Energiezukunft: eine kritische Betrachtung der heutigen Bemühungen

Energiezukunft: eine kritische Betrachtung der heutigen Bemühungen

Die Energiezukunft bewegt uns alle, da wir unterdessen begriffen haben, dass die Menschheit wahrscheinlich nicht überleben kann, wenn wir nicht in nützlicher Frist darauf verzichten, das vor Millionen oder Milliarden von Jahren in der Erdkruste gebundene CO2 an den Tag zu fördern, um es anschliessend meist durch einen Verbrennungsprozess in die Atmosphäre entweichen zu lassen.

Es erscheint nicht sehr sinnvoll, CO2 aus der Erdkruste herauszuholen und es nachher wieder hineinzupressen. Dies ist ohnehin bis anhin nur in speziellen Situationen möglich und extrem teuer. Es ist viel effizienter, dieses Geld in die erneuerbare Energieproduktion – Photovoltaik, Wind, Wasserkraft, Biomasse – zu investieren und somit CO2 gar nicht erst aus der Erdkruste herauszuholen. 

Kostenvergleich macht keinen Sinn

Wasserspeicherkraftwerke, chemische Batterien oder synthetische Methan- oder Wasserstofferzeugung unter anderem können den unregelmässigen Anfall dieser Energien auch saisonal ausgleichen. Aber auch die Kernspaltung emittiert kein CO2. Es ist daher nicht sehr sinnvoll, sicher funktionierende Kernkraftwerke stillzulegen, solange noch irgendwo in einem Energieverbund – zum Beispiel dem europäischen – Kohlekraftwerke am Netz sind. Ein unwahrscheinlicher Nuklearunfall in einem solchen Kernkraftwerk wäre zwar lokal eine Katastrophe, zu viel CO2 in der Atmosphäre ist aber eine sichere Katastrophe für die gesamte Menschheit. Da die weitere Zunahme des CO2 in der Atmosphäre für das Überleben der Menschheit wohl keine Option ist, ist ein Kostenvergleich der konkurrierenden Energieerzeugungen sinnlos.

Da die Schweiz an das europäische Stromnetz angehängt ist und der Import auch von Kohlestrom zunimmt, muss die Energiezukunft der Schweiz innerhalb dieses Netzes optimiert werden. Die European Environment Agency zeigt folgende Aufteilung der europäischen Treibhausgas (GHG)-Emittenten in CO2-Äquivalenz:

Quelle: National emissions reported to the UNFCCC and to the EU Greenhouse Gas Monitoring Mechanism provided by Directorate-General for Climate Action (DG-CLIMA).

Alternativen zur Kohlekraft

Nicht überraschend kommen 30 Prozent zur der Erzeugung elektrischer Energie und Wärme von fossilen Brennstoffen, mehrheitlich Kohle. Solange Kohlekraftwerke an einem Netz sind, macht es keinen Sinn, Wärme elektrisch mit Wärmepumpen oder über Wiederstände zum Beispiel zum Kochen zu erzeugen. Direkte Heizung mit Erdgas emittiert weniger CO2 und mit Biogas überhaupt keines. Biogas, erzeugt aus organischen Abfällen wie Ernterückständen (besser als aus frisch erzeugten Nahrungsmitteln) oder im Meer gefarmten Algen, ist CO2 neutral. 

Aber auch die in KVAs in der Schweiz mit Kunststoff als Stützenergie verbrannten organischen Abfälle würden besser in Kompostieranlagen und über das Abwasserleitungssystem in Abwasserreinigungsanlagen zu Biogas verarbeitet, das – im Gegensatz zu fossiler Heizwärme – das ganze Jahr hindurch fossiles CO2 ersetzt. 

Obschon der Verkehr etwa 20 Prozent der europäischen GHG emittiert, ist es nicht sinnvoll, den Verkehr jetzt zu elektrifizieren, denn je mehr Verbrennungsmotoren durch Elektromotoren ersetzt werden, je länger müssen noch Kohlekraftwerke am Netz bleiben.

