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Grimm, H.:

Blog: Klima, Energie und CO2

http://www.wissenschaft-technik-ethik.de/blog_klima-energie-co2.shtml
zuletzt aktualisiert am 05.08.2022

Auf dieser Seite werden Kurzbeiträge zum o.g. Thema in unregelmäßigen Abständen veröffentlicht. Blogs zu weiteren Themen sind auf der Sitemap verlinkt: Sitemap/Blogs



Inhalt:
05.08.2022: Laufzeitverlängerung für Kernkraftwerke: Möglicherweise doch sinnvoll?
05.08.2022: Gas wird knapp: Helfen jetzt Heizlüfter?
19.07.2022: Wie sinnvoll wäre eine Laufzeitverlängerung für Kernkraftwerke?
09.04.2022: Installierte Leistung und tatsächliche Stromerzeugung
09.04.2022: Energie-"Erzeugung": ein unzulässiger Begriff?
31.03.2022: Die CO2-Bilanz der Elektrifizierung



Laufzeitverlängerung für Kernkraftwerke: Möglicherweise doch sinnvoll?
05.08.2022
(Nachtrag zum Blogbeitrag vom 19.07.2022)

Angesichts des gerade stattfindenden Runs auf elektrische Heizgeräte und des daher im kommenden Winter zu erwartenden erhöhten Stromverbrauchs bin ich inzwischen doch eher der Meinung, dass die 3 Kernkraftwerke vorsichtshalber doch noch ein Weilchen länger in Betrieb bleiben sollten. Bis Jahresende laufen sie ohnehin weiter, und möglicherweise werden sie bis Winterende noch benötigt.

Möglich ist aber auch, dass meine Befürchtungen unbegründet sind, denn es könnte ja sein, dass es bis zum Winter gar nicht genug elektrische Heizgeräte zu kaufen gibt, um den Stromverbrauch damit wirklich in die Höhe treiben zu können. Sicher ist das aber keineswegs. Vorsichtshalber also jetzt Kernbrennstoff für den Winter sparen.



Gas wird knapp: Helfen jetzt Heizlüfter?
05.08.2022

Wie man hört, sind Heizlüfter, Radiatoren etc. inzwischen kaum noch zu bekommen. Der Grund dafür liegt auf der Hand: Viele haben vor, notfalls mit Strom ihre Wohnung zu beheizen, oder zumindest ein, zwei Zimmer warm zu halten.

Wenn das Wenige so machen, ist das kein echtes Problem. Tun es jedoch so Viele, dass der Stromverbrauch ganz erheblich ansteigt, kann Folgendes passieren:

- Bei lokaler Überlastung des Stromleitungsnetzes wirkt die Sicherheitsabschaltung, und im betreffenden Stadtviertel gehen die Lichter aus (und nicht nur die: auch evtl. noch laufende Öl- und Gasheizungen stehen dann still).

- Wenn die (noch) vorhandenen Kraftwerke den stark erhöhten Strombedarf insgesamt nicht schaffen, droht ein totaler Blackout, der nur dadurch verhindert werden kann, dass rechtzeitig ganze Städte oder Regionen zeizweilig vom Stromnetz abgetrennt werden.

In beiden Fällen wird es wegen des fehlenden Stroms erstmal kälter, und wenn er dann endlich wieder fließt, gehen direkt alle Heizlüfter wieder in Betrieb, und ... schon ist es wieder zappenduster.

Vernünftig wäre es, wenn statt dessen Alle sich ein oder zwei Räume aussuchen, die fürs Erste reichen, diese moderat beheizen (so ca. 18 °C oder weniger, je nachdem wie knapp und teuer das Gas, und wie alt, hinfällig oder verzärtelt man selber ist), und in allen anderen Räumen nur noch Frostschutz betreiben. Das ist unbequem, aber um Längen besser als die Physik das Ganze regeln zu lassen. Dann würde, sobald der Druck in den Gasleitungen mangels Nachschub absinkt, eine Gasheizung nach der anderen in den Störungsmodus schalten, und zwar so lange, bis die knappen Gasimporte für den noch laufenden Rest der Heizungen ausreicht. Im Ergebnis hätten es dann Einige weiterhin übermäßig mollig, während bei den Übrigen früher oder später die Leitungen einfrieren.

