01.07.2011

Was Sie schon immer über Energie wissen wollten, aber nie zu denken wagten (Teil 2)

Analyse von Heinz Horeis

Der Schritt hin zu höherer Energiedichte bringt Freiheit – Freiheit von Armut und Not, aber auch Freiheit zur Erhaltung von Natur. Heinz Horeis räumt mit aktuellen Mythen rund um die sogenannten "erneuerbarer Energien" auf. Auch in Zeiten der "Energienwende" gilt: Die Natur verteilt kein Freibier

Sonne, Wind und Biomasse, so hieß es im ersten Teil meiner Artikelserie (NovoArgumente Nr. 108/109, 9–12 2010), sind genauso wenig unbegrenzt oder umsonst verfügbar wie Kohle, Öl oder Uran. Alle müssen mittels Technologie gesammelt und in eine nutzbare Form umgewandelt werden. Das kostet Geld, erfordert Rohstoffe und beansprucht Natur, und dies umso mehr, je geringer die Leistungs- bzw. Energiedichte einer Energiequelle ist. Diese Dichte macht den Unterschied: Fossile Brennstoffe und Kernenergie sind um Größenordnungen energiedichter als erneuerbare Energien. Ökoenergien sind deshalb ineffizient und sollten als „neue ineffiziente Energien“ (NIEs) bezeichnet werden.

Menschen haben über Zehntausende von Jahren auf Grundlage erneuerbarer Energien existiert – mehr schlecht als recht: in geringer Zahl, mit niedriger Lebenserwartung, abhängig von Naturgewalten, mit einem (relativ) angenehmen Leben nur für wenige, für die Mehrzahl ein steter Überlebenskampf. Mit Energieträgern hoher Energiedichte (Kohle, Erdöl, Uran) konnten sich menschliche Gesellschaften aus der Begrenztheit dünner „biosphärischer“ Energien (Sonne, Wind, Wasser, Biomasse) lösen. Es entstand die energieintensive Technosphäre, die größeren Teilen der Menschheit inzwischen ein langes und angenehmes Leben ermöglicht.

Der Schritt hin zu höherer Energiedichte bringt Freiheit – Freiheit von Armut und Not, aber auch Freiheit zur Erhaltung von Natur. Der Mensch gelangt damit, um mit Karl Marx zu sprechen, aus dem „Reich der Notwendigkeit“ in das „Reich der Freiheit“. Die Energieintensität, die erforderlich ist, um die Technosphäre aufrechtzuerhalten, liegt um eine Größenordnung über dem, was mit biosphärischen Energien zu erreichen ist. Mit NIEs lässt sich deshalb unsere technische Lebensumwelt nicht betreiben.

100 Prozent erneuerbar?

Technosphäre und Ökoenergie gehen nicht zusammen. Das sieht die Ökolobby natürlich anders. So hat die Firma juwi aus Wörrstadt für Rheinland-Pfalz ein Szenario entwickelt, das für 2030 vorsieht, Strom zu 100 Prozent mittels Sonne, Wind und Pflanzenmasse zu erzeugen. Das Mainzer Umweltministerium möchte bis 2050 sogar die gesamte Energieversorgung auf „erneuerbare Quellen“ umstellen. Selbst die angesehene Fraunhofer-Gesellschaft scheint alle Bodenhaftung verloren zu haben: „Eine Energieversorgung mit 100 Prozent erneuerbaren Energien ist schon 2050 machbar“, sagte jüngst Eicke R. Weber, Sprecher der Fraunhofer-Allianz Energie.

Ökoenergie-Szenarien setzen in der Regel voraus, dass der Energieverbrauch kräftig sinkt. Zehn, zwanzig Prozent sollen es schon sein. Global geht es allerdings in die andere Richtung: Nach jüngsten Schätzungen aus Obamas Energieministerium [1] wächst der weltweite Energieverbrauch im nächsten Vierteljahrhundert um 49 Prozent. 80 Prozent Zuwachs sind es in den sich entwickelnden Ländern, 14 Prozent in den OECD-Ländern. Das Marschtempo geben Indien und China vor: Ihr Energieverbrauch wird sich bis 2025 mehr als verdoppeln. Beide Länder zusammen werden dann ein Drittel der Energie weltweit verbrauchen. Die Nachfrage nach Strom könnte bis 2035 um fast 90 Prozent wachsen; der Anteil der Erneuerbaren daran, so das amerikanische Energieministerium, steigt im gleichen Zeitraum um fünf Prozent auf 23 Prozent.

