Energie oder Exergie - ein Blick in die Zukunft

Die Energie- und Klimawochenschau: Reine Wachstumsideologie auch auf dem Weg zum regenerativen Zeitalter oder braucht es neben mehr erneuerbarer Energie auch mehr Effizienz?

Schon vor langem haben die beiden Klassiker "Die Grenzen des Wachstums" vom Club of Rome (1972) und "Faktor vier" von Weizsäcker und Lovins (1995) die Eckpunkte eines tragfähigen Umgangs mit Ressourcen - Endlichkeit und Effizienz - ausgesprochen und im öffentlichen Bewusstsein implantiert: Es wird keine unbegrenzte Energiebereitstellung geben, ebenso wenig stehen andere Ressourcen unbegrenzt zur Verfügung und man kann mit smarten Techniken mit einem Bruchteil an Energie und Ressourcen den gleichen Gebrauchswert generieren.

Die politischen Entscheidungen am letzten Freitag brachten beide Ansätze wieder ins Spiel. Nicht nur die Photovoltaik hat jetzt wieder Planungssicherheit, sondern auch das Marktanreizprogramm für smarte Techniken zur regenerativen Wärmeversorgung wurde wiederbelebt, nachdem es ab Jahresbeginn zunächst so aussah, als werde ein bloßes Rückwärts in der Energiepolitik angestrebt.

Aschenputtel der Erneuerbaren - regenerative Wärme

Aufatmen in der Branche, die sich um den Ausbau der erneuerbaren Wärme kümmert. Wolfgang Schäuble hatte im Frühjahr ausgerechnet das "MAP" genannte Marktanreizprogramm abgesägt. Nun ist es am Freitag vor der Parlamentspause wiederbelebt worden. Zu Unrecht steht regenerative Wärme in der öffentlichen Wahrnehmung im Schatten von Windenergie, Photovoltaik und Biomasse. Denn in Gebäuden macht der Energieverbrauch für Wärme mehr als ein Drittel aus, in Wohngebäuden sogar immer noch drei Viertel der insgesamt konsumierten Energie.

Da die Koalition von vornherein schwerpunktmäßig auf die Stromversorgung und den Bestand der AKWs setzte, geriet dieser vielleicht etwas prosaische Zweig der regenerativen Energieversorgung aufs Abstellgleis und damit in Zeiten der "Krise" leichtfertig auf die Streichliste. Doch wie schon bei den anderen Technologien für erneuerbare Energien kann auch der Wärmebereich mittlerweile als etablierter und wichtiger Arbeitsplatzschaffer punkten. Die Interessenvertretung des MAP, der Bundesverband Erneuerbare Energie (BEE), wusste geschickt mit Wirtschaftsargumenten zu argumentieren und appellierte erfolgreich an die Entscheider im Bundestags-Haushaltsausschuss.

Was bei den Koalitionären am meisten verfing, war das Arbeitsplatzargument und die Daten des Ifo-Instituts, das die bisherigen Erfahrungen mit dem alten MAP nahm und vorrechnete, dass die Freigabe der 115 Millionen Euro für dessen Fortführung 840 Millionen Euro weitere Investitionen auslösen werden. Ein Argument, das auch mit wirtschaftliberal eingeschränkten Denkmustern gut verständlich ist. Ab sofort können also wieder Boni für Solarthermie-Anlagen, Wärmepumpen und Biomasseheizungen (z. B. Pelletkessel) beantragt werden und den Energieverbrauch senken.

Das technisch Mögliche ausgereizt, versorgen moderne Heizungsanlagen auf Wunsch zu 100% regenerativ. Selbst Standard-Bausätze für Solarthermie liefern übers Jahr 70% des Warmwassers und 25% der Heizenergie, in besser gedämmten Häusern auch 100%. Insofern hat das solare Zeitalter fast unbemerkt schon begonnen. Aber mit dem Entwurf für den Bundeshaushalt 2011 ist schon der nächste Bruch angekündigt. Eine Stop-and-Go-Politik, die auf dem Wärmesektor weiterhin große Verunsicherung bringt. Wenn man andererseits sieht, wie der Staat mit leichter Hand weitere 1,5 Mrd. Euro in die "Erkundung" von Gorleben versenkt, wird sichtbar, dass es an einem energiepolitischen Gesamtkonzept fehlt.