Bevor Letzteres bei mir passiert, würde ich die Heiz- und Wasserleitungen ja leerlaufen lassen (nachdem genügend Trinkwasser-Kanister befüllt sind). Dauerhaft bei Frosttemperaturen zu leben fände ich dann zwar auch nicht gerade urgemütlich, aber dank meiner Bushcraft-Unternehmungen weiß ich ja: Mit einem guten Schlafsack, warmer Kleidung und einem Campingkocher (Kaffee muss! ;-)) hält man winterliche Temperaturen selbst im Freien eine ganze Weile aus. Umso besser, wenn es dann sogar noch Schnee für die Körperwäsche gäbe. Und als erfreuliche Beigabe: Egal wie hoch die Gaskosten dann sein werden, gar kein Gas kostet dann auch gar nix.

Damit ist auch schon eine Möglichkeit dafür genannt, wie bei knapper Kasse die gestiegenen Gaspreise kompensiert werden können: Die Heizkosten steigen nicht, wenn bei doppeltem Gaspreis der Verbrauch halbiert wird, usw. Und, nein, ich predige hier nicht nur Wasser, ich trinke es sozusagen auch: Schon seit vielen Jahren liegt die Raumtemperatur bei mir zuhause im Winter nicht über 13 °C (nicht etwa, weil mich zusätzliche Heizkosten ruinieren würden), das ist mit einer einzigen Fleecejacke überm T-Shirt ok, mit einer zweiten Jacke ginge noch weniger. Geduscht wird sowieso eiskalt. Einziger "Nachteil" des Ganzen: Es ist nicht allzu viel Gasverbrauch übrig, den ich für das Ziel, Putin den Stinkefinger zu zeigen, noch verringern könnte.



Wie sinnvoll wäre eine Laufzeitverlängerung für Kernkraftwerke?
19.07.2022

Aus Daten der Bundesnetzagentur [smard.de] kann für den aktuellen 2-Jahres-Zeitraum vom 19.07.2020 bis 18.07.2022 errechnet werden, dass der Stromverbrauch in Deutschland aktuell zwischen ca. 32 und ca. 81 GW variiert und im Durchschnitt ca. 57 GW beträgt. Aus derselben Quelle stammen die folgenden Daten zu den aktuell in DE installierten Leistungen:
Biomasse       8,5 GW
Wasserkr.      5,1 GW
Wind Offsh.    7,8 GW
Wind Onsh.    55,6 GW
Photovoltaik  56,3 GW
Sonst. Ern.    0,5 GW
Kernenergie    4,1 GW
Braunkohle    18,5 GW
Steinkohle    18,8 GW
Erdgas        30,6 GW
Pumpspeicher   9,4 GW
Sonst. Konv.   7,2 GW
Nehmen wir einmal an, dass im Bedarfsfall stets ausreichend Kohle, Öl, Biomasse und gestautes Wasser zur Verfügung stehen, und dass dann die installierte Leistung jeweils zu 95 % tatsächlich generiert werden kann (das sollte sich m.E. annähernd organisieren lassen), könnten aus Biomasse, Wasserkraft (einschl. Pumpspeicher), sonstigen Erneuerbaren, Braunkohle, Steinkohle und sonstigen Konventionellen (Mineralöl), also ohne Wind, Sonne, Gas und Atom, zusammen bis zu gut 64 GW erzeugt werden. Rechnet man für jeden Zeitpunkt Windkraft und Solarstrom hinzu (mit Daten aus [smard.de] für den o.g. 2-Jahres-Zeitraum), kommt man zu folgenden Aussagen:
1. Nur in 1,5 % der Zeit (ca. 130 Std./Jahr) würde überhaupt zusätzliche Leistung aus Gas- oder Kernkraftwerken benötigt.
2. Nur in 0,5 % der Zeit (ca. 40 Std./Jahr) würde mehr als 3 GW zusätzliche Leistung aus Gas- oder Kernkraftwerken benötigt.
3. Nur in 0,06 % der Zeit (ca. 5 Std./Jahr) würde mehr als 6 GW zusätzliche Leistung aus Gas- oder Kernkraftwerken benötigt.

