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Nachhaltige Gesellschaft

Fossile Schweiz

"Fossile Schweiz - Warum wir die Abhängigkeit von Erdöl und Erdgas reduzieren müssen" heisst eine aktuelle Studie von Daniele Ganser vom Swiss Institute for Peace and Energy Research (SIPER), welche in Kooperation mit der Schweizerischen Energie-Stiftung (SES) erstellt wurde.

Die Studie beleuchtet den Verbrauch fossiler Energien in der Schweiz im Jahr 2013, zeigt die Herkunftsländer und Transportwege auf und geht ausführlich auf Peak Oil und Peak Gas ein. Wer sich selbst schon mit der Energieversorgung auseinandersetzte, wird darin wenig Überraschendes finden. Eine zusätzliche Einschätzung lohnt sich trotzdem, besonders in einer so leicht lesbaren Weise.

Fazit | Einfach auf Seite 70 vorblättern. Viel Vergnügen.

Posted by Marcel Leutenegger at 21:32
Das Märchen vom Schweizer Atomausstieg

Wenige Monate nach dem Beginn der verheerenden Atomkatastrophe in Fukushima 2011 erklärte der Bundesrat, dass die Schweiz ihren Strom zukünftig ohne Kernenergie produzieren wolle. Zahlreiche Medien verbreiteten diese Erklärung mit Schlagzeilen zum Ausstieg aus der Kernenergie. Eine Interpretation, welche sich mit der Verlautbarung des Bundesrates nicht deckt. Geplant und gebaut für eine Laufzeit von 30-35 Jahren, sah die Schweizer Regierung 50 Jahre für die Kernkraftwerke (KKW) vor, was die US-Konstrukteure schon beim Bau kopfschüttelnd belächelten. Tatsächlich bestätigte der Bundesrat die vorliegende Politik dieses Betriebs bis zum Knall, welche als "laufen lassen, solange die KKW sicher sind" schön geredet wird. Was die Medien als Ausstieg verkündeten, ist bloss ein vorübergehender Verzicht auf neue KKW. So vorübergehend wie die Reaktion auf die Atomkatastrophe in Tschernobyl 1986, was die offen gelassene Hintertür für KKW neuer Bauart belegt.

Ausstieg - ein Zeitplan | Ein echter Ausstieg aus der Kernenergie erfordert einen definitiven Zeitplan, zu dem die Schweizer KKW ausser Betrieb gehen. Es wäre durchaus möglich, die KKW Mühleberg und Beznau I sofort ausser Betrieb zu nehmen, um dann Beznau II, Gösgen und Leibstadt bis 2020 abzuschalten. Politische, juristische und wirtschaftliche Entscheide zeigen in eine andere Richtung. Sämtliche Schweizer KKW sind im Besitz einer unbeschränkten Betriebsbewilligung. Diese kann nach dem jüngsten Bundesgerichtsentscheid zum KKW Mühleberg nur noch vom Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI) entzogen werden. Tatsächlich können also die KKW so lange laufen, wie das ENSI beide Augen zudrückt. Das KKW Mühleberg ist hierfür ein Beispiel erster Güte.

Im Gespräch sind Laufzeiten von 60 Jahren. Man sollte sich also keinerlei Illusionen hingeben, was den Ausstieg aus der Kernenergie betrifft. Abhilfe schaft eine definierte maximale Laufzeit und ein Verbot der Kernenergie, welche in der Verfassung verankert wird. Die Initative zum Atomausstieg will die Laufzeit für alle KKW auf 45 Jahre beschränken und wird demnächst an die Urne kommen. Ihre Annahme würde die Schweiz auf den Umbau der Energieversorgung einstellen und endlich für ausreichend Unterstützung sorgen.

Des weiteren gehörte es sich, dass das ENSI Mängel in KKW nicht nur rügt und mit laschen Fristen deren Beseitigung anmahnt. Diese Fristen werden von den Betreibern gerne als Freifahrschein gesehen, ihre KKW ohne Änderung bis zum Stichtag zu betreiben. Sie vernachlässigen damit die Sicherheit und ordnen sie der Wirtschaftlichkeit unter. Das ist exakt die brandgefährliche Mischung aus Betriebsblindheit und Profitstreben, welche die Kernschmelzen in Lucens, Tschernobyl und Fukushima erst ermöglichten. Dieses Verhalten liesse sich jedoch zügig abstellen. Das ENSI müsste den Betreiber eines mangelhaften KKW zu einer Abschlagszahlung verpflichten, welche ab Zeitpunkt der Rüge bis zur Behebung der Mängel wöchentlich fällig wird. Die Höhe der Zahlung sollte geeignet sein, die Beseitigung der Mängel binnen der gesetzten Frist zu erzwingen. Sie sollte deshalb mindestens 10'000 Franken pro Tag und Mangel betragen. Vom KKW Mühleberg müssten beispielsweise mehr als 450'000 Franken pro Tag eingefordert werden. Nach erfolgter Beseitigung eines Mangels erhielte der Betreiber die entsprechende Vorleistung zurück. Zahlungen für nicht behobene Mängel würden einbehalten und für langfristige Verpflichtungen des Bundes verwendet werden - etwa zur Sicherung der Atommüllager.

Risiko - ein Kommentar | Das Risiko eines einzelnen Schadens errechnet sich aus der Schadenshöhe mal der Eintretenswahrscheinlichkeit. Die Summe aller Einzelrisiken ergibt das Betriebsrisiko. Bei KKW wird dieses dominiert durch die atomare Katastrophe mit massiver Freisetzung radioaktiver Stoffe und grossflächiger radioaktiver Verseuchung. Schätzungen der Kosten einer atomaren Katastrophe in dicht besiedeltem Gebiet kommen auf mehrere Billionen Euro (mehrere 1000 Milliarden). Fukushima dürfte Japan mindestens eine Billion Euro kosten. Träte ein solcher Totalschaden bei uns ein, ginge die Schweiz zwangsläufig bankrott.

