf
Der Flächenbedarf für die Erzeugung von elektrischer Energie durch PV Module wird oft als zu hoch für die Bundesrepublik Deutschland dargestellt. Horrordarstellungen von einem durch PV Module überdachten Deutschland werden verbreitet. Doch wie ist es wirklich?
Die Bundesrepublik Deutschland hat eine Gesamtfläche von 357.375 Quadratkilometern.
In den oben berechneten Szenarien zur Stromerzeugung ergibt sich bei einem Wirkungsgrad von 20% Prozent ein Flächenbedarf von 3.610 Quadratkilometern bzw. 5.502 Quadratkilometern. Ein Wirkungsgrad von 20% erscheint als sehr konservative Abschätzung für das Jahr 2050, da er der bereits heute verfügbaren Technologie entspricht. Es wären also nur 1% bis 1,5% der Fläche Deutschlands für die Stromerzeugung durch PV Module benötigt.
Laut dem Statistischen Bundesamt waren im Jahr 2014 insgesamt 19.205 Quadratkilometer durch Wohn-, Gewerbe- und Betriebsflächen belegt. [3.4d] Dies bedeutet, dass man je nach Szenario 18% bzw. 28% Prozent der bereits durch Gebäude überbauten Fläche benötigt um den gesamten benötigten Strom zu erzeugen.
Nicht berücksichtigt ist dabei der Effekt durch andere Arten der PV Nutzung, wie z.B. PV Module an Gebäudefronten, Solarwege, PV Module an Schallschutzwänden, usw. Dadurch werden die benötigten Dachflächen reduziert. Eine genaue Abschätzung der Reduktion ist aber derzeit nicht möglich.

Umweltbundesamt:

„Entsprechend der UBA-Studie „Energieziel 2050“ wird von einem mittleren Jahresnutzungsgrad von 17% und 1.620 km2 verfügbare Fläche ausgegangen. Dies bedeutet, dass für jedes installierte Kilowatt (kW) an Leistung 5,88 m2 Fläche benötigt werden. Würde man die gesamte Fläche mit Solarmodulen belegen, so stände eine installierte Leistung von 275 Gigawatt (GW) zur Verfügung. Bei den
Flächenangaben handelt es sich um Dach- und Fassadenflächen sowie sonstige Siedlungsflächen wie Parkplatzüberdachungen oder Lärmschutzwände. Die Nutzung von Freiflächen wie Konversionsflächen, Ackerflächen oder Grünland sind hier nicht berücksichtigt. Unter der Annahme von 900 Volllaststunden ergäbe sich ein jährlicher Stromertrag von ca. 248 TWh. Bei dieser solaren Flächenermittlung handelt es sich um eine konservative Potenzialbewertung. Ob dieses Potenzial ausgeschöpft werden kann, hängt von verschiedenen Faktoren wie der Akzeptanz in der Bevölkerung, politischer Weichenstellungen, der Wirtschaftlichkeit der PV-Anlagen und der Systemintegration des Solarstroms ab. Falls die Flächenpotenziale auf Konversionsflächen, Ackerflächen oder Grünland erschlossen werden, können auch noch größere installierte Leistungen von Photovoltaikanlagen in Deutschland realisiert werden.“ [Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 52,

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

„Runder Tisch Energiewende Niedersachsen“ hat eine aktuelle Analyse der Dachflächen in Niedersachsen gemacht. Hochrechnen auf das gesamte Bundesgebiet auf Basis der Bevölkerungsverteilung?! [Szenarien zur Energieversorgung in Niedersachsen im Jahr 2050 – Gutachten – http://www.umwelt.niedersachsen.de/download/106468, April 2016, Seite 20f]

Rohstoffverbrauch für die PV Module
Für 1 GW Leistung:
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 51f
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

PV Module bestehen hauptsächlich aus den folgenden Komponenten:

1. Glasscheiben
Glas ist ein Schmelzprodukt das hauptsächlich aus Quarzsand, Soda und Pottasche besteht. Dies alles sind Rohstoffe, die häufig in der Natur vorkommen bzw. aus häufig vorkommenden Elementen synthetisiert werden. Somit besteht keine Gefahr von Ressourcenengpässen die die Fertigung von PV Modulen einschränken.

2.Alurahmen
Aluminium kommt in der Erdkruste sehr häufig vor. Ein Mangel an Rohmaterial ist deshalb nicht zu befürchten.

Aluminium als elementares Metall und Material verfügbar zu machen erfordert zwar einen hohen Energieeinsatz. Aber einmal produziert kann es sehr einfach recycelt werden und dient in Form von Lagerware als Barren sogar als indirekter Energiespeicher für Überschussstrom.

3. Solarzellen
Solarzellen werden aus Silizium gefertigt. (Silizium ist das zweithäufigste Element der Erdkruste. Ein Mangel an Rohmaterial ist deshalb nicht zu befürchten).

4. Kupferverbindungen
Kupfer kommt in der Erdkruste sehr häufig vor. Somit besteht keine Gefahr von Ressourcenengpässen, die die Fertigung von PV Modulen einschränken.

5.Kunststoffdichtungen bzw. Folien
Kunststoffdichtungen bzw. Folien werden heute aus Erdöl gewonnen.

Die Herstellung der Hauptkomponenten eines PV Moduls ist relativ energieintensiv. Jedoch wird im Laufe der Lebensdauer der PV Module deutlich mehr elektrische Energie erzeugt. Die Energierücklaufzeit, also die Zeit in der die für die Herstellung verbrauchte Energie wiedergewonnen ist beträgt heute ca. 1 Jahr. Quelle?

Recycling von alten PV Modulen
Beim Recycling von alten PV Modulen können heute über 90 Prozent der verwendeten Materialien wiedergewonnen werden und erneut in den Produktionsprozess eingebracht werden.
Das Recycling von Glas, Alu, Silizium und Kupfer ist eine bewährte Technik und auch von der Ökobilanz ein her gesehen sehr positiv.
Heute existiert keine bewährte Technik für das Recycling der Kunststoffdichtungen bzw. Folien die ja fest mit den Glasscheiben bzw. Solarzellen laminiert sind.

Was wir noch genauer betrachten sollten:

– Wieviel Rohstoff in g ist in einem Modul enthalten?
– Wie viele Module brauchen wir für die solare Stromerzeugung in Deutschland?
– Groß sind jeweils die weltweiten Rohstoffreserven?
Dann ist es nicht nur eine pauschale Aussage, sondern berechnet, dass ausreichend Rohstoffreserven vorhanden sind.

Die gleiche Rohstoff-Betrachtung dann für die Windkraftanlagen.

Das ist auch wichtig, weil insbesondere bei Windkraftanlagen manchmal eine Rohstoffknappheit ins Feld geführt wird.

Zukünftige Weiterentwicklung der PV Nutzung

Für die Zukunft ist eine weitere Zunahme der PV Nutzung zu erwarten, obwohl laut aktuellen EEG der weitere geförderte Zubau eingeschränkt wurde. [3.4e]

Durch weitere Verbesserungen der Produktionstechnik sind auch in Zukunft Kostenreduktionen bei der Herstellung von PV Modululen zu erwarten. Kurzfristig von Bedeutung ist hierbei der Ausgang des Anti-Dumping-Verfahren gegen China. [3.4f] Diese künstliche Verteuerung wird jedoch langfristig nicht durchzuhalten sein. [3.4g]
Langfristig werden auch PV Module, die nicht auf Silizium basieren, auf den Markt kommen.
PV Module auf Basis von Galliumarsenid bzw. Galliumindiumphosphid / Galliumindiumarsenid bieten einen deutlich höheren Wirkungsgrad als siliziumbasierte PV Module. Momentan sind sie jedoch noch zu teuer oder erst als Labormuster verfügbar.
Auch organische PV Module und Perowskit-Module bilden momentan ein erfolgversprechendes Forschungsgebiet.[3.4h]
Langfristig ist jedoch mit der Marktreife entsprechender Module zu rechnen.
Für die Aufstellung von PV Anlagen bietet sich, wie bereits oben erwähnt, ein breites Zukunftspotential. Zum Beispiel Solarwege. [3.4i] [3.4j]. Dies würde zu einer Reduzierung der oben angeführten Fläche führen.
Auch die Überdachung von Verkehrswegen bietet eine interessante Option, da im Nebeneffekt Schneeräumung im Winter und Fahrzeugklimatisierung im Sommer deutlich geringer ausfallen. ICEs, die sich nicht in der prallen Sonne auf 50 °C und mehr aufheizen, sondern weitgehend im Schatten fahren, erleiden auch keinen Ausfall der Klimaanlagen mehr.
PV Anlagen stellen insgesamt betrachtet die umweltverträglichste Form von erneuerbaren Energien da. Die Akzeptanz in der Bevölkerung ist ebenfalls sehr hoch. Deshalb sollten sie auch die Hauptlast der zukünftigen Stromversorgung tragen.

Übersicht Rohstoffverfügbarkeit weltweit:
B.U.N.D. Hintergrundpapier: „Ressourcenschutz ist mehr als Rohstoffeffizienz“, Juli 2015 http://www.bund.net/pdf/ressourcenschutz

Powershift: Rohsto¬ffe für die „grüne“ Wirtschaft, 2011
http://power-shift.de/wordpress/wp-content/uploads/2011/08/PowerShift-ForumUE-StudieRohstoffe-Gr%C3%BCneWirtschaft-2011web_klein.pdf

Quellen und weitere Informationen:

[3.4a] http://photovoltaik-vision.de/05-2013/forschung-vierfach-stapelsolarzelle-mit-436-prozent-wirkungsgrad/
[3.4b] http://www.eike-klima-energie.eu/
[3.4c] https://www.energy-charts.de/power_inst_de.htm
[3.4d] http://www.statistischesbundesamt.de/
[3.4e] http://www.gesetze-im-internet.de/eeg_2014/
[3.4f] http://photovoltaik-vision.de/08-2013/preisdumping-eu-einigt-sich-endgultig-mit-china/
[3.4g] http://safe-eu.org/2016/04/19/pm-solarmodule-koennten-hierzulande-20-preiswerter-sein/?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=PHOTON+Newsletter+-+Deutsche+Ausgabe+vom+20.4.2016+&newsletter=PHOTON+Newsletter+-+Deutsche+Ausgabe+vom+20.4.2016+
[3.4h http://www.iwr.de/news.php?e=x0616x&id=30643
[3.4i] hhttps://www.indiegogo.com/projects/solarlayer-every-surface-is-a-solar-panel#/
[3.4j] http://www.mein-elektroauto.com/2016/02/frankreich-will-1-000-kilometer-strassen-mit-solarzellen-ausstatten/19828/

https://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik
http://www.eurobserv-er.org/category/barometers-in-german/
http://www.sma.de/unternehmen/pv-leistung-in-deutschland.html
http://www.oeko-energie.de/produkte/solarstrom-photovoltaik/solarmodule/index.php#04a2089a240b63601
http://www.bvmw.de/politik/energie.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Solarmodul
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 52
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf, Abschätzung ohne Freiflächen

4.1.7 Vergleich Photovoltaik und Windkraft

Vergleiche:

Rohstoffeinsatz 1 MW Photovoltaik/1 MW Windkraft (onshore)
kurzer Hinweis auf höheren Rohstoffeinsatz für offshore durch Umspannwerke auf See und an Land und seeseitige zusätzlich Stromkabel/ höherer energetischer Aufwand da Materialien und Personal aufs Meer geschafft werden müssen

Bewertung/Schlussfolgerungen für die (unsere) Verteilung der Stromerzeugungskapazität auf Photovoltaik und Windkraft

Zukünftige Stromerzeugung in Deutschland

Im Jahr 2050 ergibt sich ein Gesamtbedarf an elektrischer Energie von 1300 TWh.
Diese Energie soll zu 100% aus erneuerbaren Quellen stammen.
Als Quellen dafür kommen Wasserkraft, Biogas, Biomasse, Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen (PV Anlagen) in Betracht.
Technologien, die derzeit in Deutschland ihre Einsatzfähigkeit bzw. Marktreife noch nicht bewiesen haben werden nicht berücksichtigt. Dies ist zwar ein extrem konservativer Ansatz, jedoch befindet man sich damit auf der sicheren Seite und macht sich nicht von Entwicklungsfortschritten abhängig, die möglicherweise nicht eintreten.
Wie weiter oben beschrieben werden für Wasserkraft, Biogas, Biomasse die folgenden Erzeugungskapazitäten angenommen.
Wasserkraft: 22,7 TWh
Biogas: 5,5 TWh
Biomasse: 2 TWh
Summe: 30,2 TWh
Somit müssen noch 1.270 TWh durch PV- und Windkraftanlagen erzeugt werden.
Bei beiden ist jedoch auf Grund der Fluktuation bei der Erzeugung eine Speicherung von Strom notwendig.
Die wichtigste Grundsatzentscheidung für die zukünftige Stromversorgung ist deshalb welchen Anteil PV- und Windkraftanlagen an der Produktion haben sollen.
Neben technischen und ökonomischen Faktoren spielen dabei auch sog. soft skills wie z.B. Akzeptanz in der Bevölkerung eine Rolle.
Technisch gesehen handelt es sich sowohl bei Windkraftanlagen als auch bei PV Anlagen um Systeme die ihre Einsatzreife bereits seit längerer Zeit unter Beweis gestellt haben. Zudem gibt es bei beiden noch Entwicklungspotential, sowohl bei der Technologie als auch bei der Optimierung in der Produktion.

Für eine Beurteilung zur Priorisierung der Erzeugungssysteme PV- und Windkraftanlagen dient die folgende Tabelle. Bei der Bewertung wird zwischen PV Anlagen, offshore Windkraftanlagen und onshore Windkraftanlagen unterschieden.

PV Anlagen on shore Windkraftanlagen off shore Windkraftanlagen
Verfügbarkeit von
Rohstoffen problemlos problemlos problemlos
Recycling problemlos problemlos problemlos
Gesellschaftliche
Akzeptanz hoch umstritten umstritten
Flächenbedarf hoch – gering gering
Energetische
Amortisation schnell schnell schnell
Ökologische
Auswirkungen gering mittel hoch
Kosten mittel mittel hoch
Gesundheitliche
Auswirkungen keine unbestimmt unbestimmt

Bei Windkraftanlagen ist bei einer ökonomischen Betrachtung zwischen on shore und off shore Anlagen zu unterscheiden. Off shore Windkraftanlagen produzieren derzeit den teuersten erneuerbaren Energiestrom, während on shore kostengünstig Strom produziert wird.
PV Anlagen produzieren ihren Strom ebenfalls kostengünstig.
Bei den soft skills gibt es deutliche Unterschiede zwischen PV- und Windkraftanlagen.
Der Protest gegen Windkraftanlagen nimmt immer mehr zu. Oft wird dabei auch die Energiewende insgesamt auch in Frage gestellt.
Dagegen gibt es bei der Errichtung von PV Anlagen nur sehr selten Proteste.
Daraus zu folgern, man sollte nur noch PV Anlagen bauen wäre jedoch nicht zielführend.
Jedoch kann man daraus folgern, dass für eine breite Akzeptanz der Energiewende verstärkt auf den Ausbau von PV Anlagen gesetzt werden soll. Dies wird auch von uns gefordert und deshalb wird bei der Stromproduktion im Jahr 2050 von 1.000 TWh Strom aus PV Anlagen und 270 TWh Strom aus Windkraftanlagen ausgegangen.

4.1.8 Verfügbarkeit von Rohstoffen

Die weltweiten Bauxitvorkommen werden auf 55 bis 75 Milliarden Tonnen geschätzt. Im Jahr 2015 wurden 58,3 Millionen Tonnen Aluminium daraus geschmolzen. [http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/mcs-2016-alumi.pdf]

Silizium ist das zweithäufigsten Elemente der Erdkruste [https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_H%C3%A4ufigkeiten_chemischer_Elemente#H.C3.A4ufigkeiten_auf_der_Erde]. Ein Mangel an Rohmaterial ist deshalb nicht zu befürchten.

Die weltweiten Kupfervorkommen werden auf 5,6 Milliarden Tonnen geschätzt. Im Jahr 2015 wurden 18,7 Millionen Tonnen Kupfer abgebaut. [http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/copper/mcs-2016-coppe.pdf]

Die weltweiten Eisenvorkommen werden auf 230 Milliarden Tonnen geschätzt. [http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_ore/mcs-2016-feore.pdf]

Die weltweiten Vorkommen an Seltenen Erden werden auf 130 Millionen Tonnen geschätzt. Im Jahr 2015 betrug die Produktion 124.000 Tonnen. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/mcs-2016-raree.pdf

Beton besteht aus Gesteinskörnung; Sand und Kies und Zement als Bindemittel.
Durch die Zugabe von Wasser reagiert der Zement und es entsteht ein festes Baumaterial.
Jährlich werden in Deutschland 250 Millionen Tonnen Beton verbaut. Die Menge an Betonabfällen beträgt 130 Millionen Tonnen. http://www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/downloads/kurzanalysen/Kurzanalyse_Nr_8_Hochwertiges_Recycling_im_Baubereich.pdf
In der Regel erfolgt das Recycling durch Schreddern des Betonabfalls. Jedoch gibt es bereits Projekte den Beton wieder in Gesteinskörnung und Zementmasse zerlegen. Damit sind Recyclingquoten von 80% möglich. http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/oktober/blitz-schlag-ein.html

Der damit hergestellte RC-Beton entspricht den entsprechenden Normen http://www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/downloads/kurzanalysen/Kurzanalyse_Nr_8_Hochwertiges_Recycling_im_Baubereich.pdf
Auch für den in der Herstellung sehr energieintensiven Zement wird nach Ersatzstoffen gesucht. http://www.ressource-deutschland.de/fileadmin/user_upload/downloads/kurzanalysen/Kurzanalyse_Nr_8_Hochwertiges_Recycling_im_Baubereich.pdf
Jedoch ist bei den Rohstoffen für die Zementherstellung kein Mangel zu erwarten. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2016-cemen.pdf
All diese Verbesserungen bei der Betonherstellung kommen auch den Betonbestandteilen von Windkraftanlagen zu Gute.

