Energieversorgung Die Kohle wird die Hauptlast tragen

Drei lange Regalwände und nichts als Lampen. Dicke kurze und lange dünne, von denen das Gros kein Schraubgewinde hat, vielmehr Zapfen, Stifte und filigrane Nippel. Jeder „Birnenwechsel“ wird zum Geduldsspiel und lässt die mit dem altbewährten Edisonsockel E27 aufgewachsenen Zeitgenossen schier verzweifeln. Denn wer keine Pinzettenfinger hat, kann die innovativen Leuchtmittel gar nicht greifen. Und lesen, wie viel Watt die Dinger haben, schafft man auch nur mit der Lupe.

Und wozu das Ganze? Zeitgeist und tatendurstige Designer fordern nach Neuem. Kleiner und feiner müssen die Lampen werden, und das abgestrahlte Licht soll intensiver und brillanter sein. Doch das alles entscheidende Argument ist Sparsamkeit. Moderne Lampen müssen mit der teurer werdenden Edelenergie Strom sparsam umgehen. Doch ob bei einem „Licht“-Stromanteil von 14 Prozent (bezogen auf den Durchschnittsverbrauch eines Haushalts) die richtige Gewichtung getroffen wird, ist zumindest zweifelhaft. Deutlich größere Einspareffekte ließen sich durch das Tauschen von alten, stromfressenden Kühltruhen und (Heizungs-)Umwälzpumpen gegen neue, effizientere erzielen. Doch diese Geräte werden gern übersehen, fristen sie doch im Vergleich zu den hell leuchtenden Lampen im wahrsten Sinn des Wortes ein Schattendasein, meist im Keller.

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Kanon der Energieschlucker

Ähnlich schief sind die Vorstellungen, wie die nicht erst seit der Katastrophe von Fukushima von Politikern und Verbandsvertretern angemahnte Energiewende zu schaffen ist. Dabei beginnt der Wirrwarr bereits beim Versuch einer Begriffsklärung. Für die einen ist es die Herausforderung, bis 2022 die nach dem Ausstiegswettlauf im März am Netz verbliebenen neun deutschen Kernkraftwerke abzuschalten. Eine andere Gruppe subsumiert unter der Energiewende das Ziel der Bundesregierung, bis 2020 den Anteil von Ökostrom am deutschen Energiemix von aktuell knapp 17 auf 35 Prozent mehr als zu verdoppeln. Dann gibt es jene, die (vollkommen zu Recht) die Focusierung auf die Stromerzeugung als viel zu kurz gesprungen ansehen und daher auf eine auf den Primärenergieverbrauch ausgerichtete Betrachtung drängen. Denn im Kanon der (drei) großen Energieschlucker spielt die Stromerzeugung zwar eine wichtige, aber nicht die entscheidende Rolle, ihr Anteil am Primärenergieeinsatz liegt mit 30 Prozent vielmehr gleichauf mit der Mobilität und damit dem Auto. Mit 40 Prozent ist die Hauswärmeerzeugung der von der Menge her wichtigste Part.

Es gibt kein Vertun, man wird an allen Fronten kämpfen müssen, wenn man die verkündete Energiewende schaffen. Es gilt, unsere Häuser dick einzupacken und mit modernen, sparsamen Heizungsanlagen zu versehen. Wie groß der Aufwand dafür ausfällt, zeigt die Überlegung, jährlich drei Prozent der öffentlichen Gebäude (knapp 200 000) energetisch zu sanieren, was die Kommunen 40 Milliarden Euro kosten würde. Wem man die Lasten zum Ertüchtigen der 40 Millionen privaten Altimmobilien aufs Auge drücken will, bleibt offen. So kann man einem betagten Hausbesitzer nicht verübeln, seinen Ruhestand in den Wintermonaten lieber im sonnigen Süden zu verbringen, als sein Geld in dicke Dämmplatten zu investieren, die seinem Heim den Charme eines Bunkers mit tiefliegenden Schießscharten verleihen.