Wie hoch liegt die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer solchen Katastrophe kommt? Basierend auf der bisherigen Betriebszeit aller KKW weltweit etwa einmal pro 3'500 Betriebsjahre, wobei vorwiegend alte KKW betroffen waren. Die fünf Schweizer KKW kämen bei einer Laufzeit von 50 Jahren auf 250 Betriebsjahre. Das entspräche einer Eintretenswahrscheinlichkeit von etwa 7%. Der Betrieb innerhalb der Auslegung auf 30-35 Jahre dürfte nur etwa 3% ausmachen. Was für die restliche Betriebszeit bis 50 Jahre Laufzeit eine Eintretenswahrscheinlichkeit von etwa 4% ergibt. Mir ist schleierhaft, wie man immer noch willentlich einen Totalschaden mit 1:25 Quote in Kauf nehmen kann.

Fazit | Die Unabhängigkeit der Atomaufsicht und der Politik von den KKW-Betreibern ist nicht wesentlich besser als in Japan. Eine atomare Katastrophe ist in der Schweiz ebenfalls möglich und sehr viel wahrscheinlicher als gemeinhin angenommen. Weil eine atomare Katastrophe weder bezahlbar noch reparierbar ist, weigern sich Privatversicherungen seit jeher, Risiken der Kerntechnik zu decken. Die Öffentlichkeit könnte und sollte deshalb von KKW-Betreibern eine Versicherungsgebühr einfordern, die diesem Risiko Rechnung trägt. Die Gebühr beliefe sich auf etwa eine Million Franken pro Jahr und Megawatt Wärmeleistung. Sie würde den KKW-Strom um 40 Rappen pro Kilowattstunde verteuern, um endlich die wahren Kosten der Kernenergie auszuweisen. Diese Versicherung würde nicht zuletzt absehbare Schäden decken, welche der Uranabbau und die Anreicherung sowie unsere Atommüllager in diversen Ländern verursacht.

Posted by Marcel Leutenegger at 9:00
Windenergie

Verglichen mit Deutschlands grossen Windparks wird die Windenergie in der Schweiz kaum genutzt. Die Anzahl Schweizer Standorte mit grossen Windenergieanlagen (WEA) ist überschaubar. Die Anzahl guter Standorte für die weitere Entwicklung leider auch. Aufgrund der Topographie hat die Schweiz einerseits ein hohes Potential an Windenergie entlang von Geländekanten und in der Nähe von Geländeeinengungen. Andererseits befindet sich die Mehrheit dieser Standorte an schwer zugänglichen Stellen, so dass ein Bau von WEA und ihr Anschluss ans Elektrizitätsnetz sehr teuer zu stehen käme.

Karte der mittleren Windgeschwindigkeit 70m über Grund im Jahr 2011.

Auf Geländekanten sind beispielsweise die Anlagen auf dem Mt. Crosin und auf dem Gütsch errichtet. Andererseits profitieren Collonges und Martigny vom Düseneffekt zwischen dem Wallis und dem Genfersee, wo fast ganzjährig Berg- und Talwind weht (Thermik), wenn nicht gerade die Bise oder der Föhn das Zepter übernimmt.

Die Möglichkeiten der Windenergie sind von suisse-éole umfassend und übersichtlich zusammengefasst. Gesucht sind gut erschlossene oder einfach zu erschliessende Standorte mit guten Windbedingungen. Viel Wind gibt es entlang des Jurabogens, wo zahlreiche WEA gebaut werden könnten, ohne dass die Bevölkerung dadurch zu sehr gestört würde. Das sehr gut erschlossene Mittelland bietet mangels Wind und aufgrund dichter Besiedelung weniger Potential.

Karte des Windenergiekonzepts der Schweiz 2004.

Vorteile | WEA amortisieren sich energetisch in weniger als einem Jahr, wohingegen Photovoltaikanlagen (PVA) 3-4 Jahre brauchen, um die graue Energie zurückzuliefern. Zudem können WEA die meiste Zeit Energie liefern und kommen in der Schweiz auf etwa 2'000 Vollaststunden. PVA hingegen liefern nur während etwa 4'000 Stunden Energie im Umfang von etwa 1'100 Vollaststunden. Eine jährliche Energiemenge von 1TWh benötigt also PVA mit rund 900MW Spitzenleistung oder WEA mit rund 500MW Spitzenleistung. Ausserdem ist Windenergie aus einer 3MW WEA mit rund 10Rp/kWh bislang noch günstiger als Sonnenstrom mit etwa 14Rp/kWh aus einer 5MW PVA.

Nachteile | Moderne WEA sind grosse Anlagen mit Masthöhen von 80m und einem Rotordurchmesser von 100m oder mehr. Sie sind somit unweigerlich gut sichtbar und werfen einen relativ langen Schatten. Zudem arbeiten WEA nicht völlig geräuschlos, wenngleich das Lärmproblem meiner Meinung nach überbewertet wird. Bei mässigem Wind ist ein vorbeifahrendes Auto deutlich lauter und störender als eine WEA. Und falls der Wind mal um die Häuser pfeift, geht das Geräusch der WEA ohnehin im Brausen unter. Moderne grosse WEA drehen langsamer und sind grundsätzlich effizienter und leiser als schnell drehende kleine WEA. Die verbreiteten Horizontalläufer sind zudem grundsätzlich leiser als Vertikalläufer. Um störenden Schattenwurf und Lärm zu vermeiden, sollten WEA trotzdem nicht zu nahe an Siedlungen gebaut werden.

