Gibt es genug Platz für die Energiewende in Deutschland??

geschrieben von Admin | 31. Januar 2020

Gemäß dem Koalitionsvertrag wollen wir in Deutschland bis 2050 unseren Energieverbrauch im Vergleich zum Jahr 2017 halbieren und unsere Energie also nur in der Form eines CO2-frei hergestellten Stroms beziehen. Wer den Rechenweg nachvollziehen möchte, lese bitte hier weiter:
https://sway.office.com/vrjxC4G0fhC1ACi6?ref=Link

Berücksichtigt wurde für diese Berechnung, der bereits vorhandene Bestand an den sog. Erneuerbaren bzw. deren Stromproduktion im Jahr 2018.

Wir rechnen nicht mit dem Primärenergieverbrauch, sondern mit nennen wir sie mal „Nettoenergie“. Wir gehen von keinen Umwandlungsverlusten aus.

Bei dieser Berechnung geht es uns nicht darum ganz genau zu sein, sondern ein plastisches Bild zu vermitteln. Es wird immer nur von MW / MWh oder GW / GWh geschrieben, von Gigatonnen CO2 etc. ohne, dass man sich vorstellen kann. Wie viele Anlagen egal welcher Art sich hinter diesen Zahlen verbergen.

Ich erlaube mir vorzuschlagen, dass sich jeder einen kleinen Spickzettel macht, auf dem einige Schlüsselzahlen notiert sind, um in Diskussionen stets gewappnet zu sein.

Zum Schluss noch ein Vorschlag. Letztes Jahr habe ich auch eine kleine Abhandlung zum folgenden Thema verfasst „Strategische Aspekte der Erneuerbaren“, weil ich bisher keinen einzigen Beitrag zu dieser Thematik gefunden habe.
https://sway.office.com/uCV5DZudNuCwe7MB?ref=Link

 

Photovoltaik

Photovoltaik-Anlagen à 1 MW installierter Leistung, Jahresproduktion pro Anlage 1.100.000 kWh, Flächenbedarf 3 ha. Anzahl der Anlagen 585.075; Flächenbedarf 17.552 km2; Investitionsvolumen 643.582.500.000,- Euro; eine sehr grenzwertige Lösung. Keine Versorgungssicherheit.

 

Windkraft offshore:

Wir rechnen mit folgenden Parametern:

Offshore:

Anlagenbestand per Ende 2019 betrug 1.465 WKAs

Installierte Leistung 6.382 MW

Stromproduktion 24,3 TWh

Durchschnittliche installierte Leistung pro Anlage 4,356 MW

Durchschnittliche Stromproduktion pro Anlage 16,587 MWh

Durchschnittliche Produktion pro installierte MW beträgt 3.807 MWh

Die 2019 zugebauten WKAs offshore hatten im Durchschnitt eine installierte Leistung von 6.941 MW. Der Zubau betrug 160 Anlagen mit zusammen 1.110,7 MW

Offshore WKAs mit 5 MW Leistung, durchschnittliche Jahresleistung 2019 betrug pro Anlage 16.587.000 kWh, Investition pro 1 MW beträgt 4 Mill. Euro. (634.583.841.000 kWh: 16.587.000 kWh = 38.258 WKAs)

Anzahl Anlagen zu bauen 38.258; Wir rechnen hier nur mit WKAs mit einer installierten Leistung von 5 MW und einem Kostenpunkt von 4 Mio. Euro pro MW; Investitionssumme 765.160.000.000,- Euro.

Politisch wahrscheinlich die einzig mögliche Lösung. Wir hätten dann 196.672 MW etwa die gleiche Produktionskapazität offshore installiert, wie sie bis 2018 in Deutschland insgesamt bestand – alle Stromerzeugungs-Kapazitäten , nämlich 206.84 GW.

Der Zubau von 38.258 Anlagen à 5 MW würde einer Kapazität von 190.290 MW entsprechen. Unter dem Gesichtspunkt der Versorgungssicherheit ein „No Go“.

So viele WKAs würden nicht in die deutsche Wirtschaftszone bzw. die ausgewiesenen bzw. zugewiesenen Küstengewässer passen. D.h. es stehen maximal 11.550 km2 für die Windkraft zur Verfügung. Zusammen mit dem jetzigen 1.465 off-shore Anlagen müssten in der Deutschen Nordsee 39.723 WKAs stehen. D.h. in der Nordsee gäbe es ein Gedränge von 3,45 Anlagen pro km²

Wir vernachlässigen bewusst die Kapazität der Ostsee, weil diese sehr klein ist. Zumal es dort viele Anrainer, viel Schiffsverkehr und teilweise große Wassertiefen gibt.

Bei einer solchen Lösung müsste mindestens die 20-fache Strommenge über Stromautobahnen in Deutschland verteilt werden!

 

Windkraft onshore

Onshore WKAs mit den folgenden Parametern:

Bestand WKAs onshore per Ende 2019: 29.491 WKAs insgesamt installierte Leistung 53.867 MW;

Erzeugte Strommenge 103,7 TWh

Wir rechnen mit Werten auf der Grundlage der Leistungsdaten des Jahres 2019.

Dies ergibt eine durchschnittlich installierte Leistung pro WKA onshore: 1,826 MW

Durchschnittliche Produktion pro WKA 3,516 MWh

Durchschnittliche Produktion pro installierte MWh beträgt 1.925

Der Zubau onshore betrug 2019 folgende Zahlen: 278 Anlagen mit insgesamt 936,4 MW installierter Leistung. Es handelt sich um den Bruttozubau, d.h. es werden noch Anlagen stillgelegt werden bzw. aus der Statistik verschwinden.

