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19.11.2010 - von Jan
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Schlechte Flächen-Bilanz für Erneuerbare Energien

Die Erneuerbaren Energien sind in Zeiten des Klimaschutzes stark auf dem Vormarsch. In der deutschen Presse und von der Politik wird der Weg zur Energieversorgung aus 100% Erneuerbaren Energien propagiert. Jedoch ist deren Ausbau begrenzt. Der Grund: Die Energiedichte von Erneuerbaren Energien, wie Wind- und Sonnenenergie ist vergleichsweise gering. Deshalb benötigt man relativ viel Material, Platz und mithin Naturraum ....

ein Bericht von Michael Krüger von Readers Edition
um jene Menge an Wind-, oder Sonnenenergie zu ernten, die es braucht, um ein Kilo Kohle, einen Liter Erdöl, oder gar ein Kilo Atombrennstoff zu ersetzen. Auch die landwirtschaftliche Erzeugung von Biokraftstoffen aus Raps, Mais, oder Ölpalmen ist sehr flächenintensiv und auf pflegeintensive Monokulturen angewiesen und dabei keineswegs “klimaneutral”. Wie die Flächen-Bilanzen im einzelnen aussehen, wird im Folgenden dargelegt.

Die Kerndaten:

Gesamtfläche Deutschland ca. 360.000 Quadratkilometer
Landwirtschaftliche Nutzfläche ca. 17 Millionen Hektar = 170.000 Quadratkilometer

Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland 2007. D.h. Gesamtenergieverbrauch mit Strom, Wärme und Verkehr in Deutschland.

Der primäre Energieverbrauch Deutschlands wird zu ca. 93% aus den konventionellen Energieträgern Öl, Kohle, Gas und Kernenergie gedeckt. Nur ca. 7% machen die Erneuerbaren Energien aus.

Die Bilanz für Biokraftstoffe/ Rapsöl:

Rund 5% des primären Energieverbrauchs in Deutschland werden derzeit durch Biomasse gedeckt. Was wäre notwendig, um den Primärenergieverbrauch zu 100% aus Biomasse - wie z.B. Rapsöl - zu decken?

Antwort: Eine Anbaufläche, die in etwa acht mal so groß ist wie die Fläche Deutschlands wäre notwendig, um den Primärenergieverbrauch in Deutschland komplett über Rapsöl zu decken.

Die Rechnung: Ein konventioneller Betrieb drischt 4.200 Kilo Rapssaat pro Hektar. Daraus können 1.400 Liter Öl pro Hektar gewonnen werden. Für alle Feldbestellvorgänge beim Raps, also vom Pflügen bis zum Ernten, braucht man 110 Liter pro Hektar. Netto ergibt sich also ein Ertrag von ca. 1.290 Liter Öl pro Hektar.

In Deutschland wurden im Jahr 2007 insgesamt 109,4 Millionen Tonnen Rohöl verbraucht und 29,1 Millionen Tonnen Ölfertigprodukte importiert. Davon wurden ca. 76,1%, also ca. 105 Millionen Tonnen, zur Energieerzeugung genutzt. Die Dichte von Öl liegt bei 0,8 - 0,9 kg/l, somit ergibt sich ein Verbrauch von ca. 124 Milliarden Litern zur Energieerzeugung.

Umgerechnet bedeutet das, knapp 100 Millionen Hektar oder 1 Millionen Quadratkilometer Rapsanbaufläche wären notwendig, um den Verbrauch von Erdöl komplett über Rapsöl zu decken. Das entspricht einer Anbaufläche die über zweieinhalb mal so groß ist wie die Fläche Deutschlands.

Da Erdöl nur in etwa 1/3 (34%) des primären Energieverbrauchs in Deutschland stellt, wäre eine Anbaufläche, die in etwa acht mal so groß ist wie die Fläche Deutschlands notwendig, um den Primärenergieverbrauch in Deutschland komplett über Rapsöl zu decken.