Der BEE schlägt deshalb eine Erneuerbare-Wärme-Prämie vor, die spätestens ab 2012 auf das MAP folgen und unabhängig vom Bundeshaushalt funktionieren soll. Damit würden die notwendigen Investitionsanreize für den Einbau regenerativer Heizungsanlagen dauerhaft und unabhängig von klammen öffentlichen Kassen bestehen. Diese Umlagefinanzierung sollen die Importeure fossiler Brennstoffe abgeben und so pro Einheit Öl, Kohle oder Gas eine Prämie zahlen, die Heizungen auf Basis erneuerbarer Energien zugute kommt.

Die Entwicklung der letzten 20 Jahre fortgeschrieben ergeben sich zwar große Potentiale bei der EE-Bereitstellung. Das Bild ist aber getrübt, denn bei den großen Wandlungsverlusten von Primärenergie zu Nutzenergie tut sich seit langem praktisch nichts. Solange die Energiebereitstellung auf herkömmlichen Verbrennungsmaschinen/Kraftwerken basiert dürfte sich das kaum ändern. Insofern macht der unbegrenzte Zubau der Biomassenutzung keinen Sinn da die Kollateralschäden zu groß wären und ohnehin der Bedarf an Primärenergie nicht gedeckt werden kann. Beim Strom wäre zukünftig sogar alles im grünen Bereich, wenn sein Konsum nicht kontinuierlich steigen würde. Fazit: Mehr Nutzung von Prozessen mit einem besseren Verhältnis Primärenergie zu Nutzenergie (z.B. Wind, Sonne, Wasser) plus Umwandlungsverluste und Energiekonsum müssen drastisch sinken, sonst wird es nichts mit dem regenerativen Zeitalter.

Regenerative Vollversorgung bei Strom möglich

Wie viel erneuerbare Energie ist denn nun zu erwarten? Das Umweltbundesamt (UBA) stellte letzte Woche seine Studie Energieziel 2050: 100% Strom aus erneuerbaren Quellen vor. Fazit der Auguren aus Dessau: 100% Vollversorgung ist bei Strom bis 2050 möglich.

Nach Schätzungen des Umweltbundesamtes liegt das technisch-ökologische Potential für die Strombereitstellung aus erneuerbaren Energien in Deutschland bei insgesamt 687.000 GWh. 2009 lag der Stromkonsum in Deutschland bei 582.000 GWh. Das UBA dabei geht davon aus, dass im Jahr 2050 Photovoltaik 248.000, Onshore-Windenergie 180.000, Offshore-Windenergie 180.000, Wasserkraft 24.000, Geothermie 50.000, und Abfallbiomasse (Biogas) 23.000 GWh liefern können. Mögliche zusätzliche Potenziale aus Europa oder aus Großprojekten wie Desertec wurden vorsorglich nicht berücksichtigt, da nicht abzusehen ist ob und in welchem Umfang sie realisiert werden.

Trifft diese Prognose zu, würde das für eine Deckung des heutigen Stromkonsums ausreichen. Doch leider steigt dieser immer weiter an. Das ifeu-Institut aus Heidelberg nennt als Gründe dafür, dass der Stromkonsum trotz eigentlich immer effizienterer Endgeräte dennoch steigt

• Vorbehalte gegenüber neuen Techniken, wie z. B. den Energiesparlampen
• steigende Komfortansprüche, größere durchschnittliche Wohnflächen, eine vermehrte Nutzung von immer größeren Geräten
• und die stetig sinkenden Anschaffungskosten für Haushaltswaren und Elektronik.

Wenn es nicht gelingt, hier ein Umdenken zu etablieren, bleiben lediglich die demographische Entwicklung (schrumpfende Bevölkerung) und die zur Neige gehenden konventionellen Energieträger, allen voran dem Öl, die sowohl Produktion und Import, als auch den Betrieb von immer mehr technischen Geräten begrenzen werden.

Beispiel Stromversorgung. Regenerative Energieversorgung setzt auch in Zukunft Speicherlösungen voraus. Eine andere Möglichkeit wäre, die Erzeugeranlagen für Sonnen-, Wind und Wasserkraft vielfach überzudimensionieren. Mit der Folge großer Überschüsse in nachfrageschwachen Zeiten. Doch auch diese könnten genutzt werden, denn neben den bisher bekannten Techniken soll in Zukunft die Methanisierung von CO2 mit Hilfe von Katalysatoren + erneuerbarem Strom zum Einsatz kommen. Das CO2 dafür soll direkt aus Produktionsprozessen stammen (z.B. Zementindustrie), aus der thermischen Nutzung biogener Abfälle und direkt aus der Atmosphäre.