Immerhin beträgt die durchschnittliche Leistung der neuen WKAs onshore 3,368 MW.

Wir haben uns entschlossen mit einem Durchschnittswert zu rechnen, da es eine zu große Vielfalt an Anlagen gibt und zudem liefert jeder Standort ohnehin andere Strommenge.

Wir rechnen mit aktuellen Leistungsdaten per Ende 2019. Die Daten wurden der Webseite vom BDEW e.V. entnommen.

Anzahl Anlagen zu bauen 180.485; Wir nehmen weiter an, dass man nur noch WKAs mit 3 MW installierter Leistung errichten würde, Kosten pro 1 MW liegen bei etwa 1,5 Mio. Euro Investitionssumme 812.182.000,- Euro; politisch nicht umsetzbare Lösung, 1 Anlage pro 1,6 km2 der Fläche Deutschlands! Auch hier wäre keine Versorgungssicherheit gegeben. Politisch ist eine solche Lösung nicht gangbar. Zumal man maximal 2% der Landfläche für Windkraft auszuweisen bereit ist. Zu einer ähnlichen Lösung hat man sich jetzt im Odenwald durchgerungen. Odenwald

Addiert man zu den 180.485 zu bauenden Anlagen den heutigen Bestand von 29.491 Anlagen, so müssten wir im Jahr 2050 mit 209.976 Anlagen in unsere Landschaft leben. D.h. eine Anlage pro 1,67 km².

Hierbei dürfen wir nicht vergessen, dass WKAs eine Betriebsdauer von etwa 15 bis 20 Jahren haben. D.h. der gesamte Bestand wird bis zum Jahr 2050 mindestens einmal erneuert.

 

Biogas:

Biogas-Anlagen mit einer installierten Leistung von 1 MW und Jahresproduktion pro Anlage von 9.000.000 Mill. kWh; Platzbedarf nur für die Maisproduktion pro Anlage 500 ha (5 km2).

Anzahl Anlagen zu bauen 70.509, Platzbedarf 352.546 km2; um 5.000 km2 weniger als die Fläche Deutschlands, diese Lösung ist nicht machbar.

Die oben aufgezählten Anlagen müssten selbstverständlich zum jetzigen Bestand noch dazu gebaut werden. Denn diese sind bereits mit ihrer Leistung in den 1773 PJ erfasst.

 

Wir machen darauf aufmerksam, dass es sich um eine Stromversorgung handeln würde, die überhaupt nicht grundlastfähig wäre und vollkommen von Wind, Sonne und Wetter abhängig wäre.

 

 



Deutsche Energiewende: Planwirtschaft ohne Plan

geschrieben von Admin | 31. Januar 2020

Alle drei Jahre veröffentlicht die Bundesregierung anstelle des jährlichen Monitoring-Berichts einen ausführlicheren Fortschrittsbericht. Der zweite (auf der Basis des Berichtsjahres 2017) wurde im Juni 2019 veröffentlicht. Darin erscheint der Integrierte Nationale Energie- und Klimaplan (NECP) als Teil eines europaweit koordinierten Projekts. Alles auf dem besten Weg also?

Zu den Zielen des im vergangenen Jahr von der Bundesregierung beschlossenen „Klimapakets“ zählt auch die „Reduktion des Bruttostromverbrauchs“ um zunächst 10 Prozent. Dabei rechnen die Betreiber örtlicher Stromverteilernetze schon jetzt damit, dass der Strombedarf für das Laden der Li-Ion-Batterien der e-Autos schon bald zu einer Überlastung der Ortsnetze im ländlichen Raum führen wird, so dass der Ladestrom schon ab 2021 rationiert werden muss. Die Regierungskampagnen für das Stromsparen und für den Ersatz von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor durch Elektro-Fahrzeuge passen offenbar schlecht zusammen.

Im Unterschied zum letzten Monitoring-Bericht beschäftigen sich der auf Daten von 2017 beruhende 2. Fortschrittsbericht und das im Herbst 2019 verabschiedete Klimaschutzprogramm 2030 der Bundesregierung auch mit dem Planungszeiträumen bis 2030 und 2050. Daraus geht unter anderem hervor, dass Deutschland, das zurzeit im Jahresmittel mehr Strom exportiert als importiert, zum reinem Stromimportland werden soll. Zu diesem Zweck soll die Kapazität der der Kupplungen mit ausländischen Stromnetzen auf insgesamt 38 Gigawatt erhöht werden. Das ist mehr als die Hälfte der derzeit im Durchschnitt benötigten Gesamtleistung. Die Bundesregierung vertraut offenbar darauf, jederzeit genügend Elektrizität importieren zu können. Da zumindest die westlichen Nachbarn Niederlande und Frankreich ähnliche Ziele verfolgen wie die Berliner Regierung, bleibt es aber fraglich, wieweit diese Hoffnung begründet ist. Aktuell folgt zum Beispiel der Ende 2019 erfolgten Stilllegung des Kernreaktors Philippsburg 2 bei Karlsruhe die Stilllegung des französischen Kernkraftwerks Fessenheim im Elsass, die schon am 22. Februar 2020 mit der Abschaltung des ersten Reaktors beginnt. Dadurch die ohnehin schon angespannte Stromversorgungslage in Südwestdeutschland kritisch zu werden. Im Endeffekt wird der Strom im europäischen Verbundnetz immer weitere Strecken zurücklegen müssen, was die Übertragungsverluste erhöht und grünen Lippenbekenntnissen zur Dezentralisierung Hohn spricht.

