Regenerative Energien – ein Mythos?

Jeder Physiker weiß, dass Energie sich weder verbrauchen noch erzeugen lässt. Schon von daher ist der Begriff regenerative Energien problematisch. Es geht um die Umwandlung verschiedener Energieformen, dabei wird der Anschein erweckt, dass einige davon nahezu unproblematisch für den Planeten sind.

Nicht alle Energieformen haben den gleichen Wert

Chemische, mechanische und elektrische Energie sind Energieformen, die zum Teil in weitere Unterteilungen gegliedert werden. Die mechanische Energie kann kinetischer (Bewegungsenergie) oder potentieller (Lageenergie) Natur sein.

Beim Übergang von einer Energieform in eine andere, geht immer ein Teil in Wärmeenergie über. Diese Wärme ist meist unerwünscht oder nicht nutzbar. In Atomkraftwerken und bei Verbrennungsmotoren ist eine aufwendige Kühlung nötig, die Wärme wird in die Luft oder in Flüsse abgeleitet.

Wenn von regenerativen Energien die Rede ist, geht es in der Regel um chemische Energie, die in Pflanzen gebunden ist, die aktuell auf der Erde wachsen. Diese Energie gilt als hochwertig, da Sie sich leicht in andere Energien umwandeln lässt und weil sie ohne Verluste lagerfähig ist.

Was heißt regenerative Energien?

Alle Energieträger, welche im Rahmen des menschlichen Zeithorizonts unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich schnell erneuern gelten als regenerative Energien. Die Definition beinhaltet nicht, dass die Nutzung der Energieträger unschädlich sein muss. Auch im Hinblick auf den Zeithorizont muss Vorsicht walten. Vor wenigen Jahrzehnten glaubte die Menschheit noch, dass Kohle, Erdöl und Erdgas in unbeschränkten Mengen zur Verfügung stehen würde.

Wie sich das Nutzen von Wasserkraft, Windenergie und Erdwärme langfristig auswirken ist weitgehend unerforscht. Niemand weiß, wie sich ein intensives Nutzen dieser Quellen auf die Umwelt auswirken.

Besonders problematisch ist die sogenannte Bioenergie, also das Verbrennen von Holz, Pflanzenöl, Biodiesel, Bioethanol und Biogas. Denn diese Energie benötigen eine Anbaufläche. Außerdem ist die Aufbereitung der Pflanzenmasse recht aufwendig. Ein Teil der gewonnenen Energie fließt in die Produktion, die oft nach wie vor auf fossile Brennstoffe angewiesen ist.

Wo kommt die Biomasse her?

Sie kommt vom wertvollen Ackerland. Weltweit stehen 1,4 Milliarden Hektar zur Verfügung. Pro Kopf der Weltbevölkerung sind dies ganze 2.000 Quadratmeter die jedem Menschen für seine Ernährung und das Erzeugen von Brennstoffen zur Verfügung stehen. In Deutschland gibt es etwa 12 Millionen Hektar für den Ackerbau. 83 Millionen Deutsche haben somit nur 1.400 Quadratmeter pro Kopf zur Verfügung.

Tatsächlich beansprucht jeder Deutsche über 2.500 Quadratmeter, um seinen Bedarf an Nahrung und regenerativen Energien zu decken.

Unter diesem Aspekt ist es mehr als bedenklich bei Holz, Pflanzenöl und Bio-Ethanol von regenerativen Rohstoffen zu sprechen, die man ohne Bedenken nutzen kann. Ist die Pelletheizung oder der Holzofen wirklich ökologisch vertretbar? Unter diesem Aspekt sicher nicht.

Flächennutzung in Deutschland
Flächennutzung in Deutschland

Holz wächst nicht auf dem Acker, aber die Menschen roden Wälder zugunsten von Äckern. Eine umweltverträgliche Holzernte, das heißt es wird jährlich nicht mehr Holz dem Wald entnommen als im Jahr nachwächst, erbringt einen Energiegehalt von etwa 7.000 kWh je Hektar. Insgesamt dehnen sich in Deutschland auf 11 Millionen Hektar Wälder aus. Also ist mit einem umweltfreundlichen Ertrag von 80 Milliarden kWh zu rechnen.

Biomasse kann den Energiebedarf nicht decken

Laut Umweltbundesamt verbrauchen die privaten Haushalte 665 Milliarden Kilowattstunden. Dies ist etwa ein Viertel des gesamten Energieverbrauchs in Deutschland. Um diese Energiemenge zu erzeugen, wären je nach Bewuchs 300 bis 400 Millionen Hektar Wald- und Ackerland nötig. Die Fläche der Bundesrepublik Deutschland umfasst etwa 36 Millionen Hektar.

