26.02.2018

Das fossile Zeitalter ist noch nicht zu Ende

Von Heinz Horeis

Titelbild

Foto: Grunpfnul / Sascha Faber via WikiCommons / CC BY-SA 4.0

Erneuerbare Energien können der Kohle in ihrer Effizienz nicht das Wasser reichen. Das wird sich auch in nächster Zeit nicht ändern.

Die Energiewende gilt als Erfolg. Windräder und Voltaikanlagen haben kräftig zugelegt; es gibt nur noch wenige Landstriche in Deutschland mit freier Sicht auf den Horizont. Aber mit jedem neuen Windrad, mit jedem neuen Solarpanel treten die Probleme der erneuerbaren Energien schärfer hervor. Da gibt es die sogenannten Dunkelflauten – kaum Wind, ein bisschen Sonne und das tagelang. Schön, wenn man dann Kohle- und Kernkraftwerke hat. Oder das andere Extrem: Zu viel grüner Strom zur Unzeit, für den es keinen Bedarf gibt. Dann wird der Grünstrom verramscht. Bei den Herbststürmen im Oktober 2017 zahlten die Netzbetreiber zeitweise bis zu 100 € pro Megawattstunde an Kunden in Österreich oder Frankreich, damit sie den Strom abnahmen. So gut haben es die deutschen Haushalte nicht: Sie zahlen inzwischen die zweithöchsten Strompreise in Europa.

Bislang hat die Energiewende fast 200 Milliarden Euro verschlungen. Ergebnis: Die Erneuerbaren tragen nur knapp zehn Prozent zur gesamten Energieerzeugung Deutschlands bei, die Hauptkostentreiber Wind und Sonne sogar nur drei Prozent. Die angestrebte totale Energiewende – 100 Prozent erneuerbare Energie in Haushalt, Industrie und Verkehr – dürfte Kosten im Bereich von Multi-Billionen Euro verursachen. Ist das Geld gut investiert? Nein. Die Energiewende bewirkt eine gigantische Fehlallokation volkswirtschaftlicher Ressourcen. Denn das Neue, das sie bringt, ist eben nicht besser als das Alte. Das vorhandene Energiesystem mit Kohle, Erdöl und Erdgas hat über zwei Jahrhunderte hinter sich; es hat sich bewährt, sich stetig verbessert und erneuert. „Never change a running system“, diese Lehre sollten nicht nur Programmierer beherzigen.

Energie – die Währung des Lebens

Der Fusionsreaktor Sonne liefert der Erde tagein, tagaus durchschnittlich 170 Watt pro Quadratmeter. Insgesamt macht das 87.000 Terrawatt (TW) – etwa das 6000-fache dessen, was die Gattung Mensch global an Energie verbraucht. Das ist eine enorme Menge, frei Haus und zudem von dem „guten Stoff“, den die Grünen so schätzen. Energieproblem gelöst, oder? So einfach, wie sich der Theologe das vorstellt, ist die Sache nicht. Die solare Strahlungsenergie muss erst einmal mittels Technologie in eine­– für das Leben – nutzbare Form umgewandelt werden.

„Grüne Energie, gemessen an menschlichem Bestreben und Bedarf, ist knapp.“

Dazu haben wir Photosynthese. Dank ihr gibt es Leben auf der Erde. Pflanzen produzieren aus Wasser, Kohlendioxid und Sonnenlicht Glucose und Sauerstoff. Aus Glucose, einem Traubenzucker, stellt die Pflanze Fette und Eiweißstoffe her. Sie speichert diese Stoffe oder nutzt sie, um zu wachsen. Den Sauerstoff braucht sie nicht, für Tiere und Menschen ist er allerdings unerlässlich. Sauerstoff hilft ihnen dabei, das pflanzliche Material zu verarbeiten, von dem sie sich ernähren.

Es ist eine geniale „Erfindung“: Die Photosynthese veredelt simple Strahlungsenergie regelrecht zu komplexen Strukturen. Es ist, wenn man so will, ein neg-entropischer Vorgang, der lokal zu höherer Ordnung in der Hierarchie von Lebensformen führt. All diese Wesen sind letztlich Energieumwandler. Tiere fressen Pflanzen, werden von anderen Tieren gefressen. Der Mensch isst – stilvoller – alles. Jeder konkurriert um Energie, direkt oder indirekt um Sonnenlicht. Das Ergebnis dieses Wettbewerbs – der Evolution – ist eine ungemein vielfältige und wandlungsfähige Biosphäre.