Um den von der Kommission Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung zur Reduktion der Kohleverstromung (Kohlekommission) erzielten Kompromiss zum Kohle-Ausstieg umzusetzen und dennoch die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, favorisiert die Bundesregierung offenbar den Bau zahlreicher Gaskraftwerke mittlerer Leistung. Da Erdgas der teuerste Energieträger ist, sind dadurch weitere Steigerungen der Verbraucherpreise programmiert. Schon jetzt zahlen die deutschen Privathaushalte die höchsten Strompreise in Europa. Aber schon fordern deutsche Grüne, nach dem Kohle-Ausstieg auch noch die Verstromung von Erdgas zu beenden…

Das deutet an, dass die deutsche Energiepolitik vielleicht gar nicht so planmäßig konzipiert ist, sondern vielmehr von ideologischen Vorurteilen und wahltaktischen Überlegungen bestimmt wird. Diese werden von der Politik nachträglich für planmäßig erklärt. Als Bundeskanzlerin Angela Merkel die von einem Tsunami ausgelöste Reaktor-Katastrophe von Fukushima zum Anlass nahm, den mit der Energiewirtschaft geschlossenen Kompromiss über eine beschränkte Laufzeitverlängerung der Kernkraftwerke aufzukündigen und die gestaffelte Abschaltung aller Kernkraftwerke bis 2022 zu verfügen, war die Abschaltung von Kohle-Kraftwerken noch kein Thema, weil so gut wie allen Beteiligten klar war, dass Deutschland sich nicht gleichzeitig von der Kernkraft und der Kohle verabschieden kann. Es ging vordergründig lediglich darum, angesichts nahender Regionalwahlen den Grünen Wind aus den Segeln zu nehmen. Dann bauten grüne NGOs mithilfe ihnen gewogener Massenmedien Druck auf, um unter Berufung auf das Pariser Klima-Abkommen von 2015 die Kohle als Standbein der deutschen Energiewirtschaft in Frage zu stellen. Das ist ihnen gelungen. Gerade hat die Bundesregierung das Kohleausstiegsgesetz verabschiedet. Sollten nach den Kohlekraftwerken auch noch die Gaskraftwerke abgeschaltet werden, dann hätte Angela Merkel mit dem von ihr verfügten unbedachten Atomausstieg den Abschied von allen zuverlässigen Energiequellen eingeleitet.

 



Kühe können nicht für den menschengemachten Klimawandel verantwortlich sein.

geschrieben von Admin | 31. Januar 2020

Dass Kühe nicht am Klimawandel schuld sein können, zeigt sich an drei separaten empirischen Hinweisen:

  1. Zwischen 2002 und 2012 hat ein Satellit der ESA erstmals die Methankonzentrationen der Erdatmosphäre erfasst. Die gemessenen Werte sind nicht mit den bekannten Standorten der großen Rinderherden korreliert.
  2. Methanemittierende Huftiere und andere Großfauna hat es bereits vor der industriellen Revolution gegeben. Zum Beispiel die Bisonherden und Elche in Nordamerika, und nicht weniger als 26 Millionen Elefanten alleine nur in Afrika. Diese inzwischen stark dezimierten Bestände, die vermutlich ähnlich groß waren wie die heutige Rinderherde, haben damals die Erdatmosphäre mit ihren Methanemissionen nicht überhitzt, und daher können es die aktuellen domestizierten Bestände auch nicht.
  3. Die bekannten Einträge von Methan in die Erdatmosphäre sind um ein Vielfaches größer als die vermuteten Methansenken, sodass die Methankonzentrationen ebenfalls um ein Vielfaches größer sein müssten als gemessen wird. Da die Messungen stimmen, müssen folglich die Modelle grundsätzlich falsch sein.

 

Der aktuelle Stand der Wissenschaft:

Es herrscht eine erhebliche Konfusion über die mögliche Treibhausgaspotenz von Methan. Meist wird behauptet – auch in wissenschaftlichen Publikationen – dass Methan ein 23 bis 26-fach wirksameres Treibhausgas als Kohlendioxid ist, und dass es für 12 Jahre in der Atmosphäre verbleibt. Das sind aber derart drastische Vereinfachungen des Sachverhaltes, die diese beiden Zahlen faktisch falsch werden lassen.

Methan ist kein stabiler Bestandteil der Atmosphäre. Es reagiert mit einem anderen chemischen Molekül, dem Hydroxyl OH, und löst sich damit zu CO2 auf. Andererseits, verbleiben rund ein Drittel aller CO2 Emissionen auf ewig in der Atmosphäre (jedenfalls für Millionen von Jahren, was nach menschlichen Maßstäben unendlich ist). Daher ist die Wirkung einer Methanemission in der Atmosphäre eine vollständig andere als die einer Kohlendioxidemission.

Nach einer kurzen Zeit, nämlich nach der Reaktion mit dem OH, ist die CH4 Methanemission verschwunden, und kann daher nicht mehr das Klima beeinflussen. Andererseits, eine mögliche Klimabeeinflussung durch eine CO2 Emission verbleibt für immer. Das bedeutet, aus zwingend mathematischen Gründen, dass nur ein Anstieg der Methankonzentration in der Luft zu einer Klimaerwärmung führen kann. Stabile Methankonzentrationen sind nicht in der Lage das Klima weiter zu erwärmen. Daher, zum Beispiel, falls die globale Rindviehherde etwa denselben Platz eingenommen hat, wie die vorherigen mittlerweile stark reduzierten Wildtierherden, dann sind auch die Mengen der Methanemissionen dieselben, und dann können sich daraus unmöglich menschengemachte Klimaerwärmungseffekte ergeben haben. Aus anderen Gründen mag die Reduktion der Wildtierherden eine Tragödie sein, aber an dieser Stelle geht es um das Klima.