WEA können nur innerhalb eines bestimmten Bereichs von Windgeschwindigkeiten Energie liefern, denn die Leistung steigt mit der Windgeschwindigkeit hoch drei. Schwachwindanlagen benötigen beispielsweise mindestens etwa 10km/h Wind (3m/s) und erreichen ihre Maximalleistung bei etwa 40km/h. Nimmt die Windgeschwindigkeit weiter zu, müssen die WEA ihre Rotorblätter so verstellen, dass die Maximalleistung des Generators nicht überschritten wird. Bei Winden über etwa 90km/h müssen sie gar ganz abschalten, da die Rotoren trotz Regelung zuviel Energie an den Generator liefern würden (im Fehlerfall droht ein Totalschaden). Im Gegensatz hierzu ist die Regelung einer PVA völlig unkritisch.

Nicht zuletzt dürfen WEA nicht zu nahe beieinander gebaut werden, um gegenseitigen Windschatten zu vermeiden. Da der Wind nur eine sekundäre Energieform von Sonnenenergie ist, haben WEA mit rund 2W/m² generell eine deutlich geringere Leistungsdichte als PVA. Bei gleicher Energieproduktion benötigen WEA rund achtmal soviel Fläche wie PVA. Sie können allerdings durchaus im Verbund mit PVA auf benachbarten Flächen erstellt werden.

Fazit | Windenergie sollte in der Schweiz besser genutzt werden. Da an regnerischen Tagen und im Winter der Wind häufig kräftiger weht als an schönen Tagen und im Sommer, kann mit Wind- und Sonnenenergie insgesamt eine gleichmässigere Stromproduktion erreicht werden. Das reduziert die Speicher- und Leistungsreserve erheblich, welche zum Ausgleich von Produktionsschwankungen vorgehalten werden muss. Für den Bau von WEA kommen in erster Linie die wenigen erschlossenen oder leicht erschliessbaren Standorte mit guten Windbedingungen in Frage. Insgesamt kann die Windenergie in der Schweiz allenfalls das Kernkraftwerk Leibstadt ersetzen, welches jährlich etwa 9TWh Energie liefert. Dazu müssten WEA mit einer Gesamtleistung von 4-5GW gebaut werden. Das entspräche etwa 1'500 grossen 3MW WEA. Mehr dürfte aufgrund der Topographie kaum möglich sein.

Leider stösst die Windenergie teilweise auf hysterischen Widerstand ganzer Dörfer, welche WEA auf ihrem Gemeindegebiet verbieten (wollen). Die Immobilienwerte würden sinken, die Landschaft würde verschandelt und der Lärm sei unerträglich. Diese Argumente sind allerdings wenig stichhaltig. Falls ersteres überhaupt zutrifft, würden immerhin auch die Vermögenssteuer und die Versicherungsprämien sinken. Die Schweizer Immobilienblase wird aber auch ganz ohne WEA platzen. Zweitens ist das Landschaftsbild häufig ohnehin durch Strassen und andere Bauten beeinträchtigt, so dass wenige grosse WEA nur geringen Einfluss darauf hätten. Und drittens wird die Lärmdiskussion noch von nervig pfeifenden Kleinwindrädern geprägt, anstatt auf dem Gütsch bei Andermatt oder in Martigny einmal vor Ort einen windigen Tag lang die Ohren zu spitzen.

Posted by Marcel Leutenegger at 13:34
Sonne verstromen: Photovoltaik

Die Photovoltaik, das lange geschmähte Stiefkind, entwickelt sich gerade zum Überflieger. Direkt genutzte Sonnenenergie vermeidet verlustreiche Umwege und liefert deshalb die höchste Energiedichte aller nachhaltigen Energieträger. Kristalline Photovoltaikmodule verwandeln Sonnenlicht mit 16-20% Wirkungsgrad in elektrischen Strom, den Wechselrichter mit rund 98% Wirkungsgrad ins Stromnetz einspeisen. Bei einer mittleren Sonneneinstrahlung von 1'200kWh/m² pro Jahr (horizontale Fläche) kann Photovoltaik pro Quadratmeter 150-200kWh Strom liefern. In den nächsten Jahren dürfte sich dieser Wert noch bis auf etwa 230kWh/m² verbessern.

Deutschland darf zu Recht als Vorreiter in Sachen Photovoltaik gelten. Unsere Nachbarn haben in den letzten zwei Jahren jeweils Anlagen mit einer Gesamtleistung von 7-8GWp (Spitzenleistung) installiert, welche pro Jahr gut 7TWh (Milliarden kWh) Strom produzieren. Insgesamt stehen in Deutschland Photovoltaikanlagen mit mehr als 25GWp Leistung, welche mehr Strom liefern als unsere Kernkraftwerke. Sollte in Deutschland der Zubau 2012 nochmals bei 7-8GWp liegen, so hätte Deutschland den Schweizer Atomausstieg alleine mit der Photovoltaik in drei Jahren geschafft!

Die Photovoltaik erzeugt den Strom dann, wenn er um die Mittagszeit gebraucht wird. Im Sommerhalbjahr ist deshalb der Strom um die Mittagszeit schon billiger als in den Randstunden. An der Strombörse wird aber aller Strom so teuer gehandelt wie die teuerste kWh. Ersetzt die Photovoltaik die teueren Spitzenlastkraftwerke, werfen Kohle- und Kernkraftwerke kaum mehr Gewinn ab, da sie selbst immer öfter den teuersten Strom liefern. Die Photovoltaik schafft somit die unverdienten Gewinne der grossen Stromkonzerne ab. Angesichts dieser Zahlen erstaunt es wenig, dass die deutschen Stromkonzerne massiv gegen die Photovoltaik vorgehen, um zumindest ihre Gewinne im Winterhalbjahr zu sichern.