Die Landmasse des Planeten Erde bedeckt 14.943 Millionen Hektar. Um allein den Energiebedarf Deutschlands aus nachwachsender Biomasse zu decken müsste Deutschland 2,5 % der zur Verfügung stehenden Oberfläche als Ackerfläche und Waldfläche nutzen. Deutschland bedeckt aber nur 0,25 % der Landmassen.

Es liegt auf der Hand, dass es nicht möglich regenerative Energien aus Biomasse in den Mengen zu erzeugen, dass deren Energie ausreicht. Niemand wundert sich, dass die Menschheit etwa 1,7 Planeten verbraucht. Das heißt nichts anderes, als dass die Menschen in einem Jahr Rohstoffe verbrauchen, die in 1,7 Jahren nachwachsen können. So gesehen berauben Eltern ihre Kinder und Enkel.

Quellen:

Energieverbrauch: https://www.umweltbundesamt.de/daten/private-haushalte-konsum/wohnen/energieverbrauch-privater-haushalte

Umweltverträglicher Ertrag eines Waldes: http://www.tfz.bayern.de/festbrennstoffe/brennstoffe/035110/index.php

Waldfläche in Deutschland: https://www.forstwirtschaft-in-deutschland.de/waelder-entdecken/waldflaeche/

Flächennutzung: https://www.umweltbundesamt.de/daten/flaeche-boden-land-oekosysteme/flaeche/struktur-der-flaechennutzung#textpart-1

Die Sonne liefert ausreichend Energie

Je Tag liefert der Fixstern 165 W/m² auf die 510.000.000 km² große Erdoberfläche. Das sind 84.150 Milliarden kW. Die Menschheit benötigt derzeit 1.423 Milliarden kW.

Die Energie der Sonne ist die einzige, welche beständig neu auf dem Planeten eintrifft. Sie wird zum Teil in Biomasse gespeichert. Die meiste Energie der Sonne erwärmt aber Erdreich sowie Wasser und strahlt letztendlich ins Weltall ab. Ohne diesen Energieabgang würde der Planet überhitzen.

Während das Nutzen der Biomasse, immer Konsequenzen für das Weltklima haben muss, verändert ein direktes Nutzen der Sonnenenergie nichts.

Wenn die Menschen beispielsweise Biomasse verbrennen, entsteht CO2. Das Gas führt dazu, dass ein größerer Teil der Sonnenenergie auf dem Planeten verbleibt, als ohne diesen Prozess. Wird dagegen die Sonnenwärme zum Heizen verwendet oder das Licht zur Produktion von Strom, so gehen diese Energien langfristig in Wärme über und verlassen die Erde wieder, als hätte es die Verwandlungen nie gegeben.

Regenerative Energien – sinnvoller und unsinniger Einsatz

Elektrische Energie ist besonders nützlich, da diese für den Antrieb von Maschinen, die Beleuchtung und das Heizen verwendbar ist. Diese lässt sich auf verschiedene Arten erzeugen.

Regenerative Energien unsinnig genutzt
Wärmeverluste bei der Energieumwandlung

In Kraftwerken verbennt in der Regel ein Energieträger, der heute leider meist fossiler Natur ist. Die im Brennstoff enthaltene chemische Energie wird zu thermischer Energie. Ein Teil der entstehenden Wärme treibt eine Turbine an, aus der Wärmeenergie wird kinetische Energie. Diese verwandelt sich in elektrische Energie.

Selbst, wenn im Kraftwerk Biomasse zum Einsatz kommt, ist dies nicht der optimale Weg Strom zu erzeugen. Bei jedem Umwandlungsprozess entweicht ungenutzt Wärme. Je nach Anlage benötigt man eine Energiemenge von 5 kWh um 1 kWh elektrische Energie zu erzeugen.

Aus diesem Grund betrachten viele Menschen Infrarotheizungen mit Skepsis. Sie gehen davon aus, dass es für die Energiebilanz besser sei, Holz oder Biomasse direkt vor Ort zu verbrennen. Dies bedeutet aber auch Feinstaubbelastung und einen hohen CO2-Ausstoß.

Nutzung von Sonnenenergie
Nutzung von Sonnenenergie

Heute ist die Menschheit aber in der Lage die Energie der Sonne direkt in Strom zu verwandeln. Bildlich gesprochen, entnimmt man der auf die Erde treffenden Sonnenenergie einen Teil, um daraus Strom zu erzeugen. Dieser wird genutzt, beispielsweise um zu heizen oder eine E-Auto anzutreiben. Irgendwann geht die Energie als Wärme wieder völlig in den Kreislauf der Natur über. Auch das Sonnenlicht würde ohne diese Entnahme als Wärme auf den Planeten treffen.

Kein wertvolles Ackerland ist nötig, um Biomasse zu erzeugen, der Wald bleibt unbeschadet und kann weiter CO2 in Sauerstoff verwandeln. Es gibt also regenerative Energien, die aber derzeit noch viel zu wenig genutzt wird.

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