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Ferroni vs. Novotny / Glauben oder Wissen - Streit um energietechnische Daten und Fakten / 8. Durch die Energiewende/Energiestrategie werden die fossilen Brennstoffe schneller erschöpft
Dipl. Ing. ETH Ferruccio Ferroni vs. El.-Ing. HTL Radomir Novotny
- Teil 1: Einführung
- Teil 2: Falsche ERoEI-Berechnungsmethode der Solarlobby
- Teil 3: Lastfolgefähigkeit der Kernkraftwerke - warum muss man 25% der PV-Sommer-Stromproduktion speichern?
- Teil 4: Keine erkennbare Wirkungsgradverbesserung kommerzieller PV-Module
- Teil 5: Die Mär der sinkenden Elektrizitätspreise
- Teil 6: Wieviel Strom können PV-Anlagen in der Schweiz effektiv produzieren?
- Teil 7: Energieträger mit einem niedrigen ERoEI sind nicht nachhaltig
Teil 8: Durch die Energiewende/Energiestrategie werden die fossilen Brennstoffe schneller erschöpft
Einführung
Im Teil 7 wurde der Nachweis erbracht, dass ein Energieträger wie Photovoltaik mit einem ERoEI- Wert kleiner als zwei nicht nachhaltig ist, da die investierte Energie grösser ist als die resultierende Nutzenergie. Die entsprechend parasitären PV-Anlagen verbrauchen fossile Brennstoffe zur Herstellung sowie zum Betrieb, Unterhalt und zur Aufrechterhaltung des Systems zusätzlich zur Energie, welche die Fossilen weltweit liefern und in Zukunft - wie lange noch ist offen - liefern werden. Zudem braucht eine Gesellschaft - um eine gute Lebensqualität zu erzielen - eine gesicherte Energieversorgung mit einem ERoEI von mindestens 11.
In Bild 1 ist das Verhältnis zwischen Nutzenergie (energy return, ER) bzw. investierter Energie (EI) eines Energiesystems (d.h. vom Erzabbau bis zur Entsorgung) graphisch dargestellt. Bei ERoEI gleich 2 ist die Nutzenergie (50 %) gleich der investierten Energie (50%) und somit ist die Netto-Energieertrag gleich 0. Bei ERoEI gleich 1 ist die Nutzenergie 0 % und die investierte Energie 100 %. Unterhalb von ERoEI=1 ist man im Bereich einer Energiesenke. Die Abnahme der Nutzenergie bzw. die Zunahme der investierten Energie unterhalb 2 bis 1 ist extrem steil. Die Gesellschaft bedarf bei niedrigen ERoEI eine exponentielle Zunahme an energetischen Anlagen, um nur ein wenig Nutzenergie zu erhalten.
Bild 1: Verlauf der ER („Energy Return" bzw. Nutzenergie) in Funktion des ERoEI
Obwohl der Artikel von Chefredaktor Novotny im Bulletin.ch vom Oktober 2018 nur die Photovoltaik behandelt, werden hier zusätzlich Windkraftanlagen, Biokraftstoffe und Elektro-Autos berücksichtigt. Die entsprechenden Lobbys glauben, auf diese Weise die sogenannte Dekarbonisierung verwirklichen zu können. Der Klimakollaps wird dann angeblich vermieden.
Interessant ist der Blick auf die neueste BP Statistical Review of World Energy (June 2018). Die zwei Muster-Technologien (Windkraft und Photovoltaik) erreichen eine grosse Kapazität von fast 1'000 GW d. h. 1 TW, aber generieren nur 1300 TWh. Sie liefern sehr wenig Elektrizität, und dies hat verheerende Auswirkungen auf die Schätzung der Erschöpfung der fossilen Energiereserven. Der Verbrauch von fossilen Brennstoffen ist nämlich um 1,8 % und die CO2-Emissionen sind um 1,6 % gestiegen. Der Beitrag der grossen Kapazität von 1 TW der Windenergieanlagen und derjenige der Photovoltaik zur Reduktion des CO2bleibt angesichts der grossen Differenz zwischen der vorgesehenen Kapazität und deren effektiven Energieproduktion weit unter den Erwartungen, denn Kernkraftwerke mit nur 40 % der obigen Kapazität generieren im Vergleich doppelt so viel Energie.
In einem Artikel «Klimakiller Solarstrom» ist der Nachweis erbracht worden, dass Solarstrom mehr CO2-emittiert als ein modernes Kohlekraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 52 Prozent.
Fossile Energiereserven und Energieverbrauch
Im Buch von Markus O. Häring «Sündenbock CO2» wird auf das Missverständnis zwischen den beiden Begriffen "Reserve" und "Ressource" hingewiesen. Unter Reserve versteht man die Menge eines Rohstoffes, die man mit bekannten technischen Mitteln zu heutigen Preisen gewinnbringend produzieren kann. Unter Ressourcen versteht man bekannte oder abschätzbare Mengen eines Rohstoffes, die man mit der heutigen Technik erschliessen könnte, die jedoch jenseits einer wirtschaftlichen Gewinnung liegen.
Die zuverlässigsten Schätzungen über die Reserven der fossilen Brennstoffe Kohle, Erdöl und Gas werden von BP herausgegeben. Die letzten Werte des Jahres 2018 betragen gesamthaft, nach der Umrechnung alle Energieträger in Joule, rund 50 ZJ (1 ZJ = 10 21 J). Für Kunststoffe und chemische Werkstoffe werden davon 10% aufgewendet, so dass für Energie und Transport 45 ZJ verbleiben.