Photovoltaik-Potential in der Schweiz | Nachstehende Grafik zeigt die jährliche Einstrahlung in der Schweiz und im nahen Ausland. Die Schweiz erhält im Mittel jährlich 1'185kWh/m² Sonnenenergie. Die höchsten Werte werden im Südtessin, an Südhängen im Wallis und zwischen dem Genfer- und Neuenburgersee erreicht. Das dicht besiedelte und gut erschlossene Schweizer Mittelland vom Genfer- zum Bodensee erhält auf 7'600km² Fläche im Mittel gut 1'200kWh/m² pro Jahr. Eine Fläche von 50km² mit modernen Solarmodulen bestückt würde jährlich rund 9TWh Strom liefern; genug um das Kernkraftwerk Leibstadt zu ersetzen. Gerade mal 150km² würden den Schweizer Atomausstieg besiegeln. Das entspricht etwa der Fläche des Neuenburgersees oder 2% des Mittellands.

Einstrahlungskarte
Jährliche Strahlungsbilanz in kWh/m² horizontale Fläche. Quelle: MeteoSwiss.

Was Deutschland in drei Jahren schafft, dürfte in der Schweiz in zehn Jahren zu machen sein. Sollten die deutschen Stromkonzerne die Photovoltaik erfolgreich abwürgen, werden schon bald hunderte deutsche Solarinstallateure nach Arbeit suchen. Warum nicht in der Schweiz?

Kosten der Photovoltaik | In Deutschland lassen sich Dachanlagen bis 30kW Leistung für rund 2.00€/Wp schlüsselfertig installieren. Anlagen mit 30-100kW Leistung sogar für 1.50€/Wp, grössere schon ab 1.20€/Wp. Jedes Watt Spitzenleistung (Wp) liefert in 20 Jahren rund 20kWh Strom. Wartung, Kredit und Versicherung erhöhen in diesem Zeitraum die Kosten um etwa 50-60%. Eine mittelgrosse Anlage liefert so für rund 2.50€/Wp Vollkosten Strom zu 13ct/kWh (16Rp/kWh). Grosse Anlagen kommen mit 12Rp/kWh schon knapp an die 11Rp/kWh Erzeugerkosten (+10Rp/kWh Netzkosten und Steuern) meines Energieversorgers. Industriebetriebe mit grossen Flachdächern können sich ab sofort billiger selbst mit Strom versorgen als über ihren Energieversorger. Leider sind Kleinanlagen in der Schweiz kostspielig, weil die Installation dreimal teurer ist als bei unseren Nachbarn. Das treibt den Strompreis für Photovoltaik auf Schweizer Wohnhäusern auf 25-30Rp/kWh.

Hierbei nicht eingerechnet sind Kosten zur Speicherung des Sonnenstroms. Da die Schweiz über viel Wasserkraft verfügt, würden die Speicherkraftwerke mittags kaum Strom erzeugen, dafür in den Randstunden umso mehr. Diese Art der "Speicherung" ist nahezu gratis. Zusätzlich können Pumpspeicherkraftwerke überschüssigen Strom zwischenspeichern. Bei der Pumpspeicherung und dem zusätzlichen Stromtransport gehen etwa 25% der Energie verloren. Nebenbei bemerkt ist die Pumpspeicherung ausländischen Stroms für den "Schweizer Importüberschuss" verantwortlich.

Fazit | In einer nachhaltigen Energieversorgung wird Photovoltaik die Hauptenergiequelle sein. Ich gehe davon aus, dass sie 2050 schon mehr als 25% des gesamten weltweiten Endenergieverbrauchs decken wird. Bis zum Ende des Jahrhunderts rechne ich global mit 50-55% Photovoltaik, 15-20% Windenergie, 10-15% Wasserkraft, 10-15% Biomasse, und 5-10% andere Energieträger.

Posted by Marcel Leutenegger at 17:37
Energie sparen

Die einleitenden Beiträge zum Energieverbrauch zeigen, dass wir unseren aktuellen Energie- und Resourcenhunger schwerlich nachhaltig decken können. Wir müssen deshalb mit deutlich weniger auskommen, um uns aus nachhaltigen Quellen zu versorgen. Falls wir es schaffen, den Verbrauch um zwei Drittel zu reduzieren, könnten wir uns fast eigenständig mit Energie versorgen. Energie sparen ist deshalb die nachhaltigste Energieform überhaupt.

Es gehört zu einer guten Lebensführung, Energie grundsätzlich sinnvoll einzusetzen. Beispielsweise mache ich nur Licht, wenn ich es brauche. Geräte schalte ich immer komplett aus, denn sie halten nur 20'000-30'000 Stunden durch. Ein Fernseher oder Computer im Standby ist deshalb oft schon nach 3-4 Jahren Schrott. Wird er nur bei Bedarf eingeschaltet, hält er 10-15 Jahre durch. Ausschalten spart 10-30% Energie im Betrieb und zusätzlich viel graue Energie.

Wo liegen die grossen Sparpotentiale?

Der aktuelle Bruttoenergieverbrauch zeigt deutlich auf, bei welchen Tätigkeiten die meiste Energie verbrannt wird. Verkehr, Haushalt und Einkaufen sind die ganz dicken Brocken, denen wir zuerst ans Leder sollten.

Verkehr | Mit dem Auto 25km zur Arbeit und zurück pendeln frisst 40kWh (bei 7.2l Benzin pro 100km). Diesselbe Strecke im öffentlichen Verkehr braucht nur 2-3kWh. Am Arbeitsort wohnen spart bis zu 100%, schont die Nerven und verschafft viel Zeit.