Für den Bau von Windkraftanlagen off shore werden die folgenden Materialien benötigt:
▸ ca. 101.000 t Beton,
▸ 144.000 t Eisen und Stahl,
▸ darunter mindestens 1.800 t Nickel, Chrom, Molybdän und Mangan
▸ 11.000 t größtenteils glasfaser- oder carbonfaserverstärkte Kunststoffe,
▸ 3.000 t Kupfer und
▸ bis zu 200 t an Seltenen Erden.
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf
Laut derselben Quelle werden für Anlagen an Land ähnliche Rohstoffmengen benötigt. Jedoch werden geringe Stahlmengen und dafür höhere Betonmengen benötigt.
Diese Studie geht davon aus dass bei den Generatoren Synchrongeneratoren mit Permanenterregung eingesetzt werden, die Seltene Erden benötigen.
In https://epub.wupperinst.org/frontdoor/index/index/docId/5883 werden jedoch auch Szenarien vorgestellt die von einem erheblichen Anteil von Generatoren ohne Seltene Erden ausgehen.

Kritische Rohstoffe beim Windenergieausbau

Fraunhofer IWES: windenergie report Deutschland 2014; 2015
http://windmonitor.iwes.fraunhofer.de/opencms/export/sites/windmonitor/img/Windenergie_Report_2014.pdf, Seite 70ff; bezieht sich auf die Studie des Wuppertal-Institutes

Zusammenfassend kann man feststellen, dass der Bau von Windkraftanlagen nicht durch Ressourcenengpässe begrenzt wird.

Quellen und weitere Informationen:

Übersicht Rohstoffverfügbarkeit weltweit:
B.U.N.D. Hintergrundpapier: „Ressourcenschutz ist mehr als Rohstoffeffizienz“, Juli 2015 http://www.bund.net/pdf/ressourcenschutz

Powershift: Rohsto¬ffe für die „grüne“ Wirtschaft, 2011
http://power-shift.de/wordpress/wp-content/uploads/2011/08/PowerShift-ForumUE-StudieRohstoffe-Gr%C3%BCneWirtschaft-2011web_klein.pdf

4.1.9 Der Anteil von Sonne und Wind an der zukünftigen Stromerzeugung

Für den Ausbau der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien wurde ein Simulationsmodell erstellt. Dieses ermittelt die für Windkraftanlagen und PV Anlagen notwendigen Ausbauziele an Erzeugungsanlagen sowie den Bedarf an Speichermöglichkeiten, um Dunkelheit und Flauten zu überbrücken und damit eine kontinuierliche und bedarfsgerechte Stromversorgung zu gewährleisten.

Die Sonneneinstrahlung in Deutschland lässt sich relativ einfach mathematisch bestimmen. Die Solarkonstante und die Breitengrade von Deutschland sind bekannt. Diese mathematische Methode berücksichtigt jedoch nicht die meteorologischen Phänomene (z.B. Wolken, Nebel, usw.) und liefert systematisch zu hohe Werte.
Deshalb wurde ein anderer Ansatz zur Bestimmung der Sonneneinstrahlung gewählt. Mit Hilfe eines Solarrechners, der meteorologische Phänomene berücksichtigt, also die effektive Sonneneinstrahlung liefert, wird ein Durchschnittsertrag von PV Anlagen ermittelt, der auf mehreren Messpunkten in Deutschland beruht.
Bei den Berechnungen des Flächenbedarfs wird von einem Wirkungsgrad von 16% ausgegangen. Dies entspricht dem heutigen Standard. Daneben wird auch noch der Flächenbedarf bei einem Wirkungsgrad von 20% bzw. 25% berechnet. Diese Wirkungsgrade erscheinen für das Jahr 2050 durchaus möglich, da bereits heute in den Entwicklungslaboren Wirkungsgrade über 40% erreicht werden.
Eine Erhöhung des Wirkungsgrades, die auf Grund der technischen Weiterentwicklung zu erwarten ist, wird den Flächenbedarf reduzieren.
Der benötigte Speicherbedarf bei den einzelnen Szenarien ist jedoch unabhängig vom Wirkungsgrad der verwendeten Solarzellen.
In der folgenden Grafik sind die durchschnittlichen Erträge pro Monat aufgeführt.

Diese Werte bilden die Grundlage für alle folgenden Berechnungen der Stromerzeugung durch PV Module.

Bei der Stromerzeugung durch Windkraftanlagen lässt sich kein mathematisches Modell verwenden. Deshalb wurde die durch Windkraftanlagen im Jahr 2013 erzeugte Energie als Basis für die Berechnungen verwendet.
In der folgenden Grafik sind die Erträge pro Monat aufgeführt.

Diese Werte bilden die Grundlage für alle folgenden Berechnungen der Stromerzeugung durch Windkraftanlagen.

Stromerzeugung nach dem derzeitig gültigen EEG (Erneuerbaren Energiegesetz)

Nach dem derzeit gültigen EEG ist bei PV Anlagen eine weiterer, geförderter Ausbau von 2.500 MW Peak Leistung pro Jahr geplant. Dies bedeutet gegenüber den tatsächlichen Neuinstallationen der letzten Jahre eine deutliche Reduzierung.
Wenn sich an den gesetzlichen Grundlagen nichts ändert und der Ausbau planmäßig erfolgt dann würde dies bis 2050 einen Zubau von 87.500 MW bedeuten. Wenn alle heute existierenden PV Anlagen noch existieren bzw. ersetzt werden würde dies einen Gesamtbestand von 125.800 MW PV Leistung ergeben.

Damit würde sich die im folgenden Bild dargestellte Strommenge erzeugen lassen.

Nach dem derzeit gültigen EEG ist auch bei Windkraftanlagen ein weiterer geförderter Ausbau von 2.500 MW Nennleistung pro Jahr geplant.
Wenn sich an den gesetzlichen Grundlagen nichts ändert und der Ausbau planmäßig erfolgt dann würde dies bis 2050 einen Zubau von 87.500 MW bedeuten. Wenn alle heute existierenden Windkraftanlagen noch existieren bzw. ersetzt werden würde dies einen Gesamtbestand von 132.100 MW Leistung durch Windkraftanlagen ergeben.

Damit würde sich die im folgenden Bild dargestellte Strommenge erzeugen lassen.

Wie man in obigen Bildern sieht ist damit im Jahresdurchschnitt nur rund die Hälfte des derzeitigen Strombedarfs von 614 TWh gedeckt.
Für die PV Anlagen würde bei einem angenommen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 16% eine Fläche von 782 Quadratkilometern benötigt um die EEG Zielvorgaben für den Ausbau zu erreichen. Bei einem für die Zukunft angenommen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 20% bzw. 25% würde sich der Flächenbedarf auf 626 bzw. 500 Quadratkilometern reduzieren.
Diese Zahlen erscheinen auf den ersten Blick zwar sehr hoch, wenn man jedoch die Gesamtfläche der Bundesrepublik, 357.375 Quadratkilometer, dazu in Relation setzt, ist der Bedarf äußerst gering.

4.1.10 Die Landkarte der Stromerzeugung

Im Teilprojekt „„C/sells: Großflächiges Schaufenster im Solarbogen Süddeutschland“ des Bundesprojektes „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ wird genau diese Fragestellung untersucht:
„Das Schaufenster „C/sells“ überspannt im Süden Deutschlands die Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern und Hessen und hat den Schwerpunkt „Solarenergie“… Kern des Schaufensters ist die Demonstration eines zellulär strukturierten Energiesystems, in dem regionale Zellen im überregionalen Verbund miteinander agieren. Die Größe der Zellen ist dabei sehr unterschiedlich. So können einzelne Liegenschaften oder ganze Verteilnetze solche Zellen bilden. Jede Zelle versorgt dabei subsidiär zunächst sich selbst, indem Energieerzeugung und Last möglichst direkt vor Ort ausgeglichen werden. Die verbleibenden Energiebilanzen werden dann mit anderen Zellen ausgetauscht, um so das Energiesystem insgesamt zu optimieren. Durch den Zellverbund entsteht dadurch eine effiziente und robuste Energieinfrastruktur.“ http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Netze-und-Netzausbau/sinteg.html)

4.2 Zukünftige Wärmeerzeugung in Deutschland

4.2.1 Tiefengeothermie

Der mögliche Beitrag der tiefen Geothermie zu einer nachhaltigen Energieversorgung wurde umfassend für einen Sachstandsbericht des Büros für Technikfolgen-Abschätzung (TAB) beim Deutschen Bundestag untersucht. Unter Berücksichtigung ökologischer, raumordnerischer und technischer Restriktionen wurde daraus das bis 2050 erschließbare technisch-ökologische Potenzial der geothermischen Stromerzeugung in Deutschland bestimmt. Im Jahr 2050 könnte demnach eine installierte Netto-Leistung geothermischer Anlagen von 6,4 Gigawatt elektrisch realisiert werden. Damit könnten ca. 50 TWh/a grundlastfähiger Strom erzeugt werden. Dieses Potenzial ist in Deutschland umweltverträglich erschließbar, positive Umwelteffekte lassen sich ebenfalls mit geothermischer Wärmeversorgung erzielen. [Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 53 https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf]

Rentabel unter volkswirtschaftlichen Gesichtspunkten ist diese Technologie allerdings bei weitem nicht.

Der Wärmebedarf in Deutschland lässt sich aus den in Kapitel 2.4 gemachten Ansätzen wie folgt bestimmen:
Private Haushalte: 115,5 TWh
Wirtschaft und Verwaltung: 444,6 TWh
Summe: 560,1 TWh

Beim Wärmebereich muss man zwischen Niedertemperaturbereich und Hochtemperaturbereich unterscheiden.
Energie im Niedertemperaturbereich lässt sich relativ leicht, zum Beispiel durch Solarthermie gewinnen.
[Im Hochtemperaturbereich, zum Beispiel bei der Stahlproduktion ist dies nur sehr eingeschränkt und aufwändig möglich (erfolgreich funktionierende Versuchsanlage in den frz. Pyrenäen). Deshalb muss dieser Temperaturbereich durch Strom bereitgestellt werden.] Konzept für Aluminiumgießerei: Solarturm Jülich: [http://www.kba-metalprint.com/fileadmin/user_upload/MetalPrint/Fachbeitraege/Dynamische_Hochtemperatur-Speicherung_0713.pdf]

4.2.2 Oberflächennahe Geothermie

(Wärmepumpen)

4.2.3 Solarthermie

4.2..4 Strombasierte Wärmeerzeugung

Literaturverweise:

4 Die Erzeugung der Energie von morgen

[4a]
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Entwicklung der erneuerbaren Energien
in Deutschland im Jahr 2015, Stand Februar 2016, Seite 11 und 7
https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/entwicklung_der_erneuerbaren_energien_in_deutschland_im_jahr_2015.pdf?__blob=publicationFile&v=12

[4b]
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Entwicklung der erneuerbaren Energien
in Deutschland im Jahr 2015, Stand Februar 2016, Seite 22 und 8
https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/entwicklung_der_erneuerbaren_energien_in_deutschland_im_jahr_2015.pdf?__blob=publicationFile&v=12

4.1.2 Stromerzeugung mit Klär- Deponie- und Grubengas

[4.1.2a]
Wupperverband:
http://www.wupperverband.de/internet/web.nsf/id/pa_de_klaergas.html und http://www.mwm.net/mwm-kwk-bhkw/mwm-kompetenzen/gas-loesungen/klaergas/ ]

[4.1.2b]
Wikipedia: Deponiegas
https://de.wikipedia.org/wiki/Deponiegas]

[4.1.2c]
Caterpillar Energy Solutions GmbH: Dezentrale Stromerzeugung mit Deponiegas
http://www.mwm.net/mwm-kwk-bhkw/mwm-kompetenzen/gas-loesungen/deponiegas/

[4.1.2d]
Evonik Industries: Energie aus Grubengas
https://www.steag-newenergies.com/index.php?id=455&type=0&jumpurl=fileadmin%2Fuser_upload%2Fsteag-newenergies.com%2Fprodukte_leistungen%2Fgrubengas%2FDE_Evonik_Grubengasbroschuere.pdf, Seite 4

[4.1.2e]
Foliensatz zur Energie-Info „Erneuerbare Energien und das EEG (2016)“
https://www.bdew.de/internet.nsf/id/20160222-energie-info-erneuerbare-energien-und-das-eeg-zahlen-fakten-grafiken-2016-de?open&ccm=500010045, Folie 2

[4.1.2f]
Interessenverband Grubengas e. V.: NRW – Grubengasverwertungsdaten
http://www.grubengas.de/german/verwertung_g.htm

4.1.4 Stromerzeugung mit Windkraftanlagen auf See

[4.1.4a]
siehe zum Beispiel
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Broschüre „Offshore-Windenergie“
http://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/bmwi_de/offshore-windenergie.pdf?__blob=publicationFile&v=2

[4.1.4b]
Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG 2014), § 49 bis 51
https://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/eeg_2014/gesamt.pdf
und
Entwurf eines Gesetzes zur Einführung von Ausschreibungen für Strom aus erneuerbaren Energien und zu weiteren Änderungen des Rechts der erneuerbaren Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG 2016), § 49 http://bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/G/gesetzentwurf-ausschreibungen-erneuerbare-energien-aenderungen-eeg-2016,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.pdf

[4.1.4c]
Status des offshore-Windenergieausbaus in Deutschland, Stand 31.12.2015, Seite 3
http://www.windguard.de/_Resources/Persistent/6863a8d0ae295aaa0e5e72419395edaf220dc1d0/Factsheet-Status-Offshore-Windenergieausbau-Jahr-2015.pdf

[4.1.4d]
Entwurf eines Gesetzes zur Einführung von Ausschreibungen für Strom aus erneuerbaren Energien und zu weiteren Änderungen des Rechts der erneuerbaren Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG 2016), § 4
http://bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/G/gesetzentwurf-ausschreibungen-erneuerbare-energien-aenderungen-eeg-2016,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.pdf

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Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 4

Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 4

3. Die Welt einer nachhaltigen Energieversorgung

Das Leben ist leiser geworden. Fahrräder und Autos surren durch die Straßen. Die Sonne wärmt dunkle Dächer und spiegelt sich schwach in glänzenden Fassaden. Die Rotoren der Windkraftanlagen drehen sich in der Ferne behäbig im lauen Wind. Eine Vision? Nein, die nachhaltige Zukunft.

In die Dächer von Wohnhäusern, öffentlichen Gebäuden und Industriegebäuden sind und Photovoltaikmodule eingelassen, teilweise auch Sonnenkollektoren, große Häuserwände sind mit stromerzeugenden Folien überzogen. [3a] Alleinstehende Gehöfte und Häuser erzeugen mit Solarthermie, Photovoltaik und Wärmepumpe genügend Wärme und Strom zur Eigenversorgung, Strom- und Wärmespeicher helfen über sonnenschwache Tage hinweg. Wohnquartiere und Wohnsiedlungen werden über gemeinschaftliche Strom- und Wärmespeicher versorgt, einige erzeugen sogar Stromüberschüsse, die in das öffentliche Netz eingespeist werden. [3b] Die Wärme wird lokal durch Großflächen-Solarthermie, Biomassenutzung, in einigen Regionen auch durch Tiefen-Geothermie erzeugt. Abwasser- und Überschusswärme von Industrieunternehmen wird ebenso genutzt wie überschüssiger erneuerbarer Strom im „Power to Heat“-Verfahren. [3c] Nah- und Fernwärmenetze leiten die mit erneuerbaren Technologien erzeugte Wärme zu Verbrauchern und in Speicher.

Auch kleinere Gewerbe und Industriebetriebe versorgen sich energetisch selbst, größere sind für die Stromversorgung an Wind- oder Solarparks und das Fernwärmenetz angeschlossen. Wer sein Elektroauto nicht zu Hause selbst aufladen kann [3d], fährt zu Ladestationen auf öffentlichen Parkplätzen, in Tiefgaragen [3e], in Einkaufszentren [3f] oder lädt Strom während Reisen auf Autobahnrastplätzen [3g]. Die Batterien von Bussen, LKWs und Flottenfahrzeugen werden über Nacht an ihren Standorten aufgeladen, der öffentliche Schienenverkehr mit Strom von Wind- oder Solarparks aus Batteriegroßspeichern gespeist.

