Ist die Energiewende machbar? 2

3.1 . Ihr Machbarkeitskriterium 1: Nachfrageprognosen

Die Autoren kritisieren, dass einige Studien keine plausiblen Prognosen für den zukünftigen Strom- und Gesamtenergiebedarf verwenden. Sie behaupten insbesondere, dass die Reduzierung des globalen Primärenergiebedarfs nicht mit dem prognostizierten Bevölkerungswachstum und den Entwicklungszielen in Ländern vereinbar sei, in denen der Energiebedarf derzeit niedrig sei.

Niemand würde den Autoren widersprechen, dass jedes zukünftige Energieszenario mit dem Energiebedarf jedes Bürgers des Planeten kompatibel sein sollte. Eine Reduzierung des Strombedarfs, insbesondere wenn Wärme, Verkehr und Industrie elektrifiziert werden, dürfte ebenfalls nicht glaubwürdig sein. Beispielsweise sehen sowohl die im Papier kritisierten Szenarien von Greenpeace Energy [R]evolution [6] , [90] als auch WWF [5] einen deutlichen Anstieg des weltweiten Stromverbrauchs; Eine weitere aktuelle Studie [35] zu 100 % erneuerbarem Strom für den Globus prognostiziert eine Verdoppelung des Strombedarfs zwischen 2015 und 2050, was den Schätzungen der IEA für Strom entspricht [91] .

Die Autoren haben sich jedoch dafür entschieden, sich auf die Primärenergie zu konzentrieren, bei der die Situation komplizierter ist und es sicherlich plausibel ist, das Wachstum des Primärenergieverbrauchs von der Deckung des Energiebedarfs des Planeten zu entkoppeln. Viele Länder haben die Primärenergieversorgung bereits vom Wirtschaftswachstum abgekoppelt; Dänemark kann auf eine 30-jährige Erfolgsgeschichte bei der Reduzierung der Energieintensität seiner Wirtschaft zurückblicken [92] .

Hier gibt es mindestens drei Punkte: i) Der Primärenergieverbrauch sinkt automatisch bei der Umstellung von fossilen Brennstoffen auf Wind-, Solar- und Wasserkraft, da diese nach der üblichen Definition von Primärenergie keine Umwandlungsverluste aufweisen; ii) der Lebensstandard kann aufrechterhalten und gleichzeitig die Energieeffizienz gesteigert werden; iii) Auf erneuerbaren Energien basierende Systeme vermeiden den erheblichen Energieverbrauch beim Abbau, Transport und Raffinieren fossiler Brennstoffe und Urans.

Abb. 1 zeigt, wie der Primärenergieverbrauch durch die Umstellung auf erneuerbare Energiequellen sinken kann , ohne dass sich die erbrachten Energiedienstleistungen (blau) ändern. Unter Verwendung der von IEA, OECD, Eurostat und anderen verwendeten „Physical Energy Accounting Method“ oder der vom IPCC verwendeten „Direct Equivalent Method“ entspricht der Primärenergieverbrauch von Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen dem Heizwert, während für Wind Bei Solar- und Wasserkraft wird die Stromproduktion gezählt. Dies führt automatisch zu einer Reduzierung des Primärenergieverbrauchs des Stromsektors bei der Umstellung auf Wind, Sonne und Wasserkraft, da diese (nach dieser Definition) keine Umwandlungsverluste aufweisen.

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Abb. 1 . Primärenergieverbrauch (grau und grün) versus nützliche Energiedienstleistungen (blau) im heutigen versus morgigen Energiesystem . (Wiedergabe mit Genehmigung von [93] , Seite 86; basierend auf [94] ) (Zur Interpretation der Verweise auf Farben in dieser Abbildungslegende wird der Leser auf die Webversion dieses Artikels verwiesen.)

Im Wärmesektor dominieren heute fossil befeuerte Heizkessel die Wärmeversorgung; Auch hier entspricht die Primärenergie dem Heizwert der Brennstoffe. Bei Wärmepumpen wird die der Umgebung entnommene Wärme manchmal als Primärenergie gezählt [95] , [96] , manchmal nicht [5] ; Im letzteren Fall beträgt die Reduzierung des Primärenergieverbrauchs je nach Standort und Technologie 60–75 % [97] , wenn Wind-, Solar- und Wasserkraft genutzt werden. Auch die Kraft-Wärme- Kopplung wird den Primärenergieverbrauch senken. Darüber hinaus kann Fernwärme genutzt werden, um Niedertemperaturwärme zu recyceln, die andernfalls verloren gehen würde, beispielsweise überschüssige Wärme aus Industrieprozessen [98] , [99] , [100] . Bei Biomasse, solarthermischer Heizung und Widerstandselektroheizung aus erneuerbaren Energien gibt es im Vergleich zu fossil befeuerten Kesseln keine signifikante Reduzierung der Primärenergie.

Im Transportwesen führen die Energieverluste eines Verbrennungsmotors dazu, dass die Umstellung auf effizientere Elektrofahrzeuge, die mit Strom aus Wind-, Solar- und Wasserkraft betrieben werden, den Primärenergieverbrauch um 70 % oder mehr [46] bei gleicher Leistung senkt.