Heizen | Eine angenehme Wohntemperatur von 20°C spart gegenüber 22°C etwa 12% (6%/°C). Zwei bis dreimal täglich während ein paar Minuten richtig durchlüften verhindert Schimmel und spart gegenüber kalter Dauerzugluft per Kippfenster 30-50% Heizenergie. Ein älteres Gebäude zeitgemäss dämmen spart 50-90%.

Hygiene | Baden frisst drei- bis zehnmal soviel Energie wie duschen. Wer beim Duschen das Wasser während dem Einseifen abstellt, spart noch mehr Wasser und Energie, sonst ist zumindest eine Sparbrause angesagt.

Kochen | Nur soviel Flüssigkeit wie nötig. Deckel drauf, (fast) immer! Sobald die Kochtemperatur erreicht ist, Hitze stark reduzieren. Mit Deckel ist häufig die kleinste Stufe noch zuviel. Spart 40-80%.

Einkaufen | Entwöhnen Sie sich von der Werbung. Also einen "Keine Werbung bitte"-Kleber auf den Briefkasten pappen, einen Werbeblocker zum Surfen verwenden, und Werbung in den Medien und auf Plakaten tunlichst ignorieren. Hören Sie auf, sich dauernd mit anderen zu vergleichen.

Sie wollen individuell sein? Herzlich willkommen! Durch Nachvollzug monatlich neuer Trends? Nicht doch. Gehen Sie einfach nur noch einkaufen, wenn es nötig ist und Sie vorher genau wissen, was Sie brauchen. Wählen Sie langlebige Produkte anstelle von lebensdauerbegrenzten Billigwaren.

Luxus | Wohin mit dem gesparten Geld? Warum nicht Teilzeit arbeiten anstatt bis zum Umfallen malochen? Oder jedes Jahr einen Monat unbezahlte Ferien nehmen? Wahrer Luxus ist Zeit. Frei verfügbare, unverplante Zeit. Wieder einmal den Wolken zuschauen. Mit der Familie einen Nachmittag verbringen. Einem Hobby nachgehen. Den älteren Nachbarn helfen. Nachdenken und seine Gedanken mit anderen teilen (ehemals philosophieren genannt, heute bloggen :-).

Fazit | Wir brauchen eine neue Gesellschaftsform, welche mit nachhaltigem Wirtschaften einen hohen Lebensstandard erzielt. Unser auf stetiges Wachstum ausgelegter Kapitalismus hat sich überlebt. Er taugt nicht für das 21. Jahrhundert, wie uns die Finanz- und Resourcenkrisen klar vor Augen führen.

Energie sparen zeigt die Wertschätzung unserer natürlichen Resourcen auf.
Energie verschwenden offenbart die Achtlosigkeit gegenüber allen anderen.

Posted by Marcel Leutenegger at 7:55
Mein Energieverbrauch

Zuerst möchte ich allen Lesern und Leserinnen meines Blogs ein gutes neues Jahr und gutes Gelingen aller sinnvollen Unternehmungen wünschen.

In diesem Beitrag möchte ich exemplarisch meinen Energieverbrauch aufzeigen. Folgende Beiträge werden sich dann mit dem anstehenden Umbau der Schweizer Energieversorgung auseinandersetzen.

Grundsätzliches | Ich versuche seit jeher mit wenig Energie auszukommen, ohne dass meine Lebensqualität zu stark leidet. Wieviel Energie sich einsparen lässt, wurde mir aber erst bei einem Auslandsaufenthalt in Deutschland richtig klar. In Deutschland ist ein Vermieter verpflichtet, jedem Mieter seine effektiven Nebenkosten in Rechnung zu stellen. Dies erfordert insbesondere eine individuelle Messung der verbrauchten Heizenergie. Nur so lässt sich der eigene Verbrauch genau feststellen - eine unerlässliche Voraussetzung zum Vergleichen. In Deutschland ist es ferner üblich, dass ein Mieter seine Küche selbst einrichtet. So kann er sich für die besten Geräte entscheiden, wohingegen Vermieter eher mittelmässige Geräte einbauen - die verbrauchte Energie zahlt schliesslich der Mieter.

Göttingen | Privat verbrauchte ich pro Jahr 100kWh/m² zum Heizen und 300kWh Strom. Zur Arbeit ging ich in wenigen Minuten zu Fuss. Für gelegentliche Urlaubstage in der Schweiz legte ich mit der Bahn rund 12'000km zurück, was 600kWh Strom benötigte. Insgesamt 8'400kWh pro Jahr.

Meine Wohnung befand sich im Dachgeschoss eines alten deutschen Bauernhauses. Im Winter kroch die Kälte spürbar durch den Dachboden und durch die Wände. Da ich gerne bei Temperaturen um 10°C schlafe, stellte ich diese Temperatur im Schlafzimmer ein. Die Küche heizte ich auf 16°C, um das Gefrierfach im Kombikühlschrank nicht aufzutauen. Die übrigen Räume liess ich bei Abwesenheit bis auf 10°C auskühlen (zuvor unbedingt kurz durchlüften) und heizte sie bei Bedarf auf 18-20°C. Die mittlere Raumtemperatur in der Wohnung betrug dadurch in der Heizperiode etwa 13°C. Zum Vergleich: bei 20°C hätte sich mein Verbrauch an Heizenergie verdoppelt.

