Können erneuerbare Energiequellen eine Energiekrise verhindern?
Die Wirtschaftskrise der 1930er Jahre brachte folgenden Satz hervor: "Wenn Amerika niest, bekommt der Rest der Welt Schnupfen." In der heutigen stärker miteinander verbundenen und voneinander abhängigen Welt, kann sich eine schlechte wirtschaftliche Gesundheit schneller und leichter ausbreiten. Naturkatastrophen, Regierungswechsel und die steigende Nachfrage nach bestimmten Rohstoffen sind Faktoren, die uns jetzt alle betreffen können. Der kürzliche Streit zwischen Russland und der Ukraine ist ein klassisches Beispiel. Obwohl der Disput örtlich begrenzt war, könnten die Auswirkungen - insbesondere auf die EU - immer noch sehr beträchtlich sein. Russland stellte seine Lieferung für insgesamt drei Tage ein und die Versorgung war in Italien, Frankreich und Polen betroffen, da der Druck sank. Der EU-Kommissar für Energie Andris Piebalgs bekräftigte am 11. Januar, dass das Thema Energie "auf der Tagesordnung nach oben gerückt" und jetzt eine klare Priorität in der EU-Politik sei. Er warnte vor einer "schweren Energiekrise" innerhalb der nächsten 20 Jahre, wenn nichts unternommen werde. Erneuerbare Energieressourcen sind Formen, die schnell durch natürliche Verfahren ersetzt werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass diese Quellen in unserem Leben und dem Leben unserer entfernten Nachfahren unbegrenzt sein werden. Zu den Beispielen gehören Energie aus Sonne, Wind, Meer und der Erdkruste neben natürlichen lebenden Ressourcen wie Pflanzen. Warum erneuerbare Energiequellen? Die EU importiert 35 Prozent ihres Gases aus Russland. Sollte Russland beschließen, diese Versorgung heute einzustellen, wären wir nicht in der Lage, die Energielücke zu füllen. Fossile Brennstoffe tragen außerdem in großem Umfang zu Treibhausgasen bei. Erneuerbare Energiequellen erzeugen im Allgemeinen wesentlich niedrigere oder gar keine Emissionen, was sie attraktiv macht, um die Ziele des Kyoto-Protokolls zu erreichen. Die europäischen Strategien konzentrieren sich auf die Diversifizierung der Energiequellen und ein mittelfristiger Plan für eine Pipeline durch die Türkei, die Gas vom Kaspischen Meer transportiert, befindet sich in der Entwicklung. Etwa 80 Prozent des europäischen Öls kommen von der anderen Seite des Mittelmeers - aus dem Nahen Osten und Algerien - Algerien liefert außerdem 20 Prozent des europäischen Gases. Die EU-Politik besteht darin, mit all diesen Ländern gute Beziehungen aufrechtzuerhalten. Sollte es aber in diesen Regionen zu Instabilität kommen, entsteht ein anderes potenzielles Problem. Eine traditionelle Energiequelle, die derzeit sicher ist, ist Kohle. Es gibt große Reserven in der EU und eine "sichere" Versorgung durch Australien und Südafrika, wo die Quellen billig und umfangreich und die Regierungen politisch stabil sind. Die Bestände an fossilen Brennstoffen sind jedoch begrenzt. Nach derzeitigen Schätzungen halten die Erdgasreserven noch rund 60 Jahre. Was kostet Energie? Langfristig wird die einzige zuverlässige Energie aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Heute kosten herkömmliche Quellen 0,04 Euro pro kWh. Biomasse und Wind kosten zwischen 0,04 und 0,08 Euro, geothermische und konzentrierte solarthermische Energie kostet zwischen 0,1 und 0,2 Euro und photovoltaische Energie zwischen 0,2 und 0,4 Euro. Die Wellentechnologie befindet sich zurzeit weiterhin in der Prototyp-Phase. Wenn sich die Preise für Kohle, Öl oder Gas erhöhen, dann passieren zwei Dinge - erstens können fossile Brennstoffe, deren Abbau derzeit als unwirtschaftlich angesehen wird, wirtschaftlich werden. Zweitens verringert sich der Preisunterschied zwischen herkömmlichen und erneuerbaren