Die Gasmengen, die sich ohne Kernkraft einsparen ließen, wären entsprechend gering. Würde sich dafür eine Laufzeitverlängerung wirklich lohnen? Ich glaube, nicht.

Die o.a. Aussagen gelten für einen isolierten deutschen Strommarkt. Tatsächlich wird Strom aber in erheblichen Mengen über Staatsgrenzen gehandelt. Ob allerdings in einer Dunkelflaute, die in der Regel dann auch in unseren Nachbarländern vorherrschen wird, aus diesen dann überschüssiger Strom bezogen werden kann, ist fraglich, u.A. deshalb, weil auch diese Länder z.Zt. Erdgas nur sehr sparsam einsetzen können.

Zu berücksichtigen ist auch, dass zum Ausgleich sehr rascher Verbrauchsänderungen m.W. auf Gaskraftwerke nicht ganz verzichtet werden kann. Insbesondere die "trägen" KKW können Gaskraftwerke bei der Spitzenlastregulierung nicht ersetzen.

Selbstverständlich könnten die 3 KKW über die gesamte Verlängerungszeit 4 GW Kohlekraft ersetzen, also nicht bloß ein Wenig Gas einsparen helfen. Nur: Die Frage, ob grundsätzlich (klimaschädliche) Kohle oder (Atommüll produzierende) Kernkraft als das größere Übel anzusehen ist, wurde längst von der Vorgängerregierung entschieden, die im Großen und Ganzen den Kernkraft- dem Kohleausstieg vorangestellt hat. Dies jetzt für ein paar Jahre Laufzeit für nur 3 KKW neu zu diskutieren, halte ich für Zeitvergeudung, angesichts der global betrachtet verschwindend geringen Mengen, einerseits von zusätzlichem CO2, und andererseits von zusätzlichem Atommüll (jeweils entsprechend 4 GW für wenige Jahre). Das Geld für eine Laufzeitverlängerung wäre sicherlich besser in neue PV- oder Windkraftanlagen, oder in Energiespeicher investiert.



Installierte Leistung und tatsächliche Stromerzeugung
09.04.2022

Immer wieder werden Zahlen zum geplanten Ausbau der erneuerbaren Energieezeugung genannt, in der Regel in GW (Gigawatt). Zum Verständnis dieser GW-Angaben muss man wissen:

Es handelt sich jeweils um die sogenannte "installierte Leistung". Das ist die elektrische Leistung, die eine Anlage unter günstigsten Bedingungen hervorbringen kann. Konventionelle Energieerzeuger, einschließlich Kernkraftwerke, können grundsätzlich im Jahresdurchschnitt mehr als 90 % ihrer installierten Leistung auch tatsächlich ins Stromnetz einspeisen (sofern entsprechender Strombedarf besteht). 100 % sind es praktisch nie, weil jedes Kraftwerk wegen notwendiger Wartungen und Reparaturen immer wieder für einige Zeit heruntergefahren werden muss. Vorausgesetzt, es ist stets ausreichend Wasser bzw. Biomasse verfügbar, gilt das Gesagte auch für Wasser- und Biomasse-Kraftwerke.

