Ohne Subventionen stirbt die Energiewende

geschrieben von Admin | 6. März 2024

Es wird immer deutlicher, die Energiewende braucht Subventionen. Ohne Subventionen sind die Anlagen unrentabel und müssen stillgelegt werden. Hierzu zwei Beispiele aus dem nördlichen Niedersachen.

Prof. Dr. Ing. Hans-Günter Appel

Windstrom- und Biogasanlagen werden unwirtschaftlich

Die Wilhelmshavener Zeitung berichtet: Viele Biogasanlagen werden in Kürze 20 Jahre alt. Damit fallen die Einspeisevergütungen nach dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) von rund 20 Cent/Kilowattstunde (ct/kWh) weg. Die Erzeuger erhalten nur noch den Marktpreis. Der schwankt um 10 ct/kWh. Selbst abgeschriebene Biogasanlagen sind mit diesen Erlösen unrentabel. Dabei ist das noch ein guter Preis. Denn zuverlässiger Strom aus Braunkohle wird für etwa 3 und aus Steinkohle für 5 ct/kWh erzeugt. Hinzu kommen die ideologisch-politischen Kosten durch die CO₂-Zertifikate, die zurzeit den Strompreis um etwa 6 ct/kWh erhöhen. Die Zertifikat-Kosten können jederzeit gestrichen werden.

Auch die Einspeisevergütung für die ersten Windgeneratoren ist ausgelaufen. In Friesland stehen immer mehr alte Anlagen still. Der schwankende und nicht planbare Strom stört eine sichere Versorgung und ist nur mit gesetzlichem Zwang und Subventionen abzusetzen.

Subventionen sollen weiter fließen

Die Betreiber alter Biogas- und Windstromanlagen rufen nach einer Verlängerung der EEG-Einspeisevergütung. Die wird bereits bevorzugt in Süddeutschland für weitere 10 Jahre gewährt, weil dort die Erzeugung von Wind-, Solar- und Biogasstrom (Fakepower: nicht plan- und regelbar, destabilisiert das Stromnetz) gering ist. Die Energiewende-Ideologen glauben wohl, mit diesem unzuverlässigen Strom den Süden versorgen zu können.

Nicht ausgelastete teure Stromtrassen

Auch die Stromnetze werden erweitert. So plant der Übertragungsnetzbetreiber Tennet eine zweite 380 KV-Freileitung von Wilhelmshaven nach dem südlich gelegenen Verteilerpunkt Conneforde. Auf einer Informationsveranstaltung zu der geplanten Leitung wurden folgende Daten genannt. Die Übertragungsleistung beider Leitungen erreicht 4 bis 5 Gigawatt. Das ist die Leistung von 5 großen Kraftwerken. Die Leitungen sollen weitgehend Windstrom in den Süden bringen. (In Wilhelmshaven gibt es nur noch ein Kohlekraftwerk mit einer Leistung von 0,75 Gigawatt.)

Wenn kein Wind weht und die Sonne nicht scheint, fließt kaum Strom durch die Leitungen. Nur bei Starkwind wird die Leitungskapazität weitgehend genutzt. Ob der viele Strom in diesen Fällen auch im Süden verbraucht werden kann, ist fraglich. Immer wieder muss der mit hohen Einspeisevergütungen eingespeiste Strom verschenkt oder sogar unter Zuzahlung (negative Börsenpreise) entsorgt werden. Dann werden Windgeneratoren abgeschaltet. Als Kosten fallen dann „nur noch“ die EEG-Ausfallvergütungen an die Betreiber für den nicht gelieferten Strom an.

Freileitungen kosten etwa 1 Million Euro/Kilometer. Erdverkabelung ist sieben Mal teurer. Reparaturen an Freileitungen dauern nur Stunden bis einen Tag. Für Erdkabel sind Tage bis zu einer Woche erforderlich. In Deutschland sollen nach den Plänen der Bundesnetzagentur bis 2045 noch 5000 Kilometer Gleichstromtrassen als Erdkabel verlegt werden. 350 Milliarden Euro soll das kosten.

Staatlich gesicherter Netzausbau

Der Kapitaldienst für die neuen nur gering ausgelasteten Netze ist langfristig gesichert. Die Bundesnetzagentur setzt eine feste Verzinsung des eingesetzten Kapitals fest. Die Kosten müssen wir alle mit der Stromrechnung tragen. Die Netzgebühren steigen um mehr als 3 ct/kWh. Auch diese staatlichen Vorschriften sind letztlich Subventionen für die Energiewende, die uns aufgebürdet werden.

Die Energiewende geht offensichtlich ohne Abstriche weiter mit immer mehr Windgeneratoren und Sonnenkollektoren und mit wachsenden Industrieruinen unwirtschaftlich gewordener Biogasanlagen und Windgeneratoren. Jede neue Anlage treibt Subventionen und Strompreis weiter in die Höhe und die Industrie ins Ausland.

Wann kapieren unsere Politiker diese einfachen Zusammenhänge?

EON Chef – Birnbaum spricht Klartext – ein bisschen

geschrieben von Admin | 6. März 2024

Windparks an der falschen Stelle und warum der Strom günstiger werden könnte

Oft wundert die Unfähigkeit zum Klartext bei Spitzenmanagern. Sie sind nur befristet Angestellte, abhängig von Aufsichtsräten, und sie wollen gutes Geld verdienen. Bedenkt man diese Umstände, hat sich der Eon-Vorstandsvorsitzende Leonhard Birnbaum schon sehr deutlich geäußert.

Von Frank Hennig

Eon-Chef Leonhard Birnbaum gab ein sehr aufhellendes Interview bei n-tv. Vorrangig ging es um die Netzentgelte, insgesamt aber werden die Fehlsteuerung im System und das absehbare Desaster deutlich. Wir sehen den Chef eines Großkonzerns, der unbequeme Fakten benennt und trotzdem den großen Kurs akzeptiert.

Die Fachjournalisten eröffnen mit der Frage, wann denn der Tag käme, an dem die günstigen Stromerzeugungspreise der „Erneuerbaren“ an die Kunden weitergegeben würden. Kaum vorstellbar, dass sie tatsächlich nicht die Zusammensetzung des Strompreises kennen, aber für den Beginn eines Interviews sind einfache Fragen üblich, um die Möglichkeit einer grundsätzlichen Antwort zu geben. Herr Birnbaum verweist auf die Belastungen auf den Strompreis und erwähnt sogar, dass die Integration des Naturstroms ins Netz Geld kostet, weil Reserven, wie Batterien, bezahlt werden müssten.

„Solar produziert den billigsten Strom, aber nicht in der Nacht.“

Loriot hätte an dieser Stelle „ach, was?“ gesagt. Dann steigern die Fragesteller die Spannung durch eine provokante Frage:

– „Dann wird der Strom durch die Energiewende teurer?“
– „Nein. Es gibt einfach neue Komponenten, die zusätzlich bezahlt werden müssen.“

Also: ja statt nein. Früher sei es kein Problem gewesen, weil die konventionelle Reserve das System stabilisiert habe.

„Aber die Kernkraftwerke wurden abgeschaltet, demnächst folgt die Kohle. Stattdessen wird eine Gasreserve geplant, die bezahlt werden muss.“

Erst, wenn alle Projekte gebaut und abgeschrieben sein würden, käme eine tolle Zeit. Unklar ist, ob er den Zeitraum 2060 oder 2070 meint. Das erinnert an die Prophezeiungen realsozialistischer Zukunftsvorschau: So, wie wir heute arbeiten, werden wir morgen leben. Das Paradies kommt später.

Zur aktuellen Lage nennt er das Kraftwerk Isar 2, 1.500 Megawatt Leistung, 8.000 Betriebsstunden im Jahr, 12 Milliarden Kilowattstunden Stromproduktion pro Jahr. Für die gleiche Menge müsste man nun 12.000 Megawatt Solarleistung installieren. Die produzieren aber, siehe oben, nicht in der Nacht.

Es scheint eine stille Übereinkunft zu geben zwischen den Fragestellern und dem Befragten, nicht zu thematisieren, dass Isar 2 ja schon abgeschaltet ist, aber weder 12.000 Megawatt Photovoltaik mitsamt Flächen, Leitungen, Anschlüssen, Transformatoren, Speichern, zusätzlich verfügbar sind. Diese Frage unterbleibt, stattdessen die vernebelnde Aussage:

„Die günstige Solarenergie hat Nebenkosten.“

Kosten sind das eine, Versorgungssicherheit das andere. Kein Thema in diesem Interview. Die Ziele (2030 80 Prozent „erneuerbar“, 2040 100 Prozent) werden als gegeben hingenommen, ohne jede Erörterung der Plausibilität der zur Verfügung stehenden Kräfte, Mittel und Finanzen.