Nimmt man Statistiken der Europäischen Union aus dem Jahr 2015 [101] als Beispiel, so würde die Umsetzung der in Abb. 1 dargestellten Maßnahmen den Gesamtprimärenergieverbrauch um 49 % ² reduzieren , ohne dass sich die erbrachten Energiedienstleistungen ändern würden. (Der Endenergieverbrauch würde ebenfalls um 33 % sinken.) Eine Reduzierung der gesamten Primärenergie um 49 % würde eine nahezu Verdoppelung der Energiedienstleistungsbereitstellung ermöglichen, bevor der Primärenergieverbrauch zu steigen beginnt. Und das noch bevor Effizienzmaßnahmen und der Verbrauch aus der Kraftstoffaufbereitung berücksichtigt werden.

Die in diesem Beispiel vorgestellte Primärenergiebilanzierung verschiedener Energiequellen reicht bereits aus, um die Diskrepanzen zwischen den in Abb. 1 von [73] dargestellten Szenarien zu erklären , in denen der Median des globalen Primärenergieverbrauchs von Nicht-NGOs zwischen 2015 um rund 50 % ansteigt und 2050, während die NGOs Greenpeace und WWF leichte Reduzierungen sehen. Als Beispiel für eine Nicht-NGO-Projektion mit hohem Primärenergiebedarf stützen sich viele IPCC-Szenarien mit reduzierten Treibhausgasemissionen auf Bioenergie , Kernenergie und Kohlenstoffabscheidung aus der Verbrennung [102] , während dies bei den NGOs Greenpeace [6] und WWF [5] der Fall ist Hoher Anteil von Wind- und Solarenergie. Die IPCC-Szenarien sehen aufgrund konservativer Kostenannahmen weniger Investitionen in Wind- und Solarenergie vor, wobei einige Annahmen für Solar- PV zwei- bis viermal unter den aktuellen Prognosen liegen [103] , [34] ; Unter verbesserten Annahmen gehen einige Autoren davon aus, dass PV bis 2050 die weltweite Elektrizitätsversorgung mit einem Anteil von 30–50 % dominieren könnte [104] . Eine weitere Studie zu 100 % erneuerbarer Energie in allen Energiesektoren in Europa [22] geht von einem Rückgang der Primärenergieversorgung um 10 % im Vergleich zu einem Business-as-usual-Szenario für 2050 aus, mit größeren Reduzierungen, wenn synthetische Kraftstoffe für die Industrie ausgenommen werden.

Die Autoren entschieden sich dafür, sich auf den Primärenergieverbrauch zu konzentrieren, aber für erneuerbare Energien kann es sich, wie oben dargelegt, um eine irreführende Messgröße handeln (siehe auch die Diskussion in [96] ). Die Definitionen von Primär- und Endenergie sind für eine Welt geeignet, die auf fossilen Brennstoffen basiert. Was wirklich zählt, ist die Deckung des Energiebedarfs der Menschen (die blauen Kästchen in Abb. 1 ) und gleichzeitig die Reduzierung der Treibhausgasemissionen.

Als nächstes befassen wir uns mit der Energieeffizienz, die über den bloßen Wechsel der Brennstoffquelle hinausgeht. Es gibt viel Spielraum, um den Lebensstandard aufrechtzuerhalten und gleichzeitig den Energieverbrauch zu senken: verbesserte Gebäudeisolierung und -konstruktion zur Reduzierung des Heiz- und Kühlbedarfs, effizientere elektronische Geräte, effizientere Prozesse in der Industrie, bessere Stadtgestaltung zur geringeren Transportnachfrage, mehr öffentliche Verkehrsmittel und Einsparungen bei das höchste Emissionsverhalten. Diese Effizienzmaßnahmen sind machbar, aber es ist nicht klar, ob sie alle sozioökonomisch realisierbar sein werden.

Beispielsweise wurden in einer Studie für ein 100 % erneuerbares deutsches Energiesystem (einschließlich Wärme und Verkehr) [30] Szenarien betrachtet, bei denen der Raumwärmebedarf durch verschiedene Sanierungsmaßnahmen um 30 % bis 60 % reduziert wird . Eine andere Studie für kostenoptimale 100 % erneuerbare Energien in Deutschland [105] zeigt ähnliche Einsparungen bei der Primärenergie im Wärmesektor durch Effizienzmaßnahmen und den Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpen.

Der dritte Punkt betrifft die Vorlaufkosten konventioneller Kraftstoffe. Kürzlich wurde geschätzt, dass 12,6 % der gesamten Endenergie weltweit für den Abbau, den Transport und die Raffinierung fossiler Brennstoffe und Urans verwendet werden [36] ; Erneuerbare Szenarien vermeiden diesen kraftstoffbedingten Verbrauch.

Ein letzter kritischer Punkt: Auch wenn die zukünftige Nachfrage höher ist als erwartet, bedeutet dies nicht, dass 100 % erneuerbare Szenarien nicht realisierbar sind. Wie in Abschnitt 3.6 erläutert , ist das globale Potenzial für erneuerbare Energien um mehrere Faktoren höher als alle Nachfrageprognosen . Es gibt viel Spielraum für Fehler, wenn sich herausstellt, dass Prognosen das Nachfragewachstum unterschätzen: Eine Untersuchung des Jahresausblicks der US-Energieinformationsbehörde [106] ergab eine systematische Unterschätzung des Gesamtenergiebedarfs um durchschnittlich 2 % pro Jahr, nachdem andere Quellen berücksichtigt wurden Projektionsfehler; über 35 Jahre würde dies zu einer Unterschätzung um etwa den Faktor 2 führen (vorausgesetzt, andere Wachstumsquellen sind nicht übermäßig hoch); Vernünftige globale Potenziale für erneuerbare Energien könnten im Durchschnitt rund 620 TW erzeugen [3] , was einen Faktor 30 mehr ist als die Business-as-usual-Prognosen für einen durchschnittlichen globalen Endenergiebedarf von 21 TW im Jahr 2050 [36] .