Lokale Stromerzeugung, lokaler und regionaler Stromverbrauch gleichen sich weitgehend über die Verteilnetze und an den Verknüpfungspunkten gleichermaßen wie in Gebäuden beim Endverbraucher installierten Batteriespeicher aus, unterstützt von weiteren Batteriespeichern zur Spannungsstabilisierung und dem Ausgleich von Erzeugungs- und Lastspitzen an den Netzknoten zwischen Mittel und Hochspannung. Infrastrukturstromspeicher [3h] als Teil der Batteriespeicher sichern außerdem bei einer Netzstörung die Stromversorgung von lokalen technischen Anlagen der öffentlichen Versorgung. Dazu gehören zum Beispiel die öffentliche Wasser- und Abwasserversorgung, die Gasversorgung und die Telekommunikation.
Regionale Netze sind über die Mittelspannungsebene miteinander verbunden und ergänzen gegenseitig ihren Stromhaushalt oder werden aus saisonalen Stromspeichern unterstützt. Der Strom aus offshore Windparks und großen onshore Windparks wird regional verbraucht oder kann über das Hochspannungsnetz zu anderen Regionen geleitet werden. Wird mehr erneuerbarer Strom erzeugt, als gerade verbraucht, befüllt dieser Batteriespeicheranlagen mit hoher Kapazität, kann gegebenenfalls Druckluft erzeugen, die in großen Kavernen gespeichert wird, über „Power to Gas“-Anlagen synthetisches Methan in das Gasnetz einspeisen oder Pumpspeicherseen füllen: Ein sinnvoller Vorrat für die Zeiten, wenn über viele Tage hinweg, zu wenig Wind weht und die Sonne nicht scheint.

Schiffe und Flugzeuge werden mit flüssigem erneuerbaren Kraftstoff betankt, Küstenschiffe fahren und kleinere Flugzeuge fliegen elektrisch angetrieben, transkontinentale Güterbahnsysteme übernehmen den Großteil der Containerfrachten und der öffentliche Personenverkehr fährt komplett elektrisch, auf Nebenbahnen, im regionalen Nahbereich als Straßenbahn sogar batteriegetrieben.

3.1 Wärme und Strom in der Zukunft

Die Energieversorgung der Zukunft beruht auf der Nutzung von Wärme und erneuerbar erzeugtem Strom. Insbesondere durch einen strombasierten Verkehr wird sich der Strombedarf deutlich erhöhen. Im Jahr 2014 wurden in Deutschland nur 21% der Endenergie als Strom verbraucht, dagegen mehr als die Hälfte in Form von Wärme. [3.1a] Wie wird dieses Verhältnis in der Zukunft sein? Schauen wir uns dazu noch einmal die einzelnen Verbrauchsbereiche an:

Für den Verkehrsbereich wurde in Kapitel 2.2 und 2.5 der Strombedarf auf 244 TWh für die Mobilität in Deutschland und auf 261 TWh für den Anteil am internationalen See- und Flugverkehr abgeschätzt. Dabei wurde davon ausgegangen, dass der Anteil von flüssigen Kraftstoffen für sonstige Kraftfahrzeuge (Spezialmaschinen) und den Flug- und Schiffsverkehr durch Strom im Power-to-Liquid-Verfahren hergestellt wird. Der nutzbare Wärmeanteil ist hier sehr gering und wird in der Gesamtbetrachtung vernachlässigt.

Im Kapitel 2.3 wurde der zukünftige jährliche Energiebedarf für private Haushalte zu 210 TWh abgeschätzt. Legt man wie das Bundesumweltamt einen Wärmeanteil von 53,8 Prozent zugrunde [3.1b], errechnet sich daraus ein Stromanteil von 97 TWh und ein Wärmeanteil von 113 TWh.

In der Industrie werden heute nach Angaben des Umweltbundesamtes ungefähr 2/3 der Energie allein für Prozesswärme verbraucht [3.1c] und auch im Bereich Gewerbe, Handel und Dienstleistungen betrug der Anteil für Raumwärme, Warmwasser, Prozesswärme und -kälte insgesamt 72 Prozent am Endenergiebedarf. [3.1d] Bei etwa einem Drittel des Wärmebedarfs liegt die erforderliche Temperatur unter 100 Grad Celsius. In Zukunft kann aber ein deutlich höherer Wärmeanteil als heute mit erneuerbaren Energien abgedeckt werden. Mit Vakuumröhrenkollektoren lassen sich Flüssigkeitstemperaturen bis zu 350 Grad Celsius erreichen (siehe 1.4.1) und mit Solarturmkraftwerken kann sowohl Strom als auch Prozesswärme bis zu 800 Grad Celsius erzeugt werden. [3.1e] Ein Teil der Prozesswärme, die für technische Prozesse wie zum Beispiel das Schmelzen und Schmieden benötigt wird, muss aber wahrscheinlich auch zukünftig mit Hilfe von Strom erzeugt werden. Für die weiteren Abschätzungen gehen wir auch auf Grund eines hohen Wärmeeinsparungspotentials für den Bereich Industrie, Gewerbe, Handel und Dienstleistungen von einem Wärmeanteil von nur noch 50% am gesamten Energiebedarf aus.

Strom [TWh] Wärme [TWh] Mobilität

244 0 261

Private Haushalte:

97 113

Wirtschaft und Verwaltung:

370 370

Summe:

972 484

Tab.: Jährlicher direkter Bedarf an Strom und Wärme in der nachhaltigen Zukunft

Wind und Sonneneinstrahlung stehen nicht gleichmäßig zur Verfügung und schwanken im Tages-, aber auch im Jahresverlauf in ihrer Intensität. Auf der anderen Seite besteht beim Energiebedarf ein sich im Tagesverlauf, aber auch jahreszeitlich ändernder Bedarf. Im Winter wird mehr Wärme zum Heizen benötigt und während der Urlaubsreisezeit und zu Festtagen wird der Strombedarf im Verkehr ansteigen. Das Angebot und die Nachfrage von Strom und Wärme verändern sich also unabhängig voneinander und beide müssen daher zwischengespeichert werden. Die hierbei entstehenden Verluste werden in den nächsten Kapiteln abgeschätzt.

3.2. Zusätzlicher Wärmebedarf durch Verluste bei der Wärmeleitung und -speicherung

Die Fraunhofer Gesellschaft ISE geht bei Wärmespeichern von einem Wirkungsgrad von 90% aus. [3.2a] In aller Regel wird man auf die benötigte Wärme über einen Wärmespeicher zugreifen. Daher gehen wir von einem Verlust bei der Wärmeleitung und -speicherung von etwa 10% aus und es ergibt sich bei einem Wärmebedarf von 484 TWh (siehe Tabelle) ein zusätzlicher (Wärme-)Energiebedarf von 48 TWh bzw. ein Gesamtbedarf von 532 TWh.

3.3. Verluste der Stromleitung und -speicherung

Immer wenn elektrischer Strom fließt, wird ein Teil der elektrischen Energie in Wärme umgewandelt. Auch beim Laden und Entladen von Stromspeichern entstehen Verluste, die durch eine höhere Stromproduktion ausgeglichen werden müssen.

3.3.1 Stromleitungsverluste

Beim Fließen des Stromes durch herkömmliche Kabel und Transformatoren entsteht Wärme und ein Teil der Energie ist dann nicht mehr als Strom verfügbar. Die eingespeiste Leistung ist höher als die, die entnommen werden kann. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat die „Netzverluste und Nichterfasstes“ für die Jahre 2010 bis 2014 berechnet. Sie liegen zwischen 4,7% im Jahr 2010 und 4,2% im Jahr 2014 der jährlichen Nettostromerzeugung [3.3.1a]

Meine Zwischenfrage: wie kann das sein, wenn einer Bruttostromerzeugung von ganz grob 600 TWh eine abgerechnete Strommenge von knapp über 500 TWh gegenübersteht? Da fehlen meiner Rechnung nach eher 17%. Wo wird hier wann was gemessen?

Auch wenn im Hochspannungsübertragungsnetz zukünftig die verlustärmere Übertragung mit Gleichstrom [Tennet TSO GmbH: „Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung“ [3.3.1b] oder sogar supraleitende Stromkabel [zum Beispiel IASS Potsdam: „Supraleitung“ [3.3.1c] eingesetzt werden, ist das Verteilungsnetz so ungleich viel größer, dass der durchschnittliche Stromleitungsverlust nun wenig sinken würde. Die Bundesnetzagentur unterstellt im „Entwurf des Szenariorahmen 2030“, dass die Netzverluste durch die weitergehende Integration der EE und hohen Transportaufgaben bis 2030 bzw. 2035 zwischen 6% und 10% steigen können. [3.3.1d] Dem widerspricht jedoch der Verband der Elektrotechnik in seiner Studie „der Zellulare Ansatz“ aus dem Jahr 2015 [3.3.1e]. Bei vollständiger Stromversorgung durch Erneuerbare Energien sinkt der Übertragungsbedarf von 602 TWh auf 394 TWh im Jahr [3.3.1f] Schätzt man den durchschnittlichen zukünftigen Verlust im Stromnetz zu 5% ab, so errechnet sich bei einem jährlichen Strombedarf von 972 TWh (siehe Tabelle) ein zusätzlicher Bedarf von 49 TWh.

3.3.2 Verluste bei der Stromspeicherung

Jede Form der Stromspeicherung ist mit Verlusten verbunden. Daher ist es klüger den Strom in möglichst hohem Maße direkt zu verbrauchen. Mit der Energiewende und der Umstellung der Stromerzeugung auf Sonne und Wind als schwankende Hauptstromerzeuger werden Stromspeicher aber zum alltäglichen Begleiter in der Energieversorgung. Wenn mehr erneuerbarer Strom erzeugt werden kann, als gerade benötigt wird, wird er für die Zeiträume geringer Erzeugung zwischengespeichert. Herrscht in Nachtstunden Windstille liefern weder PV Anlagen noch Windkraftanlagen Strom. Auch bei mehrtägigen Wetterlagen mit zu wenig Wind und Sonnenstrahlung wird die Stromversorgung durch von Wind und Sonne unabhängige erneuerbare Energien (wie zum Beispiel Laufwasserkraftwerke) und Stromspeicher erfolgen. Welcher Stromanteil wird in nun in den verschiedenen Verbrauchsbereichen vermutlich gespeichert werden?

3.3.2.1 Stromspeicherverluste im Verkehrsbereich

Der Stromanteil am Energieeinsatz betrug 2014 im Verkehrsbereich nur 1,6% [3.3.2.1a] und wurde fast ausschließlich im Schienenverkehr verbraucht. Dieser Anteil wird sicherlich ansteigen, so dass im Bereich der Mobilität ein Teil des erzeugten Stromes direkt verbraucht und nicht zwischengespeichert werden muss. Dieser Anteil ist heute nur schwer abzuschätzen, ebenso welchen Anteil bei der Energieversorgung strombasierte flüssige oder gasförmige Kraftstoffe haben werden. Bei ihnen würden allerdings praktisch keine Speicherverluste auftreten. Näherungsweise gehen wir davon aus, dass in Zukunft dreiviertel des gesamten Energiebedarfs über Stromspeicher läuft (183 TWh). Bei modernen stationären Akkus, wie sie zum Beispiel in Kombination mit Photovoltaikanlagen eingesetzt werden, entstehen dabei Verluste von ca. 6%. [3.3.2.1b]. Beim Laden des Fahrzeugakku und dem Stromverbrauch der Zusatzgeräte tritt dann noch ein Verlust von etwa 20% auf. [3.3.2.1c]. Bei einem Energiebedarf von 183 TWh, wie er in Kapitel 1.1 abgeschätzt wurde, errechnet sich damit ein jährlicher Zusatzbedarf von 30% bzw. 55 TWh. Beim internationalen See- und Flugverkehr gehen wir näherungsweise von keinen Verlusten bei der Lagerung von strombasiert erzeugten Kraftstoffen aus.

3.3.2.2 Stromspeicherverluste der privaten Haushalte

Betrachtet man den Stromverbrauch für einen bestimmten Zeitraum (zum Beispiel einen Tag) von Gruppen (zum Beispiel Haushalte oder Gewerbebetriebe), die ein ähnliches Verbrauchsverhalten haben und stellt ihn in einem Diagramm dar, ergibt sich ein „Standardlastprofil Strom“. [3.3.2.2a] Der Stromverbrauch privater Haushalte ist von Tag zu Tag etwa gleich und folgt dabei einem typischen Tagesverlauf:

Grafik
Standardlastprofil „Haushalt“ [3.3.2.2b]

Ab 4.00 Uhr morgens steigt der Strombedarf bis mittags 13.00 Uhr kontinuierlich an. Bis etwa 16.00 Uhr am Nachmittag sinkt er dann kontinuierlich auf das Niveau von 6.00 Uhr morgens ab, um dann auf die höchsten Verbrauchswerte gegen 19.30 Uhr zu steigen (ungefähr zweieinhalbmal so hoch wie morgens um 6.00 Uhr und 20% höher als mittags). Danach sinkt der Stromverbrauch kontinuierlich auf den tiefsten Wert gegen 3.00 Uhr in der Nacht. Am Wochenende verschiebt sich das Lastprofil etwas. Der Strom für private Haushalte wird hauptsächlich mit Photovoltaik-Anlagen erzeugt werden. Deren Stromerzeugung beginnt mit dem Sonnenaufgang und steigt dann auf einen maximalen Wert um ca. 14.00 Uhr. Danach sinkt sie bis in die Abendstunden ab. [3.3.2.2c] Dies führt zu einer Stromüberproduktion am frühen Nachmittag und natürlich zu einer fehlenden Stromerzeugung in den Nachtstunden, die aber durch einen Stromspeicher ausgeglichen werden kann. Außerdem müssen sonnenreiche Tage dazu genutzt werden, den Strom für Tage mit nur wenig Sonnenschein zu erzeugen und zu speichern. Nach dem Standardlastprofil für Haushalte an Werktagen beträgt der Strombedarf zwischen 0.00 Uhr/7.00 Uhr und 19.00 Uhr/0.00 Uhr zusammen etwa 42% des Tagesbedarfs. [3.3.2.2d] Dieser Anteil muss über Stromspeicher gedeckt werden, da in dieser Zeit keine ausreichende Sonneneinstrahlung auf die Photovoltaikmodule vorhanden ist. Durch einen Wirkungsgrad der Module von 20% und mehr ist bereits heute eine gemischte Ausrichtung der Photovoltaikmodule bei vorzugsweiser Nutzung von Dünnschichttechnologien in alle Himmelsrichtungen sinnvoll. Damit ist eine längere und gleichmäßige Stromerzeugung im Tagesverlauf möglich. Hinzu kommt die Stromversorgung aus dem Speicher der Haushalte an Tagen mit nur geringer Sonneneinstrahlung. Setzt man für solche Tage einen Anteil von 10% an, ergibt sich ein zu speichernder Stromanteil von insgesamt 52%. Bei einem Jahresstrombedarf für private Haushalte von 97 TWh (siehe Tabelle xx Kapitel 3.1) wären dies 50 TWh Speicherkapazität. Bei modernen stationären Akkus, wie sie in Kombination mit Photovoltaikanlagen eingesetzt werden, entstehen dabei Verluste von ca. 10%. [3.3.2.2e] Damit ist im Bereich der privaten Haushalte ein Zusatzbedarf in Höhe von etwa 5 TWh zu berücksichtigen.

Hinweis: Für diese Strategie habe ich eine Speicherkapazität von 20% des Jahresstromverbauchs als sinnvoll ermittelt. Das ist aber noch ein viel zu hoher Invest.

3.3.2.3 Stromspeicherverluste von Industrie und Verwaltung

In Gewerbebetrieben steigt der Stromverbrauch nach dem Standardlastprofil ab etwa 3.30 Uhr kontinuierlich bis 12.30 Uhr auf mehr als das Vierfache an. Nach einem Zwischentief gegen 14.00 Uhr steigt der Stromverbrauch am Nachmittag noch einmal etwas an, um dann bis das Niveau von 3.30 Uhr morgens abzufallen.

Grafik
Lastprofil „Gewerbe allgemein“ [3.3.2.3a]

Die gleiche Tagesanalyse wie bei dem Lastprofil für Haushalte ergibt für das Lastprofil „Gewerbe allgemein“ einen täglichen Speicherbedarf von 29%. Berücksichtigt man auch hier sonnenschwache Tage mit einem zusätzlichen Speicherbedarf von 10%, ergibt sich ein Gesamtbedarf von 39%. Bei Industrieunternehmen sollte der Bedarf nicht höher sein, da sie oft den produktionsbedingten Stromverbrauch zumindest teilweise in die Tageszeiten mit hoher Stromerzeugung verschieben können (die sogenannte „Lastverschiebung“). Der Stromverbrauch von Dienstleistungsunternehmen und Verwaltungen wird in der Regel dem Lastverlauf des Standardprofils für „Gewerbe zwischen 8 und 18.00 Uhr“ mit einem Tagesspeicherbedarf von 10% [3.3.2.3b] folgen. Für den gesamten Bereich „Wirtschaft und Verwaltung“ schätzen wir den Speicherbedarf auf 35% des Verbrauchs bzw. 130 TWh (nach Tabelle, Kapitel 3.1). Berücksichtigt man wieder Speicherverluste von 10%, errechnet sich für diesen Bereich ein zusätzlicher Strombedarf von 13 TWh.