„Das klingt nach steigenden Strompreisen“,

ist dann eher eine Feststellung als eine Frage. Dies zu bejahen, so viel Energiewende-Defätismus kann sich ein hochrangiger Manager in Deutschland schon aus Gründen der politischen Korrektheit nicht leisten. Der Aufsichtsrat soll seinen Vertrag verlängern und dieser verfolgt auch politische Ziele. Also weicht er der Frage aus und kündigt an, dass es trotzdem für die Haushaltskunden günstiger werden könne, wenn auch bei Wärme und Mobilität der Umstieg gelänge.

Kurz zusammengefasst: Wir haben weniger und teureren Strom, aber wenn der auch für Wärme und Mobilität eingesetzt wird, kann es günstiger werden. Um bei Loriot zu bleiben: Früher war nicht so viel Lametta.

Weil der Energiewendekurs nicht kritisiert werden soll, schimpft Herr Birnbaum noch ein wenig auf die Windkraft-Investoren, die an den falschen Stellen bauen würden und so die Netz- und Systemkosten treiben. Sie würden die Anlagen dort bauen, wo viel Wind weht, aber eben weitab der Verbrauchszentren. Das tun die, um möglichst viel Geld zu verdienen. Ach, was?

Besser für die Netzbetreiber wie Eon wären Windkraftanlagen am Berliner Stadtrand, weil die kaum abgeregelt werden müssten. Im Berliner Raum beträgt die kumulierte Windenergieleistung nach Angaben des Handelsblatts 19 Kilowatt pro Quadratkilometer. In Schleswig-Holstein sind es 541. An dieser Stelle hätte ich dann keine Fragen mehr an Herrn Birnbaum gehabt.

Als Beispiel für eine bessere Lösung führt er Texas an, wo die Windkraftinvestoren selbst das Risiko tragen, wenn sie an falscher Stelle im Netz investiert haben und dann wegen Überlastung abgeschaltet werden müssen. An dieser Stelle auf das anarchische und nicht mehr zeitgemäße EEG hinzuweisen, das dringend reformiert werden müsste, so verwegen ist der Manager dann doch nicht. Die Ansage an die „Erneuerbaren“ könnte nur sein: raus aus dem Streichelzoo.

Herr Birnbaum findet es toll, dass die Netzbetreiber immer mehr gebraucht würden, 3.500 Leute seien eingestellt worden. Die Kosten gehen an die Kunden. Noch eine Position, die seiner vorherigen Aussage widerspricht, es könne für die Kunden günstiger werden.

Nur verhalten kommt der Hinweis auf das schlechte Energiewendemanagement.

„Es ist fast egal, ob wir unsere Ausbauziele (gemeint sind die Windparks) für 2030 erreichen. Entscheidend ist das Netz. Das Gigawatt Wind oder Solar kann zwei oder drei Jahre später fertig sein, wenn bis dahin das Netz ausgebaut ist. Umgekehrt wird’s teuer.“

Das ist der springende Punkt, der eigentlich zu einem Ausbaumoratorium der „Erneuerbaren“ führen müsste, bis der Netzausbau nachfolgt. Diese Forderung erhebt er nicht, denn gegen die politische Macht dieser Branche kommt er ohnehin nicht an.

Die Investitionsplanung wurde von 20 auf 33 Milliarden Euro angehoben. Rechnungsadresse? Die Kunden, deren Strompreise günstiger werden könnten, siehe oben.

Die bange Frage der Interviewer am Schluss, ob denn über die Entwicklung ausreichend und ehrlich gesprochen wird, führt zur Aussage, dass 60 bis 70 Prozent der Bevölkerung eine negative Entwicklung wahrnehmen.

„Eine große gesellschaftliche Transformation über einen längeren Zeitraum gegen die Mehrheit der Gesellschaft voranzutreiben, wird schwierig.“

Deswegen müsse mehr das Gespräch gesucht werden. Kann man machen, aber das Lametta ist so gut wie weg.

Der Beitrag erschien zuerst bei TE hier

Nicht bei diesem Interview aber bei FOCUS sagte der Vorsitzende von EON Birnbaum

„Das Stromnetz ist klar am Limit“[1]

d.h. das Stromnetz ist bereit am Kollabieren, weil das n – 1 Kriterium schon seit Ende 2022 nicht mehr eingehalten wird.

Mirjam König, Teamleiterin Systemverhalten im Bereich strategische Netzplanung, und leitete 2022 die Winteranalysen der vier großen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) – besser bekannt als „Stresstest“, folgendes: „Es wurden Zustände gefunden, in denen bereits ein n-1-Fehler für eine Systemunterbrechung ausreichen würde. Das heißt, wenn zum Beispiel ein Blitz einschlagen würde, dass so eine Leitung ausfällt, dann könnte das Stromnetz außer Gleichgewicht geraten. Das ist schon beachtlich! Das Netz wäre somit nicht mehr n-1-sicher, dabei ist die n-1-Sicherheit ein Grundprinzip der deutschen Netzplanung.

[1] https://www.focus.de/finanzen/news/zu-wenig-zu-spaet-e-on-chef-schlaegt-alarm-das-netz-ist-ganz-klar-am-limit_id_259697059.html

Der Bücher-Gärtner: Fossilenergie erneuerbar?

geschrieben von Admin | 6. März 2024

Unsere neue (ACHGUT) Buch-Kolumne richtet sich allein danach, ob ein Buch oder die Diskussion darüber interessant ist oder nicht. Den Anfang macht der neuaufgelegte Klassiker „Vom Mythos der fossilen Brennstoffe“.

Von Edgar L. Gärtner.

Auf unseren Schreibtischen – und das ist endlich mal was positives – sammeln sich in beachtlicher Zahl gedruckte Werke, man nennt sie „Bücher“. Neue, manchmal alte aber wieder oder immer noch aktuelle, besonders beliebte oder unbeliebte, solche die heftig debattiert werden, solche die mit dem dem Bannstrahl der Gedankenpolizei belegt sind, solche die mit dem Verdikt „umstritten“ oder „besonders wertvoll“ daher kommen. Edgar Gärtner, unser vielseitig interessierter Autor, ist Hydrobiologe und Politikwissenschaftler, und somit genau der Richtige um diese Schätzte zu heben und einer breiteren Öffentlichkeit vorzustellen, was er von nun an regelmässig in dieser Kolumne tun wird.

Egal wie überzeugt man von den Thesen in Thomas Golds „Vom Mythos der fossilen Brennstoffe“ ist, das 1999 in USA erstmals erschienene Buch „Deep Hot Biosphere – The Myth of Fossil Fuels“ ist geeignet zur Überwindung des Weltbildes der Grünen beizutragen und darf insofern nicht gerade auf Sympathien aus diesem Milieu hoffen. Der Physiker Gold löste in jedem Fall eine heftige Kontroverse aus. „The Times“, (London) bezeichnete Gold als „one of the most original minds“.

Der Copernicus/Springer Verlag, New York verortet das bei ihm erschienene Buch so:

„Dieses Buch stellt eine Reihe wirklich kontroverser und erstaunlicher Theorien auf: Erstens schlägt es vor, dass unter der Oberfläche der Erde eine Biosphäre von größerer Masse und Volumen existiert als die Biosphäre, die die Gesamtsumme aller Lebewesen auf den Kontinenten unseres Planeten und in seinen Ozeanen umfasst.

Zweitens schlägt es vor, dass die Bewohner dieser unterirdischen Biosphäre keine Pflanzen oder Tiere sind, wie wir sie kennen, sondern hitzeliebende Bakterien, die von einer ausschließlich aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Ernährung überleben, das heißt, Erdgas und Erdöl.

Und drittens und vielleicht am häretischsten, das Buch vertritt die atemberaubende Idee, dass die meisten Kohlenwasserstoffe auf der Erde nicht das Nebenprodukt biologischer Überreste („Fossile Brennstoffe“) sind, sondern bereits vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ein gemeinsamer Bestandteil der Materialien waren, aus denen die Erde selbst gebildet wurde. Die Implikationen sind erstaunlich.

Die Theorie liefert Antworten auf oft gestellte Fragen: Ist die tiefe heiße Biosphäre der Ursprung des Lebens, und enthalten der Mars und andere scheinbar barren Planeten möglicherweise tiefe Biosphären? Noch provokanter ist die Frage, ob es möglich ist, dass es eine enorme Menge an Kohlenwasserstoffen gibt, die aus der Tiefe der Erde aufsteigen und uns reichlich mit Gas und Erdöl versorgen können.

So abwegig diese Ideen auch erscheinen mögen, sie werden von wachsenden Beweisen und von der unbestreitbaren Bedeutung und Ernsthaftigkeit unterstützt, die Gold jeder wissenschaftlichen Debatte verleiht. In diesem Buch sehen wir einen brillanten und kühn originellen Denker, der in der modernen Wissenschaft zunehmend selten ist, wie er potenziell revolutionäre Ideen darüber entwickelt, wie unsere Welt funktioniert“.