Eigens zur Speisung von Elektrofahrzeugen erstellte PV-Anlagen ändern an dieser Tatsache nichts, denn der durch sie erzeugte Strom würde besser ins Netz eingespeist, um das nächste Kohlekraftwerk früher vom Netz nehmen zu können. Ein moderner Diesel- oder Skyactive-Benzinmotor emittiert weniger CO2 als ein Kohlekraftwerk für dieselbe mechanische Energiemenge, Verlust für Transport und die notwendige Speicherung im Elektrofahrzeug eingerechnet. Und wer bezahlt die Strassen, da Elektrofahrzeuge keine Mineralölsteuer bezahlen?

Das Beispiel Zementindustrie

Von den 19 Prozent GHG die europäische Industrie betreffend kommen etwa zwei Prozent von der Zementindustrie, in der Schweiz allerdings über fünf Prozent. Etwa 40 Prozent davon kommen von der Verbrennung, von denen wiederum etwa die Hälfte schon heute CO2-neutral (Abfälle) sind. So ersetzt zum Beispiel das Zementwerk Siggenthal dank hocheffizienter Abgasfiltern umweltverträglich mehrere 10’000 Tonnen fossile Brennstoffe (meist Kohle) pro Jahr durch Plastikabfall und den mit Abwärme von der Zementherstellung getrockneten Klärschlamm mehrerer Abwasserreinigungsanlagen. 

«Zu viel CO2 in der Atmosphäre ist eine sichere Katastrophe für die gesamte Menschheit.»

Der von der Heizwärme herrührende CO2-Ausstoss der schweizerischen Zementindustrie beträgt rund eine Million Tonnen pro Jahr, ebenso viel wie der Nettoausstoss der KVAs (das heisst nach Abzug der für Heizwärme und Stromproduktion genützten Wärmeenergie). Obschon die Zementindustrie rund die Hälfte ihres thermischen Ausstosses aus den gleichen Abfällen generiert wie unter anderem die KVAs und für die anderweitig genutzte Abwärme keine Abzüge erhält, muss sie dafür Emissionsrechte auf dem Markt erwerben, wovon die KVAs befreit sind. Das führt im umkämpften Markt für Abfälle nicht zur Optimierung der Abfallwirtschaft. Würde der Zementindustrie auch politisch ermöglicht, wenigstens die Hälfte der von den KVAs unverwerteten Abfallenergie zu übernehmen, ohne dabei Schlacke zu produzieren, könnte eine weitere halbe Million Tonnen CO2-Ausstoss vermieden werden – immerhin ein Prozent des gesamtschweizerischen Ausstosses. 

Ein grösseres Problem für die Zementindustrie sind aber die rund 60 Prozent der GHG, die bei der chemischen Reaktion im Herstellungsprozess entweichen. Diese werden schon heute und werden noch zusätzlich vermehrt in der Zukunft durch Beimischung anderer hydraulisch aktiver Produkte gesenkt. Darüber hinaus hilft nur, wenn die Zementindustrie eine CO2-Senke betreibt, sei es durch Aufforsten oder durch Speicherung im Boden. Ein Ersatz für Zement als Bindemittel im Beton gibt es noch nicht. Vielleicht Holz statt Beton?

Optimierungspotenzial ist vorhanden

Die 11,5 Prozent GHG-Emission von Haushalt und Geschäften kommt vor allem von Heizung und Kühlung. Bodenheizung arbeitet schon effizient bei tiefen Vorlauftemperaturen, weshalb mit dem Ausbau von Fernwärmenetzen noch viel mehr Abwärme der Kernkraftwerke fossile Heizenergie ersetzen könnte. Neben der wichtigen Isolationsverbesserung und Solarwärme kann erst sinnvoll auf CO2-neutrale Energien umgestellt werden, wenn keine fossilen Brennstoffe mehr Elektrizität erzeugen oder mehr Biogas zur Verfügung steht.

Die 11,5 Prozent der GHG-Emissionen von Land- und Forstwirtschaft kommen nicht nur von der Milch und Fleischproduktion. So streitet die Wissenschaft, ob ein ungepflegter Wald (damit übrigens auch der Urwald) ein CO2-Emittent oder Senke ist. Logischerweise ist die Menge lebendes Holz in einem Urwald im Mittel konstant, ein alter toter Baum macht Platz für einen nachwachsenden und verfault. Es ist unklar, ob die dabei entstehende CO2-äquivalente Methangasmenge (mehr als 20 mal stärkeres Treibhausgas als CO2) durch das im Humus eingebundene unvergaste tote Holz kompensiert wird. Nur ein bewirtschafteter Wald, dem Holz für den Bau entnommen wird, ist sicher eine CO2-Senke oder ersetzt CO2-neutral
fossilen Brennstoff bei der Verbrennung. Da aber nur ein kleiner
Teil der von der Landwirtschaft verschuldeten CO2-Emissionen von verbrauchter Energie kommt und dieser eigentlich durch selber produziertes Biogas und Biodiesel ersetzt werden könnte, gehören diese Themen nicht unter den Titel Energiezukunft.

