Die Zukunft unserer Energieversorgung

Eigentlich besteht auf der Welt ein Bedarf an Endenergie, die jeder von uns nach seinen Bedürfnissen in Nutzenergie umwandelt. Trotzdem ist es üblich, den Energiebedarf mithilfe der Primärenergie zu messen, denn die Messung der Primärenergie ist relativ einfach: Sie ergibt sich zum Beispiel aus der Menge des geförderten Erdöls oder der Menge der abgebauten Kohle. Im Fall fossiler Energie besteht mengenmäßig kein größerer Unterschied zwischen Primärenergie und Endenergie (siehe Gleichung (2.46)), wohl aber im Fall erneuerbarer Energien (siehe Gleichung (2.55)).

In diesem Kapitel werden wir uns mit drei Entwicklungen beschäftigen, nämlich der

Welche Energievorräte besitzt die Welt, die zur Versorgung mit Primärenergie genutzt werden könnten? Wir werden uns mit dieser Frage in den folgenden Abschnitten beschäftigen und anschließend überlegen, wie lange der Vorrat dieser Quellen noch reicht, wenn der prognostizierte Energiebedarf zugrunde gelegt wird.

In diesem Kapitel werden wir die Fähigkeit der erneuerbaren Energien untersuchen, einen wesentlichen, wenn nicht gar den dominanten Beitrag zur zukünftigen Energieversorgung der Welt zu leisten. Unter erneuerbaren Energien verstehen wir alle Energieressourcen, deren Mächtigkeit praktisch unerschöpflich ist, für die also im Prinzip W_∞ = ∞ gilt. Damit ist allerdings noch keine Aussage gemacht über den Wert oder das Potenzial, den oder das eine Energieressource W für unsere Versorgung mit Energie besitzt.

Dass erneuerbare Energien bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts nur einen Deckungsgrad von 15%, statt der erforderlichen 60%, erreichen, ist das Ergebnis einer realistischen Analyse ihrer physikalischen Eigenschaften und widerspricht sicherlich den utopischen Vorstellungen, welche in der deutschen Öffentlichkeit heute noch vorherrschen. Diese Analyse verwendet die global gültigen Wirkungsgrade η_Wd, obwohl es realistisch wäre, die Standort abhängigen Nutzungsgrade ζ_Wd zu verwenden. Denn die Unterschiede können gewaltig sein.

Wir haben uns daran gewöhnt, dass die für unser tägliches Leben notwendige Endenergie immer und ohne Beschränkungen zur Verfügung steht, also zu jedem Zeitpunkt und in der Menge vorhanden ist, die wir benötigen. Dass dem so ist, liegt daran, dass die fossilen Energieträger, auf denen unsere Energieversorgung jetzt noch basiert, einen enorm großen Energiespeicher bilden, einen Speicher für chemische Energie. Ist dieser Energiespeicher in wenigen Jahrzehnten geleert, muss er durch andere Formen von speicherbarer Energie ersetzt werden. Für Viele sind die erneuerbaren Energien, die wir in den beiden letzten Kapiteln behandelt haben, die erwünschte Alternative. Aber erneuerbare Energien stehen nicht immer und ohne Beschränkung zur Verfügung, wenigstens die Solarenergie und die Windenergie unterliegen starken Fluktuationen. Unser Anspruch auf eine kontinuierliche Energieversorgung erfordert darum, dass für diese Formen der erneuerbaren Energien die notwendigen Speicher entwickelt werden, welche die fossilen Energiespeicher ersetzen können. Und weiterhin: Wegen des großen Flächenbedarfs von Solarund Windenergie kann die Wandlung in Endenergie nicht nur in der Nähe von Industrie- und Bevölkerungszentren durchgeführt werden. Dann entsteht zusätzlich zu dem Speicherproblem auch ein Transportproblem. Der Energietransport über große Entfernungen von mehr als 10000 km muss möglich sein, so wie er schon heute für fossile Energien mit Schiffen und Rohrleitungen bewerkstelligt wird. Damit kommen auf die Bewohner aller Länder, unabhängig von ihrem augenblicklichen Entwicklungsstand, bisher unbekannte Probleme zu. Gibt es für diese Probleme Lösungen?

Unsere heutige Energieversorgung hängt davon ab, dass Energie über weite Strecken transportiert werden kann. Es mag uns nicht immer bewusst sein, aber der Transportprozess begann bereits mit dem Aufbau der fossil biogenen Energieträgern vor Millionen von Jahren. Diese sind durch Fotosynthese aus der Solarenergie entstanden, die mithilfe der Strahlung von der Sonne zur Erde transportiert wurde. Und heute transportieren wir die in den fossilen Energieträgern gespeicherte Energie um den ganzen Erdball, überwiegend mit Schiffen und Rohrleitungen. Dieser Transport wird dadurch erzwungen, dass fossile Energien in konzentrierter Form nur an ausgesuchten Standorten in der Erdkruste zu finden sind. Wie sehr wir vom Energietransport abhängen, kann man sich ausmalen, wenn wir uns zum Beispiel vorstellen, es gäbe keine Tankschiffe mehr.

In diesem Buch werden die Probleme der Energieversorgung global, also nicht länderbezogen, behandelt. Diese Behandlung ist angemessen und erforderlich: Vordergründig, weil die Energie eine physikalische Größe ist und physikalische Gesetze globale Gültigkeit besitzen. Hintergründig, weil die Globalisierung von Volkswirtschaften eine Tatsache und dafür verantwortlich ist, dass globale Konflikte, die das 20. Jahrhundert prägten, bisher nicht mehr aufgetreten sind. Trotzdem existieren gemäß der Abbildung 3.2 enorme Schwankungen im normierten Primärenergiebedarf (P EB/n, siehe Kapitel 3.1) verschiedener Länder, welche andere, als physikalische Ursachen haben. Aus globaler Sicht ergibt sich die einfachste Möglichkeit des Energiesparens aus einer Nivellierung dieser Schwankungen auf niedrigem Niveau. Die ist aber nicht der Ausgangspunkt für die Analysen in diesem Buch, obwohl es sich als Folge dieser Analysen durchaus ergeben kann.

Mit dem Buchtitel “Die Zukunft unserer Energieversorgung” verbinden die meisten Leser wahrscheinlich die Erwartung, dass am Schluss des Buchs ein Vorschlag steht, mit welchen Energieträgern der Primärenergiebedarf des 21. Jahrhunderts gedeckt werden kann. Dieser Erwartung wird das Buch nicht gerecht, und das aus verständlichen Gründen: Eine Vorhersage über Gegebenheiten in der Zukunft benutzt mathematische Methoden und berechnet die Entwicklung auf der Basis von unveränderlichen Tatsachen und den veränderlichen Gegebenheiten der Gegenwart. Bei letzteren spielen menschliche Gewohnheiten, die sich in der Vergangenheit herausgebildet haben, eine bedeutende Rolle. Und die in diesem Buch errechneten Vorhersagen ergeben, dass eine dieser Gewohnheiten, nämlich der uneingeschränkte und ausreichende Zugang zu den Primärenergieträgern, in Zukunft nicht mehr gewährleistet ist.