Und das meint der „Bücher-Gärtner“:

Noch erscheinen die Forderungen und Pläne der Grünen für eine Rückführung unserer Naturbelastung auf „Net Zero“ – also Null-CO2-Emissionen–bauch den meisten Anhängern anderer politischer Parteien als alternativlos. Kaum jemand möchte der scheinbar logischen Aussage widersprechen, dass im begrenzten System Erde mit einem ein für alle Mal gegebenen Vorrat von nutzbaren Rohstoffen kein unbegrenztes Wachstum möglich ist. Dieser Vorstellung liegt die Unterscheidung zwischen (bösen) „fossilen“ und (guten) „erneuerbaren“ Ressourcen zugrunde. Eine Einteilung, die sich so fest im allgemeinen Sprachgebrauch eingebürgert hat, dass man meinen könnte, sie gehe auf den Schöpfer selbst zurück.

Doch trotz aller Wortakrobatik in dem im Spätherbst 2023 mühsam verabschiedeten Abschlussdokument des 28. „Weltklimagipfels“ (COP28) im ölreichen Wüstenstaat Dubai können wir davon ausgehen, dass die Verteufelung „fossiler“ Energierohstoffe durch die Grünen nun bald ein Ende finden wird. Das zentrale Dokument der COP28 fordert lediglich, der Abschied von „fossilen Energieträgern in den Energiesystemen“ solle in „gerechter, geordneter Weise“ geschehen. Das lässt viel Spielraum für Interpretationen. Von einem „Phase out“ der „fossilen“ Energieträger ist nicht mehr die Rede.

Deshalb sehen die weltgrößten Vermögensverwaltungsgesellschaften wie Blackrock, State Street oder Vanguard, die über die Verwendung vieler Billionen gebieten, die Frage, ob „erneuerbar“ oder nicht inzwischen ganz locker. Vanguard hat sich schon vor über einem Jahr von den so genannten ESG-Kriterien („Environmental, Social, Governance“) verabschiedet, indem es potenziellen Anlegern versprach, nicht mehr auf angebliche Megatrends zu setzen. Nun haben Blackrock, State Street und die US-Großbank JPMorgan aus der Climate Action 100+-Initiative zusammen fast 14 Billionen (!) US-Dollar abgezogen. Kleinere Kapitalgesellschaften folgten, zumal republikanisch regierte US-Bundesstaaten die Mitglieder der Climate Action 100+-Initiative von Vergabeverfahren ausschlossen.

Ein fundamentaler Denkfehler

Ohnehin deutet einiges darauf hin, dass der Unterscheidung zwischen „erneuerbaren“ und „fossilen“ Ressourcen ein fundamentaler Denkfehler zugrunde liegt. Denn in der Praxis werden die vorgeblich „erneuerbaren“ Ressourcen oft lange vor den angeblich nicht erneuerbaren knapp. So sind die von Grünen bevorzugten Naturdünger wie Guano oder Kuhmist zwar im Prinzip erneuerbar. Dennoch kam es im 19. Jahrhundert weltweit zu gefährlichem Stickstoffmangel in den Ackerböden und in der Folge zu Hungersnöten, weil der Naturdünger-Nachschub nicht mit der Bevölkerungsentwicklung Schritt halten konnte.

Heute würde die von den gleichen Grünen geforderte Einschränkung der Rindfleischproduktion für den „Klimaschutz“ die Öko-Landwirtschaft bald am Kuhmistmangel scheitern lassen. Die heutigen Stickstoff-„Kunstdünger“ jedoch erweisen sich im besten Sinne als erneuerbar, denn Stickstoff kann durch die Ammoniaksynthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren mithilfe von Erdgas unbegrenzt aus der Luft gewonnen werden. Und denitrifizierende Bakterien führen den Stickstoff bei der Verrottung von Pflanzenmaterial wieder von den Böden zurück in die Atmosphäre. Ein idealer Kreislauf! Die für Düngerherstellung benötigten Erdgasvorräte wiederum haben sich in den letzten Jahrzehnten vervielfacht. Aktuelle Engpässe der Gasversorgung hängen bekanntlich nur mit den Sanktionen gegen Russland zusammen.

Wie kommt es, dass die bekannten und förderwürdigen Erdgasvorräte trotz des in den letzten Jahrzehnten enorm gestiegenen Verbrauchs nicht zur Neige gehen und das auch bei den Rohölvorräten zu beobachten ist? Dieser Frage ist schon gegen Ende der 1990er Jahre der österreichisch-amerikanische Geophysiker und Astronom Thomas Gold nachgegangen. In seinem 1999 im Copernicus/Springer Verlag, New York, erschienen Buch „Deep Hot Biosphere – The Myth of Fossil Fuels“ ging Gold mit großem Sachverstand dieser Frage nach, konnte darin aber selbstverständlich nur eine vorläufige, das heißt hypothetische Antwort finden. Nun hat das private Europäische Institut für Klima und Energie (EIKE) in Jena endlich eine fachkundige deutsche Übersetzung dieses durchaus wichtigen Werks vorgelegt.

Kohlenwasserstoffe nicht allein durch die Zersetzung von Biomasse

Der 1920 in Wien geborene Thomas Gold musste wie viele andere Angehörige der jüdischen Intelligenz vor den anrückenden Nazis ins britische Exil gehen. Er machte daraus das Beste, indem er in Cambridge Physik und Astronomie studierte. Als hochbegabter und hochmotivierter Naturwissenschaftler legte Gold danach eine Bilderbuch-Karriere hin. Er erhielt eine Astronomie-Professur in Havard und wurde zum wichtigen Berater der NASA. Später wurde er zum Chef der Astronomie-Abteilung der Cornell-University. Als kreativer Forscher wechselte Gold etwa alle fünf Jahre sein Arbeitsgebiet – bis ihn die Frage fesselte, ob und wie Erdgas, Erdöl und Steinkohle auch auf abiotischem Weg entstehen können.

Lange Zeit glaubten die meisten westlichen Geologen, dass fossile Kohlenwasserstoffe erst zu einem relativ späten Zeitpunkt der Erdgeschichte aus abgestorbener Biomasse (Wälder und Meeresalgen) entstehen können und daher in wenigen Jahrzehnten erschöpft sein werden. Aufgrund der Beobachtung, dass Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, und Rohöl, aber auch Steinkohle oft unter Granitformationen, das heißt Urgestein gefunden werden, wo ihr Vorkommen biologisch nicht erklärbar ist, formulierte Gold die Hypothese, dass diese Kohlenwasserstoffe nicht allein durch die Zersetzung von Biomasse entstanden sein können, sondern aus der Zeit der Entstehung der Erde stammen.

Thomas Gold ging dabei davon aus, dass die Erde und die anderen Planeten sich nicht aus glühenden Gasen gebildet haben, wie wir das in der Schule lernten, sondern aus eher staubförmigen Feststoffen, wozu auch Kohlenwasserstoffe gehörten. So entstehen auch die noch heute herumkreisenden Asteroiden und Meteoriten. Tatsächlich haben Raumsonden in neuerer Zeit auf Saturn-Monden und Asteroiden Kohlenwasserstoffe in größeren Mengen gefunden.

Gold vermutete, dass Kohlenwasserstoffe aus großer Tiefe ständig in die Erdkruste aufsteigen – und zwar wegen des dort herrschenden großen Drucks und hoher Temperaturen nicht in Form von Gasen, sondern als Fluide, die erst an der Erdoberfläche zu Gasen werden. An etlichen Orten kann man die austretenden Gase mit Plastikbeuteln auffangen und mit Streichhölzern anzünden. Gold glaubte, die aufsteigenden Kohlenwasserstoffe seien nicht nur für die Bildung von Gas-, Öl- und Steinkohle-Lagerstätten, sondern auch für die Entstehung von metallischen Erzen und für Erdbeben verantwortlich. Den Goldsuchern in Kalifornien, am Yukon und in Südafrika sei die enge Verbindung von Kohlenwasserstoffen und Edelmetall-Erzlagern sofort aufgefallen.

Aufwändige Tiefenbohrungen

Mit großem pädagogischen Geschick präsentiert Gold seine Hypothese, wonach unsere Erde in einer Tiefe von bis zu 10.000 Metern eine zweite Biosphäre beherbergt. Diese wird von Archäen, das heißt altertümlichen Einzellern besiedelt, die ihre Lebensenergie statt von der Sonne aus den aufsteigenden Kohlenwasserstoffen beziehen. Diese Biosphäre sei älter als die Lebenswelt auf der Erdoberfläche. Da dort konstant günstige Bedingungen für das Leben herrschen, sei das Leben möglicherweise dort entstanden und nicht auf der Erdoberfläche beziehungsweise im Meer.