Das sind nicht die einzigen Konfusionen und Missverständnisse. Als das UNFCCC Kyoto Protokoll 1997 unterschrieben wurde, wollte man sich zu spezifischen Reduktionszielen von Treibhausgasen verpflichten. Damit nicht jeder Staat spezielle Ziele für jedes einzelne der sechs wesentlichen Gase erstellen müsste, erfand man eine künstliche Einheit, die „GWP 100 CO2 Äquivalenz“, in die alle Gase umgerechnet würden. Über Sinn und Zweck dieser Einheit streiten sich die Klimawissenschaftler seitdem fortlaufend.

Weil der Zeithorizont eines möglichen Klimaeinflusses für CO2 und CH4 so unterschiedlich sind, vergleicht die Berechnung die Größe des Klimaerwärmungspotentials (global warming potential = GWP) innerhalb von 100 Jahren. Das ergibt für GWP 100, dass 1 Kilogramm Methan genauso viel Potential hat wie 23 Kilogramm Kohlendioxid. Für diese Berechnung wurde davon ausgegangen, dass Methan für 12 Jahre in der Atmosphäre verbleibt. Am Anfang dieser 12 Jahre wäre es 120-mal klimaschädlicher, was dann schnell abnimmt da die Methanmenge graduell kleiner wird. Über einen Zeitraum von 100 Jahren gerechnet, ergibt das dann einen Wert von 23-fach (oder auch 26-fach oder 32-fach, je nach Quelle). Der 100 Jahre Zeitraum wurde für das UNFCCC Kyoto Protokoll recht willkürlich gewählt – für einen 20-jährigen Zeitraum wäre es der Faktor 87, für einen 500-jährigen Zeitraum wäre es Faktor 11.

Selbst diese Zahlen sind stark vereinfacht. Zunächst, niemand weiß wie lange Methan wirklich in der Atmosphäre verbleibt – der chemische Reaktionsprozess kann nicht direkt beobachtet werden. Also hat man sich auf die Annahme geeinigt, dass die insgesamte Menge an Methan in der Atmosphäre, geteilt durch die jährliche Senkenstärke, die Verweildauer ergibt. (Mathematisch würde das bedeuten, dass die durchschnittliche Verweildauer eines Methanmoleküls nicht 12 Jahre ist, sondern 6 Jahre.) Für das Jahr 1998, waren diese beiden Werte respektive 4850 Tg CH4 in der Atmosphäre (entsprechend 1745 parts per billiion ppb), geteilt durch eine Senkenstärke von 576 Tg pro Jahr, sodass es 8.4 Jahre benötigen würde bis alles in 1998 existierende Methan aus der Atmosphäre verschwunden ist. Da es aber noch vermutete Rückkopplungseffekte gibt, wurden diese 8.4 Jahre etwas arbiträr auf 12 Jahre Wirkungsdauer aufgerundet.

Hinzu kommt, dass es unter Klimawissenschaftlern keineswegs Konsens gibt ob Methan überhaupt einen Klimaeinfluss haben kann, unabhängig davon wie lange es in der Atmosphäre verweilt. Denn die Infrarot Wellenlänge, bei der Methan die Erdwärmestrahlen absorbiert, sind deckungsgleich mit Wasserdampf. Selbst in der trockensten Atmosphäre bei -40 Grad C, gibt es noch 1300 mal mehr Wasserdampf als Methan – im globalen Durchschnitt sind es etwas 15000 mal mehr Wassermoleküle als Methan. Dieser Wasserdampf würde daher die mögliche Infrarotstrahlen bereits in den unteren Atmosphäreschichten absorbieren, sodass für das Methan gar nichts mehr übrig bleibt. In diesem Fall wären die Methanauswirkungen auf das Klima erheblich reduziert oder sogar Null.

Unabhängig davon was man über die Wärmestrahlenwirkung des Methans annimmt, wird die Zahl 12 Jahre Verweildauer fast immer falsch verwendet, selbst in wissenschaftlichen Publikationen. Zunächst ist es eben nicht die Verweildauer, sondern die Zeit die es benötigen würde alles bestehende Methan in der Atmosphäre bei gleichbleibender Senkenstärke des OH-Reservoirs aufzulösen. Das bedeutet, die 12 Jahre sind nicht ein Halbwertszeit mit dem man üblicherweise solche Prozesse beschreibt. Zweitens, die 12 Jahre sind nur eine großzügig aufgerundete Annahme über die Wirkungsdauer, die eigentliche Kalkulation ergibt nur 8.4 Jahre. Drittens, im Jahr 2018 haben sich die Werte bereits verändert. Mittlerweile gibt es 5140 Tg Methan in der Atmosphäre, und die Senkenstärke wird jetzt auf nur noch 548 Tg geschätzt, sodass sich die neue Gesamtverweildauer jetzt auf 9.4 Jahre berechnen würde. Dementsprechend müsste man jetzt die Wirkungsdauer und den GWP100 Wert nach oben anpassen.

Allerdings ist die Senkenstärke des OH Reservoirs nicht bekannt und lediglich eine rückgerechnete Annahme. Sie ist, vereinfacht gesagt, lediglich die Differenz aus dem recht gut bekannten jährlichen Anstieg an Methankonzentration in der Atmosphäre, und den nur ungenau bekannten jährlichen Methanemissionen in die Atmosphäre. Die Senkenstärke ist demnach ebenfalls nur ungenau bekannt. Vor allem ist aber nicht bekannt was die Stärke der Senke beeinflusst.