3.3.2.4 Stromspeicherverluste durch die saisonale Speicherung

Die Energieversorgung der Zukunft basiert fast vollständig auf den erneuerbaren Energien Sonne und Wind. Diese Energiequellen stehen jedoch nicht gleichmäßig über das Jahr verteilt zur Verfügung, sondern die Sonneneinstrahlung ist in Deutschland im Juli und der Windertrag in den Wintermonaten am höchsten:

Grafik
Mittlere Sonnenscheindauer der Jahre 1893 bis 2015 [3.3.2.4a]

Grafik
Prozentuale Veränderung des Mittelwerts des Windertragsindex im Jahr 2015 von Küstenlage und Binnenland im Vergleich zum Durchschnitt der Jahre 2010 bis 2014 [3.3.2.4b]

In den Jahren 2011 bis 2014 hat sich die Stromerzeugung aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen auf Monatsbasis recht gut ergänzt:

Grafik [3.3.2.4c]
Monatliche Photovoltaik- und Windstromproduktion in den Jahren 2011 bis 2014

Bei einer nachhaltigen Energieversorgung wird jedoch der Anteil der solaren Stromerzeugung wesentlich höher als der der Windkraft sein. Wir gehen in dieser Ausarbeitung von einem Anteil von 79% für die Photovoltaik und 21% für die Stromerzeugung mit Windkraftanlagen aus (siehe Kapitel 4). Legt man die Jahresgänge für Sonne und Wind aus den Grafiken zugrunde, ist damit die Stromerzeugung im Juni am höchsten und im November am niedrigsten:

Grafik [3.3.2.4d]

Modell Jahresgang der Stromerzeugung [TWh] mit 1000 GW installierter Photovoltaik und 84 GW installierter Leistung an onshore Windkraftanlagen und 30 GW installierter Leistung an offshore Windkraftanlagen.

Für die jährliche Stromerzeugung werden folgende Volllaststundenzahlen zugrunde gelegt: Photovoltaik 940, onshore Windkraftanlagen 1600 und offshore Windkraftanlagen 3900. Es errechnet sich dann eine Jahresstromerzeugung von 1191 TWh. Mit welchem Jahresgang im Stromverbrauch ist zu rechnen? Da im Jahr 2015 fast kein Strom gespeichert wurde, kann man die Stromerzeugung auch als Maß für den Stromverbrauch nehmen. [3.3.2.4e] Hochgerechnet auf einen Stromverbrauch von 1191 TWh und unter Berücksichtigung der monatlichen Stromerzeugung nach dem oben genannten Modell ergibt sich der folgende Jahresgang:

Grafik
Monatlicher Saldo der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs im 1191 TWh-Modell

Ab April ist die Stromerzeugung höher als der monatliche Stromverbrauch. Der Stromüberschuss steigt dann bis auf fast 55 TWh im Juni an. Von Oktober bis März wird weniger Strom als benötigt produziert. Das bedeutet, dass ab April ein Stromüberschuss gespeichert werden sollte, der dann in den Monaten mit zu geringer Stromproduktion die Stromversorgung ergänzt. Summiert man die Überproduktion in den Monaten April bis September auf, so ergibt sich als Speicherbedarf eine Summe von 220 TWh. Zusätzlich sollte man noch eine Reserve von 10 Tagesverbräuchen im März einrechnen (33 TWh) falls in dem Moment, in dem die Großspeicher leer sind, eine Wind- und Sonnenflaute eintritt. Als „saisonaler Speicher“ für diese Strommenge bieten sich technologisch das „Power to Gas“ – Verfahren mit dem bereits vorhandenen Gasnetz und vielleicht auch die Druckluftkavernenspeicherung an. Die Redox-Flow-Batterie sollte dabei nicht vergessen werden: Speicherverlust p.a. 2%, Strom-zu-Strom 85%, mittlerweile auf Polymerbasis ohne Rohstoffsorgen herstellbar (www.jenabatteries.com), preislich mit ca. 800 €/kWh Kapazität noch zu teuer, aber nahezu unbegrenzte Zyklenzahl und daher den beiden genannten Technologien insgesamt klar überlegen. Der „Strom zu Strom“-Wirkungsgrad einer Druckluftkavernenspeicherung wird heute mit 75% bis 80% angegeben. Ernsthaft? Aber sicher nur mit externer Wärmezufuhr bei Leistungsabruf. Ist das dabei eingerechnet?

Beim „Power to Gas“ – Verfahren mit 30% bis 45% abgeschätzt [3.3.2.4f]. wegen des angeblich doppelt so hohen Wirkungsgrads ist dieser Technologie die Druckluftkavernenspeicherung vorzuziehen? Insbesondere in Salzkavernen kann in Druckluft oder Wasserstoff umgewandelter überschüssiger Wind- und Solarstrom gespeichert werden. Solche Kavernen werden in Deutschland bereits seit Jahrzehnten zur Speicherung von Erdöl und Erdgas genutzt. Für die Speicherung von Gasen unter Druck besitzen sie den Vorteil einer hohen mechanischen und chemischen Stabilität und Dichtheit. Sie lassen sie sich schnell und flexibel befüllen und entleeren und es muss relativ wenig Gas permanent im Speicher verbleiben, um den Druck aufrecht zu erhalten. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Verbundforschungsprojekt InSpEE (Informationssystem Salzstrukturen – Planungsgrundlagen, Auswahlkriterien und Potenzialabschätzung für die Errichtung von Salzkavernen zur Speicherung von Erneuerbaren Energien) wurde vorhandenes geologisches Datenmaterial über den norddeutschen Untergrund systematisch ausgewertet. [3.3.2.4g] Aufgrund der geologischen Verhältnisse in Deutschland sind als Kavernen nutzbare Salzvorkommen hauptsächlich in Nord- und Mitteldeutschland vorhanden. Im Süden Deutschlands gibt es nur sehr vereinzelte Salzvorkommen mit geringen Mächtigkeiten, die zudem einen hohen Anteil nicht löslicher Bestandteile aufweisen. Damit eignen sie sich nur schlecht für ein Ausspülen im Salz zum Anlegen einer Kaverne. [3.3.2.4h] Das Gutachten „Szenarien zur Energieversorgung in Niedersachsen im Jahr 2050“ des „Runden Tisches Energiewende Niedersachsen“ schätzt allein für Niedersachsen das Potential für die Speicherung in unterirdischen Kavernenspeichern auf 350 TWh.[3.3.2.4i] Im Sinne einer dezentralen und verbrauchsnahen Stromversorgung und eines möglichst geringen Ausbaus des Übertragungsstromnetzes wäre es sinnvoll, im süddeutschen Raum die „Power to Gas“-Technologie in Verbindung mit dem vorhandenen Gasnetz als saisonalen Speicher zu verwenden. Geht man von einem durchschnittlichen Wirkungsgrad der saisonalen Stromspeicherung von 65% Prozent aus, so müssen 35% bzw. 89 TWh der im saisonalen Speicher gespeicherten Strommenge als Verlustausgleich zusätzlich erzeugt werden.

3.3.2.5. Stromspeicherverluste der Infrastrukturspeicher

Bei Infrastrukturspeichern auf Redox Flow Basis geht man von einem Gesamtwirkungsgrad von 90% aus (leider nur 85%, soweit ich weiß.) Bei der Zuordnung von Speicherkapazitäten gehen wir mangels Erfahrung von einer Annahme aus. In Deutschland existieren laut BnetzA ca. 600.000 Trafostationen welche also die Mittelspannung, meist 20 kV in die für uns in der Regel brauchbare Niederspannung 240/400 V transformieren.

Speicherte man an jedem Trafo 1 MWh/Tag erhielte man x 5 Tage = 5 MWh x 600.000 = 3 TWh. 1 MWh Überschussspeicherung aus PV am Vormittag 0,4 MWh, am Nachmittag z. B. 70% und Überschussspeicherung aus Wind 100% bei Nacht wären 2,1 MWh…

Dann würden pro Jahr wohl eher 400 MWh oder 600 MWh pro Standort ein- und ausgespeichert…

Warum 5 Tage?

Jegliche Vorausberechnung halte ich für am Ende nutzlos. Klüger wäre es, mit einer Tageskapazität zu beginnen und dann die Speicher regelmäßig jährlich zu vergrößern um die Effekte zu dokumentieren. Schlicht weil es in der realen Umsetzbarkeit sowieso nicht so schnell geht.

Die Annahme das jeder Trafostation ein Speicher zugeordnet wird ist natürlich nur ein Modellhafte Betrachtung.

Bitte beachten: Bei Trafostationen und auch Umspannwerken empfiehlt sich dringend ein gemischtes System aus Redox-Flow für die Kapazität und Li-Ion für die Leistungsbereitstellung sowie der Einsatz von Superkondensatoren.

Ein Speicherverlust von 0,3 TWh bedeutet, dass in einem Jahr in einem Infrastrukturspeicher von 1 MWh nur 5 MWh ein- und ausgespeichert werden (Erzeugungs- und Lastspitzen). Lohnt dafür der Aufwand? Eine Notversorgung könnte auch mit Notstromaggregaten und P2G-Kraftstoff erfolgen.

Damit summiert sich der zusätzliche Energiebedarf durch Stromleitungsverluste, die Speicherverluste für Haushalte, Wirtschaft, Verwaltung, Infrastruktur und der Mobilität sowie durch einen zusätzlichen Energieaufwand für die saisonale Speicherung auf 211 + x TWh und der gesamte deutsche Stromverbrauch nach der Energiewende wird auf 1183 + x TWh geschätzt:

Strom [TWh] Wärme [TWh] Stromleitungen:

49 0

Mobilität:

55 0

Private Haushalte 5

Wirtschaft und Verwaltung: 13

Infrastrukturspeicher: 0,3

saisonale Speicherung: 89

Summe: 211 + x 48

Tab.: Zusätzlicher Bedarf an Strom und Wärme durch Leitungs- und Speicherverluste

3.3. Rohstoffverfügbarkeit für die Wärme- und Stromspeicherung

3.3.1 Rohstoffverfügbarkeit für die Wärmespeicherung

Wie in Kapitel 1.4.1 erläutert wurde können für die Wärmespeicherung je nach Aufgabenstellung unterschiedliche Technologien eingesetzt werden. Hierbei werden industrielle Standardprodukte und -werkstoffe aus den verschiedensten Rohstoffen eingesetzt. Eine Rohstoffknappheit für den Bereich der Wärmespeicherung ist nicht zu erwarten.

3.3.2. Rohstoffverfügbarkeit für die Stromspeicherung

Wie in den Kapiteln oben erläutert wurde, entsteht durch die fast ausschließliche Stromerzeugung mit Sonne und Wind, in allen Verbrauchsbereichen ein hoher Bedarf an Stromspeicherkapazitäten.

3.3.2.1. Stromspeicher im Bereich Mobilität

Mit den Zulassungszahlen des Kraftfahrt-Bundesamtes vom 01. Januar 2016 für PKW, Krafträder, Busse, Nutzfahrzeuge und sonstige KFZ (z.B. Traktoren oder Baumaschinen) bzw. vom 01. Januar 2015 für die verschiedenen LKW-Klassen [3.3.2.1a] kann man das für alltagstaugliche Fahrzeugreichweiten notwendige Fahrzeugspeichergesamtvolumen zu ca. 6,5 TWh abschätzen. [3.3.2.1b] Allerdings kann dies nur eine grobe Schätzung sein, da sich zum Beispiel die Reichweitenerfordernisse durch den Einsatz der Oberleitungstechnologie im Bereich der Busse oder LKWs oder auch die einzelnen Zulassungszahlen in Zukunft deutlich verändern können. Der weltweite Fahrzeugbestand ist mit 1,1 Milliarden Kraftfahrzeugen [3.3.2.1c] ca. zwanzigmal so hoch. Legt man ähnliche Reichweiten der Fahrzeuge wie in Deutschland zu Grunde, bedeutet das einen Speicherbedarf von 130 TWh. Als Fahrzeugbatterien bieten sich aus heutiger Sicht Lithium-Ionen-Akkus aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte an. Insbesondere auch deswegen, weil Forschungsergebnisse vermuten lassen, dass sich die Speicherkapazitäten durch die Verwendung anderer Anodenwerkstoffe im Akku noch deutlich steigern lassen [3.3.2.1d] Auf der anderen Seite wurden im Jahr 2012 die Lithiumrohstoffreserven – das heißt die Menge an Lithium, die heute technisch und ökonomisch abbaubar ist – auf 13 Millionen Tonnen geschätzt. [3.3.2.1e] Bei einem Anteil von 80g Lithium pro kWh-Speicherkapazität aus [3.3.2.1f] ließen sich Akkus mit einer gesamten Speichermenge von 160 TWh herstellen. Auch wenn die Ressourcen an Lithium, also die Menge des in der Natur vorkommenden Rohstoffes, die – heute oder in Zukunft – gewonnen werden könnten, vom geologischen Dienst der USA im Jahr 2012 auf 34 Millionen Tonnen geschätzt wurden [3.3.2.1e] ist eine Rohstoffknappheit an Lithium zu erwarten. Denn Lithium findet nicht nur in Fahrzeug-Akkus, sondern auch in vielen anderen industriellen Produkten und in der PharmazieAnwendung. [3.3.2.1g]
Allerdings ist die Magnesium-Ionen-Batterie ist bereits auf dem Weg.

Schwer abzuschätzen ist, inwieweit sich zukünftig der Personen- und Güterverkehr auf die Schiene verlagern und die Fahrzeugzahlen sinken werden. Ohne massive politische Einflussnahme zumindest gar nicht. Der Anteil des elektrischen Schienenverkehrs am Energiebedarf im Verkehrssektor ist mit 1,6 Prozent im Jahr 2014 noch sehr gering. [3.3.2.1h] Insbesondere im Bereich der Transporte mit 40-Tonnen-Sattelzügen verbrauchen Bahn und Schiff weniger als die Hälfte der Energie. [3.3.2.1i] Im Gegensatz zu den Fahrzeugspeichern könnten für ortsgebundene Stromspeicher wie zum Beispiel für Stromtankstellen auch andere Batteriespeicher (zum Beispiel Redox-Flow- oder Natrium-Schwefel-Stromspeicher) eingesetzt werden. Für diese ist keine Rohstoffknappheit zu erwarten.

3.3.2.2. Stromspeicher im Bereich Private Haushalte

Es wurde abgeschätzt, dass die privaten Haushalte – im Jahr 2014 waren es 40,2 Millionen [3.3.2.2a] – zukünftig im Jahr etwa 102 TWh Strom verbrauchen werden. Das entspricht einem durchschnittlichen Tagesverbrauch 0,28 TWh. Legt man die Größe eines Haushalts- oder Quartiersspeicher auf einen durchschnittlichen 5-Tages-Verbrauch aus, so berechnet sich die Gesamtspeichermenge auf 1,4 TWh. Aber private Haushalte werden ihre elektrischen Kraftfahrzeuge zumindest teilweise auch mit selbsterzeugten Strom laden wollen. Im Jahr 2014 wurden im motorisierten Individualverkehr 939 Milliarden km zurückgelegt. [3.3.2.2a] Legt man einen durchschnittlichen Verbrauch von 15 kWh pro 100km zu Grunde, so entspricht dies einem Jahresverbrauch 140 TWh bzw. durchschnittlich 0,38 TWh pro Tag. Soll der Haus- oder Quartiersspeicher auch hier einen 5-Tages-Verbrauch abdecken können, so erhöht sich die gesamte Speichergröße um 1,9 TWh auf insgesamt 3,3 TWh. Bei 40,2 Millionen Haushalten wäre das eine Speichergröße von 84 kWh pro Haushalt. Die heute angebotenen Haushaltsstromspeicher sind in aller Regel Stromspeicher mit Lithium-Ionen-Technologie. Im Gegensatz zu Fahrzeugspeichern können aber in privaten Haushalten oder bei Quartiersspeichern auch andere Speichertechnologien wie Redox-Flow-Batterien oder Druckluftspeicher eingesetzt werden. Dies ist auch wahrscheinlich, da die weltweit zurzeit verfügbaren Lithium-Ressourcen begrenzt sind und der Bedarf für Fahrzeugspeicher und andere Akkumulatoren diese vermutlich im Wesentlichen verbrauchen wird (siehe Kapitel 3.3.2.1).