Mein Stromverbrauch schloss Warmwasser und Waschmaschine ein. Die Waschmaschine benötigte für einen 40°C Waschgang und 7kg Wäsche 0.55kWh, was mir meist für eine ganze Woche reichte: 30kWh/y (kWh pro Jahr). Kurz warm Duschen brauchte täglich etwa 10l Wasser, welche ein Durchlauferhitzer nahezu verlustlos bereitstellte: 100kWh/y. Der kleine A++ Kombikühlschrank benötigte bei 16°C etwa 80kWh/y. Der A+ Elektroherd schluckte 30kWh/y fürs Kochen am Wochenende. 50kWh/y gingen für Notebook, Internet und Glotze drauf, 10kWh/y für die Beleuchtung.

Zuvor benötigte ich in der Schweiz jährlich 1450kWh Strom bei gleichem Lebensstil. Ein älterer Einbaukühlschrank zog unglaubliche 500kWh/y, und ein Einbauboiler verheizte wegen ungenügender Isolation 800kWh/y, obwohl ich ihn jeweils nur eine Nacht pro Woche einschaltete. Die gesamte Einsparung von fast 80% ist deshalb allein den sparsamen und angepassten Geräten zu verdanken.

Chavannes | Hier brauche ich privat pro Jahr geschätzte 45kWh/m² zum Heizen, geschätzte 130kWh für Warmwasser und Waschmaschine, sowie 210kWh Strom. Zur Arbeit gehe ich in wenigen Minuten zu Fuss und mit der Metro, was für 2'000km rund 200kWh Strom benötigt. Zusätzlich fahre ich etwa 6'000km Bahn, was 300kWh braucht. Insgesamt 3'500kWh pro Jahr.

Ich erhalte von umliegenden Wohnungen soviel Wärme, dass ich selbst nicht zu heizen brauche, um im Winter auf eine Raumtemperatur von 20°C zu kommen. Den Energiebedarf schätze ich anhand der Wärmeverluste auf rund 45kWh/m²/y trotz höherer Temperatur. Die etwas kleinere Wohnfläche eingerechnet reduzierte sich mein Verbrauch auf einen Drittel dessen, was in Deutschland anfiel.

Warmwasser und Waschmaschine werden zentral bereitgestellt. Ich setze hier mangels Daten meinen Verbrauch in Göttingen an. Mein A++ Kombikühlschrank benötigt bei 20°C etwa 120kWh/y, der Einbaukühlschrank käme auf 400kWh/y. Kochen 30kWh/y, Notebook und Glotze 50kWh/y, Beleuchtung 10kWh/y wie zuvor.

Der Umzug per Lieferwagen von Deutschland in die Schweiz schlug mit etwa 1'000kWh zu Buche. Zu obigem Verbrauch für Haushalt und Arbeitsweg in der Schweiz von rund 11kWh/d (kWh pro Tag) Endenergie, respektive 14kWh/d Bruttoenergie, kommt natürlich noch einiges hinzu. Zum Beispiel die Lebensmittel, die produziert (10kWh/d), verpackt und transportiert (2kWh/d) sowie zubereitet (1kWh/d) werden wollen. Zudem diverse Waren wie Zeitungen, Elektrogeräte und Kleidung (17kWh/d). Ich ziehe hier erneut die Schätzungen von David J.C. MacKay hinzu, die er in Sustainable Energy - without the hot air beschreibt.

Mein Bruttoenergieverbrauch

Insgesamt komme ich so auf 58kWh/d Bruttoenergie; ein Drittel des Schweizer Durchschnitts. Die grössten Einsparungen verdanke ich einem kurzen Arbeitsweg im öffentlichen Verkehr, dem weitgehenden Verzicht auf Flugreisen, der weitgehenden Konsumverweigerung und einem geringen Heizbedarf.

Posted by Marcel Leutenegger at 16:57
Endenergieverbrauch

Gestern stellte ich den durchschnittlichen Bruttoenergieverbrauch der Schweizer Bevölkerung dar um abzuschätzen, wieviel von welchem Energieträger benötigt wird. Andererseits interessiert den Verbraucher natürlich nur die Energie, die bei ihm angeliefert wird. Deshalb möchte ich heute diesen Endenergieverbrauch nach Energieträgern aufschlüsseln.

Die folgende Grafik wiederholt links das Balkendiagram zum Bruttoenergieverbrauch je Energieträger. Für die Endenergie werden Angaben zu den Energieumwandlungen, Verlusten und Verwendungszwecken benötigt. Diese Details finden sich in Tabelle 4 der Gesamtenergiestatistik 2010 des Bundesamtes für Energie. Ausserdem lohnt es sich, das detaillierte Energieflussdiagram in den Grafiken der Gesamtenergiestatistik 2010 nachzuschlagen. Diesen Quellen entnahm ich die Energieflüsse und die zugehörigen Verluste. Die angehängte Tabelle fasst die Ergebnisse übersichtlich zusammen.

Endenergieverbrauch der Schweiz im Jahr 2010

Die mittlere Spalte zeigt, was von den einzelnen Energieträgern abzüglich aller Verluste an Endenergie übrig bleibt. Insbesondere zwei Energieträger werden auffallend schlecht ausgenutzt: Kernbrennstoffe und Nahrungsmittel.

Unsere alten Kernkraftwerke erzeugen Strom mit einem Wirkungsgrad von etwa 35%. Allerdings benötigen sie einen Teil des erzeugten Stroms selbst zum Betrieb des Kraftwerks, was den Wirkungsgrad senkt. Abzüglich den Speicher- und Leitungsverlusten von 11% im Strom- und Fernwärmenetz liefert der Kernbrennstoff schliesslich noch 30% seiner Energie an den Verbraucher. Die anderen thermischen Kraftwerke schneiden deutlich besser ab. Unter anderem wegen ihrer höheren Betriebstemperatur. Vor allem aber weil sie kleiner sind und so an vielen verschiedenen Orten viel Fernwärme liefern können. So erreichen Müllverbrennungsanlagen beachtliche 47% Gesamtwirkungsgrad.