Energiequellen. Da sich die technologische Nutzung der erneuerbaren Energiequellen verbessert, wird diese Lücke noch kleiner. Derzeitige Verwendung erneuerbarer Energiequellen In den 25 EU-Mitgliedstaaten sind sechs Prozent der Energie erneuerbar oder "grün". Wird nur der Strom betrachtet, so machen erneuerbare Energiequellen 14 Prozent des Ertrags aus. Hierbei leisten große Wasserkraftwerke an gestauten Flüssen bei Weitem den größten Beitrag und produzieren fast elf Prozent des gesamten Stroms in der EU. Der Stauprozess kann jedoch nicht ausgeweitet werden und viele bezweifeln die grünen Referenzen großer Wasserkraftwerke, obwohl diese emissionsfrei sind. Die EU ist im Bereich der erneuerbaren Energiequellen weltweit führend. Erneuerbare Energiequellen werden aktiv gefördert ebenso wie die Entwicklung und Verfeinerung erneuerbarer Technologien zur Erhöhung der Effizienz. Die Ziele für 2010 postulieren eine Erhöhung der erneuerbaren Energiequellen für die Stromerzeugung von 14 Prozent auf 21 Prozent. Biokraftstoff ist ein besonderes Ziel, wobei sich der Anteil von derzeit etwa einem Prozent auf sechs Prozent im Jahr 2010 erhöhen soll. Eine Reihe erneuerbarer Energieprojekte erhält derzeit Finanzierungsmittel unter den EU-Rahmenprogrammen für Forschung. Biomasse Biomasse bezieht sich auf die Verwendung von Holz oder Holzresten und -produkten für die Verbrennung oder Energiepflanzen, die extra für die Verbrennung angebaut werden, oder Abfälle und Biogasproduktion für die Verbrennung. Das CHRISGAS-Projekt ist ein in Schweden durchgeführtes Pilotprogramm, in dessen Rahmen wasserstoffreiche Gase aus Holz-Biomasse erzeugt werden. Das Programm erhält Finanzierungsmittel aus dem Sechsten Rahmenprogramm (RP6) und von der schwedischen Regierung. Ein Pilotstandort, der gleichzeitig Wärme und Strom liefern soll, liefert derzeit sechs MW Strom und neun MW Wärme. Die im Rahmen des CHRISGAS-Projekts erzeugten wasserstoffreichen Gase können für eine Vielzahl von Aufgaben verwendet werden, unter anderem für Brennstoffzellen und flüssige Brennstoffe wie Dimethyläther (DME), Methanol und Diesel. Der Standort wird derzeit saniert, um die Effizienz der Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten zu verbessern. Das aktuelle Projekt soll bis 2009 laufen, wobei die sanierte Anlage ab 2008 getestet werden soll. Zwei RP5-Projekte, CLEAN und AFFHORD, haben Möglichkeiten zur Minimierung der enormen Abhängigkeit des Verkehrs von fossilen Brennstoffen untersucht. Gemeinsam haben sie herausgefunden, dass Biodiesel-Kraftstoffe zu überraschenden Emissionsreduzierungen führen und dass Kraftstoffe mit einem hohen DME-Gehalt verwendet werden können, um herkömmliche Fahrzeuge mit einer nur sehr grundlegenden Rekonfiguration von Dieselmotoren zu betreiben. Photovoltaik Die Photovoltaik-Technologie verwendet die Energie der Sonne zur chemischen Erzeugung von elektrischem Strom. Diese Technologie hat derzeit Priorität für die EU. Das unter dem RP5 finanzierte CONMAN-Projekt (Photovoltaische Konzentratorsysteme für die Fertigung) untersuchte die Effizienz photovoltaischer Konzentrate und reduzierte erfolgreich die Kosten für die Energieerzeugung und Installation. Die britische Universität Reading, der federführende Partner, hat das Tochterunternehmen Whitfield Solar LTD gegründet, um Zellen zu entwickeln und herzustellen. Unter dem RP6 untersuchen zwei Projekte - CRYSTAL CLEAR und FULLSPECTRUM - Möglichkeiten zur Verbesserung der Effizienz von Fertigung und Erzeugung. CRYSTAL CLEAR untersucht Kostensenkungen bei der Herstellung teurer Silikon-Photovoltaik-Technologie ohne Effizienzverlust. Mit FULLSPECTRUM soll besser auf das Solarspektrum für Photovoltaikzellen abgezielt werden. Windkraft Windkraft ist eine der ältesten, zuverlässigsten und günstigsten Formen erneuerbarer Stromerzeugung. Einige Länder haben bereits große Investitionen in Windturbinen getätigt und die Technologie hat bereits einen großen Unterschied gemacht. 