Zwischen diesem Trend und den Träumen der deutschen Ökolobby liegen offensichtlich Welten. Hier 10 bis 20 Prozent weniger Energie, weltweit 50 Prozent mehr. Hier 100 Prozent Ökostrom, weltweit vielleicht 25 Prozent (einschließlich eines großen Anteils an Strom aus Wasserkraftwerken). Deutschland gegen den Rest der Welt – kann das gutgehen? Absehbar nicht. Die NIEs können nicht halten, was ihre Verfechter versprechen.

Pflanzen leisten zu wenig

Das Elend fängt schon mit der Biomasse an: Menschen haben viele Jahrtausende ausschließlich auf Grundlage von Bioenergie gelebt – auf niedrigem Niveau. Zwei Fünftel der Weltbevölkerung (etwa 3,7 Milliarden Menschen) heizen und kochen immer noch mit Holz, Torf oder Dung. Was diese Menschen aus Mangel nutzen, soll in Deutschland zur erneuerbaren Vollversorgung beitragen. Strom, Wärme und Treibstoff aus Pflanzen wird, je nach Szenario, mit 10 bis 20 Prozent angesetzt.

Von allen NIEs ist die Energie aus Pflanzen jedoch die ineffizienteste. Schuld ist die Natur: Die Fotosynthese wandelt weniger als ein Prozent der Sonnenstrahlung in Pflanzenmasse um. Pflanzen und Tiere kommen damit seit Urzeiten gut zurecht. Auch für die Nahrungsmittelproduktion reicht es, wenn der Mensch durch Düngemittel, Pflanzenzucht und Gentechnologie nachhilft. Energetisch sieht es allerdings schlecht aus: Selbst schnell wachsende Bäume in warm-feuchtem Klima liefern selten über 15 Tonnen Zuwachs pro Hektar und Jahr; in trockeneren Gebieten sind es zwischen 5 und 10 Tonnen. Dieser jährliche Zuwachs entspricht einer Leistungsdichte von mageren 0,3–0,9 Watt pro Quadratmeter. [2]

Es kommt noch ärger. Die geerntete Pflanzenmasse muss in Sprit oder Strom umgewandelt werden. Dabei treten Verluste auf. Der deutsche Chemiker Hartmut Michel – er erhielt für seine Arbeiten zur Fotosynthese den Nobelpreis – hat die Umwandlungskette durchgerechnet. „Aus europäischer Biomasse hergestellte Biokraftstoffe“, so folgert er, „enthalten gerade mal ein Tausendstel der Energie des Sonnenlichts, das auf das zur Produktion der Biomasse verwendete Ackerland gefallen ist.“ [3] An dieser schlechten Bilanz kann auch Forschung nichts grundlegend ändern. Selbst wenn „Biotreibstoffe der zweiten Generation“ die Ausbeute verdreifachten, so hieße das nur, dass statt einem Tausendstel nun drei Tausendstel der ohnehin dünnen Sonnenenergie geerntet werden können. Ein Durchbruch ist das nicht.

Energie aus Biomasse geht zudem auf Kosten von Nahrungsmitteln, Natur und Boden. Etliche Millionen Hektar an Regenwald, vor allem in Indonesien und Malaysia, wurden inzwischen der Palmölproduktion für Sprit und Strom geopfert. In Deutschland wächst Raps inzwischen auf 1,5 Millionen Hektar (der Fläche von Schleswig-Holstein). Etwa die Hälfte davon wird als „Bio“-Diesel verbrannt. Das deckt gerade einmal sechs Prozent des hiesigen Dieselverbrauchs. Alle Äcker und Wiesen Deutschlands (immerhin 17 Millionen Hektar) würden nicht ausreichen, um die gesamte Nachfrage nach Rapsdiesel zu decken.

