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Über dieses Buch

Es ist höchste Zeit, daß die Diskussion um die künftige Energieversorgung wieder an Sachlichkeit gewinnt. Das Thema ist so wichtig für unsere Zukunft und so existentiell für die gesamte Biosphäre, daß alsbald die Weichen für einen weitreichenden Ersatz fossiler Energieträger gestellt werden sollten. Immer wieder fahren sich die Argumente für und wider regenerativer Energieträger - neben der Kernenergie die einzige zur Zeit realisierbare Alternative zu fossilen Brennstoffen - an Wirtschaftlichkeitsberechnungen fest, die je nach Standpunkt ganz verschieden ausfallen. Hier setzt das Buch an, indem es harte Daten liefert über die Potentiale aber auch die Kosten der verschiedenen Energieträger: Solarenergie, Windenergie, Biogas, nachwachsende Rohstoffe, land- und forstwirtschaftliche Reststoffe, Müllverwertung sowie Erdwärme und Wasserkraft. Stets wird dabei Bezug auf das Energiesystem Deutschlands genommen. Offensichtlich hat nicht überall jede Form der Erzeugung von erneuerbaren Energieträgern das gleiche Potential, außerdem ist es ökologisch sinnvoll, sie dezentral dort zu nutzen, wo sie erzeugt werden. Das Buch zeigt daher für ganz Deutschland auf, wo konventionelle durch regenerative Energieträger wirtschaftlich ersetzt werden können. Für eine ernsthafte Auseinandersetzung mit der Energieproblematik sind solche differenzierten und objektiven Informationen unerläßlich. Nur durch sie kann man der in der Beliebigkeit der Argumente erstarrten politischen Diskussion neue Impulse verleihen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung und Zielsetzung

Zusammenfassung
In den energiewirtschaftlichen Diskussionen werden die Möglichkeiten und Grenzen einer Nutzung des erneuerbaren Energieangebots seit fast zwei Jahrzehnten heftig und kontrovers diskutiert Dabei standen nach der ersten und insbesondere nach der zweiten Ölpreiskrise Aspekte im Vordergrund, die mit dem Begriff “Endlichkeit der fossilen Energieträger” beschrieben werden. Nach dem Ölpreisver-fall 1985/86 traten diese Aspekte in den Hintergrund. Zunehmend finden jedoch die — angeregt durch die Waldschadensdebatte — negativen Umweltfolgen, die mit der Nutzung der fossilen Energieträger verbunden sind, Eingang in das öffentliche Bewußtsein. Das zunehmend stärker diskutierte Für und Wider der regenerativen Energieträger wird deshalb derzeit mehr im Zusammenhang mit der Klimabzw. der Umweltproblematik gesehen. Unabhängig davon sind die potentiellen Möglichkeiten dieser Optionen für die lokale und kommunale Energieversorgung immer ein energiewirtschaftlich kontrovers diskutiertes Thema gewesen; dieser Aspekt wird oft mit dem Schlagwort der “Dezentralisierung der Energieversorgung” umschrieben.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

2. Solarthermische und photovoltaische Nutzung der Sonnenenergie

Zusammenfassung
Von der Vielzahl der Möglichkeiten, die eingestrahlte Energie der Sonne direkt zu nutzen, werden hier nur die Möglichkeiten und Verfahren diskutiert, die in der Bundesrepublik Deutschland technisch sinnvoll eingesetzt werden können. Darunter fallen solarthermische Systeme zur Niedertemperaturwär-megewinnung und photovoltaische Verfahren zur Stromerzeugung. Weitere Möglichkeiten, wie z. B. Parabolrinnen- oder Solarturmkraftwerke, Paraboloid- oder Solarteichanlagen, werden nicht betrachtet, da ein Einsatz dieser Techniken aufgrund der mangelnden (Direkt-)Strahlungsintensität in Mitteleuropa nicht sinnvoll erscheint. Auch werden passive Systeme, d. h. im wesentlichen bautechnische und architektonische Maßnahmen (u. a. transparente Wärmedämmung), nicht betrachtet, da ein nachträglicher Umbau des gegenwärtigen Gebäudebestandes nur in einem geringen Umfang zu erwarten ist.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

