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StartseiteWissenschaft im BrennpunktAbschied vom Öl21.01.2007

Abschied vom Öl

Wissenschaftliche Leitplanken für eine nachhaltige Energiepolitik

Die Sicherung der Energieversorgung mit dem Klimaschutz unter einen Hut zu bringen, ist eine der drängendsten globalen Herausforderungen. Um die Erderwärmung zu bremsen, muss der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid rasch sinken. Doch der weltweite Energieverbrauch steigt beständig. Um die Klimakatastrophe zu verhindern, bedarf es einer Kehrtwende in der Energiepolitik.

Ein Arbeiter der ungarischen Ölgesellschaft MOL schließt ein Ventil der "Druschba"-Öl-Pipeline in der Nähe von Budapest. (AP)
Ein Arbeiter der ungarischen Ölgesellschaft MOL schließt ein Ventil der "Druschba"-Öl-Pipeline in der Nähe von Budapest. (AP)

Energiesparen im Haus

Von Sönke Gäthke

" Ein durchschnittlicher Bürger hat seine elf Tonnen pro Jahr, CO2, und da gehen auf Kosten der Heizung zwischen zwei und vier Tonnen. "

Diese zwei bis vier Tonnen CO2 im Jahr ließen sich durch ein sparsameres Haus auf die Hälfte oder weniger reduzieren - ohne, das der Besitzer dafür frieren müsste. Davon ist Hans Hertle vom Institut für Energie und Umweltforschung, kurz IFEU, in Heidelberg überzeugt.

Drei Dinge braucht ein sparsames Haus: Eine gute Dämmung, eine automatische Lüftung mit Wärmerückgewinnung und eine sparsame Heizung - egal, ob es sich um ein neues Haus handelt, oder ein Altes, dessen Verbrauch deutlich verringert werden soll.

Womit das Haus gedämmt wird, bleibt dabei dem Geschmack des Hausherrn überlassen. Wichtig ist, dass möglichst wenig Wärme die Wand passiert. Den besten Wert erreichen zur Zeit Vakuum-Paneele; poröses Material, das in eine Folie eingeschweißt und dann evakuiert wird.

" Und da bekommt man auf wenigen Zentimetern Dämmdicke eine sehr sehr gute Wärmedämmung, was ansonsten nur mit Dezimetern zu erreichen wäre. "

Sehr weit verbreitet sind diese Paneele allerdings noch nicht. Zu viele Fragen sind noch offen: Wie zum Beispiel die nach einer geeigneten Befestigung für die Vakuum-Isolierung.

" Ich kann ja da nicht durchbohren. Ich kann natürlich kleben, das geht für bestimmte Anwendungen, aber sobald ich zusätzliche Konstruktionen brauche, stellen sie da eine immense, relativ gesehen immense Wärmebrücke dar. "

Und die würde den ganzen Aufwand zunichte machen.

Was für die Wände gilt, gilt natürlich auch für die Fenster: Sie sollen so wenig Wärme und Luft wie möglich durchlassen. Ein so eingepacktes Haus hat allerdings einen Nachteil: Die Luft wird schnell muffig. Die Bewohner müssen oft Lüften - und im Winter geht dabei ein Teil der Wärme verloren. Architekten und Ingenieure setzen daher auf eine mechanische Lüftung, so Wolfgang Koenigsdorf.

" Wenn man so eine mechanische Lüftung nicht hat, dann ist man selbst verantwortlich. Das hieße im Extremfall, Sie müssten in einem luftdichten Schlafzimmer nachts zwei, drei Mal aufstehen und Lüften im Winter. Denn wenn Sie das Fenster kippen, bekommen Sie zu viel Luft, es wird zu kalt, die Luft wird dann auch vielleicht zu trocken, wenn Sie es zu lassen, haben Sie keine optimale Luft für einen erholsamen Schlaf, und auf Dauer ist das auch fürs Gebäude nicht gut. "

Ein solches Lüftungssystem kann dann mit einem Wärmetauscher versehen werden. Das heißt, der verbrauchten Luft wird die Wärme entzogen und zum Heizen benutzt. Wird dann das Haus zusätzlich mit einer Solarthermie-Anlage zum Erzeugen von heißem Wasser ausgerüstet, kann es fast vollkommen auf eine Heizung verzichten.