Hier sagt eine weit beachtete wissenschaftliche Autorität Dr Kirschke in 2013 dasselbe, nur auf wissenschaftlich:

«The photochemical sink of CH4 is large and difficult to quantify, given the very short lifetime of OH (~1 sec) and its control by a myriad of precursor species. Direct measurements of atmospheric OH radicals do not have the required accuracy and coverage to derive global OH concentrations and consequently the magnitude of the CH4 sink. We estimated CH4 loss due to OH from the output of nine numerical CCMs, which are categorized here as an atmospheric bottom-up approach.»

Es gäbe auch eine andere Theorie, die die ansteigenden Methanwerte erklären könnte. Nämlich dass diese wenig oder gar nichts mit der Menge des ausgestossenen Methans zu tun hat, sondern das Ergebnis eines laufend verändernden atmosphärischen Äquilibriums ist, dessen Einflussfaktoren noch nicht verstanden sind. Dieser Theorie zufolge, würde eine Reduktion der Methanemissionen per Logik nichts bewirken können.

Tatsächlich ist zu wenig darüber bekannt wie stark die Senkenstärke für Methan ist, was die faktische Wärmestrahlenwirkung von Methan ist, wie diese Faktoren alle zusammenspielen, wie sie sich ersetzen und ergänzen. Niemand kann ehrlichen Gewissens mit Gewissheit behaupten welche Nettoklimawirkung das Methan in einer echten Atmosphäre hat – alle Aussagen dazu basieren bislang lediglich auf unzureichenden, noch äußerst unscharfen mathematischen Modellen oder unter Laborbedingungen.

 



Wohlstand für alle dank Energiewende

geschrieben von Admin | 31. Januar 2020

Dabei soll in einer ersten diesbezügliche Überschlagsrechnung davon ausgegangen werden, dass lediglich die bisherige gesamte Stromerzeugung in Deutschland und der motorisierte Individualverkehr (MIV) durch alternative Energiequellen gedeckt wird. Fossile Energieträger für Raum- und Prozesswärme sowie andere Verkehrsträger (Luftfahrt, Straßengüterverkehr, Schifffahrt u. a.) sowie die Landwirtschaft, die immerhin noch mehr als 50% der CO2-Emissionen verursachen, werden wie bisher genutzt.

Es gelten folgende Voraussetzungen:

  • Die gesamte derzeitige Stromerzeugung von jährlich 649 TWh[1] bleibt auf dem bisherigen Niveau und erfolgt durch erneuerbare Energiequellen.
  • Der motorisierte Individualverkehr erfolgt durch Elektrofahrzeuge.
  • Das fluktuierende Angebot von Wind und Sonne wird durch noch zu entwickelnde Energiespeicher mit einem Wirkungsgrad von 100%[2]
  • Die Stromerzeugung aus Photovoltaik, Wasser und biogene Brennstoffe lässt sich um 20% erhöhen.
  • Keine Nutzung von Kernenergie

In 2018 betrug die Bruttostromerzeugung in Deutschland gem. Bundesumweltamt 649 TWh, davon aus erneuerbaren Energiequellen rd. 225 TWh. Diese setzten sich zusammen aus

Windenergie             110,0 TWh

Photovoltaik                45,8 TWh

Wasserkraft                18,0 TWh

Biogene Brennstoffe  50,8 TWh

224,6 TWh → 34,6 % der Bruttostromerzeugung

Ende 2018 waren 30.518 WKA (davon 1.305 Offshore) in Betrieb. Die mittlere jährliche Stromerzeugung je WKA der jetzigen Leistungsklasse beträgt somit

Voraussetzungsgemäß wird die Stromerzeugung aus Photovoltaik, Wasser und biogene Brennstoffe um 20% gesteigert. Das sind

                        1,2*(45,8 + 18,0 + 50.8) TWh = 137,5 TWh.

Damit ergibt sich folgende Bilanz, wonach noch 401,5 TWh durch WKA abzudecken sind:

aus Photovoltaik, Wasser biogene Brennstoffe            137,5 TWh

aus existierenden WKA                                                        110,0 TWh

aus noch zu errichtenden WKA                                         401,5 TWh

649,0 TWh.

Um diese 401,5 TWh zu erzeugen, sind noch

 

erforderlich. Mit den bereits existierenden WKA sind somit allein zur Deckung des bisherigen Strombedarfs zusammen

111.500 + 30.518 = 142.018 bzw. rd. 142.000 WKA

erforderlich.

Der MIV ist mit einem Endenergieverbrauch (Benzin, Diesel, Gas) von 400 TWh der größte Energieverbraucher im Verkehrssektor (750 TWh). Im Fahrzeug wird Endenergie in Nutzenergie umgewandelt. Bei einem durchschnittlichen Wirkungsgrad über alle Fahrzeugtypen und Leistungsstufen von 30% folgen daraus 120 TWh als Nutzenergie. Diese muss als Strom durch WKA bereitgestellt und bis zum E-Motor des Fahrzeuges geleitet werden. Die Wirkungsgrade dieser Übertragung sollen für Stromtransport und Umspannung 90%, Batterie 90% und E-Motor 85% betragen,
d. h. 0,9 * 0,9 * 0,85 = 0,69 bzw. 69%. Daraus folgt ein Strombedarf von 120/0,69 = 174 TWh. Dieser Strom reicht allerdings nicht aus, um den bisher üblichen Fahrkomfort zu gewährleisten. Es ist die Heizung, die bei Otto- und Dieselmotoren durch Abwärme erzeugt wird. Diese Fahrzeugheizung muss nunmehr durch Strom erfolgen, der ebenfalls durch eine WKA bereitzustellen ist. Es wird im Folgenden angenommen, dass die Fahrzeugheizung ca. 25% der Nutzenergie, d. h. 30 TWh ausmacht. Der effektive Strombedarf für den MIV würde somit 174 + 30 = 204 TWh betragen. Dafür sind

erforderlich. Damit ergibt sich ein Gesamtbedarf an WKA für

bisherigen Strombedarf                 142.000 WKA

motorisierten Individualverkehr      57.000 WKA

199.000 WKA.

Diese sind auf dem Territorium[3] von Deutschland, das ca. 390.000 km² beträgt, unterzubringen.

