Was wir aus der Energiewende lernen können – Teil 1: Technik

„Diese [Energiewende] ist jedoch nicht auf Kurs, sie hinkt ihren Zielen hinterher. Die Bundesregierung muss umgehend reagieren, um eine sichere, bezahlbare und umweltverträgliche Stromversorgung zu gewährleisten.“

• technisch-naturwissenschaftliches Unverständnis,
• mangelnde wirtschaftliche Sorgfalt und
• diffuses Programm- beziehungsweise Projektmanagement.

Werden die Ursachen der Probleme verstanden, ist ein Neubeginn der Energiewende möglich – und mittels einer funktionierenden und bezahlbaren Technologie Erfolg versprechend. Gelingt dies, besteht zugleich die Option, die Innovations- und Weltmarktfähigkeit der deutschen Wirtschaft wiederzuerlangen.

In dieser ersten Betrachtung erscheinen Solaranlagen als günstigste Option, gefolgt von Kernenergie und Windkraft. Sowohl bei Sonne als auch Wind sind indes noch die Kosten für Stromspeicherung und Back-up-Kraftwerke aufzuschlagen. Bei Nuklearanlagen kommen Brennstoff- und Entsorgungskosten sowie der Aufwand für Personal und Instandhaltung hinzu, wobei letztere auch bei Sonne und Wind im Bereich der Speicher und Kraftwerke zu berücksichtigen sind.

Bei gegenwärtiger Gesetzeslage wäre es nach dieser – im Sinn des Häuslebauers – fundamentalen Betrachtung nachvollziehbar, wenn die deutsche Politik Solarenergie den Vorzug gegeben hätte. Der massive Ausbau der Windparks ist indes nicht nachvollziehbar. Dies gilt insbesondere in den vergangenen Jahren, als deutliche Kostensenkungen von Solarzellen bereits erkennbar waren.

Es verwundert, dass die Politik offensichtlich auf derart einfache Methoden zur ersten Positionsbestimmung nicht zurückgegriffen hat, obwohl das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) in Paragraf 1 Absatz (1) die strategischen Politikziele definiert als „eine möglichst sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente, umweltverträgliche und treibhausgasneutrale leitungsgebundene Versorgung der Allgemeinheit mit Elektrizität, Gas und Wasserstoff, die zunehmend auf erneuerbaren Energien beruht“.

In dieser Definition steht Sicherheit an erster Stelle. Dafür ist es notwendig, dass man jahreszeitliche Schwankungen des Energieangebots ausgleichen kann. Seit die Menschen sesshaft geworden sind, ist ihnen bekannt, dass sie ihre Ernte für den Winter speichern müssen. Warum dieser Grundstein der menschlichen Zivilisation im Rahmen der Energiewende in Vergessenheit geraten scheint, bleibt der Fantasie überlassen.

Zumindest indirekt erinnert das EnWG doch an diesen Grundsatz. Gemäß Paragraf 1 (2) Satz 1 ist „die Flexibilisierung im Elektrizitätssystem einschließlich der Nutzung von Energiespeichern“ gesetzlicher Auftrag. Darüber hinaus ist nach Paragraf 1 (4) 2 insbesondere der „Ausgleich von Angebot und Nachfrage nach Elektrizität an den Strommärkten jederzeit zu ermöglichen“. Paragraf 1 (4) 3 fordert zudem, „dass Erzeugungsanlagen, Anlagen zur Speicherung elektrischer Energie und Lasten insbesondere möglichst umweltverträglich, netzverträglich, effizient und flexibel in dem Umfang eingesetzt werden, der erforderlich ist, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Elektrizitätsversorgungssystems zu gewährleisten“.

Neben dem angesprochenen historischen Umstand gibt es noch einen wesentlichen, physikalisch bedingten Grund, ausreichend Speicherkapazität vorzuhalten: Leistung lässt sich entsprechend Bedarf nur erzeugen, wenn dazu ein ausreichendes thermodynamisches Potenzial etwa in Form von Brennstoff verfügbar und nutzbar ist. Die technische Basis, auf der fluktuierende Einspeisung erfolgen kann, ist folglich ein sicheres Netz, in dem ein wie auch immer gearteter Brennstoff regelbare elektrische Leistung erzeugt.

Um jederzeit die Energieversorgung zu gewährleisten, sind mit Brennstoff versorgte Kraftwerke erforderlich, deren Regelfähigkeit die fluktuierende Einspeisung ausgleichen kann. Die dafür nötigen Brennstoffe sind heute weitgehend fossiler Natur. In Zukunft können diese auch elektrochemisch im Rahmen einer Kohlenstoffkreislaufwirtschaft aus CO₂ und Wasser umgewandelt werden. Epoch Times berichtete. Als grüner Energieträger bietet sich hierbei insbesondere Ethen (C₂H₄), auch bekannt als Ethylen, an.

Ein Vorratskeller, um ausreichend Brennstoff zu speichern, existiert in Deutschland jedoch nicht, ebenso wenig wie Anlagen, um diesen Keller zu füllen. Statt auf eigene Speicher zu bauen, ist Deutschland auf teure, steigende Ex- und Importe angewiesen – erstere, wenn Sonne und Wind zu viel Strom liefern, letztere, wenn ihre Einspeisungen ausbleiben.