3.2 . Ihr Machbarkeitskriterium 2a: Simulationszeitauflösung

Die Autoren betonen, dass es wichtig ist, mit hoher Zeitauflösung zu modellieren, damit alle Schwankungen der Nachfrage und der erneuerbaren Energien berücksichtigt werden. Sie vergeben einen Punkt für Modelle mit stündlicher Auflösung und drei Punkte für Modelle, die in Intervallen von bis zu 5 Minuten simulieren.

Es ist natürlich wichtig, dass die Modelle über eine ausreichende zeitliche Auflösung verfügen, um Schwankungen im Energiebedarf (z. B. geringerer Stromverbrauch um 3 Uhr morgens als um 15 Uhr) und Schwankungen in der Wind- und Solarenergieerzeugung zu erfassen, damit Ausgleichsbedürfnisse, Netze und andere Flexibilitätsoptionen berücksichtigt werden können richtig dimensioniert. Allerdings hängt die zeitliche Auflösung vom Betrachtungsgebiet ab, da kurzfristige Wetterschwankungen über große Entfernungen nicht korrelieren und sich daher ausgleichen. Dieses Kriterium sollte vielmehr lauten: „Die zeitliche Auflösung sollte der Größe des untersuchten Gebiets, den dort herrschenden Wetterbedingungen und der Forschungsfrage angemessen sein.“ Modelle für ganze Länder verwenden typischerweise stündliche Simulationen, und wir werden argumentieren, dass dies für die langfristige Energiesystemplanung ausreicht .

Warum hören die Autoren schließlich im 5-Minuten-Takt auf? Bei einer einzelnen Windkraftanlage könnte ein Windstoß die Einspeisung innerhalb von Sekunden verändern (die Trägheit des Rotors stoppt schnellere Veränderungen). Ebenso könnte eine Wolke ein kleines Solarpanel in weniger als einer Sekunde bedecken. Per Knopfdruck kann der Einzelne seinen Stromverbrauch ändern.

Der Grund dafür, dass eine Modellierung in diesem zeitlichen Detail nicht erforderlich ist, ist die statistische Glättung bei der Aggregation über einen großen Bereich mit vielen Erzeugern und Verbrauchern. Viele der Studien betrachten die nationale oder subnationale Ebene. Durch die stündliche Modellierung wird der Großteil der Schwankungen der Nachfrage und der variablen erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne in diesen Gebieten erfasst; Wenn genügend Flexibilität vorhanden ist, um die größten stündlichen Schwankungen zu bewältigen, ist auch genügend Flexibilität vorhanden, um etwaige Ungleichgewichte innerhalb einer Stunde auszugleichen. Abb. 2 zeigt Korrelationen in Variationen (dh die Unterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Produktionswerten) der Winderzeugung auf verschiedenen Zeit- und Raumskalen . ³ Änderungen innerhalb von 5 Minuten sind oberhalb von 25 km unkorreliert und glätten sich daher in der Aggregation. Weitere Analysen der substündlichen Windschwankungen über große Gebiete finden sich in [108] , [109] .

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Abb. 2 . Korrelation von Windvariationen für verschiedene Zeitskalen in Deutschland . (Wiedergabe mit Genehmigung und Daten von [110] , [111] ).

Bei der Solarphotovoltaik (PV) ist das Bild auf kürzeren Zeitskalen ähnlich: Änderungen auf der 5-Minuten-Ebene aufgrund von Wolkenbewegungen korrelieren nicht über große Gebiete. Bei 30 min bis 1 h kommt es jedoch zu korrelierten Veränderungen aufgrund des Sonnenstandes am Himmel oder dem Durchzug großräumiger Wetterfronten. Der Rückgang der PV-Leistung am Abend kann mit einer Auflösung von einer Stunde erfasst werden, und es stehen zahlreiche praktikable Technologien zur Verfügung, um dieses Rampenprofil anzupassen: Flexible Gasturbinen mit offenem Kreislauf können innerhalb von 5–10 Minuten hochfahren, Wasserkraftwerke können innerhalb von 5–10 Minuten hochfahren Minuten oder weniger, während Batteriespeicher und Bedarfsmanagement innerhalb von Millisekunden agieren können. Zum Herunterfahren können Solar- und Windkraftanlagen ihre Leistung innerhalb von Sekunden drosseln.

