Energiewirtschaft: Konzepte und Energiequellen
Das 20. Jahrhundert war überwiegend das Jahrhundert der fossilen Energieträger Kohle und Öl, während sich die Menschheit zuvor über einen langen Zeitraum hinweg nur aus erneuerbaren Energiequellen versorgte. Die Prognosen für das beginnende 21. Jahrhundert prophezeien wieder einen beträchtlichen Anteil an regenerativer Energie. Neben Sonne, Wind, Wasser und Biomasse werden in ferner Zukunft auch andere Energieträger eine Rolle spielen, die wir heute noch nicht einmal benennen können.
Unsichere Lebenszyklen
Die in der Grafik gezeigten »Konjunkturkurven« der verschiedenen Energieträger sind vielleicht nur bei Kohle, Erdöl und Erdgas wirklich ernst zu nehmen. Schon die zeitlich folgende Kurve für Kernenergie zeigt beim genauen Betrachten Abweichungen, die an einer Gesetzmäßigkeit von Energiezyklen zweifeln lassen. Und die Kurve für erneuerbare Energiequellen beruht bislang vor allem auf Glauben und Hoffen. Genauso wenig lässt sich heute abschätzen, was in 50 oder 100 Jahren an neuen Energieträgern auf dem Markt sein wird. Hinter all diesen Kurven steht die These, etwa alle 50 Jahre stehe in Sachen Energieträger ein Innovationszyklus an. Diese Annahme beantwortet freilich nicht die Frage nach einem konkreten Anlass für das Aufkommen eines neuen Energieträgers: Reicht das bisherige Angebot nicht mehr aus? Haben sich die Konsumgewohnheiten verändert? Gibt es andere Rahmenbedingungen?
Immerhin lebte die Menschheit in vorindustrieller Zeit schon einmal über Jahrtausende mit einem Energiesystem auf der Basis regenerativer Träger.Daher liegt die Spekulation nahe, ob sie das bei stabilisiertem Bevölkerungswachstum und auf einem besseren technischen Niveau nicht wiederholen könnte. Szenarios werden von selbst umso unschärfer, je weiter sie in die Zukunft weisen. Prognose als einfache Trendverlängerung, also Extrapolation, war im Energiebereich schon immer eine Sache mit großen Irrtümern. Zudem, das wenigstens kann man sicher feststellen, befinden wir uns mitten in einer Phase des Übergangs. Auch im Energiebereich zeigen sich derzeit — mathematisch gesprochen — chaotische Fluktuationen, die man bei aller Vorsicht doch als Einschwingvorgang eines neuen Systems deuten kann, dessen genaue Struktur freilich noch nicht festliegt.
Betrachtet man Energiekurven aus der Vergangenheit, so zeigen diese je nach Darstellung interessante Unterschiede: Mal taucht dort zum Beispiel der Begriff »Futter« auf, was durchaus Sinn macht, denn früher erledigten Tiere die Transport- und Zugleistung, der nachwachsende Rohstoff »Futter« war der Energielieferant. Mal wird Biomasse ausgewiesen. Sie bestimmte früher nicht nur die häuslichen Verbrauchsgewohnheiten, sondern lange Zeit hinweg auch das Handwerk und Gewerbe. So benötigte man beispielsweise für die Gewinnung und Bearbeitung von Metallen sehr große Mengen Holz. In vielen Entwicklungsländern ist das noch heute der Fall, etwa bei der Trocknung von Agrarprodukten.
Zentrale Versorgung oder Insellösung
Merkwürdig bleibt, warum in den einschlägigen Energiekurven nirgends Wasser und Wind auftauchen, die beispielsweise im mittelalterlichen Europa und bis weit hinein in die Neuzeit ganze Gewerbezweige zum Schnurren brachten und am Laufen hielten. Es liegt vielleicht daran, dass heute meist nicht unter dem Nutzeraspekt über Energie geredet wird, sondern immer nur in globaler Sicht der Versorgung. Dabei aber liegen völlig andere Strukturen zugrunde als bei der Insellösung für Selbstversorger.
Zentrale oder dezentrale Energieversorgung — zu dieser Frage gibt es auch heute noch manche lebhafte Debatte. Gerade die Befürworter und Freunde der Solarenergie hegen in aller Regel eine unverhohlene Neigung zu dezentralen Lösungen, die sich mit Photovoltaik und thermischen Solaranlagen gut verwirklichen lassen. Doch dieser dezentrale Ansatz ist nicht die Welt der großen, bis vor kurzem sogar noch monopolistischen Energieversorgungsunternehmen, die natürlich zentrale Konzepte favorisieren. Unter einem energetischen Aspekt betrachtet, haben beide Seiten recht.
Um eine hoch entwickelte Industrielandschaft und -gesellschaft wie die Bundesrepublik Deutschland sicher zu versorgen, bieten sich auf der Basis herkömmlicher fossiler Energiesysteme die zentralen Lösungen an. Die dafür notwendigen großen und modernen Kraftwerke lassen sich sehr effizient betreiben, und auch das Problem der Rauchgasreinigung hat man so besser im Griff als mit vielen kleinen Anlagen.