Und warum nicht Nuklearfrachtschiffe? Vom internationalen Schiffsverkehr, der zum Teil auch durch die Schweiz verursacht wird, kommen etwa drei Prozent der durch Europa verursachten CO2-Emissionen. Etwas weniger vom internationalen Flugverkehr. Ein pensioniertes Ehepaar tut viel für die Umwelt, wenn es im Winter für ein paar Wochen oder sogar Monate mit dem Flugzeug in die Algarve reist, wo es ohne Heizung auskommt, aber das Haus daheim in dieser Zeit nur vor Frost schützt.

«Es zeigt sich, dass kurz- und mittelfristig wesentliche Optimierungen möglich wären.»

Auch wenn die langfristige Ausrichtung der schweizerischen Energiezukunft auf PV, Wind, Wasser und Bio sicher richtig ist, so zeigt es sich doch, dass kurz- und mittelfristig wesentliche Optimierungen möglich wären. Dürfen wir diese vernachlässigen, wenn wir nicht wissen, wann wir die langfristig angepeilten Lösungen erreicht haben werden?

Globale Lage präsentiert sich dramatisch

Weltweit ist allerdings das Problem viel dramatischer. So trägt die Land- und Forstwirtschaft weltweit 25 Prozent der GHG bei, dies unter anderem auch, weil das bevölkerungsreiche Asien, aber auch Lateinamerika eben weniger industrialisiert sind. Die nicht genutzten Ernterückstände, die grösstenteils jährlich auf dem Feld verbrannt werden, enthalten Energie, die etwa der Hälfte des weltweiten Erdgasverbrauchs entsprechen sollen. 

Dagegen entfallen auf den gesamten weltweiten Transport erst 14 Prozent der GHG-Emissionen, dies bei einem jährlichen Energieverbrauch pro Kopf (Primärenergie inklusive Erneuerbare gemäss Statistiken von BP) zum Beispiel in Indien von 25 und in China von 97 Gigajoules. Zum Vergleich: In der Schweiz beträgt dieser Verbrauch 136, in Deutschland 164 Gigajoules. 

Auch wenn Indien gemäss The Guardian in den letzten zwei Jahren mehr Kapazität mit PV und Wind als mit Kohle in Betrieb genommen hat, so hat zum Beispiel das China Electricity council immer noch 290 Gigawatt neue Kohlekapazität geplant, was mehr ist als die gesamte Kapazität der in Betrieb stehenden Kohlekraftwerke der USA. 

CO2-neutrale Entwicklung unterstützen

China produziert mit 2400 Millionen Tonnen Zement pro Jahr mehr als die Hälfte der Weltproduktion und damit etwa 20 Prozent der chinesischen GHG-Emissionen. Indien produziert erst 290 Millionen Tonnen Zement pro Jahr. Mit der Zeit werden sich auch Indien und China mit 30 Prozent der Weltbevölkerung weiterentwickeln und in die Nähe des Energieverbrauchs pro Kopf der Industrienationen kommen. Ohne dass die industrialisierte Welt alles Menschenmögliche unternimmt, um diesen Ländern auch mit Investitionen zu helfen, ihre wirtschaftliche Entwicklung möglichst CO2-neutral zu realisieren, werden unsere lokalen Bemühungen nie genügen, um die weltweit notwendige Reduktion für die Zwei-Grad-Celsius-Grenze zu erreichen. 

Andreas Pestalozzi,
Dipl. Masch.ing. und Dipl. Betriebsing. ETHZ, MSM Stanford University USA, ehemals Mitglied der Konzernleitung Holderbank (heute LafargeHolcim). 

Illustrationsbild: © Bildagentur PantherMedia/majaFOTO

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