Nun gibt es viele Gebiete, die als Standorte für Windkraftanlagen völlig tabu sind, so z. B. Natur- und Landschaftsschutzgebiete, Parkanlagen, historische Stadtkerne, dicht besiedelte Gebiete, Flugplätze, Kraftwerke, Bundeswehrgelände oder auch die US-Atomwaffenlager in der Eifel. Werden in erster Näherung zunächst nur die Naturschutzgebiete (gem. WIKIPEDIA 4,5%) und Landschaftsschutzgebiete (gem. WIKIPEDIA 28,5%) als mögliche Standorte abgezogen, verringert sich die verfügbare Fläche zur Aufstellung von WKA auf

(1 – 0,045 – 0,285) * 390.000 km² = 261.300 km².

Daraus folgt eine WKA-Dichte von

Bei einer gleichmäßigen Verteilung dieser 199.000 WKA über die verfügbare Gesamtfläche Deutschlands[4]würde somit auf einer quadratischen Grundfläche mit einer Seitenlänge von 1.150 m je eine WKA stehen. Der Abstand von jedem beliebigen Standort in Deutschland zur nächsten WKA wäre folglich weniger als 580 m. Auf dem Territorium von Potsdam (187,86 km²) müssten somit 143 und von Cottbus (165,15 km²) 125 WKA aufgestellt werden.

Fazit: Wenn der gesamte jetzige und der für die Elektrifizierung des motorisierten Individualverkehrs zusätzlich erforderliche Strom ausschließlich durch alternative Energiequellen und insbesondere Windräder (WKA) erzeugt werden soll, sind mindestens 199.000 WKA der jetzigen Leistungsklasse erforderlich (bisher gibt es ca. 31.000 WKA). Dies setzt allerdings voraus, dass hinreichend große Stromspeicher mit einem phantastischen Wirkungsgrad von 100% existieren. Würden diese 199.000 WKA gleichmäßig auf dem Territorium von Deutschland (ausschließlich Natur- und Landschaftsschutzgebiete und einschließlich der Küstenzonen) verteilt, so kommen auf einer quadratischen Grundfläche von 2 km Seitenlänge je 3 Windräder zu stehen.

Reicht diese Entfernung aus, sodass jeder Bürger in den Genuss von Windbürgergeld kommt?

 

[1] Alle hier verwendeten Energiewerte TWh, GWh beziehen sich auf ein Jahr

[2] Ein geringerer Wirkungsgrad würde einen höheren Strombedarf zur Folge haben. Zum Vergleich: Pumpspeicherkraftwerke haben einen Wirkungsgrad von ca. 70%, Power-to-Gas-Anlagen von 30%.

[3] Es setzt sich gem. WIKIPEDIA zusammen aus Staatsgebiet (einschl. Flüsse, Seen, Naturschutzgebiete u. a.) mit 357.376 km² und Küstenzone (Ausschließliche Wirtschaftszone) mit 32.832 km².

[4] einschl. Städte und Gemeinden, Flüsse und Seen, Flugplätze und Bundeswehrgelände, Parks und Gärten



Der Herr der vielen Nullen

geschrieben von Admin | 31. Januar 2020

Wussten Sie was so alles in ein Litergefäß passt? Natürlich, werden Sie sagen, ein Liter Milch zum Beispiel, oder ein Liter Wasser, oder, oder oder. Und Sie haben recht, aber das meinte ich nicht. Wussten Sie bspw. dass in einem Liter Luft – aber nur wenn Sie ihn einatmen, aber nicht wenn Sie ihn ausatmen-  3.432.000.000.000.000.000 Moleküle CO2 stecken? Nein, wussten Sie nicht? Kein Problem – wusste ich bisher auch nicht. Und das ist der Grund warum – zumindest ich, vielleicht aber auch Sie – bisher nicht verstanden haben wie das mit dem Klimawandel so funktioniert. Und damit sich das so schnell wie möglich ändert, schließlich leben wir ja mitten in einer Klimakrise, hat Professor Rahmstorf, ja der vom PIK, den Friday for Future Kindern, und vieler weiterer wissenschaftlicher Aktivitäten, die hehre Aufgabe auf sich genommen hat uns im SPIEGEL (Online Ausgabe hier) – ja der, mit den Relotius Preisen- aufzuklären:

Zitat: „Denn In jedem Liter eingeatmeter Luft stecken 3.432.000.000.000.000.000 CO2-Moleküle fossiler Brennstoffe. Gesundheits-schädlich ist das zwar nicht – aber man muss es wissen, um den Klimawandel zu verstehen.“

Und verspricht weiter, dass das folgende keine richtige Physikvorlesung werden wird, aber,da wir uns mitten in einer – na Sie wissen schon – befinden, wäre es höchste Zeit mit dem Falschinformationen, wie sie besonders im Internet, und da wiederum von den „Klimaleugnern“ bei EIKE verbreitet werden, aufzuräumen. Wobei die EIKE Leute , die „Boten des Zweifels“, sich einer besonders fiesen Methode bedienen, weil nämlich der Leser dort „..zahlreiche Quellenangaben, wissenschaftliche Sprache und „Belege“ findet, die Sie von der Abwesenheit der Klimakrise zu überzeugen versuchen“. Ja das ist schon ganz schön fies. Da muss man als beamteter Professor gegenhalten und mal richtig so richtig aufklären. Und das tut man an besten mit schönen großen Zahlen, so richtig großen. Und da wären wir wieder beim Beginn. Wussten Sie schon? Na, nun wissen sie es ja schon, die Sache mit den 3.432.000.000.000.000.000 CO2 Molekülen.