Bezüglich der Flächenbilanz von Biokraftstoffen fällt auch das Umweltinstitut München e.V ein vernichtendes Urteil: Nach dessen Berechnungen währen mehr als die Gesamtfläche Deutschlands und mehr als das zeifache der landwirtschaftlichen Nutzfläche alleine schon erforderlich, um den gesamten Jahresverbrauch Deutschlands an Kraftstoff durch Biodiesel zu ersetzen. Auf Europa übertragen bietet sich das gleiche Bild: Um nur 30 Prozent des gegenwärtigen europäischen Kraftstoffverbrauchs durch Sprit aus Pflanzen zu ersetzen, würde die komplette landwirtschaftliche Nutzfläche Europas benötigt.

Hinzu kommt: Die Klimabilanz von Biokraftstoffen fällt keineswegs “klimaneutral” aus. Seit längerem ist bekannt, dass vor allem der Sprit aus Raps und Mais keine positive Klimabilanz aufweist. Felder, auf denen diese Biokraftstoffe angebaut werden, emittieren nämlich über Düngung und Stroh das hoch klimawirksame Gas Lachgas welches den Einsparungseffekt von CO2 sogar mehr als zunichte macht.

Die Bilanz für die Windkraft

Rund 1% des primären Energieverbrauchs in Deutschland werden derzeit durch Windkraft gedeckt. Was wäre notwendig, um den Primärenergieverbrauch zu 100% aus Windkraft zu decken?

Antwort: Ca. 40% der Fläche Deutschlands wären notwendig, natürlich offshore, um den Primärenergieverbrauch in Deutschland komplett (d.h. im Jahresdurchschnitt) aus Windkraft zu decken.

Die Rechnung: In Deutschland belief sich der Primärenergieverbrauch im Jahr 2008 auf 14.280 PJoule, dass entspricht einer Leistung von rund 4 Millionen GWh/Jahr. Die Betreiber des Windpark „Alpha Ventus“, dem derzeit größten deutschen Offshore-Windpark mit 12 Anlagen je 5 MW Nennleistung, rechnen mit einem Energieertrag von etwa 18 GWh/Jahr pro Anlage. D.h. in etwa 222.000 Offshore-Windkraftanlagen der 5 MW-Klasse wären notwendig, um den Primärenergieverbrauch in Deutschland komplett über Windkraft zu decken. Jede der 12 Winkraftanlagen beansprucht eine Grundfläche von 800 mal 800 Metern, also 0,64 Quadratkilometer. 222.000 Offshore-Windkraftanlagen würden also eine Fläche von in etwa 142.000 Quadratkilometern benötigen. D.h. ca. 40% der Fläche Deutschlands wären notwendig, natürlich offshore, um den Primärenergieverbrauch in Deutschland komplett (d.h. im Jahresdurchschnitt) aus Windkraft zu decken. Werden die Windkraftanlagen nicht Offshore, sondern am Land installiert, so benötigt man (aufgrund der ungünstigeren Windverhältnisse) entsprechend mehr Anlagen und Fläche. Da der Wind nicht bedarfsgerecht/ verbrauchergerecht weht gelten die Werte natürlich nur im Jahresdurchschnitt. Zusätzliche Energiespeicher und damit Flächen wären von Nöten, um eine bedarfsgerechte Versorgung aus Windkraft auf die Beine zu stellen.

Die Bilanz für die Photovoltaikstrom

Rund 0,2% des primären Energieverbrauchs in Deutschland werden derzeit durch Photovoltaikstrom gedeckt. Was wäre notwendig, um den Primärenergieverbrauch zu 100% aus Photovoltaikstrom zu decken?

Antwort: In etwa 11% der Fläche Deutschlands, oder nahezu die gesamte Fläche Niedersachsens wäre notwendig, um den Primärenergieverbrauch in Deutschland komplett (d.h. im Jahresdurchschnitt) über Photovoltaikstrom zu decken.

Die Rechnung: Die Solareinstrahlung am Erdboden, über Tag und Nacht und das Jahr gemittelt beläuft sich in Deutschland in etwa auf 90 – 150 Watt pro Quadratmeter (800 bis 1300 kWh pro Jahr und Quadratmeter je nach Lage und Standort). Moderne Photovoltaikzellen erreichen in etwa einen Wirkungsgrad von 15 – 20 %. Also nur 15 – 20 % der eingestrahlten Leistung werden in Strom umgesetzt. Somit kommt man in etwa auf eine Ausbeute (unter Alltagsbedingungen mit Verschmutzung, nicht optimaler Ausrichtung, etc.) von 100 kWh pro Jahr und Quadratmeter. Ein Beispiel: Eine 1 kWp Solar-Anlage in den Breitengraden 47 - 55 (Deutschland) benötigt etwa 8-10 Quadratmeter Dachfläche. In unseren Breitengraden kann man von einem Energieertrag von ca. 850 kWh pro kWp installierter Leistung und Jahr ausgehen, d.h. ca. 100 kWh pro Jahr und Quadratmeter, oder 100 GWh pro Jahr und Quadratkilometer.

