Vom Mythos der erneuerbaren Energien

von Martin Motl
Bild: Dr. J. Musehold

Vorhin haben mich mal wieder Öko-Jünger mit den Behauptungen genervt, Solar und Wind seien die modernsten Energieformen, Kernenergie sei veraltete Technik und KKW im Grunde nichts als Dampfmaschinen. Darauf wollte ich schon lang mal ne Antwort schreiben. Enjoy:

Seit Anbeginn der Menschheitsgeschichte manifestiert sich jeder Fortschritt in Sachen Energie durch die Nutzung von Energieträgern mit immer höherer Energiedichte.

Am Anfang stand die Nutzung von Sonnenenergie, Biomasse und Wind. Sonne und Wind sind extrem dünne Energieflüsse. Sonnenlicht liefert, übers Jahr gemittelt, global etwa 170 Watt pro Quadratmeter. Nur ca. ein Prozent dieser Sonnenenergie wird durch die natürliche Photosynthese umgewandelt. Damit braucht man theoretisch eine Grünfläche von fünfzig Quadratmetern, um auch nur eine einzige Glühbirne von 100 Watt dauerhaft brennen lassen zu können.

Bereits vor 20.000 Jahren rodeten Menschen ein Drittel des Baumbestandes von Europa, um ihren Energiebedarf zu stillen. Ein paar Tausend Jahre später machten es die Indianer in Nordamerika genauso. Die Auswirkungen auf die Umwelt waren dramatisch. Damals betrug die Weltbevölkerung aber nur ein paar Millionen Menschen. Jetzt haben wir bald 8 Milliarden – 1.000 Mal mehr. Wenn wir mit so vielen Menschen genauso leben würden wie damals, wären sämtliche Ökosysteme im Handumdrehen zerstört.

Bei der direkten Nutzung des Sonnenlichts durch Solarzellen ist der Ertrag zwar größer als beim Umweg über Photosynthese und Biomasse, aber dafür braucht man viel mehr Ressourcen für die Anlagen. Das Grundproblem bleibt: Der Energiefluss ist extrem schwach. Das ist natürlich auch gut so, denn sonst würden wir im Sommer am Strand alle verbrutzeln.

Die ersten Windmühlen gab es ebenfalls schon vor 4.000 Jahren. Eine moderne Zivilisation ließ sich damit nicht erschaffen oder aufrechterhalten. Wieder dasselbe Grundproblem: Mit dem extrem diffusen und dünnen Energiestrom, den bodennahe Winde mit sich führen, kann man einfach nicht viel anfangen. Man muss schier gigantische Mengen an Ressourcen und Land aufwenden, um auch nur einen winzigen Bruchteil davon einfangen zu können.

Mit diesem Problem hatte die Menschheit zu kämpfen, bis sie die Kohle entdeckte. Das entscheidende Fundament für die industrielle Revolution war weniger die Erfindung der Dampfmaschine als die Nutzbarmachung der Kohle als Energieträger. Dank dieser Entdeckung wurde eine Energiequelle verfügbar, die im Vergleich zum nur langsam nachwachsenden Rohstoff Holz schier unerschöpflich ist. In der Kohle steckt die über Jahrmillionen kumulierte Energie des Sonnenlichts. Es ist praktisch unmöglich, den enormen und weiter steigenden Energiebedarf der Weltbevölkerung durch Nutzung des dünnen Sonnenlichts und der auf der Erde herrschenden niedrigen Windgeschwindigkeiten zu decken. Kohle, Öl und Gas können das leisten. Erneuerbare Energien, die in Wahrheit vorsintflutliche Energien sind, aber nicht.

Der nächste Quantensprung bestand in der Entdeckung von Uran als Energieträger. Die Energiedichte von Uran ist so enorm, dass man sie sich kaum vorstellen kann: etwa 2 Millionen Mal höher als die von Kohle und 1 Million Mal höher als die von Öl. Dementsprechend winzig im Vergleich sind die Probleme bei der Förderung und die Menge an anfallendem Müll. Auch der Ressourcen- und Flächenverbrauch kerntechnischer Anlagen ist vernachlässigbar klein. Keine andere Energieform trägt so viel zum Umweltschutz durch die Schonung natürlicher Lebensräume bei. Aktuell sind ja Dinge wie Artensterben, Insektensterben oder Vogelsterben große Themen. Das hat häufig mit dem Habitatverlust zu tun, den der Flächenverbrauch menschlicher Aktivitäten mit sich bringt. Deshalb ist die ressourcen- und flächenmäßige Sparsamkeit der Kernenergie, die durch die gewaltige Energiedichte des Urans ermöglicht wird, so ein großer ökologischer Segen. Gegenüber Biomasse und fossilen Brennstoffen hat Kernenergie zudem den großen Vorteil, dass nichts verbrannt werden muss. Kernspaltung ist eine physikalische Reaktion, keine chemische. Deshalb gibt es keine Luftverschmutzung und keine Emission von Treibhausgasen. In all diesen Punkten ist Kernenergie ihren Vorgängern weit überlegen und daher die aktuell sauberste und fortschrittlichste Energiegewinnungsmethode überhaupt.