Die Biosphäre kommt seit Urzeiten mit der Photosynthese gut zurecht. Doch dem Neuankömmling Mensch, der schon früh aus dem Rahmen fällt, setzt diese Technologie enge Grenzen. Denn sie ist sehr ineffizient. Global gemittelt wandeln Pflanzen nur 0,3 Prozent der ohnehin sehr dünnen Sonnenstrahlung in Pflanzenmasse um. 1 „Grüne“ Energie, gemessen an menschlichem Bestreben und Bedarf, ist also knapp.

„Die Energie aus Kohle ermöglichte den Siegeszug der Dampfmaschine und eröffnete das Industriezeitalter.“

Bis zum Beginn der Neuzeit lebten die menschlichen Gesellschaften, trotz diverser Fortschritte, immer mit dieser Knappheit. Ihnen standen nur dünne Energieflüsse zur Verfügung: ein bisschen Wind, ein bisschen Wasser, aber vor allem Holz und die Muskelkraft von Tieren und Menschen. Sklavenarbeit war die notwendige Folge und stets gegenwärtig. Ständige Herausforderung war die Bereitstellung von gespeicherter Energie, in Form von haltbarer Nahrung und Holz, um Kälte, Dürre und andere Unbilden der Natur zu überstehen. Die übergroße Mehrheit der Menschen, mit der Ausnahme von kleinen Eliten, lebte schlecht und kurz und, nach heutigem Maßstab, in absoluter Armut. Die nutzbare Energie war zwar erneuerbar, erlaubte aber weder dauerhaftes Wachstum noch grundlegend bessere Lebensbedingungen. Über viele Jahrtausende ging es im Schneckentempo voran, bis zum „Big Bang“ vor etwa 250 Jahren: dem Beginn des Kohlezeitalters. Seitdem geht es rapide aufwärts.

Ein paar Zahlen: Von 1750 bis 2009 hat sich die Lebenserwartung von 26 auf 69 Jahre mehr als verdoppelt, die Weltbevölkerung verachtfachte sich von 760 Millionen auf 6,8 Milliarden und das durchschnittliche Jahreseinkommen wuchs von 640 US-Dollar auf 7300. Niemals zuvor hatte die Menschheit – genauer ihr innovativer Anteil – derart große und schnelle Fortschritte erlebt.

Die Energie aus Kohle ermöglichte den Siegeszug der Dampfmaschine und eröffnete das Industriezeitalter. In englischen Manufakturen und Haushalten liefert Kohle bereits um 1700 die Hälfte der Energie, die andere Hälfte stammte noch aus den traditionellen erneuerbaren Quellen, Muskelkraft und Holz. Und um 1800 bestritt Kohle in England bereits 80 Prozent der Energieversorgung.  2 Mit Holz als Energiequelle wäre diese Entwicklung nicht möglich gewesen. Hätte man 1850 in England und Wales Kohle durch Holz ersetzen wollen, so der Historiker Edward Wrigley, wäre dafür 150 Prozent der gesamten Landfläche erforderlich gewesen.

„Trotz Erdöl und Erdgas ist Kohle immer noch die wirtschaftlichste und zuverlässigste Quelle der Stromerzeugung.“

Trotz Erdöl und Erdgas ist Kohle immer noch die wirtschaftlichste und zuverlässigste Quelle der Stromerzeugung. Und erneut ist sie Motor von Industrialisierung – diesmal in den sich entwickelnden Ländern. Herausragendes Beispiel ist China, das sich in den vergangenen drei Jahrzehnten zur zweitgrößten Volkswirtschaft der Welt entwickelt hat – vor allem dank Kohle. Zeitweise ging in dem Land jede Woche ein neues Kohlekraftwerk in Betrieb. Indien – zuvor erneuerbar ausgerichtet – folgt Chinas Beispiel, ebenso wie Vietnam, Indonesien und weitere.