Doch selbst wenn eine solche noch nötig ist, lässt sich durch die Wahl des richtigen Heizungssystems noch mehr Energie sparen.

" Wenn ich Flächenheizungen habe wie Wandheizungen, Fußbodenheizungen oder auch großflächige Heizkörper, die viel Strahlungswärme abgeben, der Kachelofen-Effekt, dann profitiere ich von dieser Strahlungswärme im Raum, und die Lufttemperatur kann abgesenkt werden. Wenn ich das dann auch tue, kann ich mit einer eher strahlungsorientierten Heizung bereits von vornherein Energie sparen. "

Denn jedes Grad weniger Wärme, das die Heizung erzeugen muss, spart bis zu sechs Prozent Brennstoff im Jahr. Fußbodenheizungen haben noch einen weiteren Vorzug: Sie können mit deutlich weniger heißem Wasser für angenehme Temperaturen sorgen. Sie lassen sich daher ideal mit Wärmepumpen kombinieren, die keine hohen Vorlauftemperaturen erzeugen können.

Hans Hertle vom Ifeu-Institut ist überzeugt, dass diese Energiesparmaßnahmen - konsequent angewendet - sich schnell für Geldbeutel und Klima auszahlen würden - schneller als zum Beispiel Versuche, aufs Auto zu verzichten.

" Wir haben vom IFEU-Institut auch Szenarien gemacht für Energie und Verkehr, und da zeigt sich eben immer wieder, dass die Verkehrsmaßnahmen wesentlich aufwändiger sind als die Maßnahmen im Dämmbereich, dort sind eigentlich fast alle Maßnahmen wirtschaftlich, während ich im Verkehrsbereich doch erhebliche Probleme hab, zum Beispiel ÖPNV-Ausbau, die Wirtschaftlichkeit darzustellen. "

Wo der Energiespargel bald wuchert - Windkraftanlagen ernten Strom auf See

Von Volker Mrasek

" Ich würde sagen, das wird die interessanteste Fahrstuhl-Fahrt Ihres Lebens Nicht gerade der Fahrstuhl eines Luxus-Hotels … Eigentlich dient er ja im Normalfall auch dazu, Service-Monteure hochzufahren und nicht Reporter vom Deutschlandfunk."

Ein Aluminium-Käfig von der Größe einer Litfasssäule. Frank Ihme ist die Enge gewohnt. Der Maschinenbau-Ingenieur gondelt des Öfteren mit dem Gitterkorb nach oben, im Turm einer der größten Windkraftanlagen der Welt. Das Monstrum heißt "E 112". Es leistet 4,5 Megawatt. Genug, um eine 15.000-Einwohner-Gemeinde mit Strom zu versorgen.

Der erste Prototyp läuft seit über drei Jahren. Er überragt einen Windpark in der Nähe von Magdeburg.

" Also auch die anderen Anlagen hier sind mit entsprechenden Ausstiegshilfen ausgerüstet. Das war's! Der Rest ist zu Fuß. Wir werden erstmal den Sicherheitsläufer einklinken. So. "

Die Gondel auf der Turmspitze trägt drei riesige Rotorblätter. Wenn ein Flügel die 12-Uhr-Stellung durchläuft, ist die Anlage gut 20 Meter höher als der Kölner Dom ...

" Ich bin jetzt genau auf Nabenhöhe. Ich bin also genau 124 Meter über dem Fundament."

Es sind solche Giganten, die bald in der deutschen Nord- und Ostsee Strom ernten sollen. In Offshore-Windparks, 15 bis 130 Kilometer vor der Küste. Manche der Betreiber wollen nur ein paar Dutzend Windräder aufstellen, andere gleich mehrere hundert. In einem Fall soll das marine Wind-Kraftwerk sogar aus knapp tausend Rotoren bestehen.

" Das, was Sie jetzt hören, das ist die so genannte Pitch-Verstellung, das heißt die Gondel wird ständig der Windrichtung nachgeführt."

Eines aber ist allen Offshore-Projekten gemeinsam: Die Betreiber wollen möglichst viel Strom produzieren und setzen deshalb auf Riesen-Windräder wie die E112. Denn sonst kriegen sie die hohen Investitionskosten am Ende nicht wieder rein.