Exergie - Energienutzung auf niedrigem Niveau statt immer mehr

Aber warum soll eigentlich der Umgang mit erneuerbaren Energien der bisherigen Wachstumsideologie und mit ihr, einem zwanghaften Verkonsumieren von Energie und Ressourcen folgen? Es gibt doch heute, 15 Jahre nach "Faktor 4", in allen Bereichen Praxis erprobte Techniken, die vorführen, wie mit viel weniger Energieeinsatz der gleiche Nutzen zu erzielen ist.

1. Selbst der Energiefresser PKW mit noch immer durchschnittlich 8 Litern Verbrauch auf hundert Kilometer liefert Beispiele in Fülle, dass die gleiche Fahrleistung auch mit 4 Liter zu erbringen ist.
2. Allein schon das angekündigte Auslaufen der Glühbirne bringt beim Licht die Entwicklung in Schwung. Mittlerweile sind die ersten LED-Prototypen in den Läden. Statt wie bei der 60W-Glühbirne nur 12 Lumen/Watt oder der Energiesparlampe mit 55 Lumen/Watt werden so 100 Lumen/Watt in absehbarer Zeit Standard sein.
3. Eine konsequente Verringerung der Energieverluste zeigt die Baugesetzgebung, auch über viele Legislaturperioden hinweg. Während im bundesdeutschen Gebäudebestand der Energieverbrauch für Wärme noch bei durchschnittlich jährlich 180 kWh pro Quadratmeter liegt, werden die Anforderungen bei Neu- und Umbauten stetig angezogen. Sie liegen für Neubauten derzeit bei jährlich 70 kWh pro Quadratmeter. Und wenn auch noch nicht gefordert, so sind 30 kWh bereits bautechnischer Standard.

Der sinkende Energieverbrauch von Gebäuden ist ein gutes Beispiel für die Umsetzung des Exergie-Konzepts in die Praxis. Das Umweltbundesamt geht davon aus, dass eine vollständige Sanierung des Gebäudebestands bis 2050 realistisch ist. Zwar müsste die jährliche energetische Sanierungsrate von heute 1% auf 3,3% steigen, aber die Anforderungen müssten ab 2020 mit einem spezifischen Nutzenergiebedarf von 30kWh pro Quadratmeter für Raumwärme gar nicht mal so hoch sein (doppelt so hoch wie beim Passivhaus). Der sinkende Energieverbrauch würde im Gegenzug aber den vermehrten Einsatz von exergetischen Energiequellen auf niedrigem Temperaturniveau ermöglichen (Solarthermie, Erdwärme, Abwärme) und den Einsatz konventioneller Verbrennungsheizungen ablösen.

Unter dem Begriff Exergie wird deshalb bereits ein neuer Ansatz propagiert. Die Idee dahinter ist, auch niedrige Energiedifferenzen nutzbar zu machen, wie sie etwa Erd-, Solar- und Abwärme aus Produktionsprozessen liefern. Gleicher Nutzen bei weniger Energieeinsatz also. Bisher war das bei Gebäuden in dem Maße nicht möglich weil die Verluste durch die Gebäudehülle zu groß waren.

In der Praxis bedeutet Exergie weniger Energieverluste und weniger Primärenergieeinsatz durch effizientere Energiewandlung. Das Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) fordert deshalb, dass die von den Medien und der Politik bisher in den Vordergrund gestellte, verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien immer in Verbindung mit Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung gesehen werden muss. Denn Maßnahmen zur Effizienzsteigerung haben eine wesentlich höhere praktische Bedeutung als die ebenfalls notwendige verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energien.

So liefert allein die passive Solarenergienutzung heute schon jährlich 83.000 GWh (es wurde nur die für die für Heizwecke nutzbare Energie berücksichtigt, also Überheizung im Sommer, die durch geöffnete Fenster weggelüftet wird, beiseite gelassen). Allein im Gebäudebestand ist zudem nach Angaben des IBP eine Verbrauchsminderung um durchschnittlich zwei Drittel realistisch. Das sind dann 724.000 GWh die erst gar nicht durch zusätzlichen Energieeinsatz zur Verfügung gestellt werden müssen.

Wenn es so gelingt, smartere Technik in allen energiekonsumierenden Bereichen zu verbreiten, darf auch der Zuwachs an erneuerbaren Energien realistisch und geringer ausfallen und es ist dennoch genug da, für ein gutes Leben nach Kohle und Öl.