Seit der Aufklärung träumen romantische Technikfeinde und Antimodernisten davon, zu den Energieformen der Antike zurückzukehren (was sie der unwissenden Bevölkerung natürlich als Fortschritt verkaufen wollen). In ihren Augen würde das eine Harmonie zwischen Mensch und Natur wiederherstellen (welche es in Wahrheit natürlich nie gegeben hat, siehe den oben schon erwähnten Raubbau an Wäldern in der Steinzeit).

Viele halten Solar und Wind heute für neue Energiequellen. Tatsächlich sind sie zwei unserer ältesten. Der Vorgänger von Professor Mark Jacobson, der sich an der Stanford University aktuell für „100 Prozent erneuerbare Energien“ einsetzt, war ein Mann namens John Etzler. Etzler schlug bereits 1833 vor, gigantische Solarkraftwerke zu bauen, die Sonnenlicht mit Spiegeln auf Kessel werfen sollten. Zudem viele Quadratkilometer große Windparks und neue Pumpspeicherkraftwerke zur Stromspeicherung. Auch die Technik unserer modernen stromerzeugenden Solarmodule und Windkraftanlagen ist schon uralt. Sie stammt aus dem späten 18. Jahrhundert.

Während des gesamten 20. Jahrhunderts behaupteten Futuristen und Erfinder – und Medien berichteten leichtgläubig –, dass Solar, Wind und Batterien kurz vor technologischen Durchbrüchen stünden, dank denen sie die gesamte Zivilisation versorgen könnten. Hier ein paar Schlagzeilen der New York Times und anderer großer Zeitungen:

1891: „Solar Energy: What the Sun’s Rays Can Do and May Yet Be Able to Do“ — Der Autor merkt an, dass Solarenergie zwar noch nicht wirtschaftlich ist, aber „…the day is not unlikely to arrive before long…“
1923: „World Awaits Big Invention to Meet Needs of Masses“… „solar energy may be developed… or tidal energy… or solar energy through the production of fuel.”
1931: „Use of Solar Energy Near a Solution.” „Improved Device Held to Rival Hydroelectric Production”
1934: „After Coal, The Sun„ „…surfaces of copper oxide already available“
1935: „New Solar Engine Gives Cheap Power”
1939: „M.I.T. Will ‚Store‘ Heat of the Sun”
1948: „Changing Solar Energy into Fuel “Blocked Out” in GM Laboratory“ „…the most difficult part of the problem is over…”
1949: „U.S. Seeks to Harness Sun, May Ask Big Fund, Krug Says”

Schon in den 1930er-Jahren waren Journalisten von erneuerbaren Energien genauso begeistert wie heute. „Die Welt steht an einem Wendepunkt“, schwärmte 1931 ein Reporter der New York Times, „der die Zivilisation genau so revolutionieren könnte wie die Dampfmaschine von James Watt.“

In jedem Jahrzehnt entdeckten Wissenschaftler und Journalisten immer wieder von Neuem, wie viel Sonnenlicht auf die Erde fällt. „Selbst auf eine Fläche der Größe von Manhattan Island scheint so viel Energie, dass man damit alle Dampfmaschinen der Welt antreiben könnte“, berichtete The Washington Star 1891.

Seit jeher wurden die Fortschritte in der Chemie und den Materialwissenschaften gehypt. „Silberselenid ist der Stoff der Zukunft“, versicherte die New York Times ihren Lesern. 1948 forderte Innenminister Krug die Investition von „Hunderten von Millionen“ in Solarenergie, um ihr „enormes Potenzial“ nutzbar zu machen.

In diesem Jahrhundert sind die Ausgaben für Erforschung und Ausbau von Solar- und Windenergie regelrecht explodiert. Zwischen 2007 und 2016 wurden laut Bloomberg New Energy Finance (BNEF) 2 Billionen USD investiert. Jedes Jahr kommen 300 Milliarden hinzu.

Hat das die Solar- und Windenergie-Revolution nun endlich eingeläutet? Urteilen Sie selbst: Solar und Wind decken noch nicht einmal 2 Prozent des globalen Energieverbrauchs ab. In der Grafik der rote Balken ganz oben.

(Grafik: Global Total Primary Energy Supply: 1971–2015. Source: Redrawn by the author from International Energy Agency, Key World Energy Statistics 2017 and 2018. IEA Notes: 1. World includes international aviation and international marine bunkers. 2. Peat and oil shale are aggregated with coal. 3. “Other” Includes geothermal, solar, wind, tide/wave/ocean, heat and other.)

Der EROI-Vergleich (energy return on investment) verschiedener Energieträger sieht ungefähr so aus:

nach Weißbach et al. (2013)

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