• Seit Jahrzehnten hat sich die klassische Energietechnik bewährt. Dieser Ansatz vereint insbesondere Bezahlbarkeit und Zuverlässigkeit und schuf nicht nur für Deutschland die Grundlage für Wachstum von Wirtschaft und Wohlstand. Da eine vollständig auf Kernenergie basierende Zukunft bis zur Realisierung der Kernfusion unwahrscheinlich scheint, sind Emissionen in diesem Szenario bis auf Weiteres unvermeidbar.
• Bislang nur in der Theorie existiert die Kohlenstoffkreislaufwirtschaft, die – auf Solarenergie basierend – alle politischen Vorgaben hinsichtlich Emissionsfreiheit erfüllt. Emissionen, die auch in diesem Szenario entstehen, werden im Sinne des Recyclings zurückgeführt und für die Herstellung synthetischer Brennstoffe genutzt. Da sich diese in teils vorhandenen Speichern lagern lassen, kann jederzeit eine zuverlässige Versorgung garantiert werden. Zum Nulltarif ist das nicht möglich, die prognostizierten Kosten liegen jedoch weit unterhalb derer der Energiewende.

Mit der Bereitstellung von Energie allein ist es indes nicht getan. Insbesondere bei Verwendung fluktuierender Energiegewinnung muss diese gespeichert werden. Die häufig zitierte Lösung mit Großbatterien scheitert an den Investitionskosten von mindestens 80 Euro pro Kilowattstunde. Soll allein ein Drittel des aktuellen Jahresstromverbrauchs auf diese Weise vorgehalten werden, belaufen sich die Kosten bereits auf über zehn Billionen Euro. Die Elektrifizierung von Verkehr und Heizung verlangt – bei identischer Speicherquote von 1⁄3 – bereits über 26 Billionen Euro. Um ein Drittel der Primärenergie zu speichern, erhöhen sich die Kosten auf über 90 Billionen Euro.

Speicher in Form von Pumpspeicherkraftwerken kommen aufgrund eingeschränkter geologischer und geografischer Möglichkeiten in Deutschland nicht infrage. Damit wird die Energiespeicherung im erforderlichen Maßstab nur mithilfe von synthetischen Gasen erfolgen können. Dies hat zugleich den Vorteil, dass die vorhandene Erdgasinfrastruktur genutzt werden kann, was zugleich die Kosten reduziert.

Auch hier ist jedoch festzuhalten, dass die favorisierte Variante – Wasserstoff – nur bedingt zielführend ist. So fassen die vorhandenen deutschen Erdgasspeicher rund 250 TWh. Diese Kapazität bleibt unverändert, wenn statt Erdgas synthetisch erzeugtes Methan (CH₄) verwendet wird. Füllt man die Speicher indes mit Wasserstoff (H₂), sinkt die Speicherkapazität auf etwas über 60 TWh. Da dies durch die Stoffeigenschaften bedingt ist, lässt sich der Kapazitätsverlust nur durch Verwendung anderer Stoffe umgehen. Die Nutzung von Ethen (C₂H₄) erlaubt aus demselben Grund eine Vervierfachung des Energieinhalts in den vorhandenen Erdgasspeichern auf über 1.000 TWh.

Mit wenigen Rechnungen lässt sich so ein gangbarer Weg eingrenzen. Details und entsprechende Modifikationen sind in der Folge Gegenstand der Detailplanung. Wenngleich Wasserstoff im Verkehrssektor zukünftig seine Einsatzmöglichkeiten finden könnte, so ist die Sicherstellung der Energieversorgung einer modernen Industriegesellschaft auf der Basis von H₂ eine Illusion.

• einem Stückwerk von Einzelmaßnahmen statt eines bezahlbaren Versorgungskonzepts der deutschen Volkswirtschaft, einschließlich
• Erlassen von Gesetzen, die einander und anderen Planungen entgegenwirken
• unberechenbarer Einspeisung aufgrund von Planung mit Mittelwerten bei Vernachlässigung jahreszeitlicher Schwankungen,
• nicht ausreichendem erneuerbarem Potenzial (Brennstoff) und ungenügender Kraftwerkskapazität zur Sicherung der Netzstabilität,
• Erhöhung der erforderlichen Netzeingriffe (Redispatch) zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit,
• Fehlplanungen bei heimischer Wasserstofferzeugung sowie Wasserstoffimporten
  sowie infolge all dessen zu
• steigenden Strompreisen aufgrund gestiegener Netzentgelte, Umlagen und Stromgestehungskosten, einschließlich Beschaffungs- und Rohstoffkosten sowie proportional steigenden Steuerabgaben und
• Umweltschäden und irreversible Zerstörung von Naturflächen durch überdimensionierten Ausbau der Windkraft.

• die als Speicheroption vorgesehenen Batterien als Gesamtlösung zu teuer sind und
• Wasserstoff wegen seiner zu geringen volumetrischen Energiedichte nicht als strategischer Energiespeicher in vorhandener Infrastruktur taugt.

• Gewährleistung der Versorgungssicherheit und Sicherstellung einer strategischen Energiereserve durch
• Vervierfachung der Speicherkapazität in den vorhandenen Erdgasspeichern auf über 1.000 TWh,
• vollständige CO₂-Neutralität bei gleichzeitiger
• Senkung der Belastung für Verbraucher und Wirtschaft durch
• Vermeidung kostenintensiver, aber unwirtschaftlicher Steigerungen der Energieeffizienz
• Schutz von Ressourcen und Natur durch Verwendung vorhandener Anlagen, Infrastruktur und Flächen