Samstag, Oktober 16, 2021
Anzeige

Der ökologische Fußabdruck der Windkraft

Anzeige

Folge uns

Wenn es um die Verhinderung des Klimawandels geht, sollte sich laut Forderungen aus dem politischen Klimaschutzlager alles ganz schnell und radikal ändern. Doch wenn dies Realität würde, wie steht es dann um die CO2-Emissionen der energetischen Rettungsanlagen? Oder würde die Radikal-Veränderung vielleicht sogar verstärken, was verhindert werden soll. Von Prof. Dr.-Ing. habil. Viktor Otte

Prolog
In neuester Zeit steigt die Sorge vor dem falschen, sündigen Leben. Nicht das Jüngste Gericht wird aber über uns kommen sondern der Weltuntergang, verursacht durch eine ungebremste Temperaturerhöhung. Fernsehen, Funk und Presse werden nicht müde, das Schre-ckensszenario täglich vor uns auszubreiten. Auch Wissenschaftler warnen massiv und prophezeien verstörende Untergangsbilder und jedes ungewöhnliche Wetterextrem wird als Folge oder Vorbote einer kaum noch aufzuhaltenden Klimaänderung bewertet. Als Verantwortlicher für diese Änderung wurde CO2 ausgemacht. CO2 ist ein Spurengas in unserer Luft, das gegenwärtig mit ca. 0,04 Prozent (400 ppm) Anteil eine leicht steigende Tendenz besitzt. Im Biologieunterricht wurde gelehrt, dass die Pflanzen CO2 benötigen und daraus durch Photosynthese Sauerstoff erzeugen. Nun aber stellt sich heraus, dass CO2 auch ein „Klimakiller“ ist. Das Gas führt – so wird erläutert – zu einem Treibhauseffekt in unserer Lufthülle, der eine kontinuierliche Erwärmung der Atmosphäre nach sich zieht. Das IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), die Klimaorganisation der UNO, hat gerade wieder schlimme Szenarien vorausgesagt, sofern die weltweit gemessene und gemittelte Temperaturerhöhung im Vergleich zu einem Referenzwert der vorindustriellen Zeit nicht auf 1,5 °C begrenzt wird. Steigende Meeresspiegel, Dürren, Unwetter, Völkerwanderungen aller Art werden die Folgen sein, wenn wir nicht endlich den Temperaturanstieg durch massive CO2-Reduktion verhindern. Wer von uns normalen Bürgern kann die Simulationsrechnungen der Klimawissenschaftler nachvollziehen, wer versteht im Detail die chemisch-physikalischen Zusammenhänge zwischen CO2- und Temperaturerhöhung der Lufthülle. Wir sind also darauf angewiesen, den Klimawissenschaftlern zu glauben. Natürlich muss die Politik darauf reagieren, sowohl national als auch im europäischen und im Weltmaßstab. Es werden also Vorgaben entwickelt, welche CO2-Einsparungen in den nächsten Jahren und Jahrzehnten notwendig sind, um die Katastrophe zu verhindern. Das wird nicht ohne Folgen für unser Leben bleiben.

Im Rahmen der Klimadiskussion ist inzwischen auch ein neuer Begriff entstanden: DER CO2-FUßABDRUCK. Er soll so klein wie möglich sein. Wo kann man CO2 einsparen? Natürlich beim Reisen und dem Autofahren schlechthin, beim Essen und Trinken bestimmter Produkte, beim allabendlichen Lichteinschalten, beim Wäschewaschen, beim Heizen der Wohnung, beim Duschen, bei der verwendeten Kleidung usw. usw. Es gibt keinen Lebensbereich, der frei von CO2-Emissionen ist. Die Notwendigkeit der CO2-Einsparungen gilt natürlich insbesondere für die Industrie, die Landwirtschaft, den Verkehr oder den Handel. Wieviel CO2 wird bei dieser oder jener Tätigkeit freigesetzt, wie kann man die Emission vermeiden oder reduzieren. Ein grundsätzlich sehr vernünftiger Gedanke, denn CO2-Emissionen entstehen immer durch Ressourcenverbrauch. Und hier muss auf jeden Fall reduziert und die Umwelt nachhaltig geschont werden, wenn die Menschheit eine Zukunft auf der Erde haben will. Das gebietet die reine Vernunft, auch ohne Klimapanik.