3.3.2.3. Stromspeicher im Bereich Industrie und Verwaltung

Für den Bereich Industrie und Verwaltung wird der zukünftige Jahresstromverbrauch inklusive der Verluste auf 383 TWh geschätzt. Geht man für die Speichergröße auch hier von einem 5-Tagesverbrauch als Zielgröße aus, ergibt sich ein Speichervolumen von ca. 5,6 TWh. Hinzu kommen noch Speicher für das Laden der gewerbsmäßigen Fahrzeug-Flotten und des schienengebundenen Personen- und Güterverkehrs. Der jährliche Verbrauch ergibt sich aus der Differenz des Verbrauchs des Verkehrsbereiches minus dem motorisierten Individualverkehrs zu 159 TWh. der durchschnittliche Tagesverbrauch beträgt dann ca. 0,44 TWh. Legt man als Speicherbedarf einen durchschnittlichen 3-Tagesverbrauch zu Grunde erhöht sich der gesamte Speicherbedarf im Bereich Industrie und Verwaltung um 1,3 auf insgesamt 6,9 TWh. Als Speichertechnologien kommen aus heutiger Sicht auch hier wegen der Ressourcenknappheit von Lithium vor allem Redox-Flow, Druckluft oder NaS-Batteriespeicher in Frage.

3.3.2.4. Stromspeicher im Bereich Infrastruktur

Relation zu den Speichern im Bereich „Private Haushalte“ und „Industrie und Verwaltung“?!

https://de.wikipedia.org/wiki/Transformatorenstation

Infrastrukturspeicher = 3.000 GWh Speicherkapazität
Speicher 600.000 x 1 MWh/Tag x 5 Tage = 5 MWh
Für diese Speicher sind aus heutiger Sicht nicht nur Redox-Flow Systeme geeignet. Im enera-Projekt ist z. B. eine NaS-Batterie mit 3MWh geplant.

Die Entwicklung ist jedoch noch nicht abgeschlossen. Die Energiedichte von Redox-Flow Systemen ist noch zu gering.
Es steht also eine Speicherkapazität von 4.320 GWh elektrisch gespeicherter Energie zur Verfügung. Damit kann die öffentliche Versorgung der Bevölkerung mit Elektroenergie für einen Zeitraum von 5 Tagen abgesichert werden. Gleichzeitig sind diese Speicher großflächig verteilt, also dezentral angeordnet. Diese Tatsache verhindert oder erschwert einen Zusammenbruch der Versorgung mit Elektroenergie.

Technologien: Redox-Flow, NaS-Batterien (z. Zt. auch Lithium-Ionen)

3.3.2.5. Saisonale Stromspeicher

Im Kapitel 3.3.2.4 wurde bereits auf die Technologien für die saisonale Speicherung des in den Monaten April bis September überschüssig erzeugten PV-Stroms eingegangen. Das Gasnetz als Speicher ist bereits in reichlichem Volumen vorhanden und es können auch ausreichend viele Kavernen für die Druckluftspeicherung ausgespült werden. Allerdings muss noch eine erhebliche Kraftwerkskapazität aufgebaut werden. Geht man von einem jährlichen Strombedarf von 1.191 TWh aus, so bedeutet dies einen Tagesverbrauch von ca. 3,3 TWh. Ein kleiner Teil des Stroms kann durch die gesicherte Leistung von Laufwasserkraftwerken oder Gruben- und Deponiegas erzeugt werden. Sind im Extremfall jedoch die in den Kapiteln oben beschriebenen Alltagsstromspeicher leer, so muss von den Generatoren der saisonalen Speicher eine Spitzenleistung von ca. 163 GW zur Verfügung gestellt werden. [3.3.2.5a] Mit Stand vom 10. Mai 2016 weist die Kraftwerksliste der Bundesnetzagentur bereits heute eine fossile Kraftwerksleistung und damit eine Generatorenleistung von ca. 107 GW aus. Durch eine Erhöhung der Generatorenleistung um ca. 56 GW ist nicht mit einer Rohstoffknappheit zu rechnen.

Literaturverzeichnis und Anmerkungen:

3 Die Welt einer nachhaltigen Energieversorgung

[3a]
Dachintegrierte Photovoltaik – Indach-Anlagen und Solarziegel:

http://www.photovoltaiksolarstrom.de/photovoltaiklexikon/dachintegrierte-photovoltaik
Die Zukunft ist leicht: Organische Solarfolien von Heliatek:

http://www.heliatek.com/de/

[3a]
Die energetische Selbstversorgung einer Wohnsiedlung wird zum Beispiel im Forschungsprojekt „Plusenergiesiedlung Ludmilla-Wohnpark Landshut“ untersucht:

http://www.eneff-stadt.info/de/pilotprojekte/projekt/details/plusenergiesiedlung-ludmilla-wohnpark-landshut/

Dass auch in mehrstöckigen Wohngebäude ein Stromüberschuss erzielt werden kann, demonstriert der für sein nachhaltiges Bauen bekannte Architekt Karl Viridèn an diesem Beispiel:

http://www.tagesanzeiger.ch/zuerich/region/diese-fassade-liefert-mehr-energie-als-die-bewohner-brauchen/story/31316622

[3c]
Fernwärme in der Zukunft: Hamurg Institut: FERNWÄRME 3.0 Strategien für eine zukunftsorientierte Fernwärmepolitik, 19.02.2015

https://www.gruene-bundestag.de/fileadmin/media/gruenebundestag_de/themen_az/energie/150310_HHI-Studie-Fernwaerme.pdf, Seite 7

[3d]
RWE verknüpft Solarstrom mit Elektromobilität:

http://www.energiefirmen.de/news/nachrichten/artikel-31462-rwe-verknuepft-solarstrom-mit-elektromobilitaet

[3e]
Siehe zum Beispiel:
https://de.chargemap.com/points/details/parkhaus-elisenhof
Die passende Ladestation für Parkhaus und Parkplatz:

http://www.europarking.de/Die-passende-Ladestation-fuer-Parkhaus-und-Parkplatz,QUlEPTY2MTAyMSZNSUQ9MzAwMjI.html

[3f]
Zum Beispiel: Kostenlos Ökostrom im KÖWE tanken.

http://www.koewe.de/allgemeine-info/parken/

[3g]
Als Beispiel: A1 Autobahnraststätte Kölliken Nord in Kölliken:

http://www.goingelectric.de/stromtankstellen/Schweiz/Koelliken/A1-Autobahnraststaette-Koelliken-Nord-A1-Autobahnraststaette-Koelliken-Nord/1442/
[3g]
Erklärung Infrastrukturspeicher:

3.1 Wärme und Strom in der Zukunft

[3.1a]
Siehe Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Tab. 6, 7 und 7a; Stand 12.01.2016:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

[3.1b]
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 85, Tabelle B-11,

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

[3.1c]
Umweltbundesamt: „Energieverbrauch nach Energieträgern, Sektoren und Anwendungen“;

http://www.umweltbundesamt.de/daten/energiebereitstellung-verbrauch/energieverbrauch-nach-energietraegern-sektoren

[3.1d]
http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2015/th2015.pdf, Seite 50

[3.1e]
http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-10194/#/gallery/14554

3.2. Verluste der Wärmeleitung und -speicherung

[3.2a]
Fraunhofer ISE: „Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland“, Fassung vom 25.12.2015, Seite 72, Abbildung 60

https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien-und-positionspapiere/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland

3.3. Verluste der Stromleitung und -speicherung

3.3.1 Stromleitungsverluste

[3.3.1a]
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Zahlen und Fakten – Stromaufkommen und -verbrauch

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Strommarkt-der-Zukunft/zahlen-fakten.html

[3.3.1b]

http://suedlink.tennet.eu/technologie/hochspannungs-gleichstrom-uebertragung.html

[3.3.1c]

http://www.iass-potsdam.de/de/content/supraleitung

[3.3.1d]
Die Bundesnetzagentur geht im Entwurf des Szenariorahmen 2030 in Tabelle 9 von Verlusten zwischen 30 -50 TWh in den Jahren 2030/2035 aus. Allerdings wird dabei in den Szenarien laut Tabelle 10 von einem Nettostromverbrauch von 490-523 TWh ausgegangen. Dies wären Übertragungsverluste zwischen 6% und 10%. Dabei unterstellt die Bundesnetzagentur, dass die Netzverluste durch die weitergehende Integration der EE und hohen Transportaufgaben die Netzverluste bis 2030 bzw. 2035 steigen.

http://data.netzausbau.de/2030/Szenariorahmen_2030_Entwurf.pdf

[3.3.1e]
VDE Studie „der Zellulare Ansatz“

https://d2230clyyaue6l.cloudfront.net/wp-content/uploads/VDE_ST_ETG_GANN_web.pdf

[3.3.1f]
„VDE-Studie zeigt, wie Stromnetzausbau reduziert werden kann“

https://www.vde.com/de/verband/pressecenter/pressemeldungen/fach-und-wirtschaftspresse/2015/seiten/38-15.aspx
und
„Zahlen, Daten, Fakten zur Energiewende“, MdB Göppel, Folie 53 und 54

http://www.goeppel.de/fileadmin/template/goeppel/user_upload/Praesentationen/2016/160309_Praesentation_HP_Goeppel_.pdf?PHPSESSID=96fc6e4a316e8bd0047bc14323be0faf

3.3.2 Verluste bei der Stromspeicherung

3.3.2.1 Stromspeicherverluste im Verkehrsbereich

[3.3.2.1a]
Siehe Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Tab. 6a, Stand 05.04.2016:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

[3.3.2.1b]
Fraunhofer ISE: „Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland“, Fassung vom 25.12.2015, Seite 72, Abbildung 60

https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien-und-positionspapiere/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland

[3.3.2.1c]
„Verbrauch, Ladeverlust und Wirkungsgrad im E-Auto“

http://e-auto.tv/verbrauch-ladeverlust-und-wirkungsgrad-im-e-auto.html

3.3.2.2 Stromspeicherverluste der privaten Haushalte

[3.3.2.2.a]

https://www.bdew.de/internet.nsf/id/DE_Standartlastprofile und

https://de.wikipedia.org/wiki/Standardlastprofil

[3.3.2.2b]
NEW Netz GmbH 2015:

https://www.new-netz-gmbh.de/downloadcenter/
Beispiel eines täglichen Standardlastprofils in KW eines privaten Haushaltes auf Viertelstundenbasis im Wochentag- und Jahreszeitenvergleich, 2015, Lastprofil H0

https://www.new-netz-gmbh.de/fileadmin/new-netz-gmbh_de/Lastprofil_Haushalt.xls

oder auch Umweltbundesamt, Climate Change 14/2013: „Modellierung einer vollständig auf erneuerbaren Energien basierenden Stromerzeugung im Jahr 2050 in autarken, dezentralen Strukturen“, Seite 8 Abbildung 2

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/publikationen/climate_change_14_2013_modellierung_einer_vollstaendig_auf_erneuerbaren_energien.pdf

[3.3.2.2c]
Siehe das Agorameter zum Beispiel für den 08. und 09.06.2016 mit den historischen deutschen Stromerzeugungsdaten,

https://www.agora-energiewende.de/de/themen/-agothem-/Produkt/produkt/76/Agorameter/

[3.3.2.2d]
NEW Netz GmbH 2015:

https://www.new-netz-gmbh.de/downloadcenter/

Beispiel eines täglichen Standardlastprofils in KW eines privaten Haushaltes auf Viertelstundenbasis im Wochentag- und Jahreszeitenvergleich, 2015, Lastprofil H0

https://www.new-netz-gmbh.de/fileadmin/new-netz-gmbh_de/Lastprofil_Haushalt.xls

[3.3.2.2e]
Fraunhofer ISE: „Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland“, Fassung vom 25.12.2015, Seite 72, Abbildung 60

https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien-und-positionspapiere/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland

3.3.2.3 Stromspeicherverluste von Industrie und Verwaltung

[3.3.2.3a]
NEW Netz GmbH 2015:

https://www.new-netz-gmbh.de/downloadcenter/
Beispiel eines täglichen Standardlastprofils in kW für Gewerbe allgemein auf Viertelstundenbasis im Wochentag- und Jahreszeitenvergleich, 2015, Lastprofil G0 –

https://www.new-netz-gmbh.de/fileadmin/new-netz-gmbh_de/Lastprofile_Gewerbe.xls

[3.3.2.3b]
NEW Netz GmbH 2015:

https://www.new-netz-gmbh.de/downloadcenter/
Beispiel eines täglichen Standardlastprofils in kW für Gewerbe 8.00 – 18.00 Uhr auf Viertelstundenbasis im Wochentag- und Jahreszeitenvergleich, 2015, Lastprofil G1

https://www.new-netz-gmbh.de/fileadmin/new-netz-gmbh_de/Lastprofile_Gewerbe.xls
3.3.2.4 Stromspeicherverluste durch die saisonale Speicherung

[3.3.2.4a]
Potsdam-Institut für Klimaforschung: Sonnenscheindauer

https://www.pik-potsdam.de/services/klima-wetter-potsdam/klimazeitreihen/sonnenscheindauer

[3.3.2.4b]
Aus dem IWR-Windertragsindex Küstengebiete 2010-2014 und IWR-Windertragsindex Binnenland 2010-2014 als prozentuale Veränderung gegenüber dem monatlichen Jahresdurchschnitt berechnet:

http://www.iwr.de/wind/wind/windindex/index15_5jahre.htm

[3.3.2.4c]
Fraunhofer ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland Fassung vom 22.4.2016, Seite 38

https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/veroeffentlichungen-pdf-dateien/studien-und-konzeptpapiere/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland.pdf
(aus Bruno Burger, Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie im Jahr 2014,

http://www.ise.fraunhofer.de/de/daten-zu-erneuerbaren-energien
Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE)

[3.3.2.4d]
Berechnet mit folgenden Volllaststundenzahlen:
Photovoltaik. 940 siehe

https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/veroeffentlichungen-pdf-dateien/studien-und-konzeptpapiere/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland.pdf

Seite 44 onshore Windkraftanlagen: 1600 siehe

http://windmonitor.iwes.fraunhofer.de/windmonitor_de/3_Onshore/5_betriebsergebnisse/1_volllaststunden/
offshore Windkraftanlagen: 3900 siehe

https://www.bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/Publikationen/offshore-windenergie,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.pdf

[3.3.2.4e]
Bundesverband der Deutschen Energie- und Wasserwirtschaft: Monatliche Stromerzeugung in Deutschland 2015

https://www.bdew.de/internet.nsf/id/815BDDFE265716ACC1257F020058C4BD/$file/Stromerzeugung%20insgesamt%20monatlicher%20Vergleich%202014_2015%20online_o_monatlich_Ki_20042016.pdf

Die Monatswerte wurden auf einen Stromverbrauch von 1285 TWh linear hochgerechnet.

[3.3.2.4f]
https://www.wbu.de/pdf/positionen/2014-07-Wirtschaftsbeirat-Zahlen-Fakten-Strom-2014.PDF; Seite 23
Zur Druckluftkavernenspeicherung siehe das ADELE-Projekt von RWE:

http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/standorte/stuttgart/Broschuere_ADELE_1_.pdf
Umweltbundesamt: „Integration von Power to Gas/Power to Liquid in den laufenden Transformationsprozess“, März 2016, Abbildung 4, Seite 14

http://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/publikationen/integration_von_power_to_gaspower_to_liquid_in_den_laufenden_transformationsprozess_web_0.pdf
oder auch ein Wirkungsgrad von 70 Prozent in Fraunhofer ISE: „Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland“, Fassung vom 25.12.2015, Seite 72, Abbildung 60

https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien-und-positionspapiere/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland

[3.3.2.4g]
Pressemitteilung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) vom 25.04.2016:

https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Oeffentlichkeitsarbeit/Pressemitteilungen/BGR/bgr-2016-04-25_salzstrukturen_speicher_erneuerbare-energien.html

Energiespeicher – Forschungsinitiative der Bundesregierung: „Potenzial von Kavernen vorhersagen“:

http://forschung-energiespeicher.info/wind-zu-wasserstoff/projektliste/projekt-einzelansicht/74/Potenzial_von_Kavernen_vorhersagen/
Die Ergebnisse des Forschungsprojektes „InSpEE“ können im Geoviewer der BGR unter folgenden Links abgerufen werden:

https://geoviewer.bgr.de/mapapps/resources/apps/geoviewer/index.html?lang=de&tab=geologie&layers=geologie_inspee_salzstrukturen

[3.3.2.4h]
„Verbesserte Integration großer Windstrommengen durch Zwischenspeicherung mittels CAES“ – Wissenschaftliche Studie gefördert durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, 02. Februar 2007, Seite 26

http://www.bine.info/fileadmin/content/Publikationen/Projekt-Infos/Zusatzinfos/2007-05_Abschlussbericht.pdf
[3.3.2.4i]
Gutachten des „Runden Tisches Energiewende Niedersachsen“: „Szenarien zur Energieversorgung in Niedersachsen im Jahr 2050“, April 2016-04-25

http://www.umwelt.niedersachsen.de/download/106468

Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe – Salzkavernen:

https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Endlagerung/Geotech_Sicherheit/Salzkavernen/salzkavernen_inhalt.html

