text: Es zeigt sich immer wieder, dass ein Klimaziel wie das der 2°C-Welt oder auch einer 3°C-Welt äusserst ambitioniert ist, denn mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung ist noch voll mit der wirtschaftlichen Entwicklung beschäftigt und realisiert wird diese Aufholjagd gegenüber dem Westen durch Kopie dessen was hier vor Jahrzehnten passiert ist. Das was dann passiert ist hat aber den Westen zu seinen hohen Emissionen gebracht und das wird auch die Entwicklungsländer zu höheren Emissionen führen.
  Wer heute verlangt, nur regenerative Energie und ihre zugehörigen Speicher (Batterien und Speicherstoffe wie Wasserstoff und EE-Methan) dürften bei der Verfolgung eines Klimaziels eingesetzt werden – nicht aber Nuklearenergie, Geoengineering und alles was uns sonst noch einfällt -, der hat bereits kapituliert, denn der kurze Zeitraum, der uns für den Emissionsstopp noch bleibt, verlangt nach allen Mitteln die es überhaupt gibt. Ein Beispiel dazu: Es ist Konsens, dass Lithiumionenbatterien die Zukunft des Autos und der kurzfristigen Energiespeicherung sind. Und tatsächlich wächst der Lithiumverbrauch exponentiell und so stark, dass man weltweit ab 2017 mit einem langanhaltenden Lithiummangel rechnen muss – nicht weil es insgesamt zuwenig Lithium gibt, sondern weil zuwenig Lithiumminen erschlossen werden. Dieses Problem, des Mangels von Grundstoffen wegen eines Verbrauchsbooms gibt es auf vielen Gebieten (z.B. bei Seltenen Erden für Permamentmagnete in Windrädern).
  Fazit: Eine Ziel wie die Begrenzung der Erderwärmung auf 2°C kann wahrscheinlich heute nicht erreicht werden – mit Sicherheit wird es nicht erreicht, wenn bestimmte Technologien bei der Erreichung dieses Ziels ausgeschlossen sind.
  Deutschlands Energiewende ist heute als Kombination von mit erneuerbaren Energien (Wind+Sonne) erzeugtem Strom und fossil erzeugtem Strom (Kohlekraftwerke ausreichend um bei Wegfall von Wind+Sonne allen Strom zu erzeugen) realisiert. Damit hat Deutschland es weltweit auf Platz 5 bei der Verwendung von Erneuerbaren Energien gebracht, doch auch 2014 emittiert Deutschland mehr als doppelt soviel CO2 wie Frankreich. Deutschland erzeugt sogar mehr CO2 pro Kilowattstunde erzeugten Stroms als Kalifornien, weil Kalifornien Strom mit Erdgas+EE und nicht wie D mit Kohle+EE erzeugt.
  Folgerung: Deutschland muss eher früher als später von der Kohle wegkommen, wenn es seine CO2-Emissionen deutlich reduzieren will. Um die anvisierte fast CO2-freie Elektrizitätsproduktion bis 2050 zu erreichen muss Deutschland wohl irgendwann den mit Wind+Sonne erzeugten Strom abspeichern. In Batterien um kurzfristige Erzeugungsschwankungen auszugleichen und in chemischen Stoffen wie Wasserstoff, Methan um saisonale Schwankungen auszugleichen.
  Heute wären solche Speicherlösungen nicht finanzierbar weil viel zu teuer. Wenn sich Batterien aber so schnell verbilligen und elektrische Vehikel so schnell Verbrennungsmotoren ersetzen wie im Artikel 3 Big Trends Shaking Up the Energy Industry vorausgesagt, dann sieht es anders und wesentlich besser für die Energiewende in Deutschland aus als es heute den Anschein hat.
  Fazit: Die deutsche Energiewende als Übergang zu bald einmal 100% erneuerbaren Energien ist heute nicht realisierbar, weil dazu die kostengünstigen Speicher für elektrischen Strom fehlen. Das kann sich ändern wenn der technische Fortschritt im Bereich Batterietechnologie sich fortsetzt und es zudem keine Materialengpässe gibt für die nötigen Technologien.
  Erneuerbaren-Evangelisten, aber auch viele andere Energie-Engagierte neigen dazu, sich auf bestimmte Ideallösungen festzulegen. Volker Quaschning schwört beispielsweise auf Solarenergie (Zitat):
  Er fordert zum Beispiel die Aufstockung der Photovoltaik auf 200 Gigawatt installierter Leistung, während die Bundesregierung nicht mehr als 52 Gigawatt für sinnvoll hält.
  Rechnet man aber einmal durch, was es bedeutet, wenn die gesamte Welt dekarbonisiert werden soll, entdeckt man häufig, welchen gewaltigen Mittel- und Materialeinsatz der Umstieg auf bestimmte Energietechnologien bedeuten würde. Der Artikel Materials in an Energy transition nimmt beispielweise an, bis 2060 gäbe es nur noch elektrisch betriebene Autos und kommt dann zum Schluss, dass in diesem Fall bis 2060 1.6 Milliarden eletrische Fahrzeuge zugelassen werden müssten, was bei der von Tesla eingesetzten Batterietechnologie soviel Nickel bräuchte wie heute in 25 Jahren weltweit gefördert wird (wobei heute nur 3% des geförderten Nickels für Batterien gebraucht wird). Zudem bräuchte es soviel Kadmium wie heute in 91 Jahren gefördert wird.