Und dann folgt „ein Crashkurs zu den wichtigsten Belegen“, schreibt der Professor. Und erklärt, nicht ganz falsch „Die Strahlungsbilanz eines Planeten bestimmt dessen Temperatur“.

Das stimmt zwar auch nur unter bestimmten Bedingungen, denn die Temperatur ist nur ein Maß für die kinetische Energie, die in der gemessenen Materie steckt, egal wo sie herkommt, und es gibt auch keine Strahlungsbilanz, sondern nur eine Energiebilanz, was bedeutet, dass die empfangene Energie, nicht per se die Strahlung, im Gleichgewicht (und das steckt im Wort Bilanz), und nur dann, genau so groß sein muss, wie die abgegebene Energie. Aber er versprach ja, dass das keine richtige Physikvorlesung sein würde, also wollen wir mal nicht so kleinlich sein, hier keine Zweifel säen und ihm das durchgehen lassen.

Kommen wir zurück zu seinen großen Zahlen und was sie mit seiner Beweisführung zu tun haben. Und leider, da werden wir enttäuscht. Da kommt nichts. Sie stehen einfach so rum, und sollen wohl Eindruck schinden. Nur einmal behauptet er, dass „wir“ die CO2 Konzentration um 45 % erhöht hätten. Doch viel von nix ist aber immer noch nix, oder?

Im Kommentarbereich gibt es daher neben viel Tadel auch viel Lob für diesen Versuch eine schwierige Materie einfach zu erklären. Trotzdem, oder gerade, weil nirgendwo die 3.432.000.000.000.000.000 CO2 Moleküle, mit dem was er uns eigentlich erklären will, nämlich den Treibhauseffekt, in Beziehung gesetzt werden.

Der Schuss wäre auch nach hinten losgegangen, denn dann hätte er erklären müssen, dass, egal wie viele CO2 Moleküle sich im Liter befinden, es nichts an deren winzigen Menge in Bezug auf das Ganze ändert. Es bleiben mickerige 0,01346 %. Da nützen auch sämtliche Großzahlen nichts, die Atmosphäre ist um viele, viele Größenordnungen größer.

Kiehl Trenberth 1997 Strahlungsflüsse mit ergänzend eingezeichneter Bilanzierung der Boden Ab- und Luft Gegenstrahlung. Die Werte 390 und 324 können hierin beliebig groß sein, solange ihre Differenz 66 Wm-2 annimmt. Details dazu u.a. hier.

 

Daher schrieb ich dem Herrn der vielen Nullen einen Kommentar:

„Lieber Herr Rahmstorf,
Ihre Riesenzahlen, die man – wie Sie schreiben – unbedingt wissen muss „um den Klimawandel zu verstehen“ werden im Verhältnis trotzdem nicht mehr. Und nur das zählt. Auch 3.432.000.000.000.000.000 CO2-Moleküle fossiler Brennstoffe bleiben mickrige 0,01346 %.
Und auch Ihr Gift Vergleich, der bestimmt gleich kommt, führt in die Irre, denn Gift, dass oft auch in kleinsten Mengen wirkt, greift sofort die Vitalfunktionen des Organismus an, wie Atmung oder Herzschlag. Das kann das böse CO2 alles nicht. es ist chemisch fast ein Edelgas.
Und es kann nur ganz, ganz wenig Infrarotenergie absorbieren und gibt diese wieder – wegen der ungleich wahrscheinlicheren Stoßabregung – zu weniger als 5 % als Strahlungsenergie ab. Natürlich nur in den dichten unteren Schichten. Oben ist es mehr, es sind aber viel weniger CO2 Moleküle da.
Und noch etwas – bei Ihnen scheint offensichtlich die Sonne Tag und Nacht. Bei mir ist das anders, da scheint sie nur tagsüber.
Daher kommen bei mir – und auch nur ziemlich grob- über die gesamte Halbkugel 648 W/m^2 an (Anmerkung von mir: Siehe Grafik und Bilanzierung Abstrahlung mit Gegenstrahlung oben). Die Nachthalbkugel erhält keinerlei Einstrahlung.
Das Ihnen das bisher noch nie aufgefallen ist? Komisch. Die Betrachtung der Wirklichkeit ist doch Voraussetzung jeder Naturwissenschaft, also besonders der Physik.
Diese so empfangene Energie muss und wird von beiden Halbkugeln wieder abgegeben werden.
Und schwups ist die Strahlungsbilanz, besser die Energiebilanz, wieder ausgeglichen. Ganz ohne den bilanziellen Zaubertrick mit dem Treibhauseffekt.“

Der blieb bisher unbeantwortet.

Im Text werden dann drei Möglichkeiten untersucht, wodurch sich die „Strahlungsbilanz“ so verändern könnte, dass sich unser „Heimatplanet aufheizen“ müsste.