Abbildung 1 zeigt das Ergebnis dieser erstaunlichen Entwicklung: Die Welt wird reicher! Ab etwa 1970 geht weltweit der Anteil derer dramatisch zurück, die in extremer Armut leben. Damals lebten sieben von acht Menschen in absoluter Armut, vierzig Jahre später, 2010, war es nur noch eine von sieben Personen. Innerhalb von weniger als einer Generation hat sich das Verhältnis nahezu umgekehrt.

Abb. 1: Weltbevölkerung in extremer Armut, Quelle: Our World in Data

Warum Kohle? Kohle ist, wie Holz, gespeicherte Bioenergie, enthält aber etwa doppelt so viel Energie (8–10 vs. 4 kWh/kg, Kilowattstunden pro Kilogramm). Noch besser: Kohle, Erdöl und Erdgas findet man in konzentrierten, großen Vorkommen. Mittels Technologie sind diese natürlichen Energiespeicher leicht und zu geringen Kosten gewinnbar und jederzeit verfügbar. Bis weit ins nächste Jahrhundert dürften sie mindestens noch reichen.

Kohle macht reich

Der Unterschied zum vergangenen Zeitalter der „erneuerbaren Energien“ liegt auf der Hand: Heute sind wir, zumindest in den Industrienationen, nicht länger auf die langsame Akkumulation von Sonnenlicht in Pflanzenmasse angewiesen; wir müssen nicht mehr Jahrzehnte warten, bis ein geschlagener Wald nachgewachsen ist. Hier müssen Claudia Roth oder Katrin Göring-Eckart nicht mehr, wie es Millionen indischer oder afrikanischer Frauen noch heute tun, stundenlang Brennholz sammeln und über weite Strecken nach Hause tragen.

„Claudia Roth oder Katrin Göring-Eckart müssen nicht mehr stundenlang Brennholz sammeln.“

In den reichen Ländern hat man vergessen, was (Energie-)Armut bedeutet und welchen Fortschritt uns die fossilen Brennstoffe gebracht haben. Wie sonst könnte man so töricht sein, eine rückwärtsgewandte Energiewende überhaupt in Erwägung zu ziehen? Die Energiewende bedeutet die Kehrtwende zurück unter die Knute einer launischen Natur. Sie ist in der Konsequenz auch eine Absage an die moderne Industriegesellschaft. Neu ist das nicht. Vor einem halben Jahrhundert propagierte Amory Lovins vom Sierra Club den „sanften Weg“ mit Sonnenenergie und Windrad, während in Deutschland große Teile der ehemals stramm linken Studentenbewegung gegen Brokdorf marschierten.

Damals hieß das „small is beautiful“. Nunmehr haben wir grüne Großtechnik mit 200 Meter hohen Windrädern, großen Solarfeldern und riesigen Maisäckern. Doch auch die technisch aufgebrezelten Windmühlen von heute laufen, wie früher, immer noch mit Wind. Abhängig von Wetter und Klima, mit geringer Leistungsdichte, gelingt ihnen nur eine unzuverlässige und ineffiziente Energieversorgung. Für moderne Gesellschaften sind sie ungeeignet.

Energierohstoff W/m2 Größenordnung
Pflanzen <1 Watt
Wind einige 10
Solar (PV) ~ 10
Kohlebergwerk 5.000 Kilowatt
Ölfeld 10.000
Uranbergwerk, inkl. Anreicherungsanlage 1.000.000 Megawatt
Uranbergwerk, ohne Anreicherungsanlage 1.000.000.000 Gigawatt

Abb. 2: Leistungsdichte von Energierohstoffen  3

Es handelt sich um grob geschätzte Mittelwerte. Lokale Werte können nach oben und unten stark abweichen; entscheidend ist die Größenordnung. Mit Salzschmelzreaktoren (siehe weiter unten) gelangt man in den Gigawattbereich.

Abbildung 2 vergleicht die Leistungsdichten unterschiedlicher Energiequellen. Öko- und moderne Energien liegen um den Faktor 1000 und mehr auseinander – Watt versus Gigawatt. Das bedingt einen immens höheren Material- und Flächenverbrauch seitens der neuen ineffizienten Energiequellen. Eine Großstadt wie New York hat eine Verbrauchsdichte von 55 W/m2, Watt pro Quadratmeter. Wollte man diese Energie mit Sonne, Wind und Biomasse bereitstellen, benötigte man an Fläche mehr als das Zehnfache der Stadtfläche. Die als umweltfreundlich beworbenen Ökoenergien haben also einen energetischen Fußabdruck, der um ein Vielfaches größer ist als der ihrer effizienten Konkurrenz.