1980 belief sich der durchschnittliche Stromertrag einer einzigen Turbine auf 50 kW für einen 15 Meter langen Flügel. Heute beläuft sich der durchschnittliche Ertrag auf bis zu 2.000 kW für einen 80 Meter langen Flügel. Es sind Offshore-Turbinen mit einem Ertrag von bis zu 5.000 kW pro Turbine geplant. Das ANEMOS-System des RP5 zielt auf äußerst genaue kurzfristige Wettervorhersagen ab, um die Effizienz von Windturbinen zu maximieren. Im RP6 zielt das DOWNVIND-Programm auf die Verwendung von offline Ölplattformen als Infrastruktur für Offshore-Windturbinen ab. Geothermische Energie Geothermische Energie ist die älteste der erneuerbaren Energiequellen. Sie verwendet die Wärme in der Erdkruste, um Wasser zu erhitzen, das dann zum Betreiben von Turbinen verwendet wird. Die laufende Anlage im französischen Soultz, die ursprünglich unter dem RP5 finanziert wurde, bietet Möglichkeiten für europaweite Energie. Mit der Hot-Dry-Rock-Technik wird kaltes Wasser in natürlichen Spalten erhitzt. Die Stromerzeugung erfordert Tiefen von bis zu fünf Kilometern, um die notwendigen Temperaturen zu erreichen. Die Pilotanlage kann theoretisch sechs MW Strom erzeugen. Konzentrierte Solarenergie Diese Technologie verwendet Spiegel, um die Sonnenstrahlen zu reflektieren und auf einen Rezeptor zu konzentrieren. Die gesammelte Hitze kann verwendet werden, um eine Turbine für Strom anzutreiben, chemische Reaktionen herbeizuführen oder einfach zum Heizen oder Kochen verwendet werden. Konzentrierte Solarenergie besitzt ein großes Potenzial für kleine Gemeinschaften, in denen es viel Sonne gibt, sowohl in der EU als auch in Entwicklungsländern. Die Installation dieser Technologie ist zwar teuer, aber es entstehen anschließend wenige weitere Kosten. Das RP5-finanzierte Projekt PS10 in der Nähe von Sevilla in Spanien verwendet einen Turmentwurf zur Herstellung eines betriebsfähigen 10-MW-Generators, der direkt Strom ins nationale Netz einspeist. Im Rahmen dieses Konzepts werden 624 als "Heliostate" bezeichnete Spiegel verwendet, die jeweils die Sonnenstrahlung auf einen 100 Meter hohen Turm reflektieren. Mit der Wärme (bis zu 1.000 Grad Celsius) wird eine Dampfturbine betrieben, die Strom erzeugt. Ähnliche Turmsysteme können verwendet werden, um thermochemische Systeme zu betreiben, wie beispielsweise das Cracking von Erdgas zur Wasserstofferzeugung (wie das unter dem RP6 finanzierte Projekt SOLHYCARB), oder um Solar-Hybrid-Mikroturbinen zu entwickeln, wie das SOLHYCO-Programm. Wellenkraft Wellenkraft besitzt ein enormes Potenzial, aber bisher stehen nur Prototyp-Modelle zur Verfügung. Das Projekt Wave Dragon wird derzeit vor der Küste Dänemarks getestet. Der endgültige Wave Dragon wird ein riesiges Tier sein - der Prototyp im Maßstab 1:4 wiegt 237 Tonnen und speichert Wasser von Wellenspitzen in einem Sammelbecken. Das gespeicherte Wasser wird zum Betreiben von Turbinen verwendet, wenn es auf Höhe des Meeresspiegels zurückfließt. Der Prototyp könnte an einer Reihe von Standorten in nicht-mediteranen Meeren verwendet werden (das Mittelmeer hat nicht genügend Wellen). Kleine Wasserkraftwerke mit Turbinen, die durch Flussströmungen betrieben werden, sowie Gezeitenkraftwerke zur Nutzung großer Gezeitenunterschiede werden ebenfalls erforscht. Wie schnell können diese Programme umgesetzt werden? Die EU ist im Bereich der erneuerbaren Energiequellen weltweit führend und zielt auf Wachstum und Durchdringung ab, um jährlich ein zweistelliges