Kohle ohne Ende

Edel glänzende Glas- und Stahlfassaden kennt man von modernen Bürogebäuden. Auch das neue Gaskraftwerk am Standort Lausward im Düsseldorfer Hafen soll so schick umhüllt werden. Das Kraftwerk, das 2016 ans Netz gehen soll, hat noch mehr zu bieten: Die Erbauer rühmen den „Gesamtnutzungsgrad des Brennstoffs Erdgas” von 85 Prozent. Das ist Weltrekord. Alte Kohlekraftwerke bringen es höchstens auf 30 bis 40 Prozent. Man kann sich fragen, warum in der Energiewende-Ära überhaupt noch Großkraftwerke gebaut werden. Doch Fachleute sind sich einig: Um die Schwankungen von Sonnen- und Windstrom auszugleichen, wird man noch für Jahrzehnte konventionelle Kraftwerke benötigen, die mit konstanter Leistung dahinschnurren. Und darin werden weiterhin Gas und Kohle verfeuert. Man tut also gut daran, möglichst effiziente Kraftwerke zu errichten.

Erdgas wäre als Brennstoff die erste Wahl

Erdgas wäre der Brennstoff der Wahl, denn bei der Verbrennung entsteht nur etwa halb soviel Kohlendioxid wie bei der Verbrennung von Kohle. Wenn schon fossile Rohstoffe, dann wenigstens Erdgas, sagen Energieexperten. Doch als Brennstoff für Großkraftwerke hat Kohle noch immer die Nase vorn, weil sie deutlich billiger ist. Wie aber soll Deutschland die selbstgesteckten Klimaziele erreichen, wenn es nicht ohne Kohle und fossile Rohstoffe geht? „Wenn die Antwort einfach wäre, dann hätten wir sie längst gefunden”, sagt Ferdi Schüth. Der Chemiker ist Direktor am MPI für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr und Mitglied der Wissenschaftsinitiative „Energiesysteme der Zukunft”, in der rund 50 Wissenschaftler aus verschiedenen Forschungseinrichtungen an der Energiewende arbeiten. „Wenn Sie an einem Faden ziehen, haben Sie gleich ein ganzes Knäuel an Problemen, das Sie entwirren müssen”, meint Schüth.

Ein Grund dafür ist, dass in Deutschland ganz unterschiedliche Energiefelder neu bestellt werden müssen: Verkehr, Wohnungen und Industrie. Mineralöl ist mit 33 Prozent der wichtigste fossile Energieträger der Deutschen. Es wird vor allem für den Verkehr und zu einem kleineren Teil als Heizöl genutzt. Energieträger Nummer 2 sind Braun- und Steinkohle mit insgesamt rund 25 Prozent, gefolgt von Erdgas mit 21,5 Prozent. Die regenerativen Energien bringen es auf 12 Prozent und haben damit die Kernenergie überrundet, die noch knapp 8 Prozent beiträgt.

Mineralöl, Kohle und Erdgas liefern den Großteil der Energie, die in Deutschland verbraucht wird. Weit entfernt erscheint da das Energiewende-Ziel: 60 Prozent der Energie sollen bis 2050 aus erneuerbaren Quellen stammen. Für Ferdi Schüth ist das erreichbar: „Die grundlegenden Technologien, die wir dafür benötigen, gibt es zum großen Teil schon heute. Die Energiewende scheint mir mehr eine ökonomische oder gesellschaftlich-politische Herausforderung zu sein.”

Und sie geht jeden Bürger an, etwa beim Mineralöl. Derzeit liegt Deutschland beim weltweiten Ölverbrauch abgeschlagen auf Platz 9. Und das, obwohl sich der Verbrauch schnell und einfach durch den Umstieg auf sparsame Autos mit Hybridantrieb oder die Förderung von Car Sharing erheblich reduzieren ließe. Erstaunlicherweise aber sind in Deutschland ausgerechnet die spritfressenden Geländewagen (oder Sport-Utility-Vehicles, SUV) das am stärksten wachsende Segment des Automarktes. Die großspurigen Fahrzeuge brachten es 2013 auf 16,5 Prozent der Neuzulassungen, 2009 waren es noch 7 Prozent.