Moderne Industriegesellschaften benötigen eine unterbrechungsfreie, stetige Stromversorgung. Vor allem brauchen sie Gigawattmengen. Windräder und Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) sind dazu nicht in der Lage. Ihre Leistung schwankt, sowohl in kurzen als auch langen Zeitintervallen, in Abhängigkeit von Klima, Wetter, Jahreszeiten und Tageslauf. Ökostrom ist deshalb auf Krücken angewiesen – Speicher und konventionelle Kraftwerke, um die großen Lücken zu füllen. Oder Lastabwürfe, wenn sonst nichts mehr geht. Alles ist teuer und unwirtschaftlich. Wieso drehen sich dann trotzdem fast 30.000 Windräder im Wald, auf Äckern und Feldern? Wieso gibt es über eine Million PV-Anlagen?

  • Weil sie per Gesetz privilegiert sind (der Strom hat im Netz Vorrang) und subventioniert werden, bezahlt vom Verbraucher. Einem Wettbewerb müssen sie sich nicht stellen.
  • Weil es konventionelle Kraftwerke gibt. Diese stellen die Grundlast, halten das Netz stabil und liefern, wenn Wind und Sonne ihre Arbeit einstellen. Die Erneuerbaren sind Trittbrettfahrer. Ohne Kohle- und Kernkraftwerke gäbe es keinen Ökostrom. Der Umkehrschluss gilt nicht.

Und nicht zu vergessen: Für viele, zumeist betuchte Bürger sind erneuerbare Energien Wohlfühlenergien. Man tut etwas Gutes, für das Klima und den Planeten. Und es tut ihnen nicht weh, wenn sie in „Europas Energie-Schrebergarten“ 4 monatlich 300 Euro statt 100 für Strom zahlen.

„In China gibt es – verglichen mit Deutschland – ein Vielfaches an Kohlekraftwerken.“

Und hartnäckig hält sich der Glaube, dass alle Welt auch in diesen Garten drängt. Als Beleg zieht die Ökolobby gerne das Beispiel China heran. Denn dort gebe es inzwischen mehr installierte Windenergieleistung als in Deutschland. Das stimmt. Aber ebenso richtig ist, dass im aufstrebenden Reich der Mitte ein Vielfaches der Kohlekraftwerke hierzulande arbeitet bzw. gebaut wird. 5

Die fossile Zukunft ist alternativlos

Die Hauptaufgabe einer Energieversorgung kann nicht sein, CO2-Emissionen zu vermeiden. In erster Linie muss sie große Mengen an Energie effizient und günstig bereitstellen. Das ist in Zukunft nicht anders. Weltweit wächst der Energiebedarf, auch bei den Wohlhabenden. Digitalisierung und Industrie 4.0 – allein das erfordert immense Mengen an Strom. Die globale Datenwolke, so kann man bei Greenpeace nachlesen, benötige pro Jahr dreimal so viel Elektrizität wie Deutschland. Nach Schätzung des Analysten Markus P. Mills vom Manhattan Institute dürfte sich diese Leistung im kommenden Jahrzehnt mehr als verdoppeln. 6

Der größte Bedarf besteht natürlich in Afrika und Asien, wo die Menschen Licht, Elektroherde und Kühlschränke haben möchten, Jobs, Krankenhäuser, Schulen und Universitäten für ihre Kinder. Realistisch gesehen, lässt sich dieser Bedarf nur mit Kohle decken. China hat es vorgemacht. Indien folgt. „Wir brauchen sehr große Mengen an Grundlaststrom, und das geht nur mit Kohle“, sagt Piyush Goyal  7, indischer Minister für Eisenbahn und Kohle.

