Eure Fragen zum Einführungsvortrag Erneuerbare Energie 23.03.2020

Am Montag 23.03.2020 habe ich ein Webinar gehalten, dies ist im folgenden Video aufgezeichnet und nachzusehen.

Hier werde ich bis zum Ende der Woche die Fragen beantworten die noch eingehen. Wir überlegen derzeit auch ein Format zu schaffen, wie ihr Fragen stellen könnt und wir diese in weiteren Webinaren aufgreifen. Postet Fragen bitte bis dahin als Kommentar unter diesen Artikel.

Hier die bisher eingegangenen Fragen und Antworten:

Kritiker behaupten häufig, dass E-Autos nicht nachhaltig sind, besonders aufgrund der Batterien. Wie sieht das die Wissenschaft? Tut man der Umwelt einen Gefallen, wenn man sich ein E-Auto kauft?

Bei der Nachhaltigkeit von Elektroautos muss man natürlich immer betrachten, mit welchem Transportmittel man es vergleicht. Fahrradfahren (auch E-Bike) ist besser als E-Auto, aber E-Auto ist besser als z.B. ein Benzin-/Diesel-/ oder Wasserstoffauto.

Bei den Batterien werden meist zwei Dinge kritisiert:
1. Der Energieaufwand bei der Herstellung und damit verbundene Treibhausgasemissionen
2. Die Rohstoffgewinnung der für die Batterien benötigten Elemente Lithium und Cobalt

Zum Energieaufwand wurde meist auf einen schwedischen Artikel verwiesen, Aussagen aber im falschen Kontext zitiert. Tesla z.B. fertigt  nach eigenen Angaben in seinem Werk in den USA mit erneuerbarer Energie, wodurch die Treibhausgasemissionen bei der Produktion sehr viel niedriger sind als häufig angenommen.

Die Gewinnung von Rohstoffen hat oft negative Folgen für die Umwelt und das Klima; der Konsum vieler Produkte somit auch. So benötigt man zur Gewinnung von Lithium unter anderem auch Wasser. Das ist nach Auskunft von Maximilian Fichtner, Direktor am Helmholtz-Institut für eine Teslabatterie aber nicht mehr als z.B. für die Produktion von 250 Gramm Rindfleisch, zehn Avocados, 30 Tassen Kaffee oder einer halben Jeans verbraucht werden. Der Abbau von Cobalt im Kongo ist meist weder fair noch umweltfreundlich. Das gilt aber auch für die Förderung von fossilen Brennstoffen, also Öl, Kohle und Gas und auch sonstige Rohstoffe wie z.B. Kupfer, Eisen, Aluminium oder Gold. So kommt es darauf an, möglichst sparsam mit den Rohstoffen umzugehen und diese nach Beendigung der Nutzung zu recyclen, was prinzipiell für Elemente wie Lithium und Cobalt sowie sonstige Metalle möglich ist, für die fossilen Brennstoffe aber nicht.

Volker Quaschning hat zu der Frage ein schönes Video gemacht und geht auf die wesentlichen Aspekte ein:

Ist ein Desertec 2.0, rein in Europa also ein Eurotec sinnvoll, um unseren Primärenergiebedarf zu decken?

Grundsätzlich ist Deutschland in das europäische Stromnetz eingebunden, wir könnten also z.B. Strom aus Spanien bekommen. Bereits jetzt tauschen europäische Länder ständig Strom untereinander aus, wobei Deutschland über ein Jahr gesehen mehr an andere Länder verkauft als es einführt. Nur sind die Leitungen nicht darauf ausgelegt, uns mit hoher Leistung zu versorgen, und es gibt prinzipielle Verluste wenn Strom durch Leitungen geht – um so mehr, je länger die Leitungen sind.

Sinnvoll wäre Import von Strom / erneuerbaren Wasserstoff meiner Meinung nach nur dann, wenn die Ursprungsländer diesen nicht selbst verbrauchen können; das sehe ich in näherer Zukunft nicht. Dinge sorgfältig durchzurechnen ist sicherlich nie falsch; meine Befürchtung derzeit ist jedoch, dass ein möglicher Import davon ablenkt, dass wir uns hier selbst kümmern. Genehmigungsverfahren dauern schon in Deutschland sehr lange, wenn Leitungen durch mehrere Europäische Länder müssen, ist es sicher nicht einfacher. Ohne es im Detail durchgerechnet zu haben vermute ich, dass es billiger ist, Strom hier selbst zu produzieren als mit einer Hochleistungsleitung nach Deutschland zu transportieren. Flächen würde es hier sicher sparen.

Es wäre sicher gut, so viel wie möglich unseres direkten Strombedarfs (inkl. Speicher) selbst zu decken, indem wir in Deutschland massiv Wind und PV ausbauen. Parallel dazu sollten wir untersuchen, wie man Energie z. B. in Form von Wasserstoff importieren kann. Das wird manchmal unter Desertec 2.0 oder 3.0 angeführt. Dabei wird Strom aus PV in Ländern mit hoher Sonneneinstrahlung (z.B. Marokko) genutzt, um Wasserstoff herzustellen, der dann transportiert werden kann. Es ist wichtig, dass wir schnell anfangen, denn wir können von einem hohen Bedarf, z. B. an Wasserstoff für die chemische Industrie, Stahlherstellung und für sogenannte E-Fuels für den Flug- sowie Schiffsverkehr ausgehen. Eine Quote zur Beimischung von erneuerbar produziertem Wasserstoff zu fossil produziertem Wasserstoff ist sicher sinnvoll.