3.3.2.5 Stromspeicherverluste der Infrastrukturspeichern

3.3. Rohstoffverfügbarkeit für die Wärme- und Stromspeicherung

3.3.1. Rohstoffverfügbarkeit für die Wärmespeicherung

3.3.2. Rohstoffverfügbarkeit für die Stromspeicherung

3.3.2.1 Stromspeicherbedarf im Bereich Mobilität

[3.3.2.1a]
Statistik des Kraftfahrt-Bundesamtes:

http://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/Groessenklassen/2015_b_groessenklassen_lkw_dusl.html?nn=662728

[3.3.2.1b]

Die Berechnung erfolgte nach den in der folgenden Tabelle zusammengefassten Annahmen und Literaturzahlen:

Anzahl [Mio.] PKW 45,1
Reichweite [km] 600
Verbrauch [kWh/100km] 15 (*)
Speichergröße [kWh] 90
Gesamtspeicher [TWh] 4,06 (*)

http://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/Groessenklassen/2015_b_groessenklassen_lkw_dusl.html?nn=662728

LKW (Zulassungszahlen 01.01.2015):
bis 3,5t: 2,176 600 30 (*) 180 0,39
(*)
http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2010_3/Shell_Lkw_Studie_FIN_17042010.pdf, Seite 24

3,5t bis 7,5: 0,249 500 45 (geschätzt) 225 0,06
7,5t bis 12t: 0,08 500 63 (geschätzt) 315 0,03
12t bis 20t: 0,073 300 88 (*) 264 0,02 (*)

http://www.logistra.de/news-nachrichten/nfz-fuhrpark-lagerlogistik-intralogistik/6626/maerkte-amp-trends/elektro-lkw-bei-meyer-logistik-der-neun-liter-

über 20t: 0,123 500 120 (geschätzt nach *) 600 0,07
(*)

https://www.max-boegl.de/informationen/pressemeldungen-ueber-max-boegl/600-01-09-2015-lastauto-omnibus-schwerlast-zugmaschinen-in-zwei-leistungsklassen/file.html

und Verband der Automobilindustrie: „Das Nutzfahrzeug – umweltfreundlich und effizient“

https://www.vda.de/dam/vda/publications/Das%20Nutzfahrzeug/1221663368_de_234327962.pdf, Seite 8

(Zulassungszahlen 01.01.2016):
Zugmaschinen: 2,141 600 130 (geschätzt) 780 1,67
Busse: 0,078 300 120 (*) 360 0,03
(*) http://www.proterra.com/product-tech/product-portfolio/#terravolt
Krafträder: 4,228 200 13 (*) 26 0,11
(*) http://www.zeromotorcycles.com/de/zero-s-specs; ZERO S zf13.0
sonstige KFZ: 0,228 200 120 (*) 240 0,05
Summe: 6,49

[3.3.2.1c]
http://de.statista.com/statistik/daten/studie/244999/umfrage/weltweiter-pkw-und-nutzfahrzeugbestand/
[3.3.2.1d]
http://www.pcwelt.de/news/Durchbruch-Lithium-Ionen-Akku-mit-zehnfacher-Laufzeit-entwickelt-134039.html
https://www.akku.net/magazin/lithium-ionen-akku-zehn-spannende-fakten-zur-herstellung-des-energiespeichers/

[3.3.2.1e]
http://www.quetzal-leipzig.de/lateinamerika/bolivien/interview-mit-robert-sieland-lithium-salar-de-uyuni-bolivien-t1-19093.html
[3.3.2.1f]
https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator
[3.3.2.1g]
http://de.statista.com/statistik/daten/studie/159921/umfrage/verwendungszwecke-von-lithium-auf-dem-weltmarkt/,

2016 oder Karlsruher Institut für Technologie:
Die Problematik der Rohstoffverfügbarkeit am Beispiel von Lithium
von Saskia Ziemann, Marcel Weil und Liselotte Schebek, ITAS, Dezember 2010

https://www.tatup-journal.de/tatup103_ziua10a.php

[3.3.2.1h]
[Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Tabelle 6a, Stand 05.04.2016:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html]

[3.3.2.1i]
Umweltbundesamt:

http://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr-laerm/emissionsstandards/binnenschiffe

http://www.value-analyse.de/service/value-news/lithium-das-weisse-gold-der-anden.html

3.3.2.3 Stromspeicher im Bereich Private Haushalte

[3.3.2.2a]
[Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Tabelle 1, Stand 05.04.2016:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html]

3.3.2.4. Stromspeicher im Bereich Infrastruktur

3.3.2.5. Saisonale Stromspeicher

[3.3.2.5a]
Die Abschätzung:
Zurzeit beträgt die jährliche Bruttostromerzeugung in Deutschland ca. 600 TWh. Die Spitzenlast betrug im Jahr 2015 82,735 GW (Siehe das Agorameter für den 12.01.2015,

https://www.agora-energiewende.de/de/themen/-agothem-/Produkt/produkt/76/Agorameter/)
Die jährliche Stromerzeugung bei einer nachhaltigen Energieversorgung wurde zu 1191 TWh abgeschätzt. Damit kann in Zukunft von einer jährlichen Spitzenlast von ca. 163 GW ausgegangen werden.

[3.3.2.5b]
http://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Versorgungssicherheit/Erzeugungskapazitaeten/Kraftwerksliste/kraftwerksliste-node.html
und
http://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Energie/Unternehmen_Institutionen/Versorgungssicherheit/Erzeugungskapazitaeten/Kraftwerksliste/Kraftwerksliste_2015.xlsx;jsessionid=4E11D160148D3CF2E1C7EEAAABA43EDD?__blob=publicationFile&v=5

Alle Wasserkraftanlagen in Deutschland haben eine installierte Leistung von 4100 MW. Etwa 2500 MW entfallen dabei auf Pumpspeicherwerke und nur 1632 MW auf Laufwasserkraftwerke. Nennenswert ist noch die Erzeugung von Elektroenergie aus Grubengas. In Deutschland – Sommer 2015 – existieren 820 Einzelanlagen mit einer Gesamtleistung von 625 MW. Es steht also eine installierte Leistung von 2,257 GW zur Verfügung. Da auch die Erzeugung Strom aus Laufwasserkraftwerken schwankt wird eine gesicherte Leistung von 1.8 GW, 80 %, zugrunde gelegt. Dazu kommen noch gesicherte Leistungen aus Biogas, Biomasse und KWK Anlagen von 12 GW. Die Spitzenlast in Deutschland beträgt bis zu 82 GW.

 

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Das Orangebuch der Energiepiraten – meine Sicht – Teil 3

2. Energiebedarf einer nachhaltigen Gesellschaft

Wie groß wird in der Zukunft der Energiebedarf einer nachhaltigen Gesellschaft in Deutschland sein? Dazu werden im Folgenden die Sektoren Verkehr, private Haushalte, Wirtschaft und Verwaltung sowie der deutsche Anteil am internationalen See- und Flugverkehr untersucht. Doch zunächst eine grundsätzliche Betrachtung der Energiewende.

2.1. Energie neu denken

Nach der Einschätzung der Bundesregierung „…beruht die Energiewende darauf, die Energieeffizienz zu steigern, den Energieverbrauch zu senken und die erneuerbaren Energien weiter auszubauen… [2.1b] Energieeffizienz bedeutet, die verfügbare Energie besser zu nutzen. [2.1c]

Abgesehen von der begrifflichen Schwäche der Bundesregierung, ausgerechnet unter Vorsitz einer Physikerin: Für mich bedeutet Energiewende einfach: Wir steigen von fossilen Energieträgern auf erneuerbare Energieträger um und stellen Energie bevorzugt dort bereit, wo sie gebraucht wird. Gelegentlich in zentralen Großkraftwerken, aber hauptsächlich mit dezentralen Generatoren. Wir erzeugen Strom und Wärme mit Millionen von Photovoltaikanlagen und Solarkollektoren auf Wohnhäusern, Industriebauten oder öffentlichen Gebäuden. Wir nutzen den Wind und die Erdwärme mit hunderttausenden Windkraftanlagen und Wärmepumpen. Und es gibt noch viel mehr Beispiele.

Dabei gilt es in erster Linie Sonneneinstrahlung und Wind umwelt- und bürgerverträglich zu nutzen. Beides steht im Überfluss und kostenlos zur Verfügung! Deshalb wäre es eigentlich nicht notwendig, unseren Energiebedarf zu senken. Doch um die Energieversorgung komplett auf erneuerbare Energieträger umzustellen, müssen noch so viele zusätzliche Anlagen gebaut werden, dass es sinnvoll ist, nur die effizientesten Technologien einzusetzen und Strom und Wärme nicht unnötig zu vergeuden.

Mit dem „Nationalen Aktionsplan Energieeffizienz“ will die Bundesregierung erreichen, „…den Primärenergieverbrauch bis zum Jahr 2020 gegenüber 2008 um 20 Prozent zu senken und bis 2050 zu halbieren.“ [2.1b]

Wenn jetzt eine Senkung des – korrekt bezeichnet – Primärenergiebedarfs um kurzfristig 20% bzw. 50% Prozent als gesellschaftliches Ziel ausgegeben wird, verschleiert es die eigentliche Herausforderung. Die erforderliche gesellschaftliche Aufgabe bleibt vage: Zum einen ist der Primärenergieeinsatz, wie die im letzten Absatz genannten Zahlen zeigen, durch schlechte Effizienzzahlen (das Verhältnis aus nutzbarer Energie zu eingesetzter Energie in einer technischen Anlage) [2.1c] und Transportverlusten bei der Bereitstellung als Endenergie geprägt. So betrug zum Beispiel der Wirkungsgrad von Stromerzeugungsanlagen mit fossilen Brennstoffen im Jahr 2014 nur 46,0 Prozent (die Effizienz war noch viel schlechter…). Für die Endverbraucher wurde so weniger als die Hälfte der eingesetzten Energie in Form von Strom nutzbar gemacht. [2.1e] Zusätzlich entstehen bei der Stromverteilung Verluste zwischen 6 und 7 Prozent. [2.1f] Es ist richtig, dass eine Verbesserung der Wirkungsgrade sowie eine Effizienzsteigerung in der privaten und industriellen Energienutzung den Primärenergiebedarf senkt. Doch leider sagt das erstens nichts darüber aus, ob auch der Anteil an der Nutzung fossile Energieträger zurückgeht. Zweitens macht die Betrachtung eines Primärenergiebedarfs keinen Sinn mehr, wenn ausschließlich die im Überfluss vorhandene Energie von Sonne und Wind genutzt wird: Zum Beispiel liegt der Wirkungsgrad von PV-Modulen zur Stromerzeugung aus Sonnenlicht heute im Bereich von nur 20 Prozent (plus minus 4%). Demzufolge ist die rechnerisch nutzbare Primärenergie fünfmal so groß wie die erzeugte Strommenge aus den Solarzellen. Je mehr Photovoltaikmodule eingesetzt werden, desto mehr würde rechnerisch der Primärenergieeinsatz in Deutschland steigen, die Kennzahl „Primärenergieverbrauch“ verliert also an Aussagekraft…abgesehen davon, dass der Begriff physikalisch unsinnig ist. Sigmar Gabriel hat es vor laufender Kamera bei einer energiepolitischen Veranstaltung ganz richtig zugegeben: Wir Politiker verstehen von den Dingen, über die wir sprechen gar nicht genug, um das Richtige zu tun…

Verabschieden wir uns also von der Betrachtung der Primärenergie. Die gesellschaftliche Aufgabe ist es, so schnell wie möglich auf den Einsatz von fossilen Brennstoffen zur Strom- und Wärmeerzeugung und beim Transport von Personen und Gütern zu verzichten und als Energiequelle hauptsächlich Sonne und Wind zu nutzen!

2.2. Mobilität ohne fossiles Mineralöl

Im Verkehrsbereich wird in Deutschland am meisten Endenergie eingesetzt. Im Jahr 2014 waren es 731 TWh oder 30,4% der Endenergie. [2d] Hiervon wurden 92,8% (678 TWh) aus Mineralöl bereitgestellt. [2d] Das muss so nicht bleiben: Wir können auf fossiles Mineralöl als Energieträger vollständig verzichten!

Der Elektromotor besitzt gegenüber dem Verbrennungsmotor einen mehr als 3,5-fach höheren Wirkungsgrad. [2.2a] Schon vor langer Zeit wurden elektrifizierte Eisenbahnen, Omnibusse und PKW gebaut, um Personen und Güter zu transportieren. U- und S-Bahnen fahren seit Jahrzehnten elektrisch. Elektrobusse mit Oberleitung waren schon vor 50 Jahren weltweit im Einsatz. In jüngster Zeit sind nun auch in Deutschland Batteriebusse wieder erfolgreich im Linienverkehr. [2.2b], [2.2c] Der chinesische Batteriehersteller „Build Your Dream“ (BYD) entwickelt einen Linienbus mit einer Reichweite ca. 250 Kilometern und die amerikanische Firma Proterra Inc. bietet einen Elektrobus mit einer noch größeren Reichweite an. [2.2d] Neben dem Schienen-Fernverkehr kann auch der öffentliche Nahverkehr vollelektrisch betrieben werden. Das gilt auch für den Individualverkehr. Schon 1996 brachte der amerikanische Autokonzern General Motors das batteriebetriebene Elektroauto EV1 mit einer Reichweite von bis zu 300 Kilometern als Leasingmodell auf den Markt. Innerhalb kurzer Zeit wurde der EV1 zu einem „Kult-Auto“, doch General Motors stoppte die Produktion und holte die 1117 produzierten Autos zur Verschrottung zurück. [2.2e] Deutsche Automobilhersteller bieten bisher nur Elektro-PKWs mit einer Reichweite von wenig über 100 km an. In China baut und verkauft die Daimler AG bereits zusammen mit dem chinesischen Batteriehersteller BYD in China den Mittelklasse-PKW „Denza“. Er fährt mit einem vollelektrischen Antrieb und einer Reichweite von mehr als 300 Kilometer. [2.2f] In Europa wird jetzt von der Fenecon GmbH der „BYD E6″ mit einer Reichweite von bis zu 400 Kilometern angeboten [2.2g] Nach der Limousine Modell S mit einer Reichweite von bis zu 630 Kilometern und dem Model X als Placebo für den verunsicherten SUV-Fahrer hat der amerikanische Autobauer Tesla nun auch seinen Mittelklassenwagen „Model 3“ vorgestellt. Mit einer Reichweite von circa 350 Kilometern soll er ab Ende 2017 für ca. 35.000 Euro verkauft werden. [2.2h] In einem Interview im September 2015 kündigte der Daimler-Entwicklungschef Thomas Weber an, dass bald ein „Tesla-Gegner“ auf den Markt kommt. Daimler arbeite an einem intelligenten Konzept für ein hochattraktives E-Fahrzeug mit 400 bis 500 Kilometern Reichweite [2.2i]. Auch der VW-Entwicklungsvorstand Dr. Neußer hielt bereits im Januar 2014 in einem Interview die Entwicklung von Batterien, die eine Reichweite von 500 Kilometer erlauben, bis zum Ende dieses Jahrzehnts für möglich. [2.2j] Die nächste Generation des Nissan LEAF wird eine ähnliche Reichweite bieten. [2.2k]

Der Güterverkehr könnte nahezu vollständig auf eine elektrifizierte Bahn wechseln, sofern einige wesentliche Voraussetzungen geschaffen werden:

– Mindestens zweispuriger Ausbau aller Bahnstrecken
– Vollständige Elektrifizierung aller Bahnstrecken
– Eine neue Generation von Güterwaggons mit Stromabnehmern, elektrischen Radscheibenantrieben mit Rückeinspeisung der Bremsenergie,
– eigenen Batteriespeichern an jedem Waggon, (last mile autonomous drive)
– Neu- oder Wiederanschluss von Gewerbegebieten
– Langfristige Umrüstung des Schienengüterverkehrs auf subterrane Infrastruktur

Batteriebetriebene LKWs und Nutzfahrzeuge können weite Teile die regionale Verteilung der Güter erledigen. Im Rahmen des Projektes „Elektromobilität in Modellregionen“ der Bundesregierung wurde in Berlin der Einsatz elektrisch angetriebener Nutzfahrzeuge im städtischen Lieferverkehr bereits getestet. In Stuttgart hat ein Praxistest von batteriebetriebenen Sechstonner-LKWs begonnen und ein Lebensmittelspediteur zieht nach zehn Monaten Einsatz seines Elektro-LKWs eine sehr positive Bilanz [2.2l]

Der echte Knaller aber kommt von der RWTH Aachen und der Deutschen Post AG: Die bauen uns setzen bereits Elektrotransporter in Serie ein. Eine Eigenentwicklung ohne die deutsche Automobilindustrie. An etlichen Verteilzentren entstehen bereits Ladestationen. Leider nicht öffentlich.