Der fossile Energieträger Nummer 2, die Kohle, wird heute fast ausschließlich in Großkraftwerken verbrannt, um daraus Strom und zum Teil auch Wärme zu gewinnen. Erdgas wiederum wird zu gut einem Drittel in privaten Haushalten verfeuert. Nur knapp 20 Prozent des Erdgases verbrennen in Großkraftwerken, um daraus Strom und Wärme zu erzeugen.

Die Hälfte der Endenergie fließt in die Wärme

Bei der Diskussion um die Energiewende sollte man nicht nur die verschiedenen Rohstoffe im Blick haben, sondern auch ihren Einsatzzweck. Denn davon hängt ab, wo sich wie viel Energie sparen lässt. Fachleute unter-scheiden dabei zwischen dem Primärenergieverbrauch und dem Endenergieverbrauch. Mit Primärenergie wird die Energie bezeichnet, die in den verbrauchten Rohstoffen Kohle, Erdgas oder Mineralöl steckt. Die Endenergie ist jene Form von Energie, die der Mensch nach der Verbrennung der Rohstoffe als Strom oder Wärme direkt nutzt. Die Endenergiemenge ist stets geringer als die Primärenergie, weil es bei der Umwandlung Verluste gibt, etwa durch Abwärme.

Mit über 50 Prozent hat die Wärme in Deutschland den größten Anteil am Endenergieverbrauch. In der Wärme steckt somit auch das größte Potenzial, um fossile Energieträger einzusparen. Die meiste Wärme wird zum Beheizen von Räumen benötigt, gefolgt von der Wärme für Industrieprozesse und Warmwasser. Eine Studie der Technischen Universität Berlin kam zu dem Schluss, dass eine Stadt wie Berlin bis 2037 den Energieverbrauch der Häuser um die Hälfte reduzieren könnte, wenn die Häuser umfassend saniert würden – insbesondere durch besser gedämmte Fenster, Dächer und Wände, aber auch durch den Einsatz effizienter Heiztechnik. Ein wichtiges Ziel der Energiewende ist es daher, den Anteil der jährlich sanierten Häuser von derzeit einem auf zwei Prozent zu vergrößern. Die Bedeutung der Wärmeeinsparung wird bei der Diskussion um Atomkraft, Sonnen- und Windstrom aber häufig vergessen.

Aber auch der Strom in Deutschland spielt eine große Rolle. Sein Anteil am Endenergieverbrauch liegt derzeit bei 22 Prozent. Darüber hinaus hängt die Stromgewinnung unmittelbar mit der Wärmeerzeugung zusammen, weil viele Kraftwerke, die sogenannten Kraft-Wärme-Kopplungskraftwerke, zugleich Strom und Wärme erzeugen. Vor allem aber bestimmt der europaweite Stromhandel, welche Rohstoffe verbrannt werden.

Dieser Mechanismus hängt mit den Rohstoffpreisen zusammen: Der billigste Kraftwerkbrennstoff ist Braunkohle, die in Deutschland und vielen anderen Regionen wie Australien und Südafrika unter freiem Himmel, im Tagebau, gefördert wird und in großen Mengen auf dem Weltmarkt zur Verfügung steht. Steinkohle wird meist aufwendiger in Bergwerken gewonnen und ist etwas teurer. Erdgas wiederum wird nur aus wenigen Regionen – den Niederlanden, Norwegen und Russland – nach Deutschland importiert und ist noch teurer.

In Deutschland wird der Grundbedarf an Strom, die Grundlast, durch Kraftwerke gedeckt, die billige Braunkohle verfeuern. Steigt der Strombedarf, etwa abends, wenn Millionen Menschen, Fernseher und Lampen anknipsen, schalten die Energieversorger nach und nach teure Steinkohle- und Gaskraftwerke hinzu. Damit steigt auch der Preis an den Strombörsen, an denen heute Stromerzeuger mit Energieversorgern oder großen Industriebetrieben Strom handeln. In diesem System mischen zunehmend Sonnen- und Windstrom mit. Scheint die Sonne und weht der Wind, gibt es viel Strom. Da die erneuerbaren Energien Vorrang haben, werden sie bevorzugt ins Netz eingespeist. Damit sinkt der Bedarf an herkömmlich erzeugtem Strom – konventionelle Kraftwerke müssen abgeschaltet werden.