Die „fossile Zukunft“ sieht gut aus: Die Kohlevorräte reichen noch weit ins nächste Jahrhundert; die lang gehegte Endzeitvision „Peak Oil“ hat sich in Luft aufgelöst. Dank Fracking sind US-Firmen in atemberaubendem Tempo dabei, neue, immense Öl- und Erdgasvorkommen zu erschließen. 8 Heute fördern die USA fast ebenso viel Öl wie die Spitzenreiter Saudi-Arabien und Russland. Der Einfluss des arabisch dominierten Ölkartells OPEC auf Energiepreise und Weltpolitik wird in Zukunft kräftig schrumpfen. Ein Schaden für die Welt wäre das nicht.

„Kernenergie ist sicher und sauber; sie ist umweltfreundlich.“

Fossile Energie bleibt billig. Schlecht für die Grünen; sie haben immer darauf gesetzt, dass steigende Preise für Öl und Kohle die Erneuerbaren konkurrenzfähig machen. Billige Energie macht auch die einseitige Ausrichtung von Volkswirtschaft, Forschung & Entwicklung und der „Bürgererziehung“ auf das Energiesparen obsolet. Ideen wie Wachstum und Fortschritt können – vielleicht sogar in Deutschland – wieder gewinnen.

Vor etwa 250 Jahren hat die bemerkenswerte Erfolgsgeschichte der Kohle begonnen. Viel spricht dafür, dass Kohle, Erdöl und Erdgas auch im 21. Jahrhundert das energetische Fundament moderner Gesellschaften bilden. Den Grünbewegten wird das nicht gefallen. Aber sie haben selbst Schuld. Sie blockieren seit fünfzig Jahren den legitimen Nachfolger der fossilen Energie, die Kernenergie.

Über das jetzige Jahrhundert gesehen, sind die fossilen Energien tatsächlich eine Brückentechnologie, allerdings nicht zurück in die Vergangenheit zu den ineffizienten Erneuerbaren, sondern nach vorne zur Kernspaltung und Kernfusion. Wenn eine Energiequelle nachhaltig ist, dann die Kernenergie. Sie ist praktisch unerschöpflich, um Größenordnungen leistungsstärker als die vorhandenen Energiequellen und damit äußerst kompakt, platz- und materialsparend. Sie ist sicher und sauber; sie ist umweltfreundlich, gemäß dem Leitgedanken „Hohe Effizienz ist der Freund der Natur“.

„Der Salzschmelzreaktor könnte das deutsche Jahrhundertproblem, die Endlagerung radioaktiver Abfälle, lösen.“

Kernenergie ist kein Auslaufmodell. Als man zum Jahreswechsel hierzulande den Block B des Kernkraftwerks (KKW) Gundremmingen endgültig abschaltete, nahm China sein 38. KKW in Betrieb. Einige Hundert sollen es dort zur Jahrhundertmitte sein. Am Persischen Golf baut ein koreanisches Unternehmen im Auftrag der Vereinigten Arabischen Emirate derzeit vier nagelneue Kernkraftwerke in den Wüstensand. Solarenergie – die überlässt man dem sonnenreichen Deutschland. Man entwickelt und baut neue Reaktortypen, meist in China oder Russland: Schnelle Brüter, Hochtemperaturreaktoren, kleine Reaktoren zum Beheizen von Stadtvierteln, Reaktoren auf schwimmenden Plattformen.

Ein grundsätzlich neuer Typ ist der Salzschmelzreaktor. Er ist inhärent sicher, benötigt kein angereichertes Uran, verbrennt Thorium und Natururan ebenso wie Nuklearabfall. Und man staune: Selbst im nuklearphoben Deutschland gibt es eine kleine Gruppe von Kernphysikern, die ohne staatliche Beihilfe ein derartiges Reaktorkonzept, den Dual Fluid Reactor (DFR), entwickelt hat. Er könnte nicht nur äußerst billigen Strom erzeugen, sondern auch mit einem Schlag das deutsche Jahrhundertproblem, die Endlagerung radioaktiver Abfälle, lösen. Diese Reaktoren stehen für neue, umwälzende Technologien mit großen Aussichten für die nähere Zukunft. Aber geht so etwas überhaupt noch in Deutschland? In einem Land, das so töricht ist, seine effiziente Energieversorgung dem Trugbild der Erneuerbarkeit zu opfern, wohl eher nicht. Andere werden es machen.