Die Lücke schließen

Auch der mit viel Steuergeld unterstützte Aufbau der Elektromobilität hilft in Sachen Energiewende nur bedingt weiter. Zwar übertreffen die Wirkungsgrade von Elektromotoren die von Diesel- und Ottoaggregaten, doch daraus mittelfristig einen nennenswerten Minderverbrauch an Primärenergie ableiten zu wollen, wäre vermessen. Denn der Strom für Elektrofahrzeuge kommt wie der für den Wäschetrockner oder den Elektro-Schlacke-Umschmelzofen aus den gleichen Kraftwerken. Und die werden auch im Jahr 2020 zum überwiegenden Teil mit fossilen Brennstoffen beheizt werden. Der Anteil von Steinkohle, Braunkohle und Erdgas an der Stromerzeugung wird sogar zunehmen, wenn die Lücke geschlossen werden muss, die nach dem Ausstieg aus der Kernenergie entsteht.

Die Treiber der Energiewende werden sich auf zwei Punkte konzentrieren müssen: Es gilt, die erneuerbaren Energien auszubauen und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass der mit Wind und Sonne erzeugte (volatile) Ökostrom im Netz untergebracht werden kann, ohne dass es zu großflächigen Stromausfällen kommt. Doch genauso wichtig ist der Bau neuer Kohle- und Gaskraftwerke. Alte, wenig effiziente Anlagen müssen schneller stillgelegt werden, als es die Renditeüberlegungen der Energieversorgungsunternehmen angezeigt erscheinen lassen. Stattdessen müssen neue, mit den fossilen Kraftstoffen sehr sparsam haushaltende Kraftwerke gebaut werden, die das jedoch nur schaffen, wenn man „extreme“ Dampfparameter in den Griff bekommt, die bisher nur schwer beherrschbar sind. So will man mit Dampftemperaturen von rund 700 Grad bei einem Druck von 350 bar die heutige Rekordmarke beim Wirkungsgrad von 46 auf künftig 50 Prozent heben und den CO2-Ausstoß um mehr als ein Drittel reduzieren. Problematisch ist dabei aber, dass die heute im Kraftwerksbau eingesetzten Materialien diesen Bedingungen nicht standhalten. Sie würden sich unkontrollierbar strecken und verfestigen. Abhilfe sollen Stähle auf Nickelbasis schaffen. Doch nicht nur das Material muss diesen extremen Bedingungen standhalten, sondern auch die Schweißnähte. Und das über einen Zeitraum von 40 Jahren.

Klimagas abtrennen und endlagern

Während für die Kohleverbrennung von Wirkungsgraden jenseits der 50-Prozent-Marke geträumt wird, sind Gaskraftwerke längst in diese Regionen vorgedrungen. Möglich wurde das durch die Kombination einer Gas- und einer Dampfturbine zu einem sogenannten GuD-Prozess. Mit diesen Tandemanlagen sind heute Wirkungsgrade von knapp über 60 Prozent zu schaffen, wie die Messungen am neuen Eon-GuD-Kraftwerk in Irsching vor wenigen Wochen gezeigt haben. Diese Anlagen arbeiten nicht nur besonders effizient, sie gelten auch als besonders umweltfreundlich: Je erzeugte Kilowattstunde produzieren sie nur halb soviel „Treibhausgas“, was wesentlich daran liegt, dass Erdgas weniger Kohlenstoff enthält als Kohle.

Trotz ihrer CO2-Lastigkeit wird die Kohle auch am Ende dieses Jahrzehnts noch die Hauptlast an der deutschen Stromerzeugung tragen, so dass man ernsthaft darüber nachdenkt, das mit den Rauchgasen in die Atmosphäre abgegebene Klimagas abzutrennen, zu konzentrieren und endzulagern. Technisch gesehen ist die CO2-Wäsche keine allzu große Herausforderung, wie der Betrieb von rund einem Dutzend Versuchs- und Demonstrationsanlagen zeigt. Doch ist auch das mit Energieaufwand verbunden, so dass diese Verfahren den Wirkungsgrad des Kraftwerks um 6 bis 14 Prozent (bezogen auf diesen) mindern. Dass dieser Weg keine Utopie ist, zeigt das Beispiel des norwegischen Ölkonzerns Statoil, der seit mehreren Jahren jährlich rund eine Million Tonnen verflüssigtes CO2 in erschöpfte Lagerstätten des Sleipner-Gasfelds tief unter der Nordsee verpresst. Ob sich auch tiefe, salzwasserführende Wasseradern (Aquifere) und nicht mehr abbaubare Kohleflöze als CO2-Endlager eignen, wird gerade erforscht, stößt aber nur bedingt auf die Zustimmung der über dem Versuchsfeld lebenden Bevölkerung.

