"Wir brauchen Zahlen, keine Adjektive!"

14.07.2008

Ein Physikprofessor mischt die Energiedebatte auf

David J.C. MacKay, Doktor der Informatik und Professor für Naturphilosophie im Fachbereich Physik an der Universität Cambridge, mischt sich derzeit mit dem unvollendeten Buchmanuskript Sustainable Energy - Without the Hot Air in die Klimadebatte ein. Unvollendet deshalb weil der Autor hofft, dass die Beta-Leser im Internet seine Resultate ergänzen und nötigenfalls korrigieren werden. Einzige Bedingung: Die Rechnung muss aufgehen.

Gerechnet wird reichlich auf den bisher gut 370 Seiten; MacKay trägt Material aus allen möglichen Datenquellen zusammen. Dazu angeregt hat ihn die in den Medien und von Politikern oft wiederholten Behauptung, durch den Verzicht auf die Standby-Funktion seines Fernseher und das Ausstöpseln seines Mobiltelefon-Ladegerätes könnt jeder europäische Bürger seinen privaten Energieverbrauch wirkungsvoll senken und so seinen Beitrag zur Rettung des Planeten leisten. Wie man hört, soll das Potenzial an erneuerbaren Energien ja "riesig" sein; nirgendwo jedoch wurde bisher dieses Potenzial gegen den tatsächlichen Energieverbrauch des Einzelnen aufgerechnet, von dem man hört, dass er ebenfalls "riesig" sei. "Wir brauchen Zahlen, keine Adjektive", kontert nun der Physiker. "Ich bin mir sicher, dass jede vernünftige Diskussion über nachhaltige Energie Zahlen erfordert. Dieses Buch hat sie, und es zeigt, wie man sie benutzt."

Zunächst zieht MacKay Bilanz: Unter detaillierter Angabe seiner Quellen listet er den Energiekonsum für Heizung und Kühlung, Transport und Verkehr, Beleuchtung, Betrieb von Informationssystemen und anderen Elektrogeräten sowie die Herstellung von Gütern und Lebensmitteln auf. Sein Kernschluss: Der durchschnittliche Europäer verbraucht rund 125 Kilowattstunden Energie pro Tag. Bei den Reichen, so schätzt er, sind es wohl eher 200, beim Durchschnitts-Amerikaner eher 300 - aber 125 kWh täglich hält MacKay für eine brauchbare Richtgröße. Die sollen, die müssen verlässlich erzeugt werden, und zwar in Zukunft - und das ist die Crux - ohne die Verwendung von herkömmlichen fossilen Brennstoffen wie Öl, Erdgas und Kohle.

"Saubere" Kohleverstromung und Spar-Strategien

Wobei der Autor den Kohleverzicht aus pragmatischen Gründen einschränkt: Erlaubt ist in MacKays Berechnungen die so genannte "saubere" Kohleverstromung, bei der das bei der Verbrennung anfallende Kohlendioxid vom Rest der Kraftwerksabgase abgetrennt und in unterirdischen Hohlräumen, etwa alten Erdgasfeldern, eingelagert wird, damit es nicht in die Atmosphäre gelangt. Verschiedene Verfahren dazu werden zwar momentan technisch erprobt, aber der großflächige Einsatz wird wohl noch zehn Jahre auf sich warten lassen - wenn bis dahin die notwendigen ökonomischen, politischen und rechtlichen Bedingungen geschaffen sind. Daneben steht alles auf der Liste, was als Energielieferant bekannt ist: Wellen, Wind, Gezeiten, Sonne (thermal, photovoltaisch und als Biomasse) und Atomkraft, dazu aus dem Ausland - etwa aus der Sahara-Region - importierter Solarstrom. Selbst für spekulative Formen der Energiegewinnung wie Thoriumreaktoren und Kernfusion liefert MacKay zumindest Zahlenmaterial, zieht sie aber für konkrete Szenarien denn doch nicht in Betracht, weil, anders als bei der CO2-Abscheidung, bisher noch nicht einmal ihre technische Machbarkeit erwiesen ist.

Machbar sind natürlich auch Spar-Strategien, doch es stellt sich heraus, dass die Aufforderung zum Stecker-Rausziehen wenig folgenreich sein wird: Ein modernes Handy-Ladegerät beispielsweise zieht etwa 0,01 Kilowattstunden pro Tag, verschwenderische alte Modelle brauchen 0,05 kWh - eine Winzigkeit im Vergleich zu 125 kWh täglichem Gesamtverbrauch. Mit 5 kWh schon eher zu Buche schlägt der Verzicht auf ein Vollbad. Wer im Winter die Heizung auf 15 bis 17 Grad herunterdreht und stattdessen Wollpullover trägt, kommt nach seinen Schätzungen, aufs Jahr gerechnet, auf immerhin 20 kWh pro Tag. Wer weniger als die angesetzten 50 Autokilometer täglich zurücklegt, spart entsprechend bei den damit korrespondierenden 40 kWh. Und der Verzicht auf eine Fernreise in einer vollbesetzten Boing 747-400 - hin und zurück 14.200 Kilometer - schlägt sich in der persönlichen Energiebilanz mit einem Minus von 12.000 kWh nieder. Den Ladegerät-Stecker, so MacKay, kann man ja trotzdem rausziehen.