Die technische Literatur zur substündlichen Modellierung bestätigt diese Überlegungen. Mehrere Studien betrachten die Insel Irland, die eine besondere Herausforderung darstellt, da sie ein isoliertes Synchrongebiet ist, nur 275 km breit ist und eine hohe Winddurchdringung aufweist. Eine Energiesystemstudie für Irland mit einem hohen Anteil an Windkraft [112] variierte die zeitliche Auflösung zwischen 60-Minuten- und 5-Minuten-Intervallen und stellte fest, dass die 5-Minuten-Simulationsergebnisse zu Systemkosten führten, die nur 1 % höher waren als die stündlichen Simulationsergebnisse; Einschränkungen bei der Gerätebindung und höhere Rampen- und Taktraten könnten jedoch für ältere thermische Einheiten problematisch sein (jedoch nicht für die oben beschriebenen modernen, flexiblen Geräte). In ähnlicher Weise sehen [113] , [114] keine Machbarkeitsprobleme bei Zeitauflösungen unter einer Stunde, sondern einen höheren Wert für eine flexible Erzeugung und Speicherung, die dazu beitragen kann, zyklische Belastungen für ältere Wärmekraftwerke zu vermeiden. In [115] wurde der Unterschied zwischen stündlichen und 15-minütigen Simulationen in kleinen Fernwärmenetzen mit hoher Windkraftdurchdringung berücksichtigt und festgestellt, dass „die Unterschiede in der Stromerzeugung gering sind“ und „kein Bedarf besteht“. „Modellierung mit höherer Auflösung“.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich, da auf großen räumlichen Skalen die Schwankungen der aggregierten Last-, Wind- und Sonnenzeitreihen statistisch geglättet sind, keines der großräumigen Modellergebnisse wesentlich ändert, wenn von der stündlichen Auflösung auf 5-Minuten-Simulationen umgestellt wird. Die stündliche Modellierung erfasst die größten Schwankungen und ist daher für die Dimensionierung der Flexibilitätsanforderungen ausreichend. (Reserveleistung und das Verhalten des Systems in den Sekunden nach Fehlern werden in Abschnitt 3.5 gesondert besprochen .) Für kleinere Gebiete mit älteren, unflexiblen Wärmekraftwerken kann eine substündliche Modellierung erforderlich sein, da jedoch flexible Spitzenkraftwerke und -speicher wirtschaftlich bevorzugt sind In stark erneuerbaren Systemen ist die substündliche Modellierung auf lange Sicht weniger wichtig.

Simulationen mit Abständen von mehr als einer Stunde sollten je nach Forschungsfrage mit Vorsicht behandelt werden [116] .

3.3 . Ihr Machbarkeitskriterium 2b: Extreme Klimaereignisse

Die Autoren behalten sich einen Punkt für Studien vor, die seltene klimatische Ereignisse einbeziehen, wie zum Beispiel lange Perioden mit niedrigem Sonnenstand und niedrigem Wind oder Jahre, in denen Dürre die Produktion von Wasserkraft beeinträchtigt.

Perioden mit niedrigem Sonnenstand und niedrigem Wind im Winter, die länger als ein paar Tage dauern, können, sofern verfügbar, durch Wasserkraft, verteilbare Biomasse, Nachfragesteuerung, Importe, mittelfristige Speicherung, synthetisches Gas aus Power-to-Gas-Anlagen (Machbarkeit von) abgedeckt werden Jeder dieser Faktoren wird weiter unten separat besprochen) oder im schlimmsten Fall durch fossile Brennstoffe.

Unter dem Gesichtspunkt der Machbarkeit bedeutet dies nicht, dass diese Szenarien entkräftet werden, selbst wenn im schlimmsten Fall genügend disponible Kapazitäten zur Deckung der Spitzenlast vorgehalten würden. Die Autoren schreiben: „Die Gewährleistung einer stabilen Versorgung und Zuverlässigkeit bei allen plausiblen Ergebnissen … wird die Kosten und die Komplexität erhöhen.“ Wieder einmal ist aus einem Machbarkeitskriterium ein Machbarkeitskriterium geworden.

Was würde es also kosten, eine Flotte von Open-Cycle -Gasturbinen (OCGT) zu unterhalten, um beispielsweise Deutschlands Spitzenbedarf von 80 GW zu decken? Für die OCGT übernehmen wir die Kostenannahmen aus [117] : Übernachtungsinvestitionskosten von 400 €/kW, feste Betriebs- und Wartungskosten von 15 €/kW/a, Lebensdauer von 30 Jahren und Diskontsatz von 10 %. Die beiden letztgenannten Zahlen gehen von einer Annuität von 10,6 % der Übernachtungskosten aus, so dass die jährlichen Kosten pro kW 57,4 €/kW/a betragen. Bei einer Spitzenlast von 80 GW und einer angenommenen Verfügbarkeit der OCGT von 90 % betragen die jährlichen Gesamtkosten somit 5,1 Mrd. €/a. Deutschland verbraucht mehr als 500 TWh/a, sodass diese garantierte Kapazität weniger als 0,01 €/kWh kostet. Das sind lediglich 7,3 % der gesamten Stromausgaben in Deutschland (69,4 Mrd. € im Jahr 2015 [118] ).

Wir schlagen nicht vor, dass Deutschland eine OCGT-Flotte aufbaut, um seinen Spitzenbedarf zu decken. Hierbei handelt es sich um ein rhetorisches Gedankenexperiment im schlimmsten Fall, bei dem davon ausgegangen wird, dass keine Biomasse, Wasserkraft, Nachfragesteuerung, Importe oder mittelfristige Speicherung aktiviert werden können, und dennoch kostengünstig sind. Lösungen, die bereits im System vorhandenen Speicher nutzen, dürften sogar noch kostengünstiger sein. Einige OCGT-Kapazitäten könnten jedoch auch aus anderen Gründen attraktiv sein: Sie sind eine flexible Quelle für Aufwärtsreserveleistung und können für andere Hilfsdienste wie Trägheitsbereitstellung, Fehlerstrom, Spannungsregelung und Schwarzstart des Systems genutzt werden. Es kann sogar eine Kupplung auf die Welle gesetzt werden, um den Generator von der Turbine zu entkoppeln und es dem Generator zu ermöglichen, im Synchronkompensatormodus zu arbeiten, was bedeutet, dass er auch viele Hilfsdienstleistungen ohne Verbrennung von Gas bereitstellen kann (siehe die Diskussion über Hilfsdienstleistungen in Abschnitt 3.5 ). .