Wachstum zu erreichen. In Nordspanien, Dänemark und Deutschland gibt es bereits Gebiete, wo 15-20 Prozent der Stromerzeugung bereits vollständig aus erneuerbaren Energien stammen, hauptsächlich aus Windkraft. Die EU ist außerdem führend bei der Verwendung von Biodiesel. Bis zu 50 Prozent Biodiesel sind nicht ungewöhnlich bei öffentlichen Verkehrsmitteln innerhalb der EU. Die ersten Motoren von Rudolf Diesel liefen mit einem aus Erdnussöl gewonnenen Stoff, der heute als Biodiesel bezeichnet würde. Biodiesel verursacht weitaus geringere Emissionen und ist genauso effizient wie herkömmlicher Diesel. Es werden Möglichkeiten zur Nutzung neuer Ölquellen für Biodiesel getestet. Der Ersatz von fossilem Diesel durch Biodiesel würde enorme Investitionen in sehr ölhaltige Pflanzen erfordern. Algen können die Antwort liefern, aber es gibt noch keine kommerzielle Herstellung von Öl aus Algen. Die Innovationen des CHRISGAS-Projekts haben die Biomassetechnologie an die Schwelle der kommerziellen Rentabilität gebracht. Dasselbe gilt für die oben aufgeführten geothermischen Projekte. Viele der anderen Technologien sind mit einigem Arbeitsaufwand verbunden, bevor realistische, kommerzielle Modelle angenommen und eingeführt werden können. Die Standorte für die Verwendung bestimmter Technologien sind außerdem begrenzt, beispielsweise werden Quellen, die Sonne benötigen, wesentlich nützlicher in Südeuropa sein, wo mehr Sonne ist, und Wellenkraft wird an der Atlantikküste und an der Nordsee nützlicher sein. Da die Technologien jedoch ständig verbessert werden, sinken auch die damit verbundenen Kosten, was diese Technologien noch näher bringt. Wie kann der Einsatz grüner Technologien verstärkt werden? Die EU-Mitglieder fördern durch eine Vielzahl von Subventionen für grüne Energie aktiv den Einsatz grüner Technologien, aber es gibt noch keinen integrierten Energieplan für die EU. Die Finanzierung erneuerbarer Energiequellen enthüllt eine wahrgenommene Achilles-Ferse - dass erneuerbare Energiequellen nur dank umfangreicher Subventionen durch lokale Regierungen oder die EU möglich sind. Die Forschungsarbeiten der Europäischen Umweltagentur im Jahr 2004 besagen jedoch etwas anderes - tatsächlich erhalten die fossilen Brennstoffindustrien die meisten Subventionen. Eine weitere Möglichkeit zur Förderung des Einsatzes erneuerbarer Energiequellen ist die Überprüfung des Modells der Stromlieferung. Derzeit speisen große Erzeuger Strom ins Netz, dann in Umspannwerke und dann in weitere Netze und anschließend in die Haushalte. Dieses Modell stellt ein Problem dar, da es die Einspeisung von Strom ins Netz durch kleine Erzeuger erschwert. Möglichkeiten zur Überwindung dieses Problems sind auch Gegenstand laufender Forschungsarbeiten. Schlussfolgerungen Die Kernindustrie hat ihre grünen Referenzen in den letzten Jahren erhöht, aber es bestehen ernsthafte Fragen hinsichtlich der Gesamtsicherheit einiger Reaktormodelle und der sicheren Entsorgung radioaktiver Abfälle. Wenn die Gasvorräte plötzlich ausgehen würden, dann bestünde tatsächlich ein unmittelbares Problem für Europa und den Rest der Welt. Wenn man jedoch davon ausgeht, dass die Erdgasbestände genau geschätzt wurden, dann ist genügend Zeit, um erneuerbare Energiequellen zu verbessern, wenn die Gasvorräte schwinden. Außerdem besteht die Frage des Energieverbrauchs - je mehr wir heute verbrauchen, desto weniger Brennstoffe bleiben übrig. Es ist jetzt eine effizientere Nutzung der verfügbaren Energieressourcen notwendig. Wenn wir unseren Energieverbrauch reduzieren können, werden wir eher in der Lage sein, uns künftig an Reduzierungen des Energieverbrauchs anzupassen, und dies ist etwas, zu dem wir jetzt alle beitragen können.