Um hier Klarheit zu erlangen, hat Gold sich nicht mit theoretischen Überlegungen oder mit einem Computermodell begnügt. Er wollte durch Tiefenbohrungen nachweisen, was tatsächlich im Erdmantel vor sich geht. Mithilfe des schwedischen Vattenfall-Konzerns gelangte Gold in den 1980er Jahren an öffentliche Gelder für die Finanzierung von zwei aufwändigen Tiefenbohrungen durch den mittelschwedischen Granit, um zu überprüfen, ob sich darunter förderwürdige Vorkommen von Kohlenwasserstoffen befinden. Die Bohrungen dauerten von Juni 1986 bis Juni 1990. Sie mussten zwar wegen technischer Probleme vorzeitig abgebrochen werden, weshalb das Ziel, die Bohrungen bis in eine Tiefe von 5.000 Metern niederzubringen, nicht erreicht wurde. Dennoch konnten unter dem Granit eindeutig stinkende Öle und andere Kohlenwasserstoffe nachgewiesen werden, was der gängigen Theorie vom biologischen Ursprung der Kohlenwasserstoffe widerspricht.

Das bedeutet allerdings nicht, dass es auf der Welt überhaupt keine Öl-, Kohle- oder Erdgas-Vorkommen biologischen Ursprungs gibt. Die Fachleute streiten sich noch über das Mengenverhältnis zwischen biotisch und abiotisch entstandenen Kohlenwasserstoffen. Anton Kolesnikov, Vladimir G. Kutcherov und Alexander F. Goncharov von der Washingtoner Carnegie Institution, der Moskauer Lomonossow Universität und des Königlich schwedischen Technologie Instituts in Stockholm haben schon vor über einem Jahrzehnt durch ein aufwändiges Experiment demonstriert, dass Erdöl unter den Bedingungen, wie sie im oberen Erdmantel herrschen, das heißt unter hohem Druck und einer Temperatur von über 1000 Grad Celsius, auch ohne die Gegenwart fossiler Biomasse aus normalen Bestandteilen der Erdkruste wie Methan und Carbonaten (Kalkgestein) entstehen kann.

Sie haben also die zunächst als „gewagt“ eingestufte Hypothese von Thomas Gold insoweit bestätigen können. Andere Forscher bestätigten die Existenz einer zweiten Biosphäre in der Tiefe. Denkbar ist, dass diese auch auf dem Mars existiert. Das ständige Aufsteigen von Kohlenwasserstoffen in Form von Fluiden aus großer Tiefe bedeutet: Auch die Erdöl- und Erdgasvorkommen sind zumindest teilweise, vielleicht sogar in Gänze erneuerbar. Tatsächlich wurde auch wiederholt beobachtet, dass sich wegen Erschöpfung aufgegebene Erdöllagerstätten nach einiger Zeit wieder aufgefüllt haben. In Südhessen gibt es dafür ein Beispiel. Es gibt also einstweilen wohl keinen Grund, sich Sorgen um schwindende Rohstoff-Vorräte zu machen.

Als völlig abwegig erscheint auf diesem Hintergrund die von den Grünen aller Parteien betriebene Verteufelung des Kohlenstoffs und seines Oxidationsprodukts Kohlenstoffdioxid (CO2), die erst das Leben auf der Erde ermöglicht haben. Die Grünen haben rasch erkannt, dass mit der nachlassenden Zugkraft der Mär von der allgemeinen Rohstoffverknappung nicht nur ihr ideologisches, sondern auch ihr finanzielles Überleben auf dem Spiel steht. Sie beginnen deshalb wild um sich zu schlagen.

In Kanada hat jetzt ein einflussreicher Parlamentsabgeordneter sogar gefordert, Menschen, die sich weiterhin für die Nutzung „fossiler“ Brennstoffe aussprechen, ins Gefängnis zu bringen. Das könnte bald auch in Europa Schule machen. Der aktuelle Versuch des französischen Staatspräsidenten Emmanuel Macron, ärztliche Kritiker der Staatsmedizin mit Gefängnis zu bestrafen, zeigt, dass so etwas in der Luft liegt. Doch werden wohl große Investment-Fonds das letzte Wort haben. Das wird der Welt aber nicht zum Segen gereichen, solange die Kapitalgesellschaften vordringlich Mittel vom imaginären Klimaschutz in die reale Hochrüstung gegen Russland umschichten.

Vom Mythos der fossilen Brennstoffe, Thomas Gold, 299 Seiten, 27 Euro, hier beziehbar.

Edgar L. Gärtner ist studierter Hydrobiologe und Politikwissenschaftler. Seit 1993 selbständiger Redakteur und Berater, als solcher bis 1996 Chefredakteur eines Naturmagazins. Bis Ende 2007 Leiter des Umweltforums des Centre for the New Europe (CNE) in Brüssel. In Deutschland und in Südfrankreich ist er als Autor und Strategieberater tätig.

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Breitenkreisspezifische Temperaturen bei Strahlungsgleichgewicht

geschrieben von Admin | 6. März 2024

Angeregt von den Kommentaren und zu U.Webers Berichten über die Tagestemperaturen, die von einer direkten Sonneneinstrahlung erzeugt werden, versuchen manche Leser dies anhand von imaginierten Versuchen, anhand der Wirksamkeit des S-B Gesetzes, zu ergründen. Dies ist der einzige Möglichkeit der Wahrheit näher zu kommen. Hier ein Versuch, der einiges davon – allein mittels Strahlungstemperaturen – untersucht.

von Michael Mechtel

Zielsetzung und Motivation

Die Lebensbedingungen auf unserem Planeten Erde lassen sich letztlich auf die Einstrahlung von Energie durch die Sonne zurückführen. Diese Energie unterliegt vielfachen Umwandlungs- und Transportprozessen, an denen neben physikalischen auch chemische und biologische Vorgänge beteiligt sind. Nicht zuletzt die klimatischen Bedingungen, die wir vorfinden, gehen auf solche Prozesse zurück, und ein wichtiger, heutzutage häufig bemühter Parameter zur Charakterisierung des Klimas ist die Temperatur, sei es als regionale Temperatur mit ihren charakteristischen Schwankungen, sei es als zeitlicher und/oder räumlicher Mittelwert.

Zielsetzung dieses Artikels ist es, ein örtliches Temperaturniveau für die Regionen der Erde herauszuarbeiten, wenn allein der primäre Strahlungseinfluss der Sonne berücksichtigt wird und alle sekundären Nachfolgeeffekte (Transport und Umwandlung von Energie) beiseite gelassen werden. Die Anregung hierzu erfolgte durch die Artikel des Autors Uli Weber, der hier sein ‘hemisphärisches Stefan-Boltzmann-Modell‘ mehrfach vorgestellt hat. Die Schlussfolgerungen seines Modells werden aber nicht geteilt!

Beschreibung des Modells

Die genannte Zielsetzung und die Begrenzung des Rechenaufwandes erfordert ein sehr vereinfachtes Modell der Erde, das selbstverständlich nicht mehr die Realität abbildet, aber sehr wohl eine Basis für das Verständnis unserer Realität abgeben kann.

Zunächst erfordert es die Begrenzung des Rechenaufwandes, dass wir einen ideal kugelförmigen, homogenen Erdkörper voraussetzen, der auf einer exakten Kreisbahn in genau 365 Tagen die Sonne umkreist.

Um die genannten Sekundärprozesse von Energieumwandlung und –transport auszuschließen, sind auch einige physikalische Voraussetzungen erforderlich:

– Keine Atmosphäre vorhanden, damit also keine Luftströmungen

– Kein Wasser, damit also keine ozeanischen Strömungen und keine Phasenumwandlungen (Verdunsten, Kondensieren, Gefrieren, Schmelzen)

– Wärmeleitung vernachlässigbar klein

– Andere Energiequellen wie Restwärme aus dem Erdinneren oder die kosmische 3-K-Hintergrundstrahlung werden ebenfalls vernachlässigt.

Schließlich fordern wir noch eine schnelle Rotation dieser Modellerde, so dass sich keine nennenswerten Tag-Nacht-Unterschiede der Temperatur herausbilden können. Das bedeutet, dass jeder Punkt der Erdoberfläche zu jedem Zeitpunkt einzeln für sich im Strahlungsgleichgewicht mit der pro Erdumdrehung zugestrahlten Sonnen-Energie steht.

Weil die Erde um die Sonne umläuft, werden sich die Strahlungsbedingungen von Tag zu Tag ändern („Tag“ meint hier den bekannten Erdentag, also ein 365-stel Jahr). Da aber Wärmeleitung keine Rolle spielen soll, müssen wir keine Speichereffekte berücksichtigen, denn es wird nur eine dünne Oberflächenschicht an diesem Strahlungshaushalt beteiligt sein. Diese dünne Schicht kann sich schnell genug der sich ändernden Strahlungssituation anpassen, so dass das Strahlungsgleichgewicht von Tag zu Tag erhalten bleibt.

Auf dieser Voraussetzung beruhend, lässt sich die lokale Temperatur eines Oberflächenpunktes aus der momentanen Einstrahlung unter Anwendung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes bestimmen. Es zeigt sich, dass diese Temperatur allein vom Breitenkreis und der Position der Erde auf ihrer Umlaufbahn abhängt. Jeder Breitenkreis weist damit einen eigenen Jahresgang der Temperatur auf.