Der Betrieb des OCGT über einen zweiwöchigen Zeitraum mit wenig Sonne und Wind würde die Treibstoffkosten und möglicherweise auch die Netto-CO2-Emissionen erhöhen ₍ die Null wären, wenn synthetisches Methan mit erneuerbarer Energie hergestellt würde, oder niedrig wären, wenn das erzeugte Kohlendioxid wäre). erfasst und gespeichert bzw. verwendet werden). Eventuelle Emissionen müssen in Simulationen berücksichtigt werden, aber angesichts der Tatsache, dass extreme Klimaereignisse per Definition selten sind (zwei Wochen pro Jahrzehnt sind 0,4 % der Zeit; die Autoren sprechen sogar von Ereignissen, die nur einmal in 100 Jahren auftreten), werden ihre Auswirkungen es sein klein.

Eine aktuelle Studie über sieben verschiedene Wetterjahre (2006–2012), einschließlich extremer Wetterereignisse, in Europa für ein Szenario mit einer CO ₂ -Reduktion von 95 % im Vergleich zu 1990 bei Strom, Wärme und Verkehr [119] kam zu ähnlichen Schlussfolgerungen. Die Extremereignisse betreffen nicht alle Länder gleichzeitig, so dass beispielsweise Deutschland Extremereignisse durch Stromimporte aus anderen Ländern abdecken kann. Wenn aus politischen Gründen jedes Land verpflichtet ist, seine Spitzenlast landesweit abzudecken, betragen die Mehrkosten für die Kapazität höchstens 3 % der gesamten Systemkosten.

Bei Systemen, die auf Wasserkraft basieren, weisen die Autoren zu Recht darauf hin, dass Studien darauf achten sollten, trockenere Jahre in ihre Simulationen einzubeziehen. Abgesehen von den von ihnen angeführten Beispielen wurde die Wasserkraftproduktion Brasiliens in den letzten Jahren aufgrund von Dürreperioden eingeschränkt, und in Äthiopien, Kenia und Skandinavien gibt es periodisch trockenere Jahre, wo in letzterem der Zufluss auf 30 % unter dem Durchschnitt sinken kann [108]. ] .

In den meisten Ländern basieren die Szenarien jedoch auf Wind- und Solarenergie, und hier ist die verfügbare Stromkapazität des Wasserkraftwerks wohl genauso wichtig für den Ausgleich von Wind- und Solarenergie wie der jährliche Gesamtenergiebeitrag, insbesondere wenn Pumpen zum Auffüllen von Vorräten genutzt werden können die Wasserspeicher in Zeiten des Wind- und Sonnenreichtums [7] , [54] .

Beachten Sie, dass die Kernenergie auch unter geplanten und ungeplanten Ausfällen leidet, die sich bei Dürren und Hitzewellen verschlimmern , wenn die Wasserversorgung für flussgekühlte Kraftwerke entweder fehlt oder zu warm ist, um für ausreichende Kühlung zu sorgen [120] . Dieses Problem dürfte sich angesichts der steigenden Nachfrage nach Wasserressourcen und des Klimawandels noch verschärfen [120] .

Ab hier nur noch die weiteren Zwischenüberschriften.

3.4 . Ihr Machbarkeitskriterium 3: Übertragungs- und Verteilungsnetze

3.5 . Ihr Machbarkeitskriterium 4: Nebendienstleistungen

3.6 . Unser Machbarkeitskriterium 5: Kraftstoffquelle, die mehr als ein paar Jahrzehnte hält

3.7 . Unser Machbarkeitskriterium 6: Sollte sich nicht auf unerprobte Technologien verlassen

4 . Andere Probleme

4.1 . Machbarkeit von Speichertechnologien

4.2 . Machbarkeit von Biomasse

4.3 . Machbarkeit der Kohlenstoffabscheidung

4.4 . Lebensfähigkeit erneuerbarer Energiesysteme

4.5 . Machbarkeit der Kernenergie

4.6 . Weitere Studien zu 100 % erneuerbaren Systemen

4.7 . Orte, die bereits 100 % oder nahezu 100 % erneuerbare Energien nutzen

4.8 . Stromausfall in Südaustralien im September 2016

5 . Schlussfolgerungen

Danksagungen

Verweise

Mit 230 Quellenangaben

Zitat Ende.

So weit dieser wissenschaftliche Auszug.

Ich hoffe Ihr habt bis hier hin durchgehalten… Aber ich habe noch etwas:

Aber, aber, aber… höre ich schon die KRITIKER sagen.

Und was ist z.B. mit Hans Werner Sinn? Der hat zur Energiewende Vorträge gehalten und wichtige Artikel geschrieben, und der sieht das alles anders. Das zählt wohl nicht?