CO2-Einsparungsziele
Die Europäische Kommission hat sich bis 2030 zu einer 55-prozentigen Reduzierung der Treibhausgasemission gegenüber den Werten von 1990 verpflichtet. 2050 will die EU klimaneutral sein, also nur so viel CO2 freisetzen, wie gleichzeitig neutralisiert werden kann. Für Deutschland ergeben sich daraus folgende Reduzierungszahlen: Basis 1990: Emission von 1.249 Mio t (Millionen Tonnen) CO2-Äquivalent (Umrechnung der Wirkung weiterer Gase wie Methan usw. auf die Erd-erwärmung, wie sie durch CO2 erfolgen würde). Stand 2020: Emission von 730 Mio t, bis 2030 Reduktion der Emission auf 439 Mio t und bis 2045 auf Null Tonnen. Das sind äußerst anspruchsvolle und auch von vielen Fachleuten kritisch betrachtete Ziele, aber die deutsche Regierung hat sich nun per Gesetz dazu bekannt.
Die noch existierenden Kohlekraftwerke in Deutschland werden lt. Plan schrittweise bis 2038 abgeschaltet. 2020 hatten sie einen Anteil von 22,9 Prozent an der Stromerzeugung (siehe Grafik). Kohlekraftwerke sind auch die größten CO2-Emittenten, ihr Fußabdruck ist also besonders groß. Das deutsche Braunkohlekraftwerk (Bergheim-Niederaußem) z. B. steht mit 27,3 Mio t CO2-Ausstoß auf Platz 7 der Welt-Negativ-Rangliste. Trotz der Abschaltungen in Deutschland gibt es in aller Welt trotzdem gegenwärtig noch 29.000 sehr „dreckige“ Kraftwerke, allein in China laufen z. Z. 1.100 Anlagen und 59 bereits stillgelegte werden wieder in Betrieb genommen. Auch Neubau ist vorgesehen. Gehen Ende 2021 die drei Atomkraftwerke Brokdorf, Grohnde und Gundremmingen) und Ende 2022 die letzten drei AKW (Emsland, Neckarwestheim 2, Isar 2) nach ihrer Abschaltung vom Netz, so fehlen ca. 21 Gigawatt (GW) Leistung für die Energieversorgung des Landes. Das ist problematisch, denn gerade laufende AKW sind bzgl. der CO2-Emissionen fast zu vernachlässigen. Deutschland hat sich aber hier weltweit zu einem Sonderweg entschlossen und es sieht z. Z. nicht so aus, als wenn eine Umkehr erfolgen wird, obwohl die EU ausdrücklich den Einsatz von Kernkraft als Maßnahme zur CO2-Reduzierung billigt. (Die Nutzung der Kernkraft erlebt gegenwärtig weltweit eine Renaissance, 51 Kernkraftwerke sind im Bau, in 26 Staaten gibt es einen Neueinstieg in die Kernenergie, allein in Polen sind sechs AKW geplant). Ohne Kohle- und Kernkraftnutzung muss Deutschland massiv die sogenannten regenerativen Energien ausbauen. Der Erfolg einer derartigen Kompensation bleibt allerdings fraglich. Den im Jahre 2020 in Deutschland vorhandenen Anteil der verschiedenen Energieträger an der Stromerzeugung zeigt die Grafik auf Seite 7 unten.

Neubau von Windkraftanlagen
Nehmen wir einmal an, dass Kernkraft und Kohle künftig allein durch die Windkraft ersetzt werden sollen (ich gehe auf die gegenwärtige Diskussion zur verstärkten Nutzung von Photovoltaik bewusst nicht ein), dann müssten die jetzt 24,1 Prozent der Windkraft an der Stromerzeugung um 11,3%+15,7%+7,2%=34,2% erweitert werden; das wären also ca. 140 Prozent des heutigen Wertes.

Gegenwärtig sind in Deutschland insgesamt 31.109 Windräder installiert (davon 29.608 On-shore und 1.501 Off-shore). Rechnen wir also mal ganz grob mit einem notwendigen Neubau von 140 Prozent, so entspricht das 43.552 neuen Windkraftanlagen (WKA). Die Deutsche Akademie der Wissenschaften nimmt auf Grund sich ständig verbessernder Effizienz der Technologie eine Verdopplung der gegenwärtigen Zahl bis 2050 auf dann etwa 65.000 WKA an. Das ist natürlich auch eine Schätzung. Wir haben für den Fall der kompletten Abschaltung von Atomkraft- und Kohlekraftwerken bis 2038 einen Kompensations-Bedarf von 43.552 neuen Windkraftwerken ausgerechnet, die Akademie hat bis 2050 die Anzahl von 65.000 – 31.000 = 34.000 neue Anlagen vorgesehen. Sicherlich ist dieser Wert durch Detailuntersuchungen objektiver begründet als meine einfache Hochrechnung. Rechnen wir also mit den 34.000 WKA weiter, um zu zeigen, was dann trotzdem noch beachtet werden muss.