Auf der anderen Seite gibt es allerdings auch schon den einen oder anderen Vorzeigebetrieb, der seine benötigte Energie eigenständig und völlig aus regenerativen Energiequellen bezieht. Freilich handelt es sich dabei um Branchen, die nicht besonders energieintensiv sind. Thermische Solaranlagen versorgen mittlerweile viele Häuser mit Warmwasser. Selbst im nicht gerade sonnenverwöhnten Deutschland können sie sogar zur Raumwärme einen Beitrag leisten, obwohl im Winter das Sonnenangebot eingeschränkt ist. Photovoltaikmodule auf den Dächern liefern Strom, doch nicht immer genug. Daher hängen auch solche Häuser in der Regel noch am öffentlichen Netz. Grundsätzlich lassen sich auch bei uns energieautarke Gebäude verwirklichen, aber der Aufwand dafür ist beträchtlich. Denn es sind nicht nur die sonnenlosen Nächte zu überbrücken, sondern ganze Jahreszeiten mit wenig solarer Einstrahlung. Dennoch ist völlige Autarkie realisierbar; es gibt bereits mehrere solcher Häuser in Deutschland. Um zuverlässig zu funktionieren, verlangen sie aber nach einer relativ umfangreichen Technik für das Energiemanagement, was natürlich die Kosten nach oben treibt. Trotzdem zeigen die »Nullenergiehäuser« eine Möglichkeit für die Zukunft auf.
Die Industrie hat eigene Bedürfnisse
In den hoch entwickelten Ländern bleibt es auch in Zukunft eine wichtige Aufgabe, eine energiehungrige Industrie zu versorgen. Soll dies mit einem nennenswerten Anteil Solarstrom geschehen, so plädieren viele Energiefachleute für Solarkraftwerke anstelle von Photovoltaikanlagen. Konkret denken sie dabei an die solarthermischen Kraftwerke, in denen die Sonnenstrahlen zunächst Dampf erzeugen, der dann eine Turbine treibt und auf diese Weise Strom produziert. Es handelt sich bei diesem Verfahren also um ein anderes technisches Prinzip als bei der Photovoltaik, die den Strom direkt aus Sonnenlicht gewinnt.
Solarthermische Kraftwerke lassen sich schon heute an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit betreiben, wobei Europa allerdings keine besonders günstigen Standorte aufweist. Diese liegen nämlich südlicher — im Sonnengürtel der Erde. Unter dem Aspekt einer erwünschten Nord-Süd-Kooperation im Energiesektor lenken manche Planer ihre Blicke beispielsweise nach Nordafrika. Dort sind die Bedingungen ideal, und die betreffenden Länder haben ebenfalls einen stark wachsenden Energiebedarf. Solarthermische Kraftwerke könnten den regionalen Energiehunger stillen, und es bliebe immer noch sehr viel Energie für den Export nach Europa übrig.
Ohnehin gelten viele der Entwicklungsländer als die zukünftigen Hoffnungsträger für Photovoltaik, weil sie oft permanenten Sonnenschein haben. Außerdem gibt es dort in weiten Landesteilen noch keine zentralen Strukturen zur Versorgung mit elektrischer Energie. Die wenigen Kraftwerke und Stromnetze beschränken sich bisher auf urbane Zentren und Industrieregionen. Unter diesem Aspekt sieht die Photovoltaik ganz anders aus als bei uns, und selbst ansonsten unwirtschaftliche Lösungen werden plötzlich interessant.
Doch auch solche Projekte müssen einmal bezahlt werden, und das fehlende Kapital ist bisher der größte Hemmschuh. Dennoch haben inzwischen sogar einige große multinationale Unternehmen ihre Liebe zu diesen Ländern entdeckt und beginnen, die Märkte intensiver zu bearbeiten. Denn das Potenzial ist einfach groß, und viele Länder Afrikas, Asiens und Lateinamerikas könnten einen beträchtlichen Teil der künftig benötigten elektrischen Energie mit Photovoltaik gewinnen, sei es nun im Netzbetrieb oder als Insellösungen.
Vor allem die dezentrale Versorgung ist für absehbare Zeit besonders interessant, da flächendeckende Stromnetze in den meisten Entwicklungsländern noch in weiter Ferne sind. Deshalb ist Photovoltaik im Grund die erste Option für eine elektrische Basisversorgung im häuslichen Bereich. Sie wird in entlegenen Gegenden schon jetzt zum Wasserpumpen eingesetzt; sie liefert den Strom für technische Aggregate wie Kühlschränke in Kliniken und für Einrichtungen der Telekommunikation. Der Bedarf ist groß, und die Möglichkeiten ihn zu decken, sind zahlreich.
Dipl.-Phys. Bernd Eusemann, Ihringen
Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:
Energieversorgung: Alte Systeme im neuen Gewand
Grundlegende Informationen finden Sie unter:
Energie und wirtschaftliche Entwicklung
Literatur:
Buhs, Rolf u. a.: Photovoltaik. Düsseldorf 1993.
Heinloth, Klaus: Energie und Umwelt. Klimaverträgliche Nutzung von Energie. Stuttgart 21996.
Heinloth, Klaus: Die Energiefrage. Bedarf und Potentiale, Nutzung, Risiken und Kosten. Braunschweig u. a. 1997.
Potentiale regenerativer Energieträger in der Bundesrepublik Deutschland, bearbeitet von R. Hofer u. a. Düsseldorf 1991.
Wagner, Hermann-Josef/Borsch, Peter: Energie und Umweltbelastung. Berlin u. a. 21998.
Winter, Carl-Jochen: Die Energie der Zukunft heißt Sonnenenergie. Taschenbuchausgabe München 1995.