Eine umfangreiche Liste von Elektro-Nutzfahrzeugen und Elektro-Nutzfahrzeug-Prototypen findet im Anhang unter dem Literaturhinweis [2.2m] Für den Gütertransport auf Fernstraßen wurde von der Siemens AG in einem Forschungsprojekt das Konzept eines Oberleitungs-LKW entwickelt und die technische Machbarkeit nachgewiesen. [2.2n] Auch der Einsatz von nach dem „Power to Liquid“-Verfahren hergestelltem synthetischen Kraftstoff ist eine Option. [2.2.o]

Bisweilen wird immer noch das Konzept des Einsatzes von wasserstoffangetriebenen Verkehrsmitteln vorangetrieben. Doch sowohl Transport als auch Lagerung von Wasserstoff sind jedoch technisch wesentlich aufwendiger als Stromtransport oder Stromspeicherung der Elektrofahrzeuge. Es müsste zudem eine anspruchsvolle Wasserstoff-Infrastruktur geschaffen werden, die ein Vielfaches der Kosten einer flächendeckenden Struktur elektrischer Ladesäulen verursacht. Der Wartungsaufwand von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ist wesentlich höher als der von batteriebetriebenen, der Wirkungsgrad eines Wasserstoffmotors liegt nur wenig über dem eines Benzin- oder Dieselmotors.[2.2p] Zwar kann Wasserstoff durch ein Elektrolyseverfahren mit Strom aus Erneuerbaren Energien umweltfreundlich erzeugt, dann in einer Brennstoffzelle wieder zum Antrieb eines Elektromotors genutzt werden, doch liegt der Wirkungsgrad eines solchen Fahrzeugs zur Zeit in der Größenordnung von höchstens einem Drittel gegenüber dem eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs. [2.2q] Das Argument einer größeren Reichweite von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen wird bereits in wenigen Jahren durch die aktuellen Weiterentwicklungen in der Batterie- und Kondensatorentechnik [2.2r] nicht mehr relevant sein.

Für den Schiffsverkehr wird intensiv an Möglichkeiten zur Energieeinsparung unter anderem durch den Einsatz von Windströmung nutzenden Flettner-Rotoren und einer Schiffsroutenoptimierung geforscht. [2.2s]. Die Verlagerung von Güterferntransporten auf ein hochleistungsfähiges Schienensystem bietet allerdings effizientere Optionen. Die Leichtbauweise von Frachtschiffen ähnlich wie bei Yachten mit einer deutlichen Gewichtsreduzierung und einer entsprechend größeren Zuladung ist für die Zukunft denkbar. Es ist heute bereits deutlich erkennbar, in welchem Umfang Elektromotoren als Schiffsantrieb (zum Beispiel für kurze Fährfahrten oder den küstennahen Personen- und Gütertransport [2.2t]) zukünftig eingesetzt werden. Das mit hohen Schadstoffemissionen verbundene Schweröl als Kraftstoff muss auf jeden Fall kurzfristig ersetzt werden. Eine Möglichkeit für die Zukunft ist der Einsatz von aus erneuerbarem Strom und CO2 nach dem „Power to gas“- oder „Power to Liquid“-Verfahren hergestellter Kraftstoff. [2.2v] Auch die Herstellung von flüssigem Kraftstoff aus Algen ist möglich. Im Forschungsprojekt „Aufwind“ des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft wird aktuell die Optimierung einer Ölproduktion aus Algen untersucht. [2.2w]. Darüber hinaus bieten innovative Konzepte wie die „Neue Seidenstraße“ oder die mögliche Unterquerung der Beringstraße per Bahn immense und effizientere Verlagerungsmöglichkeiten für den internationalen Güterverkehr in Containern vom Schiff auf neue, vollelektrifizierte Schienenwege.

Im innerdeutschen Flugverkehr wurden im Jahr 2014 als Turbinenkraftstoff 101 TWh, beziehungsweise 13,8% der Energie des Verkehrsbereiches eingesetzt. [2.2x] Mit einem von der Siemens AG entwickelten Elektromotor hat ein Kunstflugzeug bereits erfolgreiche Testflüge absolviert. Zusammen mit dem Airbus-Konzern arbeitet Siemens an der Entwicklung eines zunächst teilelektrischen und später dann rein-elektrisch angetriebenen Linienflugzeuges mit bis zu 100 Passagieren [2.2y] Weiterhin ist auch im Flugverkehr der Einsatz von Kraftstoffen aus dem „Power to Liquid“-Verfahren oder aus Algen [2.2z] eine Alternative.

Bereits heute steht eine Vielzahl von energiesparenden Technologien zur Verfügung. Durch Elektroantriebe im Verkehr, durch weitere Effizienzsteigerung der Antriebstechnik und durch Optimierung einschließlich einer Reduzierung der Warenströme innerhalb Deutschlands scheint es uns damit aus heutiger Sicht möglich, den zukünftig erforderlichen Energiebedarf für den Verkehrsbereich auf ein Drittel des heutigen Bedarfs zu senken: Also von 731 TWh auf nur noch 244 TWh. Zu den Möglichkeiten gehören auch neue Konzepte wie einen massiven Ausbau des Schienenverkehrs auf zwei getrennten Systemen (Güter und Personen) und allein aus Platzgründen rein unterirdisch in Angriff zu nehmen.

Für den kurzfristigen Erfolg bei der Senkung der Emissionen und des Energieträgereinsatzes besteht die beste weil einfachste Option jedoch in der rechtlichen und technisch nicht umgehbaren Begrenzung der Höchstgeschwindigkeiten durch Abgleich des Motormanagements und situativer Leistungssteuerung über die Daten der Navigationssysteme und der Verkehrsregelanlagen. Das ist sicherer, einfacher, effektiver und nachhaltiger als Phantastereien vom vollständig autonomen Fahren.

2.3. Behaglich Wohnen mit wenig Energie

Der Wohngebäudebestand in Deutschland setzt sich wohnflächenmäßig zu etwa 40% aus Mehrfamilienhäusern und 60% aus Ein- und Zweifamilienhäusern zusammen. [2.3a]

Bestehende Energieeffizienzhäuser [2.3b] – das sind Häuser mit einem geringen Energiebedarf durch besondere Baukonstruktion und Dämmung zeigen schon heute, wie sich die Energie in Wohnimmobilien ohne fossile Energieträger bereitstellen lässt: Die Photovoltaik [2.3c] zur Stromerzeugung mit Sonnenlicht, die Solarthermie [2.3d] als Teil der Warmwasserversorgung und die Nutzung natürlicher Wärme und Kälte durch Eisspeicher vermittels Wärmepumpen [2.3f] für die Raumheizung oder auch zur Kühlung der Wohnräume. Eine gute Wärmedämmung und der Einsatz von effizienten Haushaltsgeräten Beleuchtung mit LED-Technologie [2.3g] sorgen zusätzlich für einen insgesamt geringen Energiebedarf.

Private Haushalte in Deutschland standen im Jahr 2014 für einen Energiebedarf von insgesamt 615 TWh. Das waren fast 26% des gesamten Endenergieeinsatzes in diesem Jahr. [2.3h] Bezogen auf die bewohnte Wohnfläche von 3,43 Milliarden m² im Jahr 2014 [2.3i] errechnet sich damit ein durchschnittlicher Energieeinsatz von 179 kWh pro m². Im Rahmen des „Modellvorhabens Effizienzhäuser“ wurden bisher 63 Bestandsimmobilien energetisch saniert und ausgewertet. Im Mittel ergab sich nach der Sanierung ein jährlicher Endenergiebedarf von nur noch 54 kWh pro Quadratmeter. [2.3j] Der Wert bei Neubauten liegt noch darunter. Die Steigerung sind „Plusenergiehäuser“, die mehr Energie erzeugen, als sie im Jahr benötigen. Für die Zukunft ist ein durchschnittlicher Energiebedarf von 50 kWh pro Jahr und Quadratmeter sicherlich nicht zu optimistisch geschätzt. Berücksichtigt man zusätzlich eine Erhöhung der Wohnfläche in Deutschland um 15%, so errechnet sich für private Haushalte ein jährlicher Energieeinsatz von dennoch nur 210 TWh, mit andern Worten eine drastische Endenergieeinsparung von 66%.

2.4. Auch Wirtschaft und Verwaltung werden sparen

Die Bereiche „Industrie“ und „Gewerbe, Handel, Dienstleistungen“ (GHD) bezogen im Jahr 2014 zusammen 1.058 TWh, das waren 44 Prozent des deutschen Endenergiebedarfs. [2.4a]. Am 14. Oktober 2012 sprach der damalige Bundesumweltminister Peter Altmaier in der ARD-Sendung „Bericht aus Berlin“ von einem Energieeinsparpotential deutscher Industrieunternehmen von 30%. In der Studie „Energieverbrauch und CO2-Emissionen industrieller Prozesstechnologien Einsparpotenziale, Hemmnisse und Instrumente“ der Fraunhofer-Gesellschaft [2.4b] wurden 200 Maßnahmen zur Energieeinsparung untersucht: Bei mehr als 90% Prozent der Einsparmaßnahmen würden den Unternehmen durch die eingesparten Energiekosten keine zusätzliche Kosten entstehen. Es könnten oft sogar noch zusätzliche Gewinne erzielt werden. Die möglichen Maßnahmen würden jedoch häufig nicht umgesetzt, da die Unternehmer negative Auswirkungen auf die Produktionsabläufe und die Produktqualität befürchteten. Auch würde häufig gefordert, dass sich eine Investition zur Energieeinsparung in weniger als drei Jahren „rechne“, was jedoch oft nicht erreicht werde. [2.4c]

Auch die „Deutsche Energie-Agentur“ verweist 2013 auf hohe Energieeinsparpotentiale in Industrie und Gewerbe bei

Beleuchtung: von 70%
Druckluft: von 50%
Pumpensysteme: von 30%
Kälte- und Kühlwasseranlagen: von 30%
Wärmeversorgung: von 30%
Lüftungsanlagen: von 25%
[1.3d]

Das „Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit“ schätzt aktuell das Energieeinsparpotential in den Bereichen „Industrie“ und „Gewerbe“ auf bis zu 40%. [2.4e] Rechtliche Vorgaben und Förderprogramme halfen und helfen Unternehmen diese Effizienzpotentiale zu erschließen: Ökodesign-Richtlinie, Förderprogramme der Klimaschutz-Initiative des Bundesumweltministeriums, das ERP-Umwelt- und Energieeffizienzprogramm der KfW-Bank, dazu verschiedene Informationskampagnen. Die Einführung von Energiemanagementsystemen (zum Beispiel gemäß der Norm DIN EN ISO 50001) ermöglichen nahezu immer insbesondere in Unternehmen wirtschaftliche Effizienzpotenziale zu erkennen und zu erschließen. [2.4f]

Strukturelle wirtschaftliche Veränderungen mit ihren möglichen Energieeinsparungen und zusätzlicher Energiebedarf durch Einsatz neuer Technologien sind über einen längeren Zeitraum nur sehr schwer zu prognostizieren. Es lässt sich aber sagen, dass ein Umdenken hin zu möglichst langlebigen Verbrauchsgütern zu weniger Energieeinsatz in Produktionsprozessen führen wird. Im Tagungsband zur Jahrestagung 2015 erwartet der „Forschungsverbund Erneuerbare Energien“ ein Energieeinsparpotential von nur 14 % des gesamten Endenergiebedarfs der Sektoren Industrie und GHD. [2.4g] Ich bin optimistischer, da in Industrieunternehmen auch ein erhebliches Einsparpotential durch die Optimierung von Produktionsstraßen und -abläufen besteht. [2.4h] Für die weiteren Abschätzungen gehen wir daher von einer zukünftigen Reduzierung des Endenergiebezugs im Bereich Wirtschaft und Verwaltung in Höhe von 30% und einem zukünftigen Verbrauch von 741 TWh aus. Allerdings wird sich dieser Effekt nicht in der gewünschten Zeitspanne von allein einstellen, solange die Politik die Wirtschaft nicht klar in die Pflicht nimmt und die Nutzung von verbilligtem Strom aus Atomkraft und fossilen Brennstoffen volkswirtschaftlich konsequent und gerecht beendet. Ein Staat darf Projekte der Daseinsvorsorge gern finanzieren, aber keinesfalls mehr durch Übernahme der Investitionen oder einseitige Vergütungsgarantien auf Kosten der Steuerzahler bestimmte Sektoren oder Produzenten protegieren.

Insgesamt ergibt sich so für die Bereiche Verkehr, private Haushalte, Wirtschaft und Verwaltung zusammen ein Endenergieeinsatz von 1.194 TWh. Das sind nur noch 49,7% der im Jahr 2014 in Deutschland aufgewendeten Endenergie. Ein ähnliches Einsparungspotential errechnet auch das Umweltbundesamt in seiner Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“, wenn es von einer Halbierung des Endenergieeinsatzes des Jahres 2010 (2.588 TWh) im Jahr 2050 ausgeht. [2.4i]

2.5. Anteil am internationalen See- und Flugverkehr

Abschließend wird der Anteil der deutschen Volkswirtschaft am Energiebedarf des internationalen See- und Luftverkehrs betrachtet. Hier folgen wir einer Abschätzung aus der Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes:

Für den internationalen zivilen Luftverkehr geht das Umweltbundesamt von einer jährlichen Effizienzsteigerung von 2% jährlich aus. Das gesetzte Ziel der „International Civil Aviation Organization“ (Internationale Zivilluftfahrtorganisation). [2.5a] Auch für die Seeschifffahrt wird eine erhebliche Effizienzsteigerung bis zum Jahr 2050 von insgesamt 39% (im Vergleich zum Jahr 2007) angesetzt. [2.5b] Für den Personenverkehr rechnet das Umweltbundesamt mit einem Endenergiebedarf im Jahr 2050 von 266 TWh, für den Güterverkehr von 185 TWh und für den gesamten Verkehrsbereich inklusive der Seeschifffahrt mit einem Bedarf von 625 TWh. [2.5c] Es ergibt sich also ein „Aufschlag“ von 174 TWh für den Anteil am internationalen Verkehr.

Bei diesem zusätzlichen Energiebedarf ist aber noch nicht berücksichtigt, dass dann ein Teil der Kraftstoffmenge unter Umständen nicht aus Biomasse (zum Beispiel Algen), sondern synthetisch aus erneuerbarem Strom erzeugt wird. Der künstliche Kraftstoff aus dem „Power-to-Liquid-Verfahren“ bietet am Ende eine Effizienz von bestenfalls ca. 25% Prozent [2.5d] wird also dafür die vierfache elektrische Energie benötigen. Nimmt man an, dass die Hälfte der Kraftstoffe für den internationalen Verkehr aus Biomasse stammt und die andere Hälfte synthetisch mit erneuerbarem Strom hergestellt wird, so erhöht sich dieser Aufschlag um 100 Prozent auf ca. 350 TWh.

Abschließend unsere Abschätzung des zukünftigen Endenergiebedarfs in einer Übersicht:

Mobilität: 244 TWh
Private Haushalte: 210 TWh
Wirtschaft und Verwaltung: 741 TWh
Anteil am internationalen Verkehr: 350 TWh.

Zusammen ergibt sich also ein für Deutschland von Endenergie-Bedarf von 1.550 TWh. 2014 waren es noch 2.404 TWh.

Der (End-)Energie-Einsatz in Deutschland lässt sich nahezu halbieren !