CO2-Emission beim Bau
von Windkrafträdern
CO2-Emissionen, die in der Industrie, in der Landwirtschaft, im Handel, im Verkehr usw. auftreten, entstehen natürlich auch beim Bau von Windkrafträdern. Sind sie erst aufgebaut, erzeugen sie bei der Energieproduktion kein CO2, ihre Herstellung ist davon aber leider nicht befreit. Der CO2-Fußabdruck ist sogar sehr groß. Das Windkraftwerk besteht aus Turm, Flügeln, ggf. Getriebe und elektrisch/elektronischen Komponenten. Für seinen Aufbau sind immer Fundamente erforderlich. Kümmern wir uns im Weiteren nur darum, lassen also die Herstellung aller anderen Bauteile und auch die Wege für die Kranaufstellung und die damit verbundenen CO2-Freisetzungen unbeachtet.
Fundamente sind je nach Größe und Bodenbeschaffenheit unterschiedlich. Zur Beispielrechnung habe ich dem Internet folgende Zahlen entnommen: Fundamentdurchmesser 20-30 m; Tiefe bis zu 4 m; Einsatz, je nach Größe, bis 1.300 Kubikmeter Beton und 180 t Stahl. Auch der Stahl und seine Erzeugung sollen uns hier nicht weiter interessieren. Normalbeton hat eine Dichte von 2 bis 2,6 t/m3. Nehmen wir als Mittelwert 2,3 t/m3 an, so besitzen die 1.300 m3 Beton eines Fundamentes ein Gewicht von 2.990 t, also rund 3000 t. Nun sagt die chemische Industrie, dass bei der Erzeugung von 1 t Beton etwa 1 t CO2 freigesetzt wird. Da verschiedene Zahlen im Netz zu finden sind, sei hier extra die Quelle angegeben: www.chemietechnik.de/ energie-utilities/klimabilanz-der-zementindustrie-372.html.

Rechnen wir damit weiter, so ergeben sich bei 3.000 t Beton für ein Fundament also 3.000 t freigesetztes CO2. Bei den neu aufzubauenden 34.000 Windkrafträdern werden damit: 34.000 Räder x 3.000 t CO2/Rad = 102. Mio t CO2 freigesetzt, anders geschrieben: 102 Mio t. Wenn wir die oben für Deutschland genannten CO2-Limite noch einmal betrachten, dann sieht man, dass allein der Ausbau der Windkraftnutzung davon bereits einen erheblichen Teil verschlingen wird.

Resümee
Die vorgenommenen Rechnungen sind beispielhaft, können also mit anderen Zahlen jederzeit präzisiert werden. Es ging nur darum zu zeigen, dass der Bau von Windkrafträdern allein bei den Fundamenten einen hohen CO2-Fußabdruck besitzt. Das gilt übrigens für die gesamte Baubranche. In obiger Internetquelle steht: „Die Zementherstellung ist, je nach Rechenweg und einbezogenen Produktionsprozessen, verantwortlich für 4 bis 8 % der weltweiten CO2-Emissionen“. Das kann nicht vernachlässigt werden.

In der gegenwärtigen Diskussion werden die CO2 Einsparungs-Vorgaben mit zusätzlichen Hoffnungen verbunden, um sie realisierbarer erscheinen zu lassen. Da wird viel über die künftige Nutzung von grünem Wasserstoff oder die wachsenden Zulassungszahlen bei E-Autos berichtet. Was kaum thematisiert wird: Hier wird leider auch sehr viel Strom benötigt, der erst erzeugt werden muss.

Die gesamte Dramatik kann man schnell erkennen, wenn die Abschaltung der drei Kernkraftwerke Ende des Jahres 2021 nur durch Windkraftwerke kompensiert werden soll. Um nicht der Fehlinformation bezichtigt zu werden, zitiere ich hier eine Internetseite des Bundesverbandes für Windenergie: „Ein mittleres Atomkraftwerk (AKW) hat eine installierte Leistung von 1.200 Megawatt (MW) und einen Ertrag von 9,6 Millionen Megawattstunden (MWh) im Jahr. Eine moderne Onshore-Windkraftanlage mit 3 MW Leistung erzeugt jährlich rund 6.200 MWh Strom. Um ein AKW zu ersetzen, braucht es also etwa rund 1.500 Windkraftanlagen“. Quelle: Bundesverband WindEnergie e.V. (wwwpositive-energie.de/newsletter/2011_12/Wie-viele-Windkraftraeder-ersetzen-ein-Kernkraftwerk). Um die drei abgeschalteten AKW nur durch Windkraft zu ersetzen, müssten ab dem kommenden Jahresende also 4.500 neue Windkraftanlagen ans Netz gehen. Das ist völlig illusorisch, denn der Windkraftausbau in Deutschland ist aus vielfältigen Gründen massiv ins Stocken geraten.

Die Politik setzt Zahlen, legt Emissionsreduktionen bis 2050 fest. Alles scheinbar alternativlos. Wie sie konkret zu realisieren sind, wird vielfach durch moralische Aufforderungen verschlüsselt auf die Allgemeinheit und den Einzelnen übertragen: Weniger Auto fahren, Lastenfahrrad kaufen, keine Flugreisen, vegan essen. Das wird aber nicht reichen, wenn wir die wesentlichen Energieerzeuger bald abschalten und trotzdem hoffen, genug Energie aus Eigenproduktion für unsere Wirtschaft zur Verfügung stellen zu können. Der Strom wird importiert werden müssen, der Strompreis wird weiter steigen, alternativlos.

WEITERE
Anzeige
Magdeburg
Bedeckt
9.7 ° C
10.6 °
8.5 °
87 %
2.2kmh
95 %
Sa
11 °
So
11 °
Mo
14 °
Di
16 °
Mi
19 °

E-Paper