3. Nutzung der Windenergie

Zusammenfassung
Die Windkraft ist eine Energiequelle, die seit dem Altertum genutzt wird. Sie hat nach der ersten bzw. zweiten Ölpreiskrise erneut an energiewirtschaftlicher Bedeutung gewonnen; heute sind weltweit rund 200 000 Windkraftkonverter in Betrieb. Sie werden zum überwiegenden Teil zum Pumpen von Wasser und als mechanischer Antrieb eingesetzt. Nur rund 20 000 Anlagen arbeiten im Netzparallelbetrieb; sie haben eine maximale elektrische Leistung von rund 2 500 MW und speisen etwa 3,1 TWh/a an elektrischer Energie in die jeweiligen Netze ein. Von diesen weltweit installierten 20 000 Konvertern befinden sind ca. 16 000 Stück in Kalifornien; in Europa sind derzeit etwa 3 500 Konverter mit einer Leistung von ca. 530 MW und einer jährlichen Stromproduktion von rund 0,7 TWh/a installiert. Davon existieren rund 70 % in Dänemark, etwa 10 % in den Niederlanden und etwa 10 % in der Bundesrepublik Deutschland /3–24/.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

4. Stromerzeugung aus Wasserkraft

Zusammenfassung
Die Kraft des Wassers wurde schon vor mehr als 2 000 Jahren, z. B. an den Flüssen Nil und Euphrat, genutzt. Die in einem Flußlauf vorhandene Energie wurde zunächst mit Hilfe von Wasserrädern direkt in mechanische Energie umgewandelt und diente zum Heben von Wasser oder zum Mahlen von Getreide. Beispiele hierzu sind alte Schöpfanlagen zur Bewässerung, Mühlen oder Hammerwerke. Erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden einfache Turbinen entwickelt. Später sind an diese dann Generatoren zur Stromerzeugung angeschlossen worden. Die erzeugte elektrische Energie wurde zunächst nur in einem eng begrenzten Bereich um das Kraftwerk genutzt. Erst mit der technischen Möglichkeit, Strom relativ verlustarm über weite Strecken transportieren zu können, setzte sich die Nutzung der Wasserkraft in einem größeren Umfang durch. Dies gelang erstmals 1891 von einem Wasserkraftwerk in Lauffen am Neckar bis nach Frankfurt. Nun konnte auch die öffentliche Energieversorgung mit Strom aus Wasserkraft bedient werden.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

5. Energieträgerproduktion auf pflanzlicher Basis

Zusammenfassung
Neben Sonne, Wind und Wasser ist auch die Biomasse eine erneuerbare Energiequelle. Weltweit gesehen trägt die energetische Nutzung des Aufkommens an organischer Masse zu einem beachtlichen Teil zur Energieversorgung bei; dies gilt im besonderen im ländlichen Raum in den Ländern der Dritten Welt. Dabei handelt es sich aber strenggenommen nicht um eine Energiebereitstellung auf der Grundlage eines Energiepflanzenanbaus, wie er im folgenden analysiert wird. Der bewußte Anbau von Pflanzen zur Energiegewinnung — bisher im wesentlichen realisiert in den Industrieländern — befindet sich noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium; großtechnisch kommen die verschiedenen Möglichkeiten eines Energiepflanzenanbaus derzeit noch nicht zur Anwendung.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

6. Energetische Nutzung forstwirtschaftlicher Reststoffe

Zusammenfassung
Im Verlauf langer Zeiträume der Menschheitsentwicklung war Holz der wesentliche Energierohstoff. Dies hat sich erst mit der Industrialisierung geändert, als der fossile Energieträger Steinkohle an Bedeutung gewann. Mit der zunehmenden Nutzung von Erdöl — als dem heute primär genutzten Energieträger — ging der Anteil des Holzes an der gesamten Energiebereitstellung weiter zurück. In den Industrieländern spielt dieser Energieträger deshalb in der Energiewirtschaft (fast) keine Rolle mehr; Holz stellt jedoch für die Bau- und Möbel- sowie die Papier- und Zellstoffindustrie nach wie vor ein wichtiger Rohstoff dar. In den Ländern der Dritten Welt ist Holz zudem auch heute noch eine der wesentlichen Energiequellen.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