Darauf gibt es eine ganz eindeutige Antwort. Nein, es zählt tatsächlich nicht, solang er sich nicht mit seinen Beiträgen in die wissenschaftliche Debatte einklinkt. Und das hat er bisher nicht gemacht. Er pupst also sozusagen nur herum. Dagegen hatte die DIW seine Aussagen aufgegriffen und mit einer eigenen Studie widerlegt. Dieser Debatte hat er sich nie gestellt. Die Sache ist also eindeutig. Hier mehrere Kapitel aus Wikipedia zu Hans Werner Sinn’s unsinnigen Aussagen zur Energiewende. Zitat:

Energiepolitik

Im manager magazin bezeichnete Sinn im Jahre 2014 die Energiewende in Deutschland weg von der Atomkraft als ökologischen Irrweg und formulierte „Die einzige Hoffnung der Menschheit war die Atomkraft“.^[54] Auf verschiedenen Veranstaltungen hält Sinn regelmäßig kritische Vorträge zur deutschen Energiewende. Er entwickelte in seinem Buch Das grüne Paradoxon eine angebotsseitige Klimatheorie, die im Kern besagt, dass wenn es nicht gelinge, die Förderung von Öl, Gas und Kohle (“Ressourcenextraktion”) zu reduzieren, Maßnahmen zur Einschränkung der Nachfrage nach fossilen Brennstoffen irrelevant für das Klima seien. Das Buch wurde auch ins Englische übersetzt^[55] und hat zu einer breiten internationalen Diskussion geführt.^[56] Sinn stellt zwar den deutschen Weg zur Energiewende in Frage,^[57][58] aber bejaht die Notwendigkeit einer Energiewende an sich. Dazu empfiehlt er einen weltweiten Emissionshandel sowie den weltweiten Übergang zu einem System der Quellensteuern für Kapitalerträge, um den Ressourcenbesitzern den Anreiz zu nehmen, ihre Bodenschätze in Finanzvermögen zu verwandeln.

In seinem Aufsatz Buffering Volatility^[58] kam Sinn 2017 zum Ergebnis, dass es trotz der Reduktion des Speicherbedarfs durch einen vollständigen Stromverbund von den Alpen bis nach Norwegen nicht möglich sei, mehr als einen Marktanteil von 50 % für Wind- und Solarstrom zu erreichen, wenn man die Pufferung durch Pumpspeicherkraftwerke vornehme und auf eine Abregelung der den Verbrauch überschießenden Stromspitzen verzichte. Wissenschaftler des DIW kritisierten Sinns Ausführungen im selben Fachjournal und hielten ihm unter anderem vor, bei seiner Methodik implizite Annahmen getroffen zu haben, die erhebliche Auswirkungen auf die Ergebnisse hätten. Deshalb wichen seine Ergebnisse von anderen Studien zum Thema ab. Dabei replizierten die Wissenschaftler Sinns Methodik, ohne aber auch bestimmte Prämissen von ihm zu übernehmen, was die Ergebnisse laut den Autoren deutlich veränderte. So führe z. B. Sinns Prämisse, im Widerspruch zum etablierten Forschungsstand gänzlich auf Abregelungen zu verzichten, zu einem deutlich überhöhten Speicherbedarf, da unter dieser Annahme jede einzelne kWh Wind- und Solarstrom gespeichert werden müsse. Dies führe unter anderem dazu, dass seine Ergebnisse bezüglich des notwendigen Ausbaus von Stromspeichern, um ein bis zwei Größenordnungen über den Ergebnissen anderer Studien lägen. Tatsächlich sei es aber wirtschaftlicher, einen Teil erneuerbarer Erzeugungsspitzen abzuregeln als sie gänzlich zu speichern. Dadurch sei es möglich, mit viel weniger Speichervolumen auszukommen. Die Autoren kommen zu dem Fazit, dass „der Bedarf an elektrischen Energiespeichern den weiteren Ausbau variabler erneuerbarer Energien nicht begrenzt“. Sinns von einer Vielzahl anderer Studien abweichende Ergebnisse kämen deshalb zustande, weil er nur „corner solutions“ berücksichtige, d. h. entweder gar keine Speicher ansetze, was zu massiven Abregelungen führe, oder überhaupt keine Abregelungen zulasse, was wiederum zu einem sehr hohen Speicherbedarf führe. Kosteneffizient sei jedoch die Kombination verschiedener Möglichkeiten. Zudem betonen die Autoren, dass der Bedarf an Stromspeichern weiter gesenkt werden könne, indem weitere Flexibilitätsoptionen wie die Kopplung des Stromsektors mit dem Wärme- und Verkehrssektor oder die Erzeugung von Wasserstoff genutzt würden.^[59]

Klimapolitik

Sinn kritisierte 2008 in seinem Buch Das grüne Paradoxon, dass sich Politik und Theorie fast ausschließlich mit der Nachfrageseite des Kohlenstoffmarktes befassten und das Angebot vernachlässigten. Tatsächlich nütze es aber nichts, wenn eine Gruppe von Ländern die Nachfrage nach fossilen Brennstoffen reduziere, da die Anbieter ihre Mengen dann andernorts auf der Welt zu niedrigeren Preisen verkauften. Was aus dem Boden herauskomme, werde auch verbrannt – wenn nicht in Europa, dann anderswo. Trotz erheblicher Anstrengungen zur Reduktion der Nachfrage in Europa sei es bis zu diesem Zeitpunkt (Jahr 2007) noch nicht zu einer Senkung der weltweit ausgestoßenen Mengen an CO₂ gekommen. Der Ausstoß an CO₂ steige leider vielmehr unvermindert an.^[60][61]