Beim zuständigen Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie sind bisher rund 30 Projektanträge gestellt worden. In den meisten Fällen wurde die erste Ausbaustufe inzwischen genehmigt, oder das Verfahren ist bereits weit fortgeschritten.

Peter Dalhoff, Spezialist für Windenergie beim Germanischen Lloyd in Hamburg:

" Die Anträge belaufen sich auf insgesamt für Nord- und Ostsee über 60 Gigawatt. Ich gehe nicht davon aus, dass diese 60 Gigawatt realisierbar sind. Teilweise überschneiden sich die beantragten Flächen auch. Es gibt zumindest aber eine Strategie der Bundesregierung, die sich im Jahre 2030 auf bis zu 25 Gigawatt beläuft. "

Das wäre dann, Pi mal Daumen, die Leistung von 25 Atomkraftwerken. Dieses Ziel hat noch die rot-grüne Bundesregierung ausgegeben. Alle Offshore-Windparks in Nord- und Ostsee sollen danach einmal 15 Prozent des deutschen Strombedarfs decken, gemessen am heutigen Verbrauch.

Die Deutsche Energie-Agentur hat die ehrgeizigen Pläne der Windmüller abgeklopft. Fraglich war vor allem, ob man den auf See gewonnenen Windstrom überhaupt in das elektrische Verbundnetz einbinden kann. Schließlich handelt es sich um enorme Mengen, und sie fallen nicht ständig an.

Deshalb wächst auch der Regelbedarf im Elektrizitätsnetz, wenn der Windstrom-Anteil zunimmt. Kohle-, Gas- und Pumpspeicher-Kraftwerke müssen in Spitzenlast-Zeiten einspringen, wenn Windflaute herrscht.

Doch die Energie-Agentur sieht keine Probleme. Etwa 13-hundert Kilometer des bestehenden Hochspannungsnetzes müssten zunächst neu gebaut oder verstärkt werden, zu überschaubaren Kosten von gut einer Milliarde Euro. Dann, so die Experten, ließen sich auch größere Anteile Offshore-Windkraft im Elektrizitätsnetz unterbringen - ohne dass die Versorgungssicherheit gefährdet sei.

Der Aufforstung ganzer Rotor-Wälder auf See seht demnach nichts mehr im Weg.

Wo der Bio-Sprit bald wächst: Stroh und Holz liefern (einen) Kraftstoff der Zukunft

Von Volker Mrasek

" Bitte folgen! Wir gehen ein paar Schritte weiter. Wir folgen dem Weg des Holzes ... Das Holz ist hier in dem Dosierbunker und wird jetzt in die erste Prozessstufe eingeschleust. Das ist der so genannte Niedertemperatur-Reaktor."

Reaktoren, Kompressoren, Verdichter und ein Gewirr von Leitungen, verteilt über vier Stockwerke. Im sächsischen Freiberg kann man schon heute einen Blick in die Zukunft werfen. Dort produziert die Firma Chorén in einer ersten Kleinraffinerie den Auto-Kraftstoff der nächsten Generation: Vorne gehen Holzabfälle hinein, hinten kommt Bio-Sprit heraus.

" Also, im Moment sind wir davon überzeugt, dass es der Kraftstoff der Zukunft sein wird."

Das glaubt nicht nur Chorén-Ingenieur Jochen Vogels. Das glauben inzwischen viele. Zum Beispiel der Öl-Konzern Shell und die Autohersteller Daimler-Chrysler und VW. Aber auch Bundesregierung und EU-Kommission.

Sprit aus nachwachsenden Rohstoffen gibt es bereits. PKW und LKW sind mit Biodiesel unterwegs; seit kurzem können Benziner auch in Deutschland mit Bio-Ethanol betankt werden. Die Mineralölindustrie mischt selbst gewöhnlichem Kraftstoff inzwischen Anteile von Alternativ-Sprit bei. Man spricht hier von den Bio-Kraftstoffen der ersten Generation, gewonnen aus Rapssamen, Soja oder Zuckerrohr.

" Hier wird's jetzt wirklich heiß. 1.400, 1.500 Grad Celsius."