Bei Solar- und Windkraftanlagen, für die selten optimale Sonnenschein- bzw. Windbedingungen gegeben sind, sind die elektrischen Jahresdurchschnittsleistungen sehr viel geringer als die jeweilige installierte Leistung. Aus öffentlich zugänglichen detaillierten Datensätzen der Bundesnetzagentur zu Stromerzeugung und installierter Leistung [smard.de] kann für die vergangenen Jahre ermittelt werden, welche tatsächliche mittlere Leistung einer bestimmten installierten Leistung entspricht. Als Faustregel gilt:
  • Solaranlagen generieren im Durchschnitt nur ca. 10 % ihrer installierten Leistung.
  • Windkraftanlagen an Land generieren im Durchschnitt ca. 20 % ihrer installierten Leistung.
  • Windkraftanlagen auf See generieren im Durchschnitt ca. 40 % ihrer installierten Leistung.
Laut [Kranz, Beate, Goslarsche Zeitung, 07.04.2022, S.6] sollen nach aktuellen Plänen der Bundesregierung in 2030 insgesamt installiert sein:
  • 215 GW Solarstromanlagen (tatsächlich durchschnittlich ca. 22 GW)
  • 115 GW Windkraftanlagen an Land (tatsächlich i.D. ca. 23 GW)
  • 30 GW Windkraftanlagen auf See (tatsächlich i.D. ca. 12 GW)
Falls das gelingt, würden in 2030 also i.D. ca. 62 GW elektrische Leistung durch Solar- und Windkraft erzeugt werden.

Im gleichen Zeitungsartikel wird ein geschätzter elektrischer Leistungsbedarf von ca. 750 TWh/Jahr angegeben, was ca. 86 GW entspricht (750 TWh/Jahr = 750.000 GWh/Jahr = 2055 GWh/Tag = 85,6 GWh/h = 85,6 GW).

Somit würden planmäßig in 2030 theoretisch ca. 72 % der elektrischen Energie von Solar- und Windkraftwerken erzeugt. Tatsächlich würden es sogar noch deutlich weniger sein, da ein Teil des unregelmäßig erzeugten Solar- und Windstroms in Form von überschüssiger Leistung anfallen würde und irgendwie zwischengespeichert werden müsste, mit entsprechenden Verlusten.



Energie-"Erzeugung": ein unzulässiger Begriff?
09.04.2022

Der Begriff "Energieerzeugung" wird zur Zeit in Fachkreisen häufig beanstandet. Der Gedanke dahinter ist, dass Energie nicht aus dem Nichts heraus erzeugt werden kann, sondern immer nur von einer Energieform in eine andere überführt wird. "Energiewandlung" liest und hört man daher häufig.

Die Bedenken gegenüber Begriffen wie "Energieerzeugung" oder "Energieproduktion" sind allerdings vollkommen unbegründet, denn laut [www.dwds.de/wb/Erzeugung] bedeuten "Erzeugung" und "Produktion" keineswegs irgendeine Erschaffung aus dem Nichts heraus, sondern vielmehr u.A. ein Hervorbringen, Generieren oder Zubereiten (aus etwas bereits Vorhandenem).

Wer also den Begriff "Energieerzeugung" verwendet, handelt vollkommen korrekt.



Die CO2-Bilanz der Elektrifizierung
31.03.2022

Durch die zunehmende Elektrifizierung unterschiedlicher Energieverbraucher (z.B. E-Autos, elektrisch angetriebene Wärmepumpen) wird einerseits der Verbrauch des bisher eingesetzten Energieträgers verringert, andererseits muss eine entsprechende Menge Strom zusätzlich erzeugt werden. Wieviel zusätzliches CO2 wird dadurch emittiert? Üblicherweise wird zur Berechnung einfach der Verbrauch des (neuen) E-Verbrauchers (E-Auto etc.) mit der durchschnittlichen CO2-Intensität der gesamten Stromerzeugung ("Strommix"; in g CO2 pro kWh erzeugtem Strom) multipliziert. Doch dies ist nicht korrekt.