Das „grüne Paradoxon“ besteht nach Sinn in dem Umstand, dass die Besitzer der Ressourcen die Ankündigung der Energiewende als drohende Marktvernichtung interpretieren und deshalb darauf mit einer Beschleunigung der Ressourcenextraktion reagieren.^[62][63] Dies berge die Gefahr, dass der Klimawandel sogar noch beschleunigt werde. Länder, die nicht an den Nachfragebeschränkungen teilnehmen, haben demnach einen doppelten Vorteil. Sie können nicht nur den Kohlenstoff verbrennen, der von den „grünen“ Ländern freigegeben wird („leakage effect“), sondern zusätzlich die Kohlenstoffmengen, die die Anbieter entsprechend dem „grünen Paradoxon“ vorzeitig aus der Erde holen.^[64][65]

Sinn unterstützt die Forderung des Nobelpreisträgers William D. Nordhaus zur Gründung eines internationalen Klimaklubs und hat eine Vorform eines solchen Klubs unter dem Namen „Super-Kioto“ bereits 2008 selbst in seinem Buch Das Grüne Paradxon vorgestellt^[66]. Die Mitgliedschaft müsse dann die Verpflichtung zu bindenden Mengenbeschränkungen beim CO₂-Ausstoss umfassen. Mitglieder sollten den Vorteil des Freihandels genießen, von dem Nichtmitglieder ausgeschlossen sein müssten. Damit die Mitgliedschaft in einem Klimaklub hinreichend attraktiv sei, müsste er jedoch genügend Länder umfassen.

Im Februar 2023 kritiserte Sinn mit drastischen Worten die Vorstellung, dass der einseitige (unilaterale) Ausstieg Deutschlands und Europas aus der CO₂-Emission für die übrige Welt eine Vorbildfunktion haben würde. Er nannte dies eine „extremistische Klimapolitik“ und bezeichnete sie als „ein Negativbeispiel für die ganze Welt“. China und andere Schwellenländer würden „einen Teufel tun, uns zu folgen, wenn wir unsere Unternehmen mit Energieverboten aus dem Land jagen und den Lebensstandard der Bevölkerung ruinieren“. Das Gerede von der Vorbildfunktion und den Wettbewerbsvorteilen, die wir durch diese Politik angeblich generierten, sei Propaganda. Ferner forderte Sinn eine Kehrtwende der deutschen Außenpolitik. Berlin müsse „sofort mit einer neuen Entspannungspolitik gegenüber den großen Mächten dieser Erde beginnen“, den „außenpolitischen Moralismus unterlassen und den Ausgleich mit China suchen“. Die Erderwärmung zu bremsen sei wichtiger als die Frage, wo welche Ländergrenzen gezogen werden. Die würden laut Sinn „sowieso überrannt, wenn es auf der Erde zu heiß würde“. Daher sei es wichtig, „einen weltumfassenden Klimaklub mit den USA, China und Indien schnell zu gründen“^{[67][68][69][70]}.

Sinn behauptete Anfang August 2023 in der Bild-Zeitung, dass die Energiewende und der nationale Klimaschutz die aktuelle Situation verschlimmere.^[71] Angesichts des in der EU 2035 anstehenden Endes für neue Benzin- und Dieselautos sagte er: „Per saldo beschleunigt sich also der Klimawandel wegen des Verbrennerverbots.“ Die Maßnahme sei unnütz und ruiniere die deutsche Automobilindustrie, senke den Lebensstandard und subventioniere andere Länder, insbesondere China. Sollte Deutschland künftig weniger Öl kaufen, lande mehr davon auf den Weltmärkten und werde von anderen gekauft. Das gelte genauso für Kohle und andere fossile Brennstoffe. Der CO₂-Ausstoß könne nur reduziert werden, wenn alle Staaten mitmachten. Sinn hielt es angesichts möglicher Ausfälle für fahrlässig, alleine auf den Ausbau der erneuerbaren Energien zu setzen, denn man könne „die Energiewende leider nicht ohne fossile Energieträger bestreiten, weil wir auf die Kernkraft verzichten“.^[71] Er wiederholte diese Thesen Ende August in der FAZ.^[72]

Widerspruch erntete Sinn von Lion Hirth, der auf „zahllose wissenschaftliche Studien“ und „Leute wie RWE-Boss Krebber“ verwies, nach denen Sonne und Wind im Zusammenspiel mit Netzen, Speichern und einem intelligenten Strommarkt eine sichere Stromversorgung garantierten. Sinns Behauptungen erinnerten ihn „an die Kampagnen der Energiekonzerne aus den 1990ern“. Auch Monika Schnitzer konnte Sinns Argument nicht nachvollziehen: „Selbst wenn die ölexportierenden Länder ihr Öl weltweit billiger vermarkten, heißt das nicht, dass sie insgesamt mehr fördern als bisher, der Klimaschaden wird also nicht größer.“ Das Verbrennerverbot schade ebenfalls nicht der deutschen Autoindustrie. Die Politik setze im Gegenteil zu zögerlich auf den Umstieg und die Industrie werde nicht konsequent umgebaut. Veronika Grimm erkannte bei Sinn jedoch einen relevanten Aspekt, wenn dieser international koordinierten Klimaschutz präferiere. Moritz Schularick hielt Sinns These, „dass der CO₂-Ausstoß in Europa wegen des deutschen Atomausstiegs und der Kohleverfeuerung ansteige“ für nicht haltbar, was am funktionierenden europäische Emissionshandel liege. Erneuerbare Energien seien zudem „derart wettbewerbsfähig, dass sie auch woanders auf der Welt fossile Energieträger verdrängen“.^[73][74] Claudia Kemfert sagte zu Sinns These, dass ein Verbrenner-Ausstieg in Deutschland die Klimakrise verschlimmern würde: „Das Gegenteil ist der Fall.“ Sinns These solle „in der Tat nur dazu führen, dass Politiker und Öffentlichkeit verunsichert werden.“^[75]