Meistern von Herkulesaufgaben

Kommen wir zu Punkt zwei, dem Ausbau der erneuerbaren Energien: Auch hier hält sich die Begeisterung für immer mehr Windräder und immer mehr Photovoltaikanlagen auf den Hausdächern in Grenzen. Doch wenn in zehn Jahren Biomasse, Wind und Sonne rund ein Viertel der deutschen Stromerzeugung übernehmen sollen, müssen bis dahin Herkulesaufgaben gemeistert werden. Das Herstellen und Beschaffen der Anlagen ist dabei noch das vergleichsweise geringste Problem, denn man kann sich mit Solarmodulen mittlerweile recht günstig in China und Malaysia eindecken, wo in den zurückliegenden Jahren (dank der deutschen EEG-Förderung) riesige Produktionsanlagen aufgebaut wurden.

Deutlich schwieriger ist das Installieren der Anlagen. Das gilt vor allem für die Windräder in der Nord- und Ostsee, die in deutschen Gefilden so weit von der Küste entfernt aufgestellt werden müssen, dass sie von Strandspaziergängern nicht gesehen werden können. Das bedeutet Wassertiefen von bis zu 40 Meter, was das Gründen der viele Tonnen schweren und mehr als 100 Meter hohen Anlagen überaus erschwert. Vor allem die Logistik bereitet Probleme und ist teuer, so ist damit zu rechnen, dass auf Dauer das Erzeugen von Offshorestrom allein wegen der aufwendigen Wartung der Anlagen je kWh rund 3,5 Cent teurer sein wird als mit einem landgestützten Windrad.

Stromspeicherung ein Problem

Doch wohin mit all dem Ökostrom? Was auf den ersten Blick kurios klingt, ist heute bereits mit 27.000 MW installierter Windleistung (vor allem an der Küste) und 17.400 MW Solarstrom (meist im Süden Deutschlands) ein Problem. So werden an wind- und sonnenreichen Tagen gewaltige Strommengen ins Netz geschickt, die ein schnelles Reagieren der Netzmanager erfordern. Immer wieder kommt es dabei zu einem Überangebot, so dass an der Strombörse in Leipzig (EEX) der Preis ins Negative rutscht. So mussten in den zurückliegenden Monaten die Netzbetreiber ihren Großkunden bis zu 13 Cent für die kWh zahlen, damit diese den Strom abnehmen.

Um den Ökostrom in die Ballungsgebiete transportieren zu können, müssen existierende Netze ausgebaut und neue geschaffen werden. Auch diese Vorhaben stoßen unter Anwohnern auf mehr und mehr Ablehnung. Denn niemand will eine Hochspannungsleitung neben seinem Grundstück vorbeilaufen sehen. Mindern könnten diesen Konflikt die um den Faktor drei teureren Erdkabel. Doch außer neuen Stromautobahnen benötigt der Strommix der Zukunft dringend leistungsfähige Puffer, mit denen die Lastschwankungen der nur schwer berechenbaren Wind- und Sonnenkraftwerke ausgeglichen werden können. Diese Aufgabe übernehmen heute Pumpspeicher- und schnell regelbare Gaskraftwerke. Da jedoch weitere Wasserpump-Batterien kaum noch gebaut werden können, wird man sich etwas anders einfallen lassen müssen: etwa Wasserstoffspeicher, auch an das Erzeugen von erneuerbarem Methan (aus Wasserstoff und CO2) wird gedacht. Beides sind technisch machbare Wege, sie haben aber den Nachteil, die Stromerzeugung kräftig zu verteuern.