7. Ernterückstände der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion

Zusammenfassung
Bei der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion fallen — neben dem eigentlichen Hauptprodukt — auch Nebenprodukte (z. B. Stroh) an. Diese werden derzeit teilweise einer weiteren Verwertung zugeführt, jedoch insbesondere im nicht energetischen Bereich. Da es sich aber bei diesen Ernterückständen um eine zumindest durch eine Verbrennung nutzbare Zellulosemasse handelt, wären sie auch als Energieträger verwertbar. Damit wird bei den folgenden Ausführungen unter einer energetischen Nutzung von Ernterückständen aus der Landwirtschaft die Gewinnung von festen Energieträgern aus organischen Nebenprodukten der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion verstanden.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

8. Energetische Nutzung von Reststoffen der Tierhaltung

Zusammenfassung
Unter Sauerstoffabschluß entsteht aus organischer Masse in wässrigem Milieu durch die anaerobe Fermentation ein wasserdampfgesättigtes Mischgas, das sogenannte Biogas. Es ist aufgrund seines Methangehaltes brennbar und damit energetisch nutzbar. Weltweit ist die Bedeutung dieser Möglichkeit zur Energieerzeugung derzeit jedoch gering. Nur in einigen Entwicklungsländern (d. h. insbesondere in Indien und China) hat die Biogaserzeugung eine begrenzte Verbreitung gefunden. Durch die biochemische Umsetzung organischen Materials wird hier insbesondere in ländlichen Gebieten im begrenzten Rahmen eine Energieversorgung realisiert. In Europa hat die Biogaserzeugung aus den organischen Reststoffen der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung — mit Ausnahme von Dänemark — fast keine Bedeutung; hier sind nur wenige und vornehmlich im Eigenbau errichtete Anlagen im Betrieb (vgl. /8–6, 8–14, 8–15/). Dabei ist die Gewinnung von Biogas grundsätzlich eine vergleichsweise lang bekannte Technologie, die bereits vor mehr als 100 Jahren bei der Abwasserreinigung eingesetzt wurde.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

9. Organische Reststoffe aus Haushalten, Industrie, Gewerbe und kommunalen Einrichtungen

Zusammenfassung
Neben den organischen Reststoffen, die in der Forst- und Landwirtschaft sowie bei der Nutztierhaltung anfallen, entstehen in der Volkswirtschaft weitere organische Abfalle, die prinzipiell energetisch verwertet werden können. Ziel dieses Abschnittes ist es, die aus diesen organischen Reststoffen resultierenden Energiepotentiale zu bestimmen und die damit verbundenen Kosten zu analysieren.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

10. Nutzung der Erdwärme

Zusammenfassung
Die in der Erde gespeicherte Energie stellt ein unvorstellbar großes Energiereservoir dar, das — im Gegensatz beispielsweise zur Solar- und Windenergie — unabhängig von der Tages- und Jahreszeit, unabhängig von den meteorologischen Gegebenheiten und theoretisch auch unabhängig von der geographischen Lage immer zur Verfügung steht.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

11. Zusammenfassender Vergleich

Zusammenfassung
Ziel der Ausführungen in Kap. 2 bis 10 ist es, die technischen Energiepotentiale der jeweils untersuchten regenerativen Energieträger unter Berücksichtigung der regionalen Unterschiede darzustellen. Außerdem werden die mit der Nutzung dieses erneuerbaren Energieangebots verbundenen Energieträgerkosten und die korrespondierenden Nutzenergiebereitstellungskosten analysiert und diskutiert.
Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese

Backmatter

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