Weitere Annahmen unseres Modells, angelehnt an unsere Realität:

– Albedo a = 0.3, selbstverständlich homogen auf der ganzen Oberfläche,

– Emissivität im Infraroten  = 0.95 (die Erde also nicht als schwarzer, sondern als dunkelgrauer Körper)

– Die Schrägstellung der Erdachse wird berücksichtigt.

Die breitenkreisspezifischen Temperaturverläufe wurden für diese Modellerde berechnet und sollen im folgenden dargestellt werden. Der Rechengang selber ist für Interessierte im Anhang skizziert.

Ergebnisse

Mit der extraterrestrischen Solarkonstante I₀ = 1361 W/m² und der genannten Albedo ergibt sich die maximal absorbierbare Intensität an der Oberfläche zu I_max = 953 W/m², was einer maximal möglichen Gleichgewichtstemperatur von 365 K = 92 ^oC entspricht (gerundete Werte).

1. Jahresgänge der Temperatur bei 23,45 Grad Achsneigung

Die Schrägstellung der Erdachse gegenüber der Erdbahnebene beträgt 23.45 Grad. Der damit sich ergebende Jahresgang der Temperatur unserer Modellerde auf verschiedenen Breitenkreisen der Nordhalbkugel ist in Abb. 1 dargestellt (für die Südhalbkugel gelten entsprechende Kurven, nur unter Vertauschung von Sommer- und Winterhalbjahr).

Jahresgänge_Breitenkreistemperatur

Auf der x-Achse ist die Tagesnummer aufgetragen, d.i. die Nummer des konventionellen Erdentages, beginnend mit Frühlingsanfang (21. März). Die Skala reicht bis 380, ein Jahr ist mit Nr. 365 beendet.

Auf der y-Achse ist die Absolut-Temperatur in der Kelvin-Skala aufgetragen, beginnend bei 0 K. Die gestrichelte Linie in den Diagrammen markiert den Nullpunkt der Celsius-Skala (273,15 K).

Bild a) gilt für den Breitenkreis 30 Grad.

Bild b) gilt für den Breitenkreis 50 Grad, das entspricht der Lage der Stadt Mainz. Man erkennt, dass der Unterschied zwischen Sommer- und Winterhalbjahr deutlich ausgeprägter ist als am 30. Breitengrad.

Bild c) gilt für den Breitenkreis 70 Grad. Diese Breite liegt nördlich des Polarkreises, deshalb tritt hier im Sommer Mitternachtssonne und im Winter Polarnacht auf. In der Polarnacht haben wir keine Sonneneinstrahlung, so dass die Temperatur rasch auf den absoluten Nullpunkt sinkt (würden wir die kosmische Hintergrundstrahlung in Betracht ziehen, lägen wir bei 3 K.)

Bild d) gilt für den „Breitenkreis“ 90 Grad, also den Nordpol. Hier haben wir ein halbes Jahr Mitternachtssonne (wechselnder Höhe) und ein halbes Jahr Polarnacht.

Insgesamt ist festzustellen, dass durchwegs, selbst in äquatornahen Gebieten, die Null-Grad-Celsius-Grenze kaum je überschritten wird, allenfalls um wenige Grad in den Sommermonaten. Zum Zweiten fällt in Regionen, die nicht von der Sonne beschienen sind, die Temperatur schnell sehr tief ab. Das macht sich in der zunehmenden Ausbeulung der Kurven nach unten im Winterhalbjahr bemerkbar, je weiter man sich vom Äquator weg in polnahe Regionen bewegt. Extrem wird es dort, wo Polarnächte auftreten.

2. Abhängigkeit des Temperaturganges von der Neigung der Erdachse

Man kann sich die Frage stellen, wie die Neigung der Erdachse sich auf den Verlauf der Temperaturwerte auswirkt. Dies wurde für den bereits in Abb. 1 aufgeführten 50. Breitengrad Nord untersucht, der exemplarisch für Deutschland stehen kann. Ergebnisse siehe Abb. 2.

Jahresgänge_Breitengrad_50

Die x- und y-Achsen sind die gleichen wie in Abb. 1.

Fall a) gilt für den Neigungswinkel 0 Grad. Hier steht die Erdachse senkrecht auf der Erdumlaufbahn. Damit ändert sich im Jahresverlauf nichts, es gibt keine Jahreszeiten (Annahme: die Sonne strahlt gleichmäßig in alle Richtungen).

Fall b) gilt für den Neigungswinkel 30 Grad. Der ist etwas größer, als es der Realität entspricht, die Jahreszeiten sind also etwas stärker ausgeprägt. Die Graphik ist mit der in Abb. 1 b) zu vergleichen, wobei sich zeigt, dass die Maximaltemperatur im Sommer leicht erhöht, die Winterdelle jetzt aber deutlich tiefer ausgeprägt ist.

Fall c) gilt für den Neigungswinkel 60 Grad. Der Polarkreis liegt dann bei 30 Grad, und das bedeutet, dass wir in Deutschland bereits Mitternachtssonne und Polarnacht erleben.

Fall d) gilt für den Neigungswinkel 90 Grad. Zur Sommersonnenwende zeigt die Erdachse also genau in Richtung Sonne, die Sonne steht über dem Nordpol, die höchsten Temperaturen treten auf. Beachte: auf der weiteren Umlaufbahn der Erde bleibt die Erdachse raumfest liegen! Das bedeutet: bei Herbstanfang liegt sie (ebenso wie bei Frühlingsanfang) tangential zur Erdbahn, und die Sonne steht nicht über dem Pol, sondern wandert über den Äquator. Beide Pole liegen auf der Grenze der beschienenen Erdhälfte. Im weiteren Verlauf wandert der Nordpol in die Polarnacht und der Südpol in die Mitternachtssonne. Auch die polnahen Gebiete der Nordhalbkugel erfahren eine Polarnacht.

Insgesamt fällt auf, dass die Stellung der Erdachse Einfluss auf die Höchsttemperatur im Sommer hat. Diese steigt, je größer der Neigungswinkel ist, weil dann die Sonne immer steiler über dem Horizont steht.

Dies kann jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass die Minimaltemperatur im Winter immer tiefer fällt und damit die Jahresmitteltemperatur nach unten zieht, je schräger die Erdachse liegt.

Das Temperaturniveau liegt in allen Fällen sehr tief und selbst bei Neigungswinkel 0 Grad unterhalb der Null-Grad-Celsius-Marke. Dies soll zum Anlass genommen werden, Mitteltemperaturen näher zu untersuchen.

3. Extremal- und Mitteltemperaturen

Wir werfen einen Blick auf die mit dem Jahresgang verbundenen Maximal-, Minimal- und Mitteltemperaturen und beginnen wieder mit der Achsneigung 23.45 Grad aus Abb. 1. Ergebnisse siehe Tabelle 1 (gerundete Werte).

Extremale und mittlere Breitengrad-Temperaturen [K]
bei Neigung der Erdachse um 23,45 Grad
Breitengrad:	30	50	70	90
Maximum	283	284	286	290
Minimum	231	181	0	0
Jahresmittel	261	239	177	124

Tabelle 1

Die sommerlichen Maximalwerte nehmen mit dem Breitengrad etwas zu (von 10 auf 17 ^oC). Dies liegt daran, dass die Dauer der Nachtzeit abnimmt.

Die Jahresmittelwerte werden jedoch durch die winterlichen Minima umso mehr in die Tiefe gezogen, je weiter man nach Norden kommt. Sie liegen in der Tabelle zwischen -12 und -149 ^oC, auf dem 50. Breitengrad bereits bei ungemütlichen -36 ^oC. Es ist offensichtlich, dass wir hiermit weit entfernt sind von den realen Gegebenheiten, die wir kennen.

Angelehnt an Abb. 2 betrachten wir nun die Temperaturen in Abhängigkeit von der Neigung der Erdachse:

Extremale und mittlere Breitengrad-Temperaturen [K]
am 50. Breitengrad
Achsneigung:	0	30	60	90
Maximum	246	293	330	352
Minimum	246	151	0	0
Jahresmittel	246	235	198	194

Tabelle 2

Man erkennt einen Anstieg der sommerlichen Höchsttemperatur mit wachsender Achsneigung, was auf den immer steileren Sonnenstand und die zunehmende Sonnenscheindauer zurückzuführen ist. Der Bereich erstreckt sich von -27 bis +79 ^oC.

Aber auch hier zieht die zunehmende Nachtperiode die Jahres-Mitteltemperatur nach unten, der Bereich geht von -27 bis auf -79 ^oC.