In Deutschland belief sich der Primärenergieverbrauch im Jahr 2008 auf 14.280 PJoule, dass entspricht einer Leistung von rund 4 Millionen GWh/Jahr. Also wären ca. 40.000 Quadratkilometer Fläche notwendig, um Deutschlands Primärenergiebedarf komplett über Photovoltaikzellen zu decken. Das entspricht in etwa 11% der Fläche Deutschlands, oder nahezu der gesamten Fläche Niedersachsens. Auch hier gilt, wie schon bei der Windkraft: Da die Sonne nicht bedarfsgerecht/ verbrauchergerecht scheint (insbesondere in langen Winternächten, in denen man aber besonders viel Energie braucht) gelten die Werte natürlich nur im Jahresdurchschnitt. Zusätzliche Energiespeicher und damit Flächen wären von Nöten, um eine bedarfsgerechte Versorgung aus Photovoltaikstrom auf die Beine zu stellen.

Fazit: Der Einsatz von Erneuerbaren Energien ist mit einem enormen Flächenbedarf verbunden. Die Versorgung Deutschlands zu 100% aus Erneuerbaren Energien ist aufgrund des immensen Flächenbedarfs und dem Fehlen von geeigneten Energiespeichern bisher und in absehbarer Zeit in Deutschland nicht realisierbar. Es mangelt an Agrarflächen zur Biospriterzeugung und an Offshoreflächen zur Windkrafterzeugung. Alleine zur Erzeugung von Photovoltaikstrom stehen genügend Flächen in Deutschland zur Verfügung. Der Nachteil: Bedarf und Verfügbarkeit stehen bei der Photovoltaik genau im entgegengesetzten Verhältnis zueinander. In der Nacht ist es dunkel, es wird kein Strom für Beleuchtung, Heizung, etc. produziert. Im Winter (Heizsaison) sinkt die solare Verfügbarkeit beträchtlich ab. Hier ist der Bedarf aber ausgerechnet am größtem. Im Sommer steigt die solare Verfügbarkeit beträchtlich an. Hier ist der Bedarf aber am geringsten. Geeignete Speicher, um dieses antizyklische Verhalten im großen Maßstab kompensieren zu können, gibt es bisher nicht.

Hinzu kommt: Biosprit aus Raps, oder Mais weist keine positive Klimabilanz auf. Ein weiterer Nachteil: Die zur Erzeugung von Erneuerbaren Ernergien genutzten Flächen gehen unwiederbringlich für die Natur verloren. Ob das im Sinne eines nachhaltigen Klima- und Umweltschutzes ist, ist fraglich.

In der Fortsetzung zu diesem Artikel werde ich auf die Kosten eingehen, die notwendig wären, um eine Versorgung Deutschlands zu 100% aus Erneuerbaren Energien auf die Beine zu stellen.

Quellen

Der Kraftstoff, der aus der Pflanze kommt

Umweltinstitut München e.V.: Fragen & Antworten - Agro-Kraftstoffe

Wikipedia: Öl-Verbrauch

Wikipedia: Strombedarf

Wikipedia: Stromerzeugung

Wikipedia: Windpark Alpha Ventus

Energie-Einheiten Umrechner

Primärenergieverbrauch in den Staaten der Europäischen Union und den Ländern der Bundesrepublik Deutschland

Erneuerbare Energie

Dachneigung - Einfallswinkel Solaranlage

Erträge einer Anlage?

Verteilung des langjährigen Mittels der Globalstrahlung in Deutschland

Die Bundesländer - Größe

Der Artikel erschien zuerst bei Readers Edition und wurde durch CC-Lizenzen freigegeben. - Danke

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