Wesentlich ist zum einen den Bedarf kritisch zu hinterfragen und Energie einzusparen, wo es geht. Insgesamt müssen die Kapazitäten zur Erzeugung von Energie aus erneuerbaren Quellen im In- und Ausland schnell ausgebaut werden. Für Energie, die wir nicht importieren können oder aus Gründen der Vermeidung von Abhängigkeiten nicht importieren wollen, müssen wir in Deutschland Erzeugungskapazitäten aufbauen.

Wie lange würde eine Umstellung auf 100% EE dauern, wenn wir eine “coole” Regierung hätten?

Eine Umstellung auf nahezu 100% im Strombereich ist in 10 Jahren zu schaffen, im gesamten Energiebereich ist es in 15 Jahren denkbar, aber schon sehr ambitioniert. Das liegt insbesondere an dem hohen Bedarf an erneuerbaren Kraftstoffen für die Luftfahrt.

100% ist immer ein schönes Schlagwort, aber wie bei den meisten Dingen des Lebens sind die letzten 10% viel schwieriger als die ersten 90%. Bei der CO₂-Emission kommt es ja auf die Gesamtmenge an und wenn wir jetzt schnell Kohlekraftwerke durch Wind und PV ersetzen, haben wir später mehr Zeit, Energiespitzen und Zeiten einer Dunkelflaute über Erdgas zu decken, weil wir ja dann noch mehr von unserem CO₂-Budget übrig hätten. So ist es aus meiner Sicht jetzt wichtig einen Plan zu machen, wie wir grundsätzlich klimaneutral werden können und dann mit der Umsetzung schnell zu beginnen, insbesondere mit dem Ausbau von Wind und PV. Weiterhin brauchen wir ein Konzept, wie wir den benötigten Wasserstoff entweder hier in Deutschland produzieren oder wie wir die Produktion im Ausland in Kooperationen unterstützen können, um dann von dort Wasserstoff importieren zu können. Auch dafür müssen Anlagen gezielt und zügig auf- und ausgebaut werden.

Kannst Du nochmal genauer auf Speichermöglichkeiten eingehen?

Grundsätzlich müssen wir zwischen Wärmespeichern und Stromspeichern unterscheiden. In der Energiewelt der Zukunft sind ja die Bereiche Elektrizität, Wärme, Verkehr und Industrie gekoppelt. Strom lässt sich verhältnismäßig gut transportieren, ist aber aufwändig zu speichern. Wärme ist jedoch zumindest für einen Zeitraum von ca. 1-3 Tagen sehr gut zu speichern, bei 50 Tagen wird es auch wieder anspruchsvoll. Deshalb ist der erste wichtige Schritt die Wärmebereitstellung für Haushalte über Pufferspeicher zeitlich zu entkoppeln, so dass z.B. in Zeiten, in denen viel Strom benötigt wird, keine Wärmepumpen laufen müssen. Dann gibt es das Konzept der Elektrothermischen Speicher, es wird also eine große Masse mit Strom erhitzt und die Wärme wird später wieder in einer konventionellen Turbine zur Stromerzeugung genutzt. (siehe z.B.  https://www.solarserver.de/2019/06/12/elektrothermischer-speicher-in-hamburg-mit-grosser-kapazitaet/)
Viele Häuser, die heute mit einer PV-Anlage ausgerüstet werden, haben auch einen kleinen Batteriespeicher, so können sie im Sommer sehr viel vom eigenen Bedarf decken. Im Idealfall können solche kleinen Batteriespeicher zentral gesteuert werden und bilden dann einen “Schwarmspeicher”.

Eine Art der Speicher, die wir heute in Deutschland schon haben, wenn auch nur in kleiner Zahl, sind Pumpspeicher (wir haben knapp 20: https://www.energy-charts.de/osm_de.htm). Dabei werden Stauseen genutzt. Wasser wird in oben liegenden  Stauseen gespeichert, oder sogar zusätzlich in diese Seen hoch gepumpt, wenn gerade mehr Strom zur Verfügung steht, als gebraucht wird. Wenn dann wieder Strom produziert werden soll, wird das Wasser durch Rohe abgelassen, in denen Turbinen sind, die durch das Wasser angetrieben werden, und die dann Strom erzeugen. Diese Art der Stromerzeugung und Speicherung wird stärker in Ländern benutzt, die mehr Berge haben als wir in Deutschland. Diese Anlagen sind jedoch aufgrund der damit verbundenen Veränderung natürlicher Gewässer nicht unumstritten und bedürfen eines zeitaufwändiger Genehmigungsverfahren.

Genauso wichtig wie Speicher sind aber auch “flexible Lasten”, also der Strombedarf soll der Erzeugung angepasst werden und nicht umgekehrt. In einem klimaneutralen Gesamtszenario brauchen wir z.B. relativ viel Wasserstoff für den Schiffs- und Luftverkehr sowie die Industrie. Dafür müssen relativ viele Elektrolyseanlagen laufen, die im Bedarf aber geregelt werden können, die also bei hohem Stromertrag auf voller Leistung laufen, bei geringem Stromertrag abgeschaltet werden. Ähnlich sollen die Elektroautos der Zukunft “netzdienlich” geladen werden (wenn also gerade ein Überschuss an Strom da ist, z.B. nachts) und können auch evtl. bei Bedarf wieder Strom in das Stromnetz zurückspeisen (wenn das Auto tagsüber nicht genutzt wird). Wärmespeicher sowie Batterien und “Power2Gas” (Erzeugung von z.B. Wasserstoff oder Methan aus Strom) sind also Speichertechnologien, die es mit Sicherheit in großem Umfang geben wird. Eine Übersicht über verschiedene Speichermöglichkeiten ist z.B in
https://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Programmbroschuere/fz2019/fz2019_03_02.pdf zu finden. Welche davon sich durchsetzen werden, wird sicher durch den Preis geregelt werden, und auch in verschiedenen Anwendungsbereichen unterschiedlich sein.

Christoph

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