Haben wir bisher breitenkreisspezifische Temperaturen und zusätzlich deren zeitliche Mittelung übers Jahr betrachtet, so wollen wir uns nun an eine räumliche Mittelung über die gesamte Oberfläche wagen. Diese lässt sich hier am Modell, im Gegensatz zur realen Erde, rechnerisch exakt durchführen. Exemplarisch zeigen wir den Jahresverlauf der globalen Mitteltemperatur am 50. Breitengrad für verschiedene Achsneigungen:

JG_Globaltemperatur_bei_Achsneigung

Abb.3: Halbjahresverlauf der globalen Mitteltemperatur am 50. Breitengrad

Bei Abb. 3 ist zu beachten, dass sie nur den Verlauf über ein halbes Jahr zeigt! Das nächste Halbjahr verläuft aus Symmetriegründen exakt genauso, wobei nur die Rolle von Nord- und Südhalbkugel vertauscht sind. Die x-Achse zeigt wieder die Tagesnummer, beginnend bei 0 (Frühlingsanfang) bis zur Tagesnummer 200, wobei das Halbjahr bei Nummer 182,5 (Herbstanfang) abgeschlossen ist.

Zunächst ist bemerkenswert, daß die Globaltemperatur überhaupt einen Jahresverlauf zeigt. Dieser ist besonders ausgeprägt bei 90 Grad Achsneigung und soll nun diskutiert werden. An den Äquinoktien (Frühlings- und Herbstanfang) ist die Globaltemperatur am höchsten und unabhängig von der Achsneigung. Die Sonne hat dann ihren Höchstand zur Mittagszeit senkrecht über dem Äquator, und kein Teil der Erde bleibt im Laufe einer Umdrehung unbesonnt, mit Ausnahme der beiden Pole, die aber nur punktförmig sind.

Das andere Extrem sind die Sommer- und die Wintersonnenwende: hier liegt ein Teil der Erde in der Polarnacht, am ausgeprägtesten bei 90 Grad Achsneigung, dann nämlich eine volle Erdhälfte. Da sich in der Polarnacht die Temperatur auf dem absoluten Nullpunkt einstellt, wird der globale Mittelwert stark nach unten gezogen, wie wir das auch schon in den Abschnitten 1 und 2 festgestellt haben.

Die Extremal- und Mittelwerte zu Abb. 3 sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Wir erkennen wieder das Fehlen von Jahreszeiten bei Senkrechtstellung der Erdachse (0 Grad Neigung). Das globale Jahresmittel liegt hier – oh Wunder – bei den altbekannten (fast) 255 K. Dass es etwas mehr als 255 K sind, liegt daran, dass wir die Erde nicht als schwarzen, sondern als dunkelgrauen Körper behandeln (s.o.).

Sobald sich die Erdachse neigt, verschlimmert sich die Situation sogar noch: bei 23,45 Grad Neigung haben wir nur noch 250 K oder -23 ^oC Mitteltemperatur, und das senkt sich bei 90 Grad Achsneigung bis auf -70 ^oC ab.

Globale Mitteltemperatur [K]
in Abhängigkeit von der Achsneigung
Achsneigung:	0 Grad	23,45 Grad	60 Grad	90 Grad
Maximum	257	257	257	257
Minimum	257	244	192	145
Jahresmittel	257	250	221	203

Tabelle 3

Eine andere Erkenntnis lässt sich ebenfalls aus Tabelle 3 ziehen: in all den dort aufgeführten Fällen erhält die Erde als Ganze über eine Umdrehung hinweg zweifellos die gleiche Energie von der Sonne geliefert, nämlich genau den Energiebetrag, den sie während der Umdrehungszeit auf die Tagseite einstrahlt. Trotzdem unterscheiden sich die Globaltemperaturen! Berechnet man die Mitteltemperatur einfach aus der mittleren globalen Einstrahlung, wie es oft getan wird, kommt man in all diesen Fällen auf den gleichen Wert von 257 K.

Dass der aus der Globaleinstrahlung berechnete Wert i.d.R. nicht zutreffend ist – außer im Spezialfall senkrecht stehender Erdachse – liegt an der T-hoch-4-Abhängigkeit des Stefan-Boltzmann-Gesetzes. Dieser nichtlineare Zusammenhang hat zur Folge, dass es einen Unterschied macht, ob man wie hier Einzeltemperaturen berechnet und direkt über diese mittelt, oder ob man über die Einstrahlung mittelt und daraus eine Temperatur berechnet.

Der Fehler, den man mit letzterem Vorgehen macht, lässt sich anhand der Tabelle 3 quantifizieren: bei unserer Achsneigung von 23,45 Grad beträgt er +7 K oder, relativ ausgedrückt: 7/273 = 2,5 %.

Bei 90 Grad Achsneigung beträgt der Fehler (257 – 203) K = 54 K oder 54/273 = 19,9 %. Er ist deswegen größer, weil auch die Temperaturspanne, über die gemittelt wird, größer ist (vgl. Abb 1 b mit Abb. 3 c).

Zusammenfassung und Diskussion

Wir haben die Temperaturen untersucht, die sich auf der Erdoberfläche einstellen, wenn wir alle sekundären Einflußfaktoren ausschalten und uns allein auf die Sonne als primäre Energiequelle und das Strahlungsgleichgewicht der Erde mit ihr bzw. dem Weltall konzentrieren.

Zusammenfassend fällt dabei ins Auge, dass die Oberflächentemperaturen, die uns die Sonne unter diesen Umständen spendieren kann, weit unter dem Temperaturniveau liegen, welches wir real auf unserer Erde vorfinden! In Deutschland würden selbst im Hochsommer maximal nur rund 10 ^oC erreicht. Das liegt daran, dass wir in unserem Modell eine ungehinderte Abstrahlung ins Weltall haben und keinerlei Puffer- und Ausgleichseffekte für die Wärme.

Daraus wird ersichtlich, welch große Rolle all die Sekundäreffekte spielen, die wir im Modell ausgeschlossen haben: an vorderer Stelle zweifellos die riesige Wärmespeicherung in den Ozeanen und die Ausgleichsprozesse durch Wärmetransport in den Meeres- und Luftströmungen. Und nicht zuletzt müssen wir der Atmosphäre eine erhebliche Schutzfunktion gegenüber der Auskühlung zugestehen. Die kann nur in einer Behinderung der Abstrahlung bestehen, die landläufig unter dem Stichwort Treibhauseffekt bekannt ist.

Oft wird dagegen eingewandt, dass der Erdboden direkt von der Sonne erwärmt wird und die kühle Atmosphäre nicht den warmen Erdboden noch weiter erwärmen könnte. Doch, sie kann! Indem sie nämlich als Hindernis für die Abstrahlung fungiert. Das lässt sich vergleichen mit dem Anziehen einer Wollmütze im Winter. Kann die kühle Wollmütze die warme Kopfhaut erwärmen? Ja, sie kann es indirekt. Die eigentliche Heizquelle für die Kopfhaut ist natürlich der warme Blutkreislauf. Aber die Wollmütze stellt ein Hindernis für die Wärmeabgabe nach draußen dar, und das beschert der Kopfhaut eine höhere Temperatur und dem Träger ein wohliges Gefühl. Anderes Beispiel: Jeder Bauphysiker weiß, dass die Außendämmung einer Hauswand bei gegebener Heizleistung im Inneren die Wandtemperatur anhebt.

Auf die einzelnen Mechanismen des Treibhauseffektes und die beteiligten atmosphärischen Komponenten einzugehen, lag nicht in der Zielsetzung dieser Arbeit. Insbesondere die Rolle des CO2 wird nicht behandelt. Als gute Quelle hierfür lässt sich der Vortrag von Prof. Ganteför heranziehen, der kürzlich von EIKE präsentiert wurde: https://eike-klima-energie.eu/2024/02/24/treibhauseffekt-und-waermestau-auf-der-erde/

Bei der Untersuchung hat sich gezeigt, dass die Neigung der Erdachse ebenfalls die Oberflächen-Temperaturen beeinflusst, und zwar sowohl den Jahresverlauf als auch den Mittelwert.

Nachbemerkung

Schließlich noch eine allgemeine Bemerkung zur Temperaturmittelung: es wurde hoffentlich klar, dass dieses Verfahren seine Berechtigung hat. In Deutschland leben wir auf mittleren Breiten in einer gemäßigten Klimazone. Wir haben ein allgemeines Temperaturniveau von geschätzt etwa 10 ^oC, um das sich die tatsächlichen Temperaturen übers Jahr gruppieren. Man bemerke, dass insoweit noch nicht von Mittelung die Rede ist (auch wenn Meteorologen einen auf Messreihen beruhenden Mittelwert nennen, der nicht weit von diesen 10 ^oC entfernt ist). Vergleicht man nun dieses Temperaturniveau mit dem breitengradtypischen Mittelwert von 239 K oder -34 ^oC aus unserem Modell (Tabelle 1), so sollte auch dem hartgesottensten Mittelungsskeptiker einleuchten, dass diesem Parameter eine Aussagekraft zukommt. Im vorliegenden Fall die, dass das Modell nicht die Realität beschreibt.

Im Prinzip ist der Parameter auch zur Beurteilung von IPCC-Modellen brauchbar, wenn sich eine Möglichkeit findet, deren Ergebnisse mit der Empirie abzugleichen.