Da Gaskraftwerke vergleichsweise teuer sind, gehen sie zuerst auf Stand-by-Betrieb. Damit fördern die erneuerbaren Energien indirekt die Verbrennung besonders klimaschädlicher Braunkohle. Selbst wenn so viel Ökostrom zur Verfügung steht, dass auch die Kohlekraftwerke heruntergefahren werden könnten, lassen manche Betreiber ihre Kraftwerke weiterlaufen, weil sie den billigen Braunkohlestrom ins Ausland verkaufen können.

Eigentlich hatte die EU diese Situation vermeiden wollen. Deshalb führten Politiker 2005 den Handel mit Emissionszertifikaten ein. Die Idee war, die Emission von Kohlendioxid europaweit auf eine bestimmte Menge zu beschränken. Jedes Unternehmen muss für die Kohlendioxid-Mengen, die es ausstößt, Emissionsrechte kaufen. Firmen oder Kraftwerkbetreiber, die den Kohlendioxid-Ausstoß durch technische Verbesserungen reduzieren, können Zertifikate verkaufen, die sie nicht mehr benötigen. Ein Unternehmen, das viel ausstößt, wird finanziell belastet. Ein umweltbewusster Betrieb generiert durch den Verkauf Einnahmen. Die EU-Politiker hatten gehofft, dass dieses marktwirtschaftliche Instrument die Kohlendioxid-Emissionen allmählich verringern würde. Doch die Wirtschaftskrise machte einen Strich durch die Rechnung. Es wurde weniger produziert und dadurch weniger Kohlendioxid emittiert, sodass plötzlich viele ungenutzte Zertifikate auf dem Markt waren. Ihr Preis fiel. 30 Euro sollte ein Zertifikat für 1000 Tonnen ausgestoßenes Kohlendioxid kosten. Derzeit sind es rund 7 Euro. Das ist so wenig, dass es sich lohnt, die Braunkohle-Anlagen brummen zu lassen.

Moderne EU-Technik für Dreckschleudern im Osten

Doch Andreas Löschel, Volkswirtschaftler am Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung in Mannheim, warnt davor, den Zertifikate-Handel für gescheitert zu erklären. „Dieses Modell ist noch jung. Ich bin zuversichtlich, dass es in den kommenden Jahren zu einem wirkungsvollen Instrument wachsen kann.” Es ist abzusehen, dass das Modell international Schule macht. Schon in den letzten Jahren war es EU-Unternehmen gestattet, im Ausland Klimaschutz-Maßnahmen in Industriebetrieben umzusetzen und sich diese am Heimatstandort als CO2-Einsparmaßnahme anrechnen zu lassen. Vor allem in osteuropäischen Nationen und Schwellenländern sollten die Firmen mit gutem Beispiel vorangehen. Da die Umweltstandards dort meist schlechter sind als in der EU, sollte die Technik dort die nachhaltige Industrie in Schwung bringen. Doch es war kaum durchschaubar, unter welchen Umstän-den die Behörden in Osteuropa Zertifikate ausstellten. Diese überschwemmten den Markt und der Preis fiel. Inzwischen haben viele Länder Zertifikate-Systeme etabliert, etwa Australien und Südkorea, außerdem mehrere chinesische Städte und Provinzen. „ Ich gehe davon aus, dass diese Märkte in naher Zukunft zu einem funktionierenden Markt zusammenwachsen”, sagt Löschel.

Das ist auch bitter nötig, denn der Energieverbrauch wird weiter zunehmen. Nach aktuellen Schätzungen der Internationalen Energieagentur (IEA) in Paris wird sich der Energiebedarf weltweit bis 2035 noch einmal um ein Drittel erhöhen. 90 Prozent davon entfallen auf Schwellenländer in Asien, allen voran China und Indien. Damit werden fossile Rohstoffe 2035 weltweit noch immer einen Anteil von 76 Prozent haben. Diese Aussicht ist erschreckend. Doch bis 2020 sind noch über 2000 Tage Zeit, um die Hausaufgaben zu machen. •

TIM SCHRÖDER berichtet für bild der wissenschaft regelmäßig über Energiethemen. Er lebt in Oldenburg – und damit in einer Region, in der Windkraftanlagen die Landschaft prägen.

von Tim Schröder