Die geringe Ausnutzung von Nahrungsmitteln resultiert zur Hauptsache aus der Verwendung als Futter für Rinder, Schweine und Geflügel zur Milch-, Fleisch- und Eierproduktion. Rinder erzeugen aus 9kWh Futter Lebensmittel mit rund 1kWh Energie. Schweine benötigen dazu 7kWh und Geflügel 4kWh. Zudem werden viele Lebensmittel weggeworfen. Von 12kWh Nahrung pro Tag und Person (kWh/d/p) bleiben schliesslich verzehrte Lebensmittel mit gut 2kWh Energie übrig.

Das rechte Balkendiagram schlüsselt die Endenergie in die verschiedenen Nutzungsarten auf. Etwas Müll, Holz und Erdöl endet als Produkt. Viel Müll, etwas Holz und Erdgas sowie Biogas wird verstromt und liefert den Grossteil der Fernwärme. Müll, Holz und erneuerbare Energien liefern zusammen 6.4% der Gesamtenergie. Insgesamt decken nachhaltige Energien gut 16% der verbrauchten Endenergie.

Posted by Marcel Leutenegger at 7:39
Bruttoenergieverbrauch

Bevor wir über unsere zukünftige Energieversorgung nachdenken, müssen wir zuerst klären, was wir wofür brauchen. Dieses Wissen ist unverzichtbar für einen geplanten und machbaren Umstieg auf eine nachhaltige Energieversorgung. Aktivitäten, deren Energiebedarf sich nicht mehr vernünftig decken lässt, werden wir stark einschränken oder vielleicht ganz aufgeben müssen. Ausserdem werden wir womöglich für viele Tätigkeiten einen neuen Energieträger finden müssen.

Zu diesem Thema gibt es ein sehr empfehlenswertes Buch von David J.C. MacKay, Professor für Naturphilosophie an der Cambridge-Universität und Autor von Sustainable Energy - without the hot air (frei übersetzt Nachhaltige Energieversorgung - ohne dummes Geschwätz). Das Buch ist als PDF gratis erhältlich auf www.withouthotair.com, sowohl im englischen Original als auch in mehreren Übersetzungen, unter anderem in deutsch. Für einen ersten Überblick reicht auch die zehnseitige Kurzfassung.

Gemäss Bundesamt für Energie (BFE) wurden 2010 in der Schweiz insgesamt 1'187'850TJ Energie verbraucht. Diese Bruttoenergie wurde zu 56% durch fossile Energieträger, zu 24% durch Kernenergie und zu 20% durch nachhaltige Energieträger gedeckt. Die fossilen Energieträger setzen sich aus 80% Öl, 19% Gas und 1% Kohle zusammen. Die nachhaltigen Energieträger bestehen zu 55% aus Wasserkraft, 21% aus Müllverwertung, zu 16% aus Energieholz und zu 7% aus anderen erneuerbaren Energien (Solarenergie, Windkraft, Biomasse, Umweltwärme). Nicht erfasst sind die in Nahrungsmitteln steckende Energie sowie die graue Energie in importierten und exportierten Waren und Dienstleistungen.

Bruttoenergieverbrauch der Schweiz im Jahr 2010

Laut BFE verbrauchte die Schweizer Bevölkerung 2010 durchschnittlich 120kWh pro Tag und Person (kWh/d/p). Das linke Balkendiagram zeigt diesen Bruttoverbrauch und die Anteile der einzelnen Energieträger. Ein grosser Teil des Mülls wird zur Erzeugung von Strom und Fernwärme eingesetzt. Im linken Diagram ist deshalb nur der industriell verwertete Teil (Zementherstellung) ausgewiesen.

Die zwei mittleren Diagramme schlüsseln den Energieverbrauch nach Sektoren und Tätigkeiten auf. Sie sind durch die in Nahrungsmitteln steckende Energie sowie durch die importierte graue Energie ergänzt. Beide Werte habe ich von Prof. MacKay übernommen. Bei den Waren ging ich davon aus, dass die Exporte im Umfang von 200 Milliarden Franken Importe im Wert von 100 Milliarden Franken auslösen. Zusätzlich importierte die Schweiz aber Waren im Wert von 65 Milliarden Franken nebst Energie für 16 Milliarden Franken. Die graue Energie ist üblicherweise für etwa 15% der Kosten verantwortlich, so dass der zusätzliche Warenimport einem Energieimport im Umfang von 10 Milliarden Franken entspricht. Somit ist die graue Energie mit 48kWh/d/p eher zu gering angesetzt, zumal die Schweiz selbst kaum energielastige Industrie (Metallverhüttung, Rohstoffgewinnung) hat.

Die Haushalte verbraten 36kWh/d/p mehrheitlich zum Heizen und Kühlen sowie zum Kochen. Etwa 5kWh/d/p Strom gehen für die Beleuchtung, die Unterhaltung und die Kommunikation drauf. Die Haushalte dürften zudem für einen Drittel der Warenimporte verantwortlich sein, so dass sie insgesamt etwa 52kWh/d/p (29%) verbrauchen. Das produzierende Gewerbe benötigt seinerseits 28kWh/d/p und die Dienstleistungen verursachen 23kWh/d/p. Zusammen dürften sie ebenfalls etwa einen Drittel der Warenimporte auslösen. Sie kommen so insgesamt auf 67kWh/d/p (37%). Im Sektor Verkehr dominiert klar die Strasse. Flugreisen verbrauchen 6kWh/d/p und die Benutzung des öffentlichen Verkehrs 4kWh/d/p. Das restliche Drittel der Warenimporte dürften zumeist Fahrzeuge sein, so dass der Verkehr mit insgesamt 49kWh/d/p (27%) zu Buche schlägt. Die Nahrungsmittel kommen insgesamt auf 12kWh/d/p (7%).