Tatsächlich wird nämlich jeder zusätzlich verbrauchte Strom fast ausschließlich mit konventionellen Kraftwerken erzeugt. Es gibt zur Zeit noch längst nicht genügend regenerativ erzeugte Energie, so dass ein fast immer beträchtlicher Reststrombedarf besteht, der ausschließlich durch konventionelle Stromerzeuger und Kernkraftwerke gedeckt werden kann. Erhöht sich der Reststrombedarf durch zusätzlichen Verbrauch, kann dies nur durch "Hochfahren" konventioneller Stromerzeuger (und in geringem Maße von Kernkraftwerken) ausgeglichen werden, so dass für einen zusätzlichen Strombedarf die CO2-Intensität weit höher ist als im Durchschnitt für die gesamte Stromerzeugung.

Aus sehr detaillierten Daten zu Stromerzeugung und Stromverbrauch in Deutschland [smard.de] habe ich für die Jahre 2015 bis 2021 die mittlere CO2-Intensität für zusätzlich erzeugten Strom ermittelt: Sie beträgt seit 2018 bis 2021 praktisch unverändert ca. 800 g/kWh_el (2015 und 2017: ca. 900 g/kWh_el, 2016: ca. 800 g/kWh_el).

(Achtung! Diese Zahlenwerte und die im Folgenden genannten Schlussfolgerungen gelten ausschließlich für Deutschland!)

Was bedeutet das? Zunächst einmal müssen Aussagen, die sich auf die Klimawirkung von Elektrifizierungsmaßnahmen in DE, aber ebenso auch von Stromverbrauchs-Einsparungen in DE, beziehen, neu bewertet werden. Dazu gehört z.B., dass Vergleiche zur Klimawirkung von E-Fahrzeugen in DE und "Verbrennern" zur Zeit (nach Neubewertung) klar zu Ungunsten der E-Fahrzeuge ausfallen.

Doch dies ist eine Momentaufnahme! Ein heute angeschafftes E-Auto wird ja voraussichtlich in den kommenden 10 bis 15 Jahren weiterbetrieben, und worauf es ankommt, ist letztlich die Gesamtbilanz über die Lebensdauer, die erst danach, nach erfolgter Verschrottung, wird ermittelt werden können, wenn dann (hoffentlich) die hierfür benötigten Daten vorliegen.

Fazit: Eine Entscheidung für ein E-Auto statt für den entsprechen "Diesel" oder "Benziner" bedeutet in DE zunächst einmal höhere CO2-Emissionen bei der Herstellung, dann für mindestens mehrere Jahre höhere CO2-Emissionen pro gefahrenem km. Was bleibt, ist die Hoffnung, dass der Ausbau von erneuerbaren Energiegewinnungsanlagen so schnell erfolgt, dass das E-Auto seine anfänglich schlechtere Klimabilanz bis zu seiner Stilllegung zumindest wieder ausgleichen kann.

Ähnlich sieht es aus bei der Entscheidung für eine elektrisch betriebene Wärmepumpe anstelle einer Gasheizung. Doch für Heizanlagen ist die zu erwartende Lebensdauer viel länger (kann gut und gerne 30 Jahre oder länger werden), so dass eine sehr reelle Chance besteht, über die Gesamtlebensdauer eine deutlich positive Klimabilanz zu erzielen.



Hinweis: Im Vergleich zu einem Video kommt ein Blog mit sehr viel geringeren zu übertragenden Datenmengen aus. Der Großteil davon wird durch Bilder verursacht. Um unnötige Bildübertragungen zu minimieren, werden bei älteren Beiträgen ggf. die Bildaufrufe durch Links auf die betreffenden Bilder ersetzt, so dass diese bei Bedarf gesondert heruntergeladen werden können.
Schleichwerbung: Ich werde von niemandem gesponsert und von niemandem dafür bezahlt, bestimmte Produkte zu "promoten". Soweit es sinnvoll ist, Hersteller oder Händler für einen bestimmten Gegenstand zu nennen, werde ich das natürlich tun, dies ist dann normalerweise eine bloße Info, ohne Empfehlungscharakter. Soweit Herkunftshinweise oder Firmenlogos auf Fotos erkennbar sind, habe ich beim Fotografieren nicht darauf aufgepasst und wollte die betreffende Stelle dann auch nicht nachträglich vernebeln.

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