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:
[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:
(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)
(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:
(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
(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:
„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.“
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“:
[ 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“
[2.2v]
Strategieplattform Power to Gas:
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:
[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
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.
[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:
(Aufruf am 13.3.2016)
[2.3j]
„Auswertung von Verbrauchskennwerten energieeffizient sanierter Wohngebäude“
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)
[2.4d]
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:
Klimaschutz-Initiative:
ERP-Umwelt- und Energieeffizienzprogramm der KfW-Bank:
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“
[2.4i]
Studie „Treibhausgasneutrales Deutschland im Jahr 2050“ des Umweltbundesamtes (2014), Seite 87
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
[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
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