Nämlich

  • Die Sonneneinstrahlung nimmt aufgrund der Sonnenaktivität oder der Erdbahnparameter

  • Der reflektierte Anteil der Sonnenstrahlung nimmt ab, weil die Helligkeit der Erdoberfläche oder der Wolkendecke abnimmt.

  • Die Abstrahlung von Wärme ins All nimmt ab.

Alle drei werden so diskutiert und mit „Messtatsachen“ so unterlegt, dass allein Option 3 die Lösung sein kann.

Ein Leser merkte dann noch an, dass schon das Ausscheiden von Option 1 ziemlich schräg argumentiert sei, weil Zitat aus dem Rahmstorf Artikel: „Option 1 scheidet aus, denn die ankommende Sonnenstrahlung hat seit Mitte des letzten Jahrhunderts sogar etwas abgenommen“ schon deswegen nicht stimmen kann, weil, wie selbst WIKIPEDIA unzensiert schreibt

„Seit Mitte des 20. Jahrhunderts befindet sich die Sonne in einer ungewöhnlich aktiven Phase, wie Forscher der Max-Planck-Gesellschaft meinen. Die Sonnenaktivität ist demnach etwa doppelt so hoch wie der langfristige Mittelwert, und höher als jemals in den vergangenen 1000 Jahren.“ Und merkt kritisch an:„Nun ist die Aussage von Herrn Rahmstorf nicht ganz falsch, durch Weglassen des Gesamtzusammenhangs gewinnt sie aber einen ganz anderen Wert. Dies ist für mich keine sachliche Darlegung von Fakten.“

Aber auch der Rest ist – wie bei Herrn Rahmstorf üblich – sehr selektiv. Dafür aber mit sehr großen Zahlen und deftigen Behauptungen – z.B. vom  „fragilen Gleichgewicht“ unterlegt, wie bspw. diese Mitteilung in Bezug auf die „gemessene“ Erwärmung der Meere, um ein knappes 1/10 Grad (0,07 gegen über einem Mittelwert von 1960-2015):

„Auch das ist eine Messtatsache, gemessen durch Forschungsschiffe und eine Armada von Tausenden autonomen Messgeräten in den Weltmeeren, die in den vergangenen zwanzig Jahren mehr als zwei Millionen Temperaturprofile[1]aufgenommen haben.“

Dazu schreibt der Willis Eschenbach, der seit Jahren die Klimatologie kritisch, aber klug begleitet (Hervorhebungen von mir):

Viel beeindruckender fand ich immer die erstaunliche Stabilität des Klimasystems trotz gewaltiger jährlicher Energieflüsse. In unserem Fall absorbiert der Ozean etwa 6.360 Zettajoules (1021 Joules) Energie pro Jahr. Das ist eine unvorstellbar immense Energiemenge – zum Vergleich, der gesamte menschliche Energieverbrauch aus allen Quellen von fossil bis nuklear beträgt etwa 0,6 Zettajoule pro Jahr …

Und natürlich gibt der Ozean fast genau die gleiche Energiemenge wieder ab – wäre das nicht der Fall, würden wir bald entweder kochen oder erfrieren.

Wie groß ist also das Ungleichgewicht zwischen der in den Ozean eindringenden und von diesem wieder abgegebenen Energie? Nun, im Zeitraum der Aufzeichnung betrug die mittlere jährliche Änderung des ozeanischen Wärmegehaltes 5,5 Zettajoule pro Jahr … was etwa ein Zehntel eines Prozentes (0,1%) der Energiemenge ausmacht, welche in den Ozean eindringt und von diesem wieder abgegeben wird. Wie ich sagte: erstaunliche Stabilität.

Folge: die lächerlich anmaßende Behauptung, dass ein derartig triviales Ungleichgewicht irgendwie menschlichen Aktivitäten geschuldet ist anstatt einer Änderung von 0,1% infolge Variationen der Wolkenmenge oder der Häufigkeit von El Nino oder der Anzahl der Gewitter oder einer kleinen Änderung von irgendetwas im immens komplexen Klimasystem, ist schlicht und ergreifend unhaltbar.

Trotz ihrer Dürftigkeit, wie auch der selektiven und rein propagandistischen Überhöhung der Zahlen, darf die Drohung vom Weltuntergang, ebenso wie die moralische Überhöhung am Schluss des Beitrages nicht fehlen..

Zitat:

„Wer die Fakten heute noch leugnet, um damit die dringend nötigen Maßnahmen zur Vermeidung einer planetaren Katastrophe hinauszuzögern, macht sich mitschuldig an den Folgen: an stärkeren Tropenstürmen, Flutkatastrophen, Dürren und Waldbränden – und möglicherweise künftigen Hungersnöten“

 

Amen

[1] Auch diese große Zahl verliert bei genauer Betrachtung ihre Bedeutsamkeit, wenn man bedenkt, dass die Ozeane dieser Erde eine Fläche von  361.100.000 km2 bedecken, mit einer mittleren Tiefe von 3,79 km. Das ergibt 1.332.000.000 Kubikkilometer. Man hat in diesen 15 Jahren (Die ARGO Flotte gibt es seit ca. 2005) also wenige Prozente der Oberfläche auf eine Tiefe von 2000 m „vermessen“ Jede Argobojoe tastet dabei das Volumen einer Fläche von 1 Mio km2 ab. Das ist dreimal die Fläche Deutschlands. Details dazu hier: https://www.eike-klima-energie.eu/2020/01/15/der-ozean-erwaermt-sich-ein-winziges-bisschen/