Anhang: Berechnungsmethode

Grundlage für die Berechnung der Temperatur im Strahlungsgleichgewicht ist die an der Oberfläche absorbierte Energie-Flussdichte , auch Intensität genannt und meist in W/m² angegeben. Deren Wert für senkrechte Einstrahlung haben wir mit _max = 953 W/m² angesetzt. Bei Schrägeinstrahlung unter dem Winkel h erhält man
 = _max * sin(h). h ist eine Koordinate im Horizontsystem und wird auch als Elevation der Sonne bezeichnet.

Zur Erklärung astronomischer Koordinaten sei auf die Fachliteratur verwiesen, s. z.B. die Quellenangaben.

Die Bestimmung von h im Jahres- und Tagesverlauf gelingt durch Rückgriff auf das ruhend-äquatoriale Koordinatensystem (, t). Dafür gibt es die grundlegende Gleichung [1], [2]

sin(h) = sin() * sin() + cos() * cos() * cos(t). ()

 ist der betrachtete Breitengrad, die ruhend-äquatorialen Koordinaten sind  und t, also Deklination und Stundenwinkel der Sonne. Alle Winkel sind im Bogenmaß zu verstehen.

sin wiederum hängt von der Position der Erde auf ihrer Umlaufbahn (hier: Kreisbahn) ab. Numeriert man die Tage ab Frühlingsanfang mit der Tagesnummer TNR, dann ist der zugehörige Ekliptikwinkel der Erde auf ihrer Kreisbahn, von der Sonne aus betrachtet,  = TNR/365 * 2. Damit und mit dem Neigungswinkel  der Erdachse gegen die Erdbahnebene (Schiefe der Ekliptik) erhält man sin() = sin() *sin() [3].

Um die mittlere Intensität  auf Breitengrad  am Tag TNR zu bestimmen, muss man (h) unter Einsetzen von Gleichung () über eine Erdumdrehung integrieren und das Ergebnis auf die zu  gehörige Ringfläche verteilen. Für die Integrationsgrenzen wird der Stundenwinkel t₀ der Sonne bei Sonnenaufgang benötigt.

Bei der Bestimmung von t₀ ist eine Fallunterscheidung erforderlich: man erhält t₀ durch Nullsetzen von Gleichung () für Breitengrade unterhalb der Polarregion, wo weder Mitternachtssonne noch Polarnacht herrschen. Der Grenzbreitengrad, der die Polarregion vom Rest abtrennt, hängt natürlich vom Datum ab und bestimmt sich zu _grenz = /2 – ||. Oberhalb _grenz ist t₀ =  zu setzen.

Die zu  gehörige Gleichgewichtstemperatur berechnet man schließlich nach Stefan-Boltzmann zu

T = ( / ( * ))^0.25. Für einen schwarzen Körper wäre die Emissivität  = 1, wir haben uns aber für den Wert 0,95 entschieden.  = 5,67E-8 W / (m² * K⁴) ist die Stefan-Boltzmann-Konstante.

Für die Jahresgänge der Abb. 1 und 2 wurden nach diesem Schema die täglichen Temperaturen über ein Jahr berechnet. Hierfür wurde die Mathematik-Software Mathcad 2000 Professional verwendet.

Die Globaltemperatur-Kurven der Abb. 3 wurden mit Hilfe von Microsoft EXCEL gewonnen, indem für eine Anzahl von Stütztagen die Gleichgewichts-Temperatur aller Breitenkreise mit Schrittweite 1 Breitengrad berechnet und daraus der Mittelwert gebildet wurde. Die dargestellten Kurven sind zwischen den Stütztagen interpoliert. Die globalen Mittelwerte aus Tabelle 3 wurden näherungsweise ebenfalls mittels Stütztagen abgeschätzt.

Quellen

[1] Keller, H.-U.: Astrowissen, Stuttgart 1994

[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Astronomische_Koordinatensysteme

[3] E. Boeker, R. v. Grondelle: Physik und Umwelt, Braunschweig 1997

Habecks Wetterwenden: Was, wenn Kernenergie wieder salonfähig wird?

geschrieben von Admin | 6. März 2024

Die Bundesegierung hat es sich angewöhnt, die alten Brunnen zuzuschütten, bevor es neue gibt. Jetzt erlaubt sie die bisher verteufelte CO2-Deponierung – und was ist, wenn die Kernenergie wiederkehren soll?

von Manfred Haferburg

Die Politiker sind so begeistert von ihren Beglückungsideen, dass sie gar nicht auf die Idee kommen, dass sie gelegentlich nicht funktionieren könnten. Also werden auf allen möglichen Gebieten die Brücken hinter sich zerstört, bevor die großen Pläne aufgehen. Das gilt für den Kernkraftausstieg, den Kohleausstieg, den Netzausbau, die Gaskraftwerksstrategie und die Wasserstoffstrategie. Bis vor Kurzem galt das auch für CCS, die Kohlendioxidabtrennung und -speicherung.

CCS ist die englische Abkürzung für „Carbon Dioxide Capture and Storage“. Das ist die Abscheidung und unterirdische Speicherung von „klimaschädlichem“ Kohlendioxid (CO2), das beispielsweise in Industrieanlagen und bei der Verbrennung von Öl, Gas und Kohle entsteht. Das CO2 wird eingefangen, verflüssigt und dann tief in den Untergrund gepresst und eingelagert. Das soll verhindern, dass das CO2 in die Atmosphäre gelangt.

Doch manchmal werden die Transformationsbeseelten von der Realität umstellt, so dass eine Brücke zurück ganz nützlich sein könnte. Nun doch über voreilig getanes Zerstörungswerk reden und Fehler zugeben? Lieber nicht, der Heiligenschein könnte über dem Wuschelhaar verrutschen. Herr Dr. Habeck verkündet einfach eine neue CCS-Strategie, und kaum einer merkt, das dies exakt das Gegenteil von dem ist, was er noch gestern verkündete und durchzog. Grüne nennen so etwas „360-Grad-Wende“.

Habeck plötzlich für CCS

Wirtschaftswoche: „Um die Klimaziele zu erreichen, soll schädliches CO2 in Deutschland künftig auch im Boden gespeichert werden – zumindest in der Nordsee. Es gehe vorrangig darum, Emissionen aus Branchen abzufangen, die nach aktuellem Stand nur schwer oder gar nicht klimaneutral werden könnten, sagte Wirtschaftsminister Robert Habeck (Grüne) am Montag. Dazu gehören zum Beispiel die Zement- und die Kalkindustrie. Doch die sogenannte CCS-Technik soll auch für die Energieproduktion in Gaskraftwerken erlaubt werden, …“

Wie jetzt, Herr Dr. Habeck ist neuerdings für CCS? Interessant, war doch bis vor einer Woche das genaue Gegenteil der Fall. Und nun die Wende, ohne ein einziges Wort des Bedauerns eines Irrtums zu bemühen. War es doch derselbe Herr Dr. Habeck, der vor zehn Jahren das CCS-Verbot in Deutschland initiierte und viele leichtgläubige Bürger bei Demonstrationen gegen diese Technologie auf die Straße brachte. Wenn diese Demonstranten ein Gedächtnis hätten, könnten sie sich leicht als nützliche Idioten von Herrn Habeck missbraucht fühlen.

Professor Fritz Vahrenholt hat das von Habeck initiierte CCS-Verbot von 2014 in einem Achse Artikel so beschrieben: „Maßgeblicher Drahtzieher des 2014 beschlossenen CCS-Verbots in Deutschland war der damalige schleswig-holsteinische Energiewendeminister Robert Habeck 2014: „Wir wollen kein CCS als Reinwasch-Technologie für die klimaschädliche Kohleverbrennung.”

Viel ist seit dem Verbot geschehen. Schon bestehende CCS-Anlagen wurden abgerissen und ins Ausland verkauft. Die Forschung an der CCS-Technologie in Deutschland wurde zwar nicht mitverboten, aber die Weiterentwicklung sinnlos gemacht. Wer forscht denn an einer verbotenen Technologie? Andere Länder entwickelten sie weiter, und in Norwegen ist sie nun sogar für neue Gaskraftwerke obligatorisch. Deutschland hingegen fiel in Sachen CCS auf den Stand eines Entwicklungslandes zurück. Nun ist alles anders, und das Zerstörte muss mühselig wieder aufgebaut werden.

Was geschieht, wenn Habeck die Kernenergie neu bewertet?

So wie die CCS-Technologie wurde in Deutschland auch die Kernenergie behandelt – verkomplizieren, verteuern, verbieten. 17 Kernkraftwerke wurden abgeschaltet, die eigentlich noch viele Jahre günstigen Strom hätten liefern können, unabhängig von Russland und ohne das so verschriene CO2. Doch nun sollen sie nach dem Willen der Grünen so schnell wie möglich zerstört – rückgebaut – werden. Kühltürme wurden medienwirksam gesprengt. Aber einen Kühlturm kann man in einem Jahr neu errichten. Ein Kernkraftwerksbau hingegen dauert fast zehn Jahre, um dann 80 Jahre Strom zu liefern.

