Klimablog

Energie nur von Wind und Sonne – geht das bei unserem Lebensstil?

17.April 2009

Der (unser) Lebensstil in den reichen Ländern ist in einem extremen Ausmass von fossilen Energien abhängig. Diesen “Wirtschaftsmotor” durch erneuerbare Energien zu ersetzen, erfordert einen radikalen Umbau in schwer überblickbarem Ausmass. Deshalb reicht das Meinungsspektrum selbst bei Fachleuten von: “Wind und Sonne sind schön und gut aber das reicht bei weitem nicht” bis zu: “bei genügend gutem Willen und öffentlicher Förderung von Sonne und Wind ist das Problem in 10 Jahren gelöst”.

In diese Fragen bringt ein soeben erschienenes Buch des Cambridge Professors am Physikdepartment David MacKay “Sustainable Energy – without the hot air” eine bestechende Klarheit. Das Buch kann kostenlos vom Internet heruntergeladen oder auch als Buch bestellt werden.

Die Lektüre kann man allen empfehlen, die sich über Zusammenhänge in Zahlen und nicht nur in Worten ein Bild machen wollen. Die Zahlen werden aus elementaren physikalischen Gesetzmässigkeiten abgeleitet. Also z.B. wieviel Energie erfordert der Transport von Personen auf der Strasse oder der Schiene. Oder: welche Fläche an Sonnenkollektoren wird benötigt, um eine bestimmte Menge Strom zu erzeugen. Wieviel Speicherkapazität ist nötig, wenn dieser Strom auch nachts genutzt werden soll und was gibt es für Speichermöglichkeiten. Auf diesem Fundament wird der gesamte Energiehaushalt am Beispiel von Grossbritannien (UK) quantifiziert – schon das eine faszinierende Einsicht. Dann werden die verschiedenen Optionen für die Deckung des Bedarfs nach derselben Methodik quantifiziert. Daraus ergeben sich mögliche Lösungsvarianten wie “nur Alternativenergien” oder “ein Mix aus Kohle, Atom und Alternativenergien”, wobei für alle Varianten die Voraussetzungen wie die Grösse der erforderlichen Flächen, die Anzahl der Installationen usw. abgeschätzt werden. David McKay macht das ohne eine Wertung, er schätzt die Zahlen ab und zeigt, was die Naturgesetze ermöglichen und wo die Grenzen liegen. Wir werden in diesem Blog noch öfter auf dieses Buch zurückgreifen, die Methodik und die Sammlung der Zahlen sind äusserst hilfreich in der Klimadiskussion. Wir nehmen auch an, dass dieses Buch noch in der öffentlichen Diskussion eine grosse Rolle spielen wird. Je nach politischer Neigung wird man die Szenarien seiner eigenen Präferenz auswählen und McKay als Beleg zitieren.

Die Methodik ist wie folgt: es wird eine Bilanz erstellt von Energiebedarf (linke Seite in rot) und Energiequelle (rechte Seite in grün):

Das Bild zeigt links die aktuellen Werte für den Energiebedarf pro Person in UK. Masseinheit sind Kilowattstunden pro Tag. Der Bedarf ist nicht wie üblich aus dem Landesdurchschnitt und der Anzahl Bewohner ermittelt, sondern aus den verschiedenen Bedürfnissen und deren Energieaufwand aufaddiert. Diese verschiedenen Beiträge addieren sich zu 195 kWh/d. Das ist höher als der üblicherweise angegebene Durchschnittswert (125 kWh), da z.B. die “graue” Energie in den konsumierten Waren (im Bild als “stuff” bezeichnet) mit einbezogen ist, auch ein Langstreckenflug pro Jahr und einige andere Anteile. Die  Durchschnitts-Werte der Schweiz liegen übrigens ziemlich genau beim englischen Wert. Teilt man die kWh/d durch 24 Stunden, dann bekommt man die mittlere Leistung pro Person (diese Messgrösse wird z.B. von der 2000 Watt Initiative verwendet, die 125 kWh entsprechen etwa 5000 Watt, die 195 kWh/d entsprechen 8000 W). Interessant ist natürlich die Aufteilung. Auto, Heizung und konsumierte Waren sind die grössten Brocken, ein Langstreckenflug pro Jahr kommt gleich danach.

Die rechte Seite der Bilanz zeigt die Möglichkeiten von Energieerzeugung durch Alternativenergien. Als Grenzfall wurde im Bild nur erneuerbare Energiequellen einbezogen. Dabei wurden die physikalischen und einige ganz offensichtliche andere Begrenzungen berücksichtigt – es handelt sich dabei also um Abschätzungen, was unter besten Umständen und grössten Anstrengungen von der betreffenden Quelle maximal erwartet werden kann. Mit diesem Vorbehalt sagt die Bilanz, dass es etwa möglich sein könnte, den Energiebedarf mit Alternativenergien zu decken. Der Vorbehalt ist allerdings wichtig, anhand von einigen Beispielen soll das etwas konkretisiert werden.

Windenergie auf dem Land ist durch die Anzahl Standorte begrenzt. Die nächstbeste Möglichkeit sind Windräder im flachen Küstengebiet. Um die im grünen Balken links angenommenen 16 kWh/d (shallow offshore) zu erzeugen, sind 44 000 “3 MW” Turbinen nötig, was die Bestückung der gesamten Küstenlinie um England herum von 3000 km in einer Breite von 15 km erfordern würde.

Sonnenenergie aus Photovoltaik (PV im Bild) liefert bei einer Fläche von 10 m2 und einer Nutzung aller südlichen Dachflächen nur 5 kWh/d. Der grosse Anteil von 50 kWh/d im Bild von Solarzellen-Farmen würde 5% der gesamten UK Fläche erfordern – eine realistische Vorstellung?

Die Lösung kann wohl nur darin liegen, dass der rote Balken reduziert wird. Die 48 kWh/d, die der 2000 W Gesellschaft entsprechen, sind mit den realistischeren Anteilen der grünen Bilanzseite zu erreichen – auch das allerdings nur mit sehr grossen Anstrengungen.

McKay sagt am Schluss, als Fazit sinngemäss: von der fossilen Energie wegzukommen ist machbar, es erfordert jedoch riesige Änderungen – eine Totalerneuerung der Transportflotte, der Gebäudeheizungen, eine Verzehn- oder Verzwanzigfachung grüner Energie. Die Gefahr ist, dass wir uns mit Halb-Massnahmen begnügen, etwas effizientere Kohlekraftwerke, ein paar Windturbinen, ein CO2 Handelssystem als Feigenblatt…”

Autor:

Klaus Ragaller

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