Literaturverzeichnis und Anmerkungen:

2. Energieverbrauch einer nachhaltigen Gesellschaft

2.1. Energie neu denken

[2.1a]
Mittelwert der ausgewerteten Studien, siehe Bericht 2011 des „Weltklimarats“ IPCC (Intergovernmental Panel on climate change), der von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) 1988 gegründet wurde:

http://srren.ipcc-wg3.de/ipcc-srren-generic-presentation-1
http://cms.srren.ipcc-wg3.de/report/srren-spm-fd4/at_download/file

(jeweils aufgerufen am 3.4.2016)

[2.1b]
Die Bundesregierung hat einen „Nationalen Aktionsplan Energieeffizienz“ mit dem Ziel entwickelt, den Primärenergie-Verbrauch (siehe

http://www.bmwi.de/DE/Mediathek/publikationen,did=672756.html)

durch Effizienzsteigerungsmaßnahmen der Verbraucher, der Industrie und der Verwaltung bis zum Jahr 2020 gegenüber dem Jahr 2008 um 20% zu senken und bis 2050 zu halbieren:
http://www.bmwi.de/DE/Mediathek/publikationen,did=672756.html

Die zugehörige Website des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energieeffizienz/nape.html

(aufgerufen am 3.4.2016)

[2.1c]
Duden online, Begriffserklärung „Energieeffizienz“
http://www.duden.de/suchen/dudenonline/Energieeffizienz

siehe die Begriffserklärung (Glossar) der Bundesregierung zum Thema „Energie“ unter anderem mit einer Erklärung der Begriffe „Primärenergie“, „Endenergie“ und „Wirkungsgrad“:
https://www.bundesregierung.de/Content/DE/StatischeSeiten/Breg/FAQ/faq-energie.html

[2.1d]

Der Primärenergie-Verbrauch und Endenergie-Verbrauch im Jahr 2014 in Deutschland: Siehe die Energiedaten (in Petajoule) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, Tab. 5 und Tab. 7, Stand 12.1.2016.
http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

Die Einheit „Petajoule“ (PJ) entspricht 0,278 TWh:
Energiedaten (in Petajoule) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, Tab. 0.2, Stand 12.1.2016.
http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

[2.1e]
Siehe Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Tab. 8b, Stand 12.1.2016:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

[2.1f]
Monatsbericht über die Elektrizitätsversorgung
https://www.destatis.de/DE/ZahlenFakten/Wirtschaftsbereiche/Energie/Erzeugung/Tabellen/BilanzElektrizitaetsversorgung.html
(Aufruf am 13.3.2016)

2.2. Mobilität ohne Mineralöl

[2.2a]
In der Projektbroschüre „Erneuerbar mobil – Marktfähige Lösungen für eine klimafreundliche Elektromobilität“ (Seite 5, Stand April 2012) des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit wird der Gesamtwirkungsgrad (inklusive der Bereitstellung des Kraftstoffes) beim Ottomotor mit 19 Prozent, beim Brennstoffzellenauto mit 26 Prozent und beim Elektroauto: mit 70 Prozent angegeben.http://www.erneuerbar-mobil.de/de/mediathek/dateien/broschuere-erneuerbar-mobil-2012-dt.pdf

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2b]
siehe z. B. https://de.wikipedia.org/wiki/Oberleitungsbus

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2c]
Die Berliner Verkehrsbetriebe setzten inzwischen ebenfalls vier vollständig elektrisch betriebene Linienbusse ein:

http://www.bvg.de/de/Aktuell/Newsmeldung?newsid=772

und auch in Dresden hat gerade ein Schnelllade-Batteriebus nach einem halben Jahr im Linienbetrieb die Alltagsfähigkeit und die Vorteile eines Batterie-Elektrobusses unter Beweis gestellt:

http://www.pressebox.de/pressemitteilung/vossloh-kiepe-gmbh/Meilenstein-der-Elektromobilitaet-Auszeichnung-fuer-Projekt-SEB-Schnellladung-Elektro-Bus/boxid/752809

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2d]
https://fenecon.de/page/e-mobilitat

sowiehttp://www.wiwo.de/technologie/green/tech/elektro-bus-415-kilometer-mit-einer-akkuladung/13552864.html und http://www.proterra.com/product-tech/product-portfolio/

[2.2e]
Wer brachte das Elektroauto „EV1“ um?
http://www.wattgehtab.com/elektroautos/wer-brachte-das-elektroauto-ev1-um-1893

Warum das Elektroauto sterben musste:https://www.youtube.com/watch?v=Jzn_1y0UtUk

[2.2f]
Automobilproduktion: „Fahrbericht Elektroauto: BYD Denza“, 2.9.2014:

http://www.automobil-produktion.de/2014/09/naegel-mit-koepfen-byd-denza/

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2g]https://fenecon.de/blog/neues-von-fenecon-1/post/elektroautos-von-byd-fenecon-startet-verkauf-des-e6-26

(Aufruf am 17.3.2016)

[2.2h]
Die Vorstellung des Elektroauto „Tesla Model 3“ in den USA am 31.13.2016:
http://www.heise.de/newsticker/meldung/Elektroautos-Tesla-Model-3-kommt-Ende-2017-ab-35-000-US-Dollar-3159967.html und
https://www.youtube.com/watch?v=jPn7qLSwgmk

[2.2i]
auto motor und sport: Interview am 2. September 2015 mit dem Entwicklungschef Thomas Weber der Daimler AG:

http://www.auto-motor-und-sport.de/news/interview-mit-daimler-entwicklungschef-thomas-weber-9952655.html

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2j]
tz „Pläne und Ziele – Pick-Ups? Nichts für VW“, 17.1.2014
http://www.tz.de/auto/vorstand-heinz-jakob-neusser-ueber-plaene-ziele-zr-3319408.html

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2k]
ecemento das Elektroautoportal „Nissan testet Elektroauto mit über 500 Kilometer Reichweite“, 29.6.2015

http://ecomento.tv/2015/06/29/nissan-elektroauto-ueber-500-kilometer-reichweite/

(Aufruf am 13.3.2016)
Eine Reichweite von 500 Kilometer hat der neue „Tesla Roadster“ anscheinend aber bereits übertroffen: „Tesla Roadster: Neues Modell schafft 640 Kilometer“, ComputerBild.de, 2.9.2015

http://www.computerbild.de/artikel/cb-News-Connected-Car-Tesla-Roadster-Neues-Modell-schafft-640-Kilometer-11247487.html

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2l]
Modellregionen Elektromobilität in Deutschland:

http://de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/2512063#Berlin-Potsdam

Elektro-Lkw bei Meyer Logistik: Der Neun-Liter-Laster:

http://www.logistra.de/news-nachrichten/nfz-fuhrpark-lagerlogistik-intralogistik/6626/maerkte-amp-trends/elektro-lkw-bei-meyer-logistik-der-neun-liter-LKW

„Stuttgart und das Logistikunternehmen Hermes erproben in einem Flottentest den Einsatz
von batteriebetriebenen Sechstonner-LKW im Betriebsalltag“:

http://www.automobil-industrie.vogel.de/stuttgart-testet-elektro-lkw-a-529783/

[2.2m]
Liste von Elektro-Nutzfahrzeugen und Elektro-Nutzfahrzeug-Prototypen

https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Elektro-Nutzfahrzeugen_und_Elektro-Nutzfahrzeug-Prototypen

[2.2n]
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit: „Im Rahmen des Projektes wurde das Konzept erstmalig auf einer Teststrecke praktisch erprobt und die technische Machbarkeit nachgewiesen: Über längere Strecken ist ein elektri-scher Straßengüterverkehr mit dieselelektrischen Hybridfahrzeugen, die über Stromabnehmer aus einer Fahrleitung elektrische Energie beziehen, technisch möglich sowie ökonomisch und ökologisch sinnvoll.“

http://www.bmub.bund.de/fileadmin/Daten_BMU/Pools/Broschueren/erneuerbar_mobil_2014_broschuere_bf.pdf, Seite 30

ecemento tv das Elektroautoportal: „Siemens testet Oberleitungs-LKW (Video)“, 11.8.2014

http://ecomento.tv/2014/08/11/siemens-testet-oberleitungs-lkw-video/

(Aufruf am 13.3.2016)

[ 2.2o]
Umweltbundesamt: „Treibhausgasneutraler Güterverkehr ist nötig – und möglich“:

https://www.umweltbundesamt.de/presse/presseinformationen/treibhausgasneutraler-gueterverkehr-ist-noetig

[ 2.2p]
BMW: „BMW Wasserstoffmotor erreicht Spitzenwirkungsgrad“, 12.03.2009

http://www.bmwarchiv.de/artikel/2009-03-12-bmw-wasserstoffmotor-erreicht-spitzenwirkungsgrad.html

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2q]
Wikipedia

https://de.wikipedia.org/wiki/Brennstoffzellenfahrzeug

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2r]
Fraunhofer – Forschung kompakt, Juli 2014

http://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/de/presse-medien/2014/Juli/fk07_2014_JULI.pdf

(Aufruf am 13.3.2016)

Wikipedia

https://de.wikipedia.org/wiki/Superkondensator

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.2s]
Flettner-Rotoren als Schiffsantriebsunterstützung:

https://de.wikipedia.org/wiki/Flettner-Rotor

Enercon: E-Ship 1

http://www.enercon.de/de/aktuelles/e-ship-1-erhaelt-klassenerneuerung/

Forschungsprojekt „MariGreen“

http://www.mariko-leer.de/projekte/marigreen/

[2.2t]
Heise online: „Roboterschiff mit Elektro-Antrieb“

http://www.heise.de/newsticker/meldung/Roboterschiff-mit-Elektro-Antrieb-2411559.html?wt_mc=rss.ho.beitrag.pdf

[2.2v]
Strategieplattform Power to Gas:

http://www.powertogas.info/

Im niedersächsischen Ort Werlte wurde in Kooperation mit der Audi AG eine erste industrielle Versuchsanlage aufgebaut. Technische Daten zum Konzept und zur Anlage finden sich hier:

http://www.etogas.com/

Die Firma „sunfire“ aus Dresden (http://www.sunfire.de/en/) stellt aus Kohlendioxid, Wasserdampf und regenerativer elektrischer Energie flüssige Kraftstoffe her und wurde für ihre Technologie bereits ausgezeichnet: https://www.fona.de/de/20506

[2.2w]
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, Pressemitteilung 16.5.2013:
„Abheben mit Kerosin aus Algen: Bundesministerium fördert Entwicklung von nachhaltigem Biokerosin für Flugzeuge“

http://www.bmel.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/2013/145-Projekt-Biokerosin-aus-Algen.html

In Japan fährt ein erster Shuttle-Bus mit Algen-Diesel:
WirtschaftsWoche: Deusel statt Diesel: Bus fährt mit Biosprit aus Euglena-Alge, 8.7.2014
http://green.wiwo.de/deusel-statt-diesel-bus-faehrt-mit-biosprit-aus-euglena-alge/

WirtschaftsWoche: Biotreibstoff: Erster europäischer Algensprit kommt aus Italien, 18.3.2014
http://green.wiwo.de/biotreibstoff-erster-europaeischer-algensprit-kommt-aus-italien/

WirtschaftsWoche: Bakterien-Treibstoff: Start-up plant kommerzielle Anlage in den USA, 26.5.2015
http://green.wiwo.de/bakterien-treibstoff-startup-plant-kommerzielle-anlage-in-den-usa/

WirtschaftsWoche: Mobilität: Algendiesel billiger als Sprit aus Erdöl, 6.6.2013

http://green.wiwo.de/mobilitat-der-erste-bezahlbare-algendiesel-kommt-aus-brasilien/

Ingenieur.de: „Biosprit aus Algen günstiger produzieren“, 21.9.2013

http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Bioenergie/Biosprit-Algen-guenstiger-produzieren

WirtschaftsWoche: „Innovation: Kommt Algensprit bald aus Deutschland?“, 6.6.2013

http://green.wiwo.de/innovation-kommt-algensprit-bald-aus-deutschland/

[2.2x]
Siehe Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Tab. 6a, Stand 12.1.2016:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

[2.2y]
„Weltrekord-Elektromotor für Flugzeuge“:
http://www.siemens.com/press/de/feature/2015/corporate/2015-03-electromotor.php?content[]=Corp

04.07.2016

„Erstes Linienflugzeug könnte 2030 teilelektrisch fliegen“:
http://www.golem.de/news/airbus-und-siemens-erstes-linienflugzeug-koennte-2030-teilelektrisch-fliegen-1604-120215.html

weitere Projekte: „Elektromobilität geht auch in der Luft“
http://www.golem.de/news/airbus-e-fan-2-0-elektromobilitaet-geht-auch-in-der-luft-1506-114625.html

[2.2z]
Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft:
http://www.bdl.aero/de/themen-positionen/umwelt/biokraftstoffe/

„report 2015 Energieeffizienz und Klimaschutz“, Seite 16f

http://www.die-vier-liter-flieger.de/media/filer_public/2015/08/05/energieeffizienz_klimaschutz_2015.pdf

2.3 Behaglich wohnen mit wenig Energie

[2.3a]
Forschungsverbund Erneuerbare Energien, Berlin: Tagungsband zur FVEE-Jahrestagung 2015 „Forschung für die Wärmewende“

http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2015/th2015.pdf, Seite 55f

[2.3b]
Wikipedia: „Effizienzhaus”

https://de.wikipedia.org/wiki/Effizienzhaus

[2.3c]
Wikipedia: „Photovoltaik”
https://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik

SolarServer – Das Internetportal zur Solarenergie
http://www.solarserver.de/wissen/basiswissen/photovoltaik.html

Bundesverband Solarwirtschaft

https://www.solarwirtschaft.de/ueber-uns.html

[2.3d]
Wikipedia: „Solarthermie”

https://de.wikipedia.org/wiki/Solarthermie

SolarServer Das Internetportal zur Solarenergie

http://www.solarserver.de/wissen/basiswissen/solarthermie.html

Bundesverband Solarwirtschaft

https://www.solarwirtschaft.de/unsere-themen-solarthermie.html

[2.3e]

Wikipedia: „Oberflächennahe Geothermie“

https://de.wikipedia.org/wiki/Geothermie#Oberfl.C3.A4chennahe_Geothermie

Bundesverband Geothermie:
http://www.geothermie.de/wissenswelt/geothermie/technologien/oberflaechennahe-geothermie.html

[2.3f]
Wikipedia: „Wärmepumpen”

https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmepumpe

Bundesverband Wärmepumpe e. V.

http://www.waermepumpe.de/

[2.3g]
Wikipedia: „LED-Leuchtmittel”
https://de.wikipedia.org/wiki/LED-Leuchtmittel

[2.3h]
Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, Tab. 7a,
Stand 12.1.2016:
http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.3i]
Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, Tab. 1, Stand 12.1.2016:

http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html

(Aufruf am 13.3.2016)

[2.3j]
„Auswertung von Verbrauchskennwerten energieeffizient sanierter Wohngebäude“

http://www.zukunft-haus.info/fileadmin/media/05_gesetze_verordnungen_studien/01_fachwissen_kompakt/02_studien/2013_03_Zusammenfassung_dena-Studie_Verbrauchauswertung.pdf

2.4. Auch Wirtschaft und Verwaltung werden sparen

[2.4a]
Energiedaten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, Tab. 6a, Stand 12.1.2016:
http://www.bmwi.de/DE/Themen/Energie/Energiedaten-und-analysen/Energiedaten/gesamtausgabe,did=476134.html
(Aufruf am 8.4.2016)

[2.4b]
http://www.verlag.fraunhofer.de/bookshop/buch/Energieverbrauch-und-CO2-Emissionen-industrieller-Prozesstechnologien-Einsparpotenziale-Hemmnisse-und-Instrumente/239044

[2.4c]
https://www.energie.fraunhofer.de/de/presse/pressespiegel/studie-energieverbrauch-und-co2-emissionen-industrieller-prozesstechnologien-einsparpotenziale-hemmnisse-und-instrumente

[2.4d]
Deutsche Energie-Agentur (DENA), Vortrag Stephan Kohler „Energieeffizienz: Einsparpotenziale für die deutsche Wirtschaft“, 6. Juni 2013, Seite 22
http://www.dena.de/fileadmin/user_upload/Veranstaltungen/Vortraege_GF/sk/130606_SK_VEA_Mitgliederversammlung_Berlin_Energieeffizienz_-_Einsparpotenziale_fuer_die_deutsche_Wirtschaft.pdf

[2.4e]
siehe Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit: „Energieeffizienz Kurzinfo“ unter dem Absatz „Industrie und Gewerbe“
http://www.bmub.bund.de/themen/klima-energie/energieeffizienz/kurzinfo/

[2.4f]
Umweltbundesamt, Themenbereich „Energiesparen in Industrie und Gewerbe“
http://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/energiesparen/energiesparen-in-industrie-gewerbe

Ökodesign-Richtlinie:

http://www.umweltbundesamt.de/themen/wirtschaft-konsum/produkte/oekodesign/oekodesign-richtlinie-einfuehrung

Klimaschutz-Initiative:

https://www.klimaschutz.de/

ERP-Umwelt- und Energieeffizienzprogramm der KfW-Bank:

https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Unternehmen/Energie-Umwelt/Finanzierungsangebote/Energieeffizienzprogramm-%28242-243-244%29/

https://www.kfw.de/Download-Center/F%C3%B6rderprogramme-(Inlandsf%C3%B6rderung)/PDF-Dokumente/6000002221_M_242_243_244.pdf

DIN EN ISO 50001 für Energiemanagementsysteme:

https://de.wikipedia.org/wiki/ISO_50001

https://www.umweltbundesamt.de/themen/wirtschaft-konsum/wirtschaft-umwelt/umwelt-energiemanagement/energiemanagementsystem-gemaess-iso-50001
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3959.pdf

[2.4g]
Forschungsverbund Erneuerbare Energien, Berlin: Tagungsband zur FVEE-Jahrestagung 2015 „Forschung für die Wärmewende“
http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2015/th2015.pdf, Seite 50:

[2.4h]
siehe zum Beispiel:

Fraunhofer Gesellschaft: „Energieeffizienz in der Produktion“
http://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/de/forschungsthemen/energie/Studie_Energieeffizienz-in-der-Produktion.pdf

Hochschule Emden-Leer: „Energieeffizienz in der Produktion“
http://www.hs-emden-leer.de/forschung-transfer/projekte/energieeffizienz-in-der-produktion.html

Optimierung

Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Verkehr und Landesentwicklung: „Praxisleitfaden Energieeffizienz in der Produktion“

http://upp-kassel.de/wp-content/uploads/2013/09/Praxisleitfaden-Energieeffizienz-in-der-Produktion.pdf

[2.4i]
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 87

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

2.5. Anteil am internationalen See- und Flugverkehr

[2.5a]
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 113https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

[2.5b]
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 114

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

[2.5c]
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 118
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/07_2014_climate_change_dt.pdf

[2.5d]
Umweltbundesamt: „Integration von Power to Gas/Power to Liquid in den laufenden Transformationsprozess“ (2016), Seite 14 Abbildung 4

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/publikationen/integration_von_power_to_gaspower_to_liquid_in_den_laufenden_transformationsprozess_web_0.pdf

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