MacKay gibt freimütig zu, dass er seine Zahlen recht großzügig auf- und abrundet, um sich und dem Leser die Rechnung zu erleichtern, und dass etwa die von ihm veranschlagten Kosten zu grob geschätzt sind, um im Wirtschaftsplan eines Energieunternehmens Verwendung zu finden. Ein paar Prozentpunkte mehr hier und weniger da spielen für ihn keine Rolle; er will Proportionen veranschaulichen: "Dies ist ein Buch über Vergrößerungen um das Doppelte und Vergrößerungen um das Zehnfache. Es geht um fundamentale Grenzen in der nachhaltigen Energiewirtschaft, nicht um ökonomische Realisierbarkeit. Die Ökonomie verändert sich ständig, aber die fundamentalen Grenzen bleiben. Diese Grenzen gilt es zu verstehen."

Politisch ist der Mann zweifellos ein pazifistischer Grüner - von seiner Website linkt er zur Peace Tax Campaign, die die Rückzahlung von Steuergeldern verlangt, die in den britischen Militärhaushalt fließen, und zur Fenhurst Society, die kostengünstige Vorschläge zur Reduktion des persönlichen Kohlendioxidausstoßes macht. Aber als Naturwissenschaftler steht für ihn außer Frage, dass erneuerbare Energiequellen auf gewaltigen Flächen zum Einsatz gebracht werden müssen, um einen wirkungsvollen Betrag zur Gesamtbilanz zu leisten. Wie gewaltig, rechnet er vor: Um beispielsweise ein Viertel des gegenwärtigen britischen Energiebedarfs durch Biosprit zu decken, müssten 75 Prozent der Landfläche mit entsprechenden Pflanzen bebaut werden. Würde man 10 Prozent der britischen Inseln mit Fotozellen bedecken, könnten dadurch etwa 50 kWh pro Tag pro Person erzeugt werden. Man könnte auch die windigsten 10 Prozent des Landes mit Windfarmen bepflanzen und käme auf 40 kWh pro Tag und Nase: Dazu bräuchte man etwa 50mal soviel Windturbinen, wie Dänemark zur Zeit hat, siebenmal so viele, wie in Deutschland stehen, und immerhin noch doppelt so viele, wie heute weltweit im Einsatz sind. Auf dem Meer ist die Sache rentabler; angenommen, vor der britischen Küste würde eine Fläche in der doppelten Größe von Wales mit Windfarmen bebaut, käme man auf etwa 50 kWh pro Tag pro Person. Wellenkraftwerke, dicht an dicht entlang der 1000 Kilometer langen britischen Küstenlinie Richtung Atlantik, brächten hingegen nur 4 kWh pro Tag pro Einwohner des Vereinigten Königreichs. "Kern- oder Windenergie", so sein Fazit, "ist nicht die Frage. Wir brauchen alles, was uns in die Finger kommt - allen Wind und alle Kernenergie - und selbst dann sind wir noch in Schwierigkeiten."

Fünf Szenarien von Hardcore-Grün bis Hardcore-Marktwirtschaft

Der Kern des Buches besteht aus fünf Szenarien, mit denen MacKay unterschiedliche Strategien zur Energiebedarfs-Deckung illustriert. Berechnungsgrundlage ist Großbritannien mit seinen rund 60 Millionen Einwohnern, aber die wesentlichen Schlussfolgerungen sind auf die anderen mitteleuropäischen Länder übertragbar, auch wenn nicht überall alle einzelnen Technologien zur Verfügung stehen, beispielsweise weil Österreich keine Küstenlinie hat. Allen Vorschlägen gemeinsam ist der Verzicht auf fossile Brennstoffe und, damit einhergehend, tiefgreifende Veränderungen bei Infrastruktur und Lebensstil. Transport und Verkehr sind weitgehend elektrifiziert; die Autobatterien werden als Speicherreserven genutzt, um etwa durch Windstille oder starke Bewölkung verursachte Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Flugverkehr, der weiterhin nicht mit Elektromotoren funktionieren wird, ist mit Einschränkungen möglich; MacKay reserviert dafür ausgedehnte Landstriche für die Biosprit-Produktion.