  Folgerung: Auf eine einzige Technologielinie zu setzen um die Welt zu dekarbonisieren kann allein schon an den benötigten Materialien scheitern. Angesichts des nötigen Umbaus bei einer völligen Dekarbonisierung sollte man alle denkbaren Technologien in Betracht ziehen. Bei Strassenfahrzeugen beispielsweise sollte man sowohl Batteriefahrzeuge, also auch Brenstoffzellenfahrzeuge in Betracht ziehen. Selbst tankbare Flüssigkeiten wie CO2-neutral hergestelltes Benzin sollte man nicht von vornherein ausschliessen.
  Das gleiche gilt auch für die Stromerzeugung: Alle CO2-armen Stromerzeugungstechnologien sollten in Betracht gezogen werden und sollten gefördert und entwickelt werden. Wenn die europäischen Länder aus der Atomtechnologie aussteigen wollen, warum nicht, allerdings heisst das nicht dass auch alle anderen Länder auf Nuklearenergie verzichten sollten. Vielmehr spricht sehr viel dafür, dass man weltweit alle CO2-armen Technologien zulässt und entwickelt.
  Deutschlands Entscheider haben die volle Dekarbonisierung Deutschlands weit nach hinten geschoben. Sigmar Gabriel nennt als Abschaltzeitpunkt für die Kohlekraftwerke den Zeitraum 2040 bis 2050. Tatsächlich sind es nicht nur wirtschaftliche, sondern auch technische Gründe, die heute den Übergang in Deutschland von einer fossil-erneuerbaren zu einer rein erneuerbaren Stromversorgung verunmöglichen. Der wichtigste Grund: Es gibt heute keine kostengünstige Speichermöglichkeit für überschüssigen Strom. Besonders in Deutschland, das kaum über Pumpspeicher verfügt, weil die dazu nötigen Berge in Deutschland fehlen. Vom Wirkungsgrad her wären Batterien nach Pumpspeichern die nächstbeste Lösung. Doch Batterien mit der nötigen Speicherkapazität um nur schon einen Tag an überschüssigem Strom zu speichern gibt es heute nicht, da hilft auch Elon Musks Gigafactory nicht, denn die reicht gerade knapp dafür aus, Teslas Elektrovehikel auszurüsten. Der Report Report: Batteries Will Not Be the Future of Grid Balancing in Germany , der sich mit der Energiestrategie bis 2030 beschäftigt bringt es auf den Punkt:
  Sogar für den Heimgebrauch (Speichern des selbst erzeugten Solarstroms) seien Batterien heute nicht geeignet:
  Allerdings glauben sehr viele Energie-Gurus, dass irgendwann Batterien als Netzspeicher dienen können – auch wenn die heutige Technologie noch nicht so weit ist. Das liegt daran, dass es vielversprechende Forschungen an Netzbatterien in den USA gibt (ARPA-E-Programm) und dass praktisch alle Alternativen zu Netzbatterien mit sehr hohen Energieverlusten bei der Speicherung verbunden sind. So sagt der Energie-Guru Volker Quaschning:
  , zwei einfach zu realisierende Lösungen, die allerdings alles andere als befriedigend sind. Power-to-heat bedeutet nichts anderes als das Heizen mit Strom. Überschussstrom, der beispielsweise in den von Volkner Quaschning vorgesehen grossen Solaranlagen jeden Mittag entstehen würde, würde dann zum Heizen verbraucht, eine Lösung, die besonders im Sommer nicht besonders befriedigend ist.
  Europa und die USA traue ich den erfolgreichen Übergang in eine postfossile Gesellschaft weit weniger zu als China. Denn Europa und die USA sind längst zu Status-quo und zu Verhinderungsgesellschaften geworden, also zu Gesellschaften, die es Vetogruppen leicht machen Lösungen zu verhindern und Technologien zu versenken. In Europa und den USA wird so nicht nur die mit Ängsten behaftete Atomtechnologie versenkt, sondern es wird auch die kostengünstige und wirklich funktionierende Erneuerbaren-Technologie verhindert. Beispiele dafür sind
  – Mindestabstände zu Windturbinen, die das 10-fache der Turmhöhe betragen müssen. Ein Gesetz das neu in Bayern und wohl bald in ganz Deutschland gilt und welches den Windturbinenbau zu Land fast völlig ausbremsen wird
  – Die Forderung Stromtrassen unterirdisch zu verlegen (ebenfalls auf bayerischem Gebiet durchgesetzt), was Stromleitungen bis zu einem Faktor 10 verteuert.
  Wer A sagt, muss auch B sagen. Doch die Vetomacht von zu Bauprojekten gegnerischen Gruppen in Deutschland und Europa verhindert oft, dass man von A zu B kommt.