Der Gesamtenergieverbrauch beträgt somit rund 180kWh/d/p brutto. Das rechte Balkendiagram schlüsselt ihn in die einzelnen Energieträger auf. So zeigt sich, dass Erdöl, Erdgas und Kohle zusammen 37% und Kernbrennstoffe 15% decken. Die Nahrung wird je hälftig importiert und selbst produziert. Insgesamt werden 83% des gesamten Energieverbrauchs importiert, wobei diese Importe fast nur aus nicht nachhaltigen Energieträgern bestehen. Die Schweiz produziert eigene Energie im Umfang von 17%, mangels Alternativen vollständig aus nachhaltigen Energieträgern. Insgesamt decken nachhaltige Energieträger 21% des Verbrauchs.

Posted by Marcel Leutenegger at 13:15
Energie - eine Kurzgeschichte

Bis zur Entdeckung des Feuers als Energiequelle mussten sich die Menschen alleine Kraft ihres Körpers durchschlagen. Das Feuer ermöglichte es Nahrung zu essen, welche erst durch Braten oder Kochen gut verdaubar wird. Ausserdem bot ein Feuer Schutz vor Raubtieren und wärmte durch den Winter. Mit dem Feuer begannen die Menschen, jeden Winkel der Welt zu besiedeln. Jahrtausende später kamen geschmiedete Werkzeuge aus Metall in Mode, welche ohne Feuer weder denkbar noch herstellbar waren. Generation um Generation wurden Kulturtechniken entdeckt und verfeinert, bis im späten Mittelalter die Dampfmaschine erfunden wurde. Ein halbes Jahrhundert später katapultierte sie erst England, dann Europa und schliesslich die ganze Welt ins Industriezeitalter. Vermittels Maschinen haben wir seither übermenschliche Kräfte. Mit Holz und Wasser alleine wäre der schnell steigende Energiebedarf nicht zu decken gewesen. Seit der Industriealisierung graben wir deshalb auf der Suche nach Kohle die Erde um und pumpen Erdgas- und Ölfelder leer.

Die Verfügbarkeit und der Einsatz fossiler Energie führte zu einer beispiellosen Steigerung der Lebensqualität und im Ergebnis zu einer Verzehnfachung der Weltbevölkerung binnen weniger als hundert Jahren. Mittlerweile bewohnen sieben Milliarden Menschen die Erde. Weil wir unsere Energie nach wie vor mehrheitlich aus fossiler Energie beziehen, sind die leicht ausbeutbaren Reserven an Öl und Kohle überschaubar geworden. Binnen 50 Jahren wird die billige Kohle zur Neige gehen. Die Ölförderung hat ihren Zenit schon erreicht und wird bald deutlich einbrechen, obgleich noch die Hälfte aller Vorräte verfügbar sind. Bleibt Erdgas mit einer geschätzten Reichweite von 70 Jahren, oder länger sofern sich die Methanhydrate in der Tiefsee ausbeuten lassen.

Die Förderung fossiler Energie stösst deshalb zunehmend an Grenzen, was bei steigender Nachfrage die Preise hoch treibt. Dies drückt fossile Energie aus unkonventionellen und teuren Quellen in den Markt. Das Auswaschen von Öl aus Teersanden beispielsweise verschlingt bis zu 50-70% des geförderten Öls und hinterlässt riesige hochgiftige Schlammseen. Die zunehmende Ölförderung in der Tiefsee ist mit hohen Risiken und Kosten verbunden. Erdgas aus Schiefer- und Sandstein wird durch Einpumpen von chemischen Aufbrechmitteln unter hohem Druck gewonnen, was unter anderem zur grossflächigen Verseuchung des Grundwassers führt. Kohle wird aus immer grösserer Tiefe gefördert, teilweise durch Wegsprengen und Abtragen ganzer Bergketten. Unzweifelhafte Beweise unserer globalen und totalen Abhängigkeit von fossilen Energieträgern.

Wir stehen am Beginn einer Energiekrise mit Orkanstärke, wogegen die Ölkrise 1973 nur ein laues Lüftchen war. Es wird meines Erachtens allerhöchstens noch zehn Jahre lang möglich sein, weiter zu wirtschaften wie bisher, bevor der Mangel an fossiler Energie dieses Ansinnen in die Knie zwingen wird. Höchste Zeit ernsthaft darüber nachzudenken, wie Alternativen aussehen sollen und wie wir in den kommenden Jahrzehnten weiter gut miteinander leben wollen. Ein Scheitern würde wahrscheinlich im vierten und letzten Weltkrieg enden. Der dritte Weltkrieg - die globale Vernichtung unserer Lebensgrundlagen: Agrarland, Wasserquellen und Bodenschätze - hält derweil reiche Ernte.

In weiteren Beiträgen werde ich meine Gedanken zur dauerhaften Lösung unserer Energiekrise darlegen. Dazu ist es meines Erachtens unumgänglich, unsere Wirtschaft und unsere Gesellschaft radikal zu verbessern, um überhaupt eine Chance auf ein gutes Gelingen zu erhalten. Solange wir eine stetig wachsende Wirtschaft benötigen, solange ist jeder Versuch einer Lösung zum Scheitern verurteilt, denn ein stetiges Wachstum auf einem begrenzten Planeten ist einfach unmöglich.

Packen wir es an - es gibt viel zu tun.

Posted by Marcel Leutenegger at 18:15