Ja

es ist möglich,

unseren gesamten Energiebedarf kostengünstig erneuerbar zu erzeugen und ihn gleichzeitig um 70% zu reduzieren. Der Weg dahin wird als Energiewende bezeichnet.

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Windfeld

Alle physikalischen und technischen Voraussetzungen dafür sind bekannt und vorhanden. Ein erneuerbares Energiesystem wird aus Windkraft und Photovoltaik bestehen, ergänzt durch Wasserstoff- und Wärmespeicher und stabilisiert durch Akkumulatoren. Der Wasserstoff wird in den Brennstoffzellen von Fahrzeugen genutzt, in stationären Brennstoffzellen zur Kraft-Wärme-Kopplung und für industrielle Prozesse (Stahlherstellung, Chemie…). Verbrennungskraftmaschinen wie Diesel- oder Ottomotore sowie Turbinen werden dabei aufgrund ihres schlechten Wirkungsgrades keine Verwendung mehr finden.

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Zehn grundlegenden Aussagen dazu lauten:

1. Ablauf: Die Energiewende besteht aus 3 Phasen. Anfangs kann jede Kilowattstunde einfach in die vorhandenen Netze  eingespeist werden. In der 2. Phase durchdringt erneuerbarer Strom über speicherbare Energieträger alle Energiesektoren. Die bis Ende der 1. Phase zunehmenden Fluktuationen im Stromnetz nehmen wieder ab, weil Speicher das schwankende Angebot aufnehmen. Erst in der 3. Phase übernehmen dann erneuerbare Energien auch die Engpasslieferung von Strom, welche bis dahin konventionellen Kraftwerken obliegt.

2. Energiequellen: Windenergie und Solarstrom werden zu Energiequellen für die gesamte Energieversorgung. Flächen gibt es ausreichend. Der Flächenbedarf von Windkraft oder Photovoltaik ist nicht grösser als als der Flächenverbrauch für die Braunkohlenverstromung. Eine Versorgung aus Energiepflanzen ist dagegen unmöglich.

3. Technik: Windkraftanlagen, Solarstromanlagen, die speicherbaren Energieträger Wasserstoff und Warmwasser,  elektrische Antriebe sowie Brennstoffzellen sind die technische Grundlage der Energiewende. Für den Transport der Energie stehen ausreichend Netze bereit: einerseits für sofort zu verbrauchende Energie das Stromnetz und andererseits für speicherbare Energieträger das Gasnetz, das Schienennetz und zuletzt auch das Straßennetz.

4. Kosten: Die Energiekosten, welche in Deutschland ca. 150-200 Mrd. Euro jährlich betragen, was einem mittleren Energiepreis von 5 ct/kWh entspricht, werden nicht steigen. Die Gewinnung erneuerbaren Stromes ist längst günstiger als der Neubau konventioneller Kraftwerke. Und erneuerbare Energie bringt erhebliche systembedingte Energieeinsparungen mit sich: zwei Drittel des heutigen Energiebedarfes entfallen im Zuge der Energiewende durch Wegfall von Kühlturmverlusten, Auspuffverlusten, durch den Ersatz von Kesseln durch Wärmepumpen sowie durch Dämmung und sonstige Effizienzgewinne. Damit bestehen durchaus Chancen, die Energiekosten durch erneuerbare Energien zu senken.

5. Speicher: Energiespeicher sind erforderlich, aber sie sind keine Stromspeicher. Die Speicherung von Energie wird sich von den heutigen Speichern (Pumpspeicher, Nachtspeicherheizungen, Gasspeicher, Tanklager, Kohlegruben) hin zur Speicherung erneuerbar gewonnener Energieträger entwickeln (Wasserstoffdrucktanks, Gassystem, Wärme- und Kältespeicher sowie chemische Speicher wie Akkumulatoren für Kurzzeitspeicherung). Die einzelnen Sektoren der Energiewirtschaft wachsen dabei zusammen.