Des Weiteren setzt der Wissenschaftler entscheidende Fortschritte bei diversen Technologien voraus: Kühlschränke, die sich selber drosseln, wenn die Menschen abends fernsehen, und dafür der Butter später in der Nacht mehr Wärme entziehen. Energiesparhäuser, die serienmäßig mit sonnengewärmter Wasserversorgung und Wärmepumpen gebaut werden. "Sexy Personalities" machen Werbung für das Tragen von Strickpullis. Diese Faktoren, sowie eine relativ geringfügige Energiegewinnung durch Müll-, Holz- und Biomasseverbrennung, sind für alle Szenarien gleich.

Man würde in allen Fällen etwa dreimal mehr Elektrizität produzieren müssen als heute, und zwar etwa 120 Gigawatt. Wie diese 120 Gigawatt erzeugt werden, das ist die wesentliche politische Entscheidung, und hier breitet MacKay seine Alternativen aus:

  1. Kein Kohlendioxidausstoß; hohe Nutzung eigener erneuerbarer Energie: 30fache Erhöhung der Zahl der Windkraftanlagen gegenüber dem Jahr 2007 7.500 Wellenenergiegeneratoren, aufgebaut über 500 Kilometer Küstenlinie 10 Gigawatt Gezeitenenergie, bezogen aus einer erheblichen Zahl künstlicher Strömungs-, Damm- und Lagunenkonstruktionen, die auch als Pumpspeichersysteme fungieren 40 Gigawatt aus Kernreaktoren, etwa viermal so viel wie 2007 40 Gigawatt aus "sauberen" Kohlekraftwerken (Nachteil hier: die Menge an verbrannter Kohle würde um das Dreifache steigen, womit die Lösung nicht wirklich nachhaltig zu nennen wäre)
  2. Weniger Umweltbelastung durch Großbauwerke zur Nutzung von Wind- und Wellenkraft, dafür mehr Energieimporte: 7,5fache Vergrößerung der Windturbinenzahl 25 Gigawatt Atomstrom 40 Gigawatt Kohlestrom (wie oben) Solarkraftwerke von der fünffachen Grundfläche von London (fünf Zirkel von je 44 Kilometer Durchmesser) in der nordafrikanischen Wüste; dazu Leitungen von dort bis auf die britischen Inseln, und Pumpspeichersysteme für die Zeit nach Sonnenuntergang Nach diesem Plan würde Großbritannien etwa 72 Prozent seiner Elektrizitätsenergie aus sonnigeren Ländern importieren
  3. Der atomstromfreie Plan: Wie Plan 1, aber mit importierter Solarenergie wie in Plan 2 statt der Kernkraftwerke. Damit würden die Briten noch 64 Prozent ihres elektrischen Stromes importieren
  4. Der Hardcore-Grünen-Plan (weder Atom- noch Kohlestrom): Gezeitenkraftwerke wie in Plan 1 Wellenenergie auf etwa 11.000 Generatoren und 750 Kilometer Küstenlinie erhöht Viermal so viele Windturbinen, wie im Jahr 2007 weltweit in Betrieb waren, platziert auf den oder um die britischen Inseln herum Nutzung von etwa 100 der größten Seen und Lochs als Pumpspeicher zum Ausgleich der Schwankungen in der Windstärke; alternativ könnte Wasser aus dem Meer zu gigantischen Betonreserviors auf den Bergen hochgepumpt werden (der Plan ist sehr windabhängig, man muss jedoch mit einigen Tagen annähernder Windstille rechnen) Immer noch 14 Prozent Importstrom
  5. Der Hardcore-Marktwirtschaftler-Plan (kein Öl, kein Gas, Kohleverstromung muss CO2-frei sein, den Rest soll der Markt regeln): 10 Gigawatt aus Windenergie (lohnend nur an den allergünstigsten, windigsten Orten) 110 Gigawatt aus Kernkraftwerken, etwa das Zehnfache der gegenwärtigen britischen und das Doppelte der französischen Kapazität (keine andere Energieform könnte unter Bedingungen eines freien Marktes mit hohem CO2-Preis mit der Kernkraft mithalten)

"Falls Ihnen die Pläne nicht gefallen", bemerkt MacKay trocken, "bin ich nicht überrascht." Für diesen Fall hält er noch den Do-It-Yourself-Plan bereit: Der liegt etwa in der Mitte zwischen allen anderen Szenarien; alle möglichen Technologien kommen in Maßen vor. Nicht, weil MacKay das für besonders klug hält, sondern um es dem Leser einfach zu machen, eigene Szenarien zu visualisieren: Wenn man hier die Fläche der Windfarmen vergrößert, kann man dort ein Gezeitenkraftwerk sparen; ein Kohlekraftwerk mehr würde die mit Fotozellen bedeckten Areale schrumpfen; und so weiter. Wie gesagt, noch ist das Buch nicht in Druck, und der Autor gibt sich offen für Vorschlage von allen Seiten:

"Machen Sie einen Plan, der Ihnen bessergefällt. Aber stellen Sie sicher, dass Ihre Rechnung aufgeht."

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