Chorén und andere Firmen gehen einen Schritt weiter. Was sie aus Holzrinde oder Stroh fabrizieren, nennt sich synthetischer Kraftstoff. Die Biomasse wird zunächst vergast und dann verflüssigt, dazwischen gibt es diverse Reinigungsschritte. Dadurch ist der synthetische Sprit ausgesprochen sauber. Er besteht nur noch aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff - was Wolfgang Staiger, Entwicklungsingenieur bei VW, besonders schätzt:

" Wir haben heute circa zwei- bis dreitausend einzelne Moleküle im Kraftstoff drin, von denen wir nicht einmal die Hälfte kennen. Bei den synthetischen Kraftstoffen haben wir im Wesentlichen zehn Moleküle noch."

Keine Schwefelverbindungen oder sonstige Begleitsubstanzen, die die gleichmäßige Verbrennung im Motor verhindern ...

" Die Designer-Kraftstoffe ermöglichen jetzt eine Entwicklung neuer Brennverfahren. Und wir haben die klare Absicht, ein Nachfolgeverfahren zu entwickeln, das sowohl die Vorteile der Diesel- als auch die der Ottomotoren-Brennverfahrenstechnologie beinhaltet. Das sind selbstzündende Ottomotoren, die jetzt zwangsläufig auch vergleichbare Verbräuche haben wie die heutigen Dieselmotoren. Da ist quasi kein Unterschied mehr. "

Man hätte dann einen maßgeschneiderten Kraftstoff, und der würde auch noch die Klimabelastung durch den Autoverkehr vermindern. Ein Aspekt, den Chorén-Ingenieur Vogels natürlich gerne betont:

" Ein ganz wesentliches Argument ist schon mal gegenüber den klassischen Kraftstoffen, dass sie weitestgehend CO2-neutral sind. Weil ja durch die Verbrennung dieser Kraftstoffe nicht mehr CO2 in die Atmosphäre abgegeben wird, als vorher durch die Pflanze aufgenommen wurde."

Bis Autos flächendeckend mit Wasserstoff fahren, werden vermutlich noch Jahrzehnte vergehen. In der Zwischenzeit sollen synthetische Bio-Kraftstoffe immer mehr an die Stelle von herkömmlichem Benzin und Diesel treten. Doch ganz werden sie sie niemals ersetzen können, wie der Physiker Uwe Fritsche vom Darmstädter Öko-Institut betont. Der Spritbedarf des Verkehrs ist einfach zu hoch, um ihn allein aus Holzresten, Stroh und Energiepflanzen zu decken:

" Wesentlich mehr als 15 Prozent des PKW-Kraftstoffbedarfs - also, die LKW sind da noch gar nicht drin und das Flugzeugbenzin - werden wir aufgrund der Flächenrestriktion auch langfristig nicht bekommen. "

Die Deutsche Energieagentur ist da etwas optimistischer. In einer neuen Studie kommt sie zu dem Ergebnis, dass es synthetischer Kraftstoff von heimischen Äckern auf einen Anteil von 20, wenn nicht gar 30 Prozent bringen könnte. Allerdings erst im Jahr 2030. Bis dahin kann der Individualverkehr nur auf eine Weise klimaschonender werden: Indem die Autohersteller den Spritverbrauch ihrer Produkte viel stärker als bisher drosseln.

Öl? Atom? Wind? Sonne? Gülle? Alternative Energieszenarien für die Zukunft

Von Volker Mrasek

Das Klima kippt. Die fossilen Energieträger Erdöl und Erdgas verknappen sich noch dazu. Zumindest dürften sie absehbar teurer werden. Die deutsche Politik hat darauf reagiert, schon lange bevor jetzt über die Abhängigkeit von russischen Öl- und Gaslieferungen diskutiert wird. Und sie hat ein ehrgeiziges Ziel formuliert,

" das auch im Nachhaltigkeitsbericht der Bundesregierung auftaucht, nämlich mindestens die Hälfte des Energieverbrauchs über erneuerbare Energien decken zu wollen."