6. Systemstabilität: Die Erzeugung von Wasserstoff und Warmwasser als speicherbare Energieträger stabilisiert das Energiesystem und glättet die natürlichen Fluktuationen der Stromerzeugung aus Wind und Sonne. Die Systemstabilität wird also durch das Wegspeichern der Fluktuation in Warmwasser- und Wasserstoffspeicher erreicht. Akkumulatoren im Stromsystem sind ebenfalls erforderlich, jedoch dienen sie nicht der Energiespeicherung, sondern der kurzfristigen Systemstabilität (Frequenzhaltung).

7. Netze: Für die Energieübertragung ist das vorhandene Strom- und Gasnetz unter Berücksichtigung bereits beschlossener Ausbaumaßnahmen weitgehend ausreichend. Dabei muss das Gasnetz allmählich auf Wasserstoff umgestellt werden.

8. Brennstoffzellen: Kostengünstig und massenhaft verfügbare Brennstoffzellen sind der letzte fehlende Baustein für die Energiewende. Ihr hoher Wirkungsgrad ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen und verringert damit den erforderlichen Ausbau erneuerbarer Energien deutlich.

9. Sektorkopplung: In der zweiten, jetzt beginnenden Phase der Energiewende durchdringt Strom aus Windkraft und Solaranlagen alle Energiebereiche (Sektoren): Heizen, Mobilität und Industrie. Dies wird als Sektorkopplung bezeichnet. Am einfachsten und schnellsten sind folgende Lösungen umzusetzen:

– die Erzeugung von Wärme (Power-to-Heat) bei Netzengpässen direkt an Windkraftanlagen,
– die Erzeugung von Wärme (Power-to-Heat) bei Netzengpässen in grossen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK),
– die Herstellung von Wasserstoff für Mobilität, insbesondere für Pkw und Wasserstoffzüge auf nicht elektrifizierten Strecken,
– die direkte Nutzung von erneuerbarem Strom für Bahnen und Elektrofahrzeuge und
– der Einsatz von Wärmepumpen in Verbindung mit Wärmespeichern
– die Herstellung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien in unmittelbarer Nähe industrieller Nutzer

10. Rückverstromung: Die Rückverstromung von erneuerbar gewonnenen Energieträgern hat heute noch keinen Sinn. Das ändert sich aus zwei Gründen erst in der dritten Phase der Energiewende:

  • einerseits stellen fossile Energien noch die erforderliche Leistung (Residuallast) bereit, falls erneuerbarer Strom nicht im Überfluss vorhanden ist, so dass kein Bedarf für eine Rückverstromung besteht
  • andererseits wird das erneuerbare Stromangebot (mit zunehmender Versorgung von Mobilität, Heizungen und Industrieprozessen aus Windkraft und Solarenergie) immer breiter und die Lücken, in denen nicht genügend erneuerbarer Strom zur Verfügung steht, werden immer kleiner, bis am Ende nur noch ca. 5-10% der Jahreszeit übrig bleiben.

Erst dann, wenn über 70% des gesamten Energieverbrauches bereits aus erneuerbarem Strom stammen, wird es Zeit, auch die Lücken mit erneuerbarer Energie zu schließen. Es ist noch ausreichend Zeit herauszufinden, wie nach Stilllegung der Großkraftwerke Engpässe überbrückt werden. Allein die heutige Biogasproduktion, zwischengespeichert im Erdgasnetz, wäre bereits ausreichend, um die verbleibenden Lücken für den Strombedarf (nicht aber für Mobilität und Wärme) zu füllen. Wahrscheinlicher aber ist, dass die Engpassbewirtschaftung aus Wasserstoff-Brennstoffzellen, stationär und durch Rückspeisung aus Fahrzeugen, erfolgen wird.

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Hinter den verschiedenen Menüpunkten dieser Seite verbergen sich die Zusammenhänge, Gründe, Zahlen und Beziehungen zum Verständnis der Energiewende. Auf jeden Fall gilt:

Ja, sie ist möglich.