Sind nach der Stilllegung erst mal die Trennschleifer am Druckgefäß, gibt es kein Zurück mehr. Dann wird Deutschland wirklich für die nächsten fünf Legislaturperioden zum kerntechnischen Entwicklungsland.

Es ist eine Binsenweisheit. Ich habe trotzdem in Dutzenden Artikeln und Vorträgen darauf hingewiesen, dass man existierende Brunnen erst zuschütten darf, wenn die neuen Brunnen Wasser geben. Dass es falsch ist, die Brücken hinter sich in Brand zu stecken, weil es dann keinen Weg zurück mehr gibt. Doch unbeirrt zertrampeln fanatische Kernenergiegegner einen ganzen Industriezweig, in dem Deutschland noch vor 15 Jahren an der Weltspitze agierte.

In zwei Jahren wird Habeck wahrscheinlich kein Minister mehr sein. Aber es ist völlig egal, wer dann an den Schalthebeln der Macht sitzt, der Weg zurück ist für die nächsten 25 Jahre versperrt. Die Energiepolitik wird alternativlos gemacht. Zum Schaden Deutschlands.

Deutschland ist kurz vor dem Fadenriss

Wenn das letzte deutsche Kernkraftwerk fällt, fällt die ganze Nukleartechnologie in Deutschland. Dann ist der Fadenriss komplett. Weil mit dem letzten Kernkraftwerk eine ganze nationale Infrastruktur den Bach runtergeht.

Die Behörden werden verlernen, Kernkraftwerksaufsicht zu führen und Kernkraftwerksneubauten zu genehmigen.

Die Betreiber verlernen, Kernkraftwerke zu betreiben und zu managen. Die Management-Systeme beim Betrieb eines Kernkraftwerkes sind genauso komplex wie die Kernenergietechnologie.

Die Fach- und Hochschulen verlernen, Kernenergetiker und Kerntechnikingenieure auszubilden, und es wird auch keine jungen Menschen mehr geben, die einen einschlägigen Ausbildungsweg einschlagen. Auch die Spezialausbildungsstätten wie KSG/GfS wird es nicht mehr geben. Die Kraftwerkssimulatorgesellschaft KSG in Essen Kupferdreh betrieb eine Simulatorschule GfS mit 17 Kernkraftwerkssimulatoren unter einem Dach und vielen Dutzend Ausbildern, war somit das größte KKW-Ausbildungszentrum der Welt und absolut führend auf ihrem Gebiet. Am Jahresende werden die letzten Simulatoren verschrottet und KSG/GfS liquidiert.

Die Herstellerfirmen und die auf Kerntechnikinstandhaltung ausgerichteten Firmen orientierten sich anderweitig und verlernen, Kernkraftwerke und ihre Teile zu konstruieren und zu bauen oder instandzuhalten.

Deutschland verliert den Anschluss an die internationale Entwicklung der Kernkrafttechnologie, weil es niemanden mehr gibt, der sich darum kümmert.

Das Verlernen hat schon eingesetzt und schreitet mit höchster Geschwindigkeit voran. Das geschieht so schnell, weil die noch vorhandenen Fachleute sich umgehend anders orientieren müssen oder ins Ausland abwandern.

Energiepolitik denkt man nicht in Wahlperioden, sondern in mehreren Dekaden

Der Niedergang der Kernenergie in Deutschland ist von grünen Politikern aller Parteien gewollt und beabsichtigt. Sie wollen dem Land eine Rückkehr in diese Technologie so schwierig wie möglich machen, auch wenn sie nicht mehr in der Regierung sind.

Deutschland steckt mitten in einer hausgemachten Energiekrise, die noch durch den Ukrainekrieg verschärft wurde. Modernste Kohlekraftwerke werden zerstört, stattdessen sollen für Unsummen Gaskraftwerke gebaut werden. Wo ist der Unterschied? Beide Kraftwerke produzieren CO2, und grüner Wasserstoff ist eine reine Fata Morgana. Das Stromnetz ist am Limit, Versorgungsstörungen zeichnen sich ab. Die exorbitanten Strompreise vertreiben die Industrie, verarmen die Leute und kennen nur eine Richtung – nach oben. Die Zerstörung der besten Kernkraftwerke der Welt unter den Bedingungen einer Energiekrise ist ein Akt von Wirtschaftssabotage.

Was aber ist, wenn sich in der Politik die Erkenntnis durchsetzt, dass der Ausstieg aus der Kernenergie und die absichtliche Zerstörung von Stromerzeugungskapazität Deutschlands ein gigantischer Irrtum war? Was ist, wenn Herr Dr. Habeck oder sein Nachfolger sich in einem oder zwei Jahren umentscheiden müssen? Was ist, wenn eine neue Regierung gewählt wird, die die Energiewende anders sieht?

Nach der Zerstörung des energetischen Rückgrats der Volkswirtschaft müssen alle deutschen Bürger ein tiefes und langes Tal der Tränen durchschreiten. Niemand wird kommen und einen Energie-Marshall-Plan anbieten. Die Deutschen können dann für Unsummen amerikanische, koreanische, französische oder russische Kernkraftwerke kaufen und vom Hersteller betreiben lassen. Dieses Modell funktioniert in Entwicklungsländern. Arme werden noch ärmer werden, Mittelständler werden verarmen, Sozialsysteme müssen eingeschränkt werden, der Wohlstand fließt ab. Der Staat wird versuchen müssen, an die Vermögen der Bürger zu kommen.

Wer gut ausgebildet ist oder genug Geld hat, wird flüchten. Nur sehr Wohlhabende und Ex-Politiker werden es sich mit ihren Ministerpensionen wohlergehen lassen können. Es ist immer so: „Generäle fallen nicht in der Schlacht“.

Der Rückbau der Kernkraftwerke ist Ländersache

Das Atomgesetz ist Bundesrecht und verbietet derzeit die kommerzielle Stromerzeugung mittels Kernenergie. Auch wenn eine Mehrheit der Wähler inzwischen für den Weiterbetrieb der Kernenergie ist, kommt mit den Kadern der Parteien der Grünen, SPD, FDP, CDU/CSU wohl kaum eine Mehrheit zur Änderung dieses Gesetzes zustande. Zu tief sind die Politiker dieser Parteien in die Historie der Fehlentwicklung verstrickt. Ein kurzfristiges Wiederanfahren der Kernkraftwerke ist eher unwahrscheinlich.

Jedoch der Rückbau der KKW ist Ländersache und kann lokal verzögert werden. Das kostet auch Geld, aber dann ist im Falle einer Umkehr das Tal der Tränen nicht 25 Jahre lang, sondern nur drei. Und die Kosten der Verzögerung des Verschrottens von Kraftwerken stehen in keinem Vergleich mit den Kosten und der benötigten Zeit für Neubauten.

Die Bundesländer können die endgültige Zerstörung der letzten KKW wenigstens bis zur nächsten Bundestagswahl aufschieben. Dann werden die Karten neu gemischt. Und die Frage nach der Verantwortung wird gestellt werden.

Warum sollte der Freistaat Bayern dem Wunsch von Berliner Grünen (die noch nicht einmal in Bayern mitregieren) entsprechen, das beste Kernkraftwerk der Welt einfach zu zersägen und die bayerische Landschaft mit ineffizienten Windradmonstern zu verschandeln, die nicht einmal die Versorgung gewährleisten können?

Noch ist es nicht zu spät. Liebe Bayern, rettet euer grundsolides Kernkraftwerk ISAR 2. Es ist eine Sünde, es zu zerstören. Es hat einen Wert von mehreren Milliarden Euro. Es kann euch und euren Kindern noch 30 Jahre lang gute Dienste leisten.

Auch andere Bundesländer könnten die letzten Kernkraftwerke, z.B. Emsland und Neckarwestheim 2, vor Philosophen vom Typus Dr. Habeck, Politikwissenschaftlern wie Svenja Schulze und Rechtsanwälten wie Olaf Scholz bewahren. Von Energiesystemen verstehen diese Politiker leider nicht viel. Sie haben sich mit ja-sagenden Beamten und ihnen zustimmenden Mietwissenschaftlern umgeben, von denen keine abweichende Meinung zu erwarten ist. So wird jede Diskussion über eventuelle Irrwege der Energiewende mit Hilfe willfähriger Medien unterdrückt.

Vielleicht rettet man sogar noch die drei weiteren KKW, die im Jahr 2022 abgeschaltet wurden. Wenn sie schon nicht gleich wieder hochgefahren werden können, so könnte wenigstens ihre irreversible Zerstörung verzögert werden. Dann kann bei der Bundestagswahl das Volk neu über die Energiepolitik entscheiden. Die Entscheidung kann so oder so ausfallen. Aber den Rückweg durch eine Taktik der verbrannten Erde zu versperren, ist zutiefst undemokratisch.

Der Beitrag erschien zuerst bei ACHGUT hier