  Der Umbau der Energieversorgung von fossil zu erneuerbar würde entweder ein europäisches Supergrid nötig machen oder/und den Bau von Speichern. Beide Vorhaben, die letztlich Bauten nötig machen werden durch die Vetomacht vieler baugegnerischen Gruppen in Europa verhindert, mindestens aber verzögert und verteuert. Oft fehlt sogar die nötige Planung um solche Ziele wie ein europäisches Supergrid übrhaupt anzugehen.
  In China und seiner asiatischen Umgebund sind dagegen jetzt schon mehrere Supergrids geplant, ja China plant sogar Strom bis nach Europa zu exportieren. Solche grossräumigen Supergrids wie sie in Asien geplant sind, machen es zukünftig möglich, ein zu 100% von Wind + Sonne gespeistes Stromnetz aufzubauen, denn über solch grosse Distanzen, wie das asiatische Supergrid sich ausdehnt, können Produktionsschwankungen von Wind + Sonne ausgeglichen werden.
  Solche grossen Ingenieurvorhaben wie ein grossräumiges Supergrid oder gar ein zukünftiges Weltgrid sind heute nur noch in aufstrebenden Nationen wie China realisierbar und angehbar. Doch sie sind nötig um beispielsweise die Energieversorgung vollständig auf Erneuerbare Energien umzustellen. Das kann bedeuten, dass die Zukunft sogar Europas letztlich in den Händen der Chinesen (und später eventuell der Inder) liegt, einfach weil nur noch die Chinesen den Mut haben zu leben und für wichtige Projekte einzustehen.
  Offshore-Windkraft + Batterien + Erdgas, das mit Überschussstrom erzeugt wird könnte die (ferne) EE-Zukunft Deutschlands sein, weil
  1) Wind saisonal in D günstiger verteilt ist als Sonne (im Winter, wenn mehr Energie benötigt wird, ist der Wind stärker)
  3) Deutschland bereits über eine Erdgasinfrastruktur mit 2-Monatsspeicher verfügt und überschüssiger Strom deshalb am besten zu Erdgas umgewandelt wird
  Doch unter heutigen Umständen wird dieses Szenario mit sehr viel Offshore-Wind nicht realisiert, weil zu teuer, denn Offshore-Windanlagen benötigen eine reiche, teure Infrastruktur wie Unterwasserkabel, Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungslinien. Vor allem aber sind die Offshore-Windanlagen selbst teuer, müssen sie doch im Meer verankert werden und den dortigen Belastungen standhalten. Viel kostengünstiger kann Offshore-Wind nur mit Grossanlagen werden, wo die einzelne Windturbine bereits 50 Megawatt Leistung bringt. So wie von den Sandia-Labs mit ihrem “segmentierten ultraleichten Morphing Rotor” vorgeschlagen. Die 100 Meter langen Rotorblätter der Sandia-Windturbine drehen sich dabei im Windschatten des Turmes und jedes Rotorblatt besitzt ein Gelenk (ungefähr 1/3 der Rotorlänge von der Achse entfernt) um das das Rotorblatt bei starkem Wind nach hinten kippt um es vor Starkwindschäden zu schützen. Diese Bauweise senkt die Rotorbelastung deutlich und vermindert Ermüdungsschäden. Solche Windturbinen wären allein schon deshalb kostengünstiger weil sie relativ zur erbrachten Leistung billiger im Bau wären und weil ihre Lebensdauer mindestens so hoch oder höher wäre als die von konventionell gebauten Starr-Rotor-Windturbinen.
  Mich erstaunt hier bloss, dass mehr als 10 Jahre seit Beginn der Offshore-Aera vergangen sind, ehe ein solches Design für robuste und grosse Offshore-Windräder vorgelegt wurde.
  Wir können die Stromspitzen – stand of the art – in der relevanten Größenorndungen nicht speichern. Erst recht nicht im Jahresgang. Pumpspeicher von 35 oder 36 auf 4.500 erhöhen, nur um die vorhanden Windspitzen im Jahresgang zu glätten. 160 Mio eBMW 2 als Zwischenspeicher, wenn wir mal vernachlässigen, dass wir mit dem Auto auch fahren wollen. Dazu Prof. Dr. Hans Werner Sinn
  Ich mag auch die Power-to-Gas-Phantasien auf der ingenieurwissenschaftlichen/ökonomischer Ebene erst dann wieder hören, nachdem die Naturwissenschaften schlüssig melden, dass die naturwissenschaftlichen Probleme in der netz-systemrelevanten Größenordnung gelöst sind. Zu Power to Gas “Energiewende – Wunsch und Wirklichkeit” Prof. Dr. Robert Schlögl, Direktor am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin. Link zum Vortrag ab Minute 11 starten:
  Das Insel-Pellworm RedoxFlow-Projekt ist gescheitert. ,,, udn das vor dem Hintergrund einer fehlenden Industrialisierung und einer ausgesprochen günstigen Lage. Also phantasieren wird jetzt, die Container-Tanks durch Kavernen zu ersetzen.