Elektromobilität

In dem 2019 veröffentlichten Artikel Kohlemotoren, Windmotoren und Dieselmotoren: Was zeigt die CO₂-Bilanz?^[76][77] kommen Christoph Buchal von der Forschungsstelle Jülich, Heinz-Dieter Karl und Hans-Werner Sinn zu dem Schluss, dass Elektroautos beim gegebenen deutschen Strommix im günstigsten Fall eine CO₂-Bilanz hätten, die mit Dieselmotor-Autos vergleichbar sei. Konkret verglichen wurden das Tesla Model 3 Long Range Dual Motor mit einem Mercedes-Benz C 220 d (OM 654).

Die Schlussfolgerung der Studie wurde anschließend in Medien und von Wissenschaftlern aufgegriffen und teils heftig kritisiert;^[78][79] unter anderem nahm eine 2019 in der Fachzeitschrift Joule publizierte Studie Sinns Arbeit als Referenz, um speziell an ihr die üblichen Mängel bei Prämissen und Methodik von solchen Studien darzustellen, die E-Autos nur geringe Umweltvorteile attestieren.^[80] Sinns Studie enthielte gemäß öffentlich geäußerter Kritik etliche Fehlannahmen. So sei u. a. mit Verbrauchsangaben des NEFZ-Fahrzyklus gearbeitet, anstatt des deutlich realitätsnaheren WLTP-Fahrzyklus.

Im April 2019 unterstellte Stefan Hajek, Autor der Wirtschaftswoche ihm sogar absichtliche Voreingenommenheit zu Gunsten des Dieselmotors: „Es drängt sich der Verdacht auf, dass ein bestimmtes Ergebnis zu Gunsten des Diesels erreicht werden sollte. […] Die Studien von Paul Scherrer Institut, Fraunhofer, ICCT und Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft, Agora Energiewende […] dürften der Wahrheit sehr viel näher sein.“^[79] Sinn und Buchal antworteten der Kritik in einem Gastbeitrag in der FAZ.^[81][82]

Und dennoch wird es weitere Kritische Stimmen geben. “Die Energiewende ist doch Unsinn weil sie den Leuten das Geld aus der Tasche zieht. Und ganz klar steckt dahinter eine Lobby”.

Sorry, Leute das ist kompletter Unsinn. Welche Lobby sollte denn dahinter stecken? Die Solarlobby aus Deutschland, Europa etwa? In Deutschland gibt es keine blühende Solarszene mehr, denn fast alle Hersteller sind aus Deutschland verschwunden, weil es eine inszenierte Solarpleitewelle im Jahr 2012 gab, die dazu führte, dass auch 100.000 Solarbetriebe pleite gingen. In Europa sieht das nicht anders aus. Wir wären also längst viel weiter.
In der Windkraftszene hatten wir ein ähnliches Vorkommnis. Im Jahr 2018 brach die Nachfrage nach Windrädern fast komplett zusammen und das hat ebenso zu Massenentlassungen geführt. Und jetzt sollen die alle Lobbyarbeit machen? Das ist vollkommen unglaubwürdig.

Und was es dann etwa sie Solarlobby auch China? Ich denke nicht. China hat die Massenproduktion von Solarmodulen unglaublich ausgeweitet, sodass sich diese Module in Deutschland heute jeder leisten kann. Sei es für ein Balkonkraftwerk oder eine Anlage auf dem Dach. Diese Anlagen lohnen sich derart gut, sodass man seine Energie nirgendwo anders billiger kaufen kann. Das haben jetzt auch die Betriebe, von Kleinbetrieben über den Mittelstand bis zu den großen Konzernen erkannt.

Ja dann ist es eben die Energiewirtschaft und die Stromkonzerne die das wollen und Solar- und Windanlagen massenhaft ausbauen und uns den Strom teuer verkaufen. Auch das stimmt so nicht. Sie haben sehr wenig in eigene Solar- und Windanlagen investiert, wie die Grafik es belegt. Dennoch verkaufen sie uns den Strom aus der Einspeisung von Solar- und Windanlagen sehr teuer. Sie haben übrigens so wenig selbst installiert, weil die die Energiewende verhindern wollen. Die großen Strom- und Energiekonzerne haben überhaupt kein Interesse daran, denn damit würden sie sich ja ihr eigenes Grab schaufeln. Sie haben aber alles dafür getan, dass die Strompreise schön teuer sind damit die Leute nicht an die Energiewende glauben.

Diese Grafik zeigt ganz klar das geringe Interesse der großen Stromkonzerne “Große drei”, Eon, RWE und Vattenfall” an der Energiewende.

Sonnige Grüße

Klaus Müller
Energiewende-Rocken

Diskutiert mit in der Facebook-Gruppe Energiewende-Rocken