Sonne und Wind – besser, aber nicht gut genug

Sonnenlicht liefert nur dünne Energie. Das ist auch gut so. Denn sonst würde alles irdische Leben verbrennen. Was aber für die Biosphäre gut ist, reicht nicht für die Technosphäre. Zwar wandeln Solarzellen rund hundertmal mehr Sonnenlicht in Strom um als Pflanzenzellen. Aber das sind in unseren Breiten im Jahresschnitt etwa zehn Watt pro Quadratmeter Fotovoltaik-Fläche. Doppelt so viel gibt es in südlichen Breiten. Sechs Quadratmeter an Solarzellen wären also notwendig, damit eine Glühlampe von 60 Watt ständig leuchten kann. [4]

Bei dieser geringen Leistungsdichte ist (und bleibt) Solarstrom sehr teuer, selbst mit massenproduzierten Solarzellen. Sie ist die bei Weitem teuerste der erneuerbaren Energien und trotz massiven Ausbaus im wolkenreichen Musterland Deutschland nicht einmal annähernd wirtschaftlich. Solarpapst Frank Asbeck [5] sagte im Jahre 2000 voraus, dass 2004 die Erzeugung einer Kilowattstunde Solarstrom 12 Cent kosten würde. Sieben Jahre später kostete sie immer noch über 40 Cent, und Asbeck versprach, 2015 Solarstrom für 24 Cent zu erzeugen. Auch das ist Schnee von gestern. Derzeit soll Asbecks Solarstrom 2015 mit 28 Cent Netzparität [6] erreichen.

Fast zehn Milliarden Euro hat der Solarstrom die Verbraucher bislang gekostet. Dabei deckte er bislang weniger als ein Prozent des hiesigen Stromverbrauchs. Allein der diesjährige monströse Zuwachs an Solarpanels auf deutschen Dächern wird die Verbraucher nach Schätzung der Verbraucherzentrale in den kommenden zwei Jahrzehnten 36 Milliarden Euro kosten. Die Subventionierung der Fotovoltaik, so eine Studie des RWI Essen aus dem Jahr 2008, überstieg bereits damals die Steinkohlesubventionen um das Doppelte, und die Autoren wunderten sich, dass „eine derart massive Subventionierung dieser so ineffizienten Stromerzeugung keine heiße Debatte in Öffentlichkeit und Politik ausgelöst hat“. [7]

Forschung (die in der Solarbranche ohnehin eine geringe Rolle spielt) wird das grundlegende Dilemma der Solarenergie nicht lösen. An Solarzellen forscht man seit einem halben Jahrhundert, aber auch Forscher können keine Wunder bewirken. Wirkliche Durchbrüche hat es nicht gegeben; das Sonnenlicht ist von Natur aus zu dünn, um üppig Energie ernten zu können. [8] Alles in allem ist die Fotovoltaik technisch ausgereift. Wenn sie trotz Jahrzehnten an Forschung und massiven Subventionen immer noch hoffnungslos unwirtschaftlich ist, dann muss man eingestehen: Viel mehr ist nicht drin.

Auch die Windenergie ist technisch ausgereift. Sie ist, sieht man von großen Wasserkraftwerken ab, von allen NIEs noch die effizienteste. Dafür tragen Windräder am stärksten zur Verhässlichung der Umwelt bei. Und teurer als Strom aus Kohle oder Uran ist Windstrom allemal. Zwar wurde die Einspeisevergütung für Windräder auf dem Land inzwischen gesenkt; Windstrom aus Nord- und Ostsee erhält dafür die doppelte Förderung. Auch Windenergie ist begrenzt. Auf der Erde gibt es nur wenige Regionen, wo man sie einigermaßen wirtschaftlich ernten kann. Und auch dort lassen sich nicht beliebig viele Windräder aufstellen. Jede Windmühle entzieht der bewegten Luft Energie. Die Geräte müssen deshalb Abstand voneinander halten, und dieser Abstand ist umso größer, je größer ein Windrad ist. Auf einer gegebenen Fläche lässt sich deshalb nur eine begrenzte Energiemenge ernten. Sie liegt, umgerechnet in Leistung, bei wenigen Watt pro Quadratmeter. [9] Um die Jahresproduktion eines Kernkraftwerks zu erreichen, benötigen Windräder eine Fläche von einigen Hundert Quadratkilometern.

