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09. Oktober 2020
Umwelt / Technik

Energiewende geht nicht ohne Energieeffizienz

Von Dr. Heiko Dittmer
Lesedauer 4 min.
Keywords #Energieeffizienz #Wärmepumpe #Umwelt #Prozesswärme

Inhaltsverzeichnis

  • Der Gesamtstrombedarf wird auf bis zu 4000 Terrawattstunden geschätzt
  • Was bedeutet das für die Mobilitätswende?“
  • Eine Lösung für die Industrie: Dampfrecycling

Bei genauer Betrachtung klafft schon heute eine Lücke zwischen regenerativ erzeugbarem Strom und tatsächlichem Verbrauch. Für Deutschland heißt das in Zahlen: 2019 wurden laut der Dataplattform Statista hierzulande 512 Terawattstunden Strom verbraucht. Experten gehen davon aus, dass derzeit maximal 300 Terrawattstunden regenerativ erzeugt werden können. Die Problematik der Speicherung der Energie, die ja zu jeder Zeit und in ausreichender Menge verfügbar sein muss, ist hier noch gar nicht berücksichtigt.

Der Gesamtstrombedarf wird auf bis zu 4000 Terrawattstunden geschätzt

Für eine vollständige Elektrifizierung aller Bereich, also inklusive Elektrofahrzeuge, private, gewerbliche und industrielle Wärmeversorgung sowie dem Ersatz von fossilen durch regenerativ erzeugte Energieträger, beispielsweise als Grundstoffe für die Chemie oder die Stahlproduktion, rechnen Wissenschaftler mit einem Stromverbrauch von jährlich 3000 bis 4000 Terrawattstunden pro Jahr, also die mehr als zehnfache Menge des heute erzeugbaren regenerativen Stroms.
In der Konsequenz kann die Energiewende nur gelingen, wenn eine erhebliche Verbesserung der Energieeffizienz in allen Bereichen erreicht werden kann.

Was bedeutet das für die Mobilitätswende?“

Was beutet das beispielsweise für die Mobilitätswende? Dazu ein Blick auf die unterschiedlichen Wirkungsgrade beim Energieverbrauch von Fahrzeugen:
Ein durchschnittliches Auto (Golfklasse) benötigt für 100 Kilometer Strecke etwa 20 Kilowattstunden Strom. Könne man den Windstrom direkt in den Antrieb leiten, reichte also 1 Kilowattstunde Windstrom für 5 Kilometer Fahrstecke. Da der Strom aber gespeichert werden muss, führt der Umweg über Batteriespeicher. Der Verlust bei Batteriebetrieb führt aber zu einem geringeren Wirkungsgrad. Hier beträgt der Wirkungsgrad Windrad zum Autorad nur noch 80 Prozent. Das heißt, es müssen also 25 Kilowattstunden Windstrom für 100 Kilometer Fahrstrecke erzeugt werden – eine Kilowattstunde Windstrom ergibt vier Kilometer Strecke.

Deutlich schlechter fällt die Bilanz aus, wenn es beispielsweise um den Wasserstoffantrieb geht. Bei dessen Herstellung über die Elektrolyse aus Windstrom und die Rückverstromung in einer Brennstoffzelle zum Elektromotorantrieb des Autos läge der Wirkungsgrad nur noch bei 30 Prozent. Das heißt, gerade mal eineinhalb Kilometer Strecke werden mit einer Kilowattstunde aus Windstrom möglich. Rechnet man die Anzahl der Autos und die gefahrenen Kilometer ihrer Besitzer hoch, wird schnell deutlich, dass bei der angedachten Energie- und Mobilitätswende zumindest für diese ineffizienten alternativen Antriebsarten (Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe) reichlich Wunschdenken im Spiel ist. Ohne deutliche Steigerungen bei der Energieeffizienz wird es jedenfalls nicht gehen.

Eine Lösung für die Industrie: Dampfrecycling

Auch in der Industrie, und hier besonders für die industrielle Prozesswärme, wird Energieeffizienz ebenso zum Schlüssel:
Wasserdampf (als einer der wichtigsten industriellen Wärmeenergieträger) könnte in einer künftig komplett auf Strom umgestellten Energieversorgung in elektrischen Dampferzeugern immer wieder neu erzeugt werden. Für 10 Tonnen Dampf pro Stunde werden 7 Megawatt Strom benötigt.

Geht man das Ganze aber unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz an und bezieht die Abwärme unterschiedlichster industrieller Prozesse mit ein, so ergeben sich riesige Potentiale zur Effizienzsteigerung Mittels Hochtemperatur-Wärmepumpe läßt sich Niederdruckabdampf, der wegen seines niedrigen Temperaturniveaus zunächst nicht nutzbar ist, wieder auf Prozessdampfniveau komprimiert. Die benötigte elektrische Leistung dafür liegt dann je nach erforderlicher Druckerhöhung bei nur noch ca. 0,5 bis 3 Megawatt.

Fazit:

Aus heutiger Sicht sind 3000-4000 Terrawattstunden regenerativer Strom nicht darstellbar. Bei einem massiven Ausbau der regenrativen Erzeugungskapazitäten in Deutschland, u.a. mit einem erheblichen Ausbau von sehr großen Off-Shore-Windparks erscheinen 2000 Terrawattstunden erreichbar. Die Lücke muss mit Energieeffizienz geschlossen werden.

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von Dr. Heiko Dittmer