Zur Jahrhundertmitte soll das spätestens der Fall sein, und Joachim Nitsch ist es, den man am ehesten fragen kann, ob das denn auch hinhaut. Ob Windkraft, Biomasse, Sonnenenergie und Erdwärme tatsächlich so stark genutzt werden können, dass sie Öl, Gas und Kohle bald zur Hälfte ersetzen.

Nitsch hat das alles durchgespielt. In Szenarien für das Bundesumweltministerium. Der Forscher vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt verfügt über 30 Jahre Erfahrung bei der Analyse von Energiesystemen.

" Also von den Potenzialen der Energieträger her ist es machbar."

Und das selbst dann, wie Nitsch betont, wenn Deutschland tatsächlich wie geplant aus der Atomkraftnutzung aussteigt:

" Entscheidend wird die Phase bis zum Jahr 2020 sein. Das ist der Zeitraum, wo erneuerbare Energien noch einer gezielten energiepolitischen Unterstützung bedürfen, aufgrund ihrer noch im Allgemeinen höheren Kosten. Wenn es bis dahin gelingt, die Kosten dann dieser Techniken deutlich zu senken, dann ist die schwierigste Aufgabe schon erfüllt. Und sie werden dann ihre Anteile kontinuierlich steigern."

Für den Physiker Martin Pehnt vom Heidelberger Institut für Energie- und Umweltforschung steht dabei fest:

" Der Charme an erneuerbaren Energieträgern ist letztendlich der Mix. In der Kombination der unterschiedlichen Energieträger ist es schon einmal möglich, zu einem verlässlichen Beitrag erneuerbarer Energien zu kommen."

Nach den Szenarien der Energieexperten muss die verstärkte Nutzung der alternativen Ressourcen einem Stufenplan folgen. Einige Energieträger marschieren voran, darunter die Biomasse:

Pehnt: " Es gibt ein riesiges Portfolio an Biomasse-Vorkommen. Das reicht von der Gülle in den landwirtschaftlichen Betrieben, von Reststoffen bis hin zum Anbauraps, Energiepflanzen."

Nitsch: " Dann haben wir natürlich die Windenergie, die jetzt dabei ist, sich auf das Meer hinauszubewegen."

Pehnt: " Das Thema Wasserkraft ..."

Nitsch: " Wir haben in Deutschland, speziell am Rhein, einige Kraftwerke, die durch eine Modernisierung das 2-, 3-fache ihrer jetzigen Stromerzeugung produzieren könnten. "

Bis 2020 könnten Biomasse, Wind- und Wasserkraft demnach ein Viertel des Stromes in Deutschland liefern. Ihr Potenzial erschöpft sich dann aber allmählich. Andere Energieträger müssen den Staffel-Stab in den Folge-Jahrzehnten übernehmen. Zu nennen wären da stark verbesserte Solarzellen und die Nutzung von Erdwärme in geothermischen Kraftwerken. Auch der Import von Öko-Strom sollte bis dahin etabliert sein:

" Wir können beispielsweise im Sonnengürtel unserer Erde über solarthermische Kraftwerke Strom erzeugen und diesen vergleichsweise kostengünstig nach Europa transportieren. "

Noch ist unsere Kraftwerkslandschaft von Kohle und Kernkraft geprägt. Um sie umzugestalten, brauche es eine konsequente und Strategie für die kommenden Jahrzehnte, mahnt Joachim Nitsch:

" Höchstens noch ein Viertel der Kraftwerke sollte den üblichen großen Kondensationskraftwerken angehören. Heute sind es über 80 Prozent. Ein Viertel sollte vielleicht aus erneuerbaren Energien kommen. Ein Viertel aus einer sehr modernen Form der Kraft-Wärme-Kopplung, wie wir sie ansatzweise heute schon haben mit den Blockheizkraftwerken. Und ein Viertel sollte eigentlich durch effizienteren Stromverbrauch erst gar nicht benötigt werden. "

Versorgungsengpässe durch die Energiewende muss dabei wohl niemand befürchten. Denn Kohle aus fossilen Lagerstätten gibt es noch für Jahrhunderte. Und die Kohlekraftwerke, die 2050 noch in Deutschland laufen, dürften sogar CO2-frei sein. Weil ihre Rauchgase aufgefangen und unter Tage deponiert werden. An solchen Lösungen wird heute schon kräftig geforscht.

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