Vor zehn Jahren galt die Einspeisevergütung als Technologieförderung. Windräder und Solarzellen sollten damit zur technisch-industriellen Reife gebracht werden. Dieses Ziel ist inzwischen erreicht, und damit ist die Technologieförderung überflüssig. Wettbewerbsfähig sind die NIEs dennoch nicht, und sie werden es, aufgrund ihrer geringen Leistungsdichte, auch in Zukunft nicht sein.

Inzwischen redet die Ökolobby nicht mehr von Technologieförderung. Sie geht stillschweigend davon aus, dass die NIEs bis zur Wettbewerbsfähigkeit subventioniert werden, und sie setzt darauf, dass Kohle und Kernenergie immer teurer werden. Das wird die Verbraucher teuer zu stehen kommen. Allein die Belastungen aus der EEG-Umlage werden von 8,2 Milliarden Euro im Jahr 2010 (2009: 5,3 Milliarden Euro) auf voraussichtlich 13,5 Milliarden Euro im Jahr 2011 steigen. Hinzu kommen, so die Planung, viele Milliarden für Tausende Kilometer von Stromleitungen sowie aufwendige Stromspeicher für die Zeiten, wo der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint. Der Ökoenergie-Dampfer läuft derzeit mit voller Kraft auf seinen Eisberg zu.

Brückentechnologien

Betrachtet man die Größenordnung der Leistungsdichten, liegen die NIEs im Bereich weniger Watt pro Quadratmeter recht dicht zusammen. Die Kernenergie liegt im Megawattbereich. Watt versus Megawatt – das macht die einen ineffizient, die anderen effizient. Die Ökolobby will die noch laufenden KKWs so schnell wie möglich vom Netz nehmen. Einige billigen der Kernenergie immerhin noch eine Rolle als „Brückentechnologie“ zu, die uns ins goldene Zeitalter der Ökoenergie bringen soll. Ein Übergang von einer Megawatt- zu einer Watt-Technologie? Da geht es offenbar in eine grundsätzlich falsche Richtung. [10]

Anders ist die Lage in aufstrebenden, energiehungrigen Ländern wie Indien oder China. Dort geht es von Watt zu Megawatt, von traditioneller, ineffizienter Energiewirtschaft mit niedrigem Verbrauch zu einer effizienten, vor allem auf fossilen Brennstoffen und Kernenergie beruhenden Energiewirtschaft. Wind und Sonne nehmen dabei die Rolle von Übergangstechnologien ein. Dass sie teuer und unzuverlässig sind, fällt nicht ins Gewicht, wenn ohnehin noch keine leistungsfähige Energieversorgung vorhanden ist. Dafür lassen sich etwa Windräder mit ihren geringen Leistungsgrößen rasch und bei geringem Kapitalaufwand zur lokalen Versorgung errichten.

In Deutschland, einem hoch entwickelten Industrieland, sieht es anders aus. Hier haben wir (noch) eine kostengünstige und zuverlässig funktionierende Energieversorgung. Nun will man zu einer ineffizienten und unsicheren Energieversorgung übergehen, die trotz vieler Milliarden an Subventionen immer noch weit von der Wettbewerbsfähigkeit entfernt ist. Und diesen Übergang will man auch noch so schnell wie möglich schaffen. Ein radikaler Schritt. Kaum vorstellbar, dass ein Land ihn freiwillig und ohne wirkliche Not unternimmt.

Ist denn diese Not da? Die NIE-Befürworter sagen: Ja. Denn die fossilen Brennstoffe Öl, Erdgas und Kohle gingen rasch zu Ende; Uran reiche nur für ein halbes Jahrhundert. Deshalb blieben nur Sonne, Wind und Bioenergie. Das Argument ist falsch. Ein Ende des Ölzeitalters wird schon seit vielen Jahrzehnten prognostiziert. Der Club of Rome, die Mutter aller Unken, sagte 1972 voraus, dass der Ölofen zur Jahrtausendwende aus sei. Andere Prognosen lagen genauso daneben. [11] Immer wieder verschieben neue Ölfunde sowie eine effizientere Nutzung des Öls seine Reichweite in die Zukunft. Und sollte es auf der Erde tatsächlich wärmer werden, wird man immense Öl- und Gasvorkommen in den nördlichen Regionen der Welt erschließen können.

Ohnehin gehen Öl und Gas nicht auf einen Schlag zu Ende. Es wäre ein längerer, Jahrzehnte dauernder Prozess. Man findet neue Lagerstätten, die schwerer zugänglich sind. Der Förderaufwand steigt und damit die Kosten. Den steigenden Kosten wird man im bestimmten Rahmen mit effizienterer Fördertechnik und effizienterer Ölnutzung begegnen können. Und irgendwann könnte Öl auch so teuer sein, dass konkurrenzfähige Alternativen an Bedeutung gewinnen.

Die Mechanismen des Marktes werden auf Dauer effizientere Lösung erzwingen als jede noch so üppige Subventionierung. Wenn die deutschen Grünen also, im vorauseilendem Gehorsam, Öl und Gas so rasch wie möglich durch Sonne und Wind ersetzen wollen, tun sie dem Land keinen Gefallen. Dafür aber anderen. Denen stehen jetzt mehr Öl und Gas zur Verfügung – ein wichtiger Vorteil im globalen Wettbewerb.

Billige Kohle reicht – nachgewiesenermaßen – auch bei wachsendem Verbrauch für viele Hundert, vielleicht mehr als 1000 Jahre. Uran hat, bei vollständiger Nutzung, eine Reichweite von mehreren Tausend Jahren, konservativ geschätzt. Und dann gibt es ja noch die Kernfusion, eine immens reiche Energiequelle: Das Lithium aus einem Laptop-Akku und das Deuterium aus dem Wasser einer Badewanne würde ausreichen, um den Energiebedarf eines Menschen für 30 Jahre zu decken. Also – wir müssen nicht hetzen und panisch eine schlechte Lösung vorantreiben. Wir können uns über wichtigere Dinge Sorgen machen.

Übergangslösungen

Wo machen Windräder oder Solaranlagen Sinn? Sicherlich in Ländern wie China oder Indien, als lokale Lösungen, als Übergang. In Deutschland nicht. Die NIEs sind, allein schon von ihrer geringen Leistungsdichte her, denkbar schlecht geeignet, um Städte, Industrie und Infrastruktur billig und zuverlässig mit Energie zu versorgen. Man sammelt überall verstreute Brosamen an Energie ein, Strom von Hunderttausenden von Hausdächern, Windrädern und Biogasanlagen, bündelt ihn und verteilt ihn wieder in der Fläche. Welch eine Verschwendung!

Wenn schon, dann sollte lokal erzeugter Strom aus Wind und Sonne auch lokal genutzt werden, ohne Subventionen. Das gilt für den deutschen Hausbesitzer ebenso wie für die Gemeinden, die Windräder errichten und Schulen und Rathäuser mit Solardächern belegen. Wenn es sich rechnet, umso besser. Wenn nicht, dann ist das halt der Preis, den man selber, aber nicht andere, für ein gutes Umweltgewissen zahlt. So uneigennützig ist aber auch ein Grüner nicht, wie man bei den Anbietern von Ökostrom sehen kann. Kaum einer hat in nennenswertem Umfang Wind und Sonne aus deutschen Landen im Programm. Die überlässt man den anderen. Den Löwenanteil liefern Wasserkraftwerke, eine traditionelle erneuerbare Energiequelle, die als einzige wettbewerbsfähig ist. Und die stehen meist noch in Österreich oder Norwegen. [12] Kann es einen besseren Beweis für die Unwirtschaftlichkeit der NIEs geben als deren Zurückweisung durch die Ökostromanbieter?