Um die Reichweite der fossilen Reserven zu ermitteln, beziehen wir uns auf die Angaben der EIA (Energy Information Administration der U.S.) im International Energy Outlook 2017. Dabei wird der Weltverbrauch von fossilen Brennstoffen für das Jahr 2040 auf 591 EJ (1 EJ = 10 18J) geschätzt. Zu bemerken ist, dass die EIA eine sehr moderate Zunahme der fossilen Energieträger von nur 0.9 % angenommen haben. Der Wert von 591 EJ wird hier als Mittelwert für den Weltverbrauch der nächsten 60 Jahren angenommen.Somit beträgt die Reichweite der fossilen Energiereserven nur 76.1 Jahre.
Über die Ressource wagt Markus O. Häring keine Prognose.Einige Autoren sprechen von einer Verdoppelung der Reserven für die sogenannten «Ultimately Recoverable Reserve». Andere Autoren sprechen von einer drei- bis fünffachen Erhöhung der Ressourcen im Vergleich zu den Reserven. Hier liegt man in einem sehr spekulativen Bereich. Dabei wird der ERoEI von fossilen Brennstoffen eindeutig abnehmen, so dass am Ende Netto für den Verbraucher weniger bleibt.
Meine Beurteilung ist: Die Lage ist nicht so rosig und das Auslaufen des Fossil-Zeitalters könnte viel näher sein als im allgemein wahrgenommen wird. Danach wird als Energieträger – meiner Meinung nach – nur Uran und Thorium in der Lage sein, einen ERoEI von mindestens 11 zu gewährleisten.
Die parasitären Lösungen für die Dekarbonisierung und die Verkürzung der Reichweite der Fossilen Reserven infolge Solarstrom, Windkraft, Elektroauto und Biokraftstoffen
Im Bericht der IRENA (International Renewable Energy Agency) von 2019 «Global Energy Transformation: A road map to 2050» sind die Wunschvorstellungen der Solar-Wind- E-Auto-Biokraftstoffe - Lobbys angegeben (siehe Tabelle 1). Die dort angegebenen Daten verwenden wir, um die Verkürzung der Reichweite der fossilen Reserven abzuschätzen. Als Basis benützen wir den Mittelwert der Periode von 2018 bis 2062 für das Jahr 2040. Für die Biokraftstoffe nehmen wir eine jährliche Zunahme von 3 % an. Obwohl die den Vorstellungen der oben erwähnten Lobby entsprechende Steigerung illusorisch sein dürfte, da sie – unserer Meinung nach – nicht einzuhalten ist, unterstellen wir die entsprechenden Werte in der folgenden Modellrechnung, um die daraus folgenden Konsequenzen abzuschätzen.
Tabelle 1: Tracking progress of key energy system indicators*
*) Quelle: IRENA (2019), Global energy transformation: A roadmap to 2050 (2019 edition), International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi, S. 20
Zur Ermittlung der investierten Energie im Vergleich zur Nutzenergie, nehmen wir folgendes an:
- Für PV-Anlagen wird konservativ ERoEI gleich 2 angenommen, d.h. es wird nur einmal mehr Nutzenergie erzeugt als investiert wird. Dies obschon die Berechnungen von Ferroni/Hopkirk/Guekos nur einen ERoEI-Wert von 0,83 ergeben.
- Für Wind-Energieanlagen wird ein ERoEI gemäss Weissbach et al. (Energy intensities, EROI and energy payback times of electricity generating power plants, Energy 52, 210-221) angenommen, reduziert auf 3.0 aufgrund der neusten Erfahrungswerte zur Produktivität, Lebensdauer und Unterhalt.
- Gemäss unserem dritten CCN Beitrag vom 21.04.2018 (→) über E-Autos «Fakten gegen Illusionen» verbraucht ein E-Auto doppelt so viel Energie als ein Benziner (noch günstiger wäre der Vergleich mit einem Dieselmotor). In unseren Beiträgen haben wir das Auto mit der Mobilitätsinfrastruktur als ein Gesamtsystem betrachtet. Mit dieser Annahme verbrauchen E-Autos energetisch doppelt so viel Energie wie ein Benziner/Diesel. Auf Joule umgerechnet ist dies 326 MJ pro 100 km oder im Mittel39 GJ pro Jahr mehr.
- Nach den Berechnungen von David Pimentel ist der ERoEI für Biokraftstoffe wie Ethanol 0.82. Für die Schätzung unterstellen wir einen ERoEI-Wert von 2.
Damit beträgt der Zusatzverbrauch der dekarbonisierten Gesellschaft infolge der energetischen Transformation nach den Vorstellungen von IRENA pro Jahr: (siehe Tabelle 2)
Tabelle 2: Zusatzverbrauch infolge der energetischen Transformation
|PV-Anlagen||308 GW pro Jahr||2.92 |
|Wind-Energieanlagen||302 GW pro Jahr||1.22 |
|Anzahl E-Auto: Mittelwert im Jahr 2040||523 Millionen ||20.45 |
|Biokraftstoffe-Zunahme im Jahr 2040||7560 Tonne Öleinheit||0.31 |
|Total||||24.71|
Ermittlung der Reichweite nach der energetischen Transformation
Bis ins Jahr 2062 würde die Dekarbonisierung einen Mehrverbrauch an fossilen Brennstoffen im Wert von 24.71 EJ pro Jahr verursachen. Somit würde die Reichweite der fossilen Energiereserven bis auf 73,1 Jahre reduziert d.h. um 3 Prozent. Zudem würden die CO2-Emissionen weiter steigen, da diese parasitären Energien auf fossilen Energieträgern fussen.
Deswegen wird in der wissenschaftlichen Literatur immer mehr die Forderung an Institutionen wie z.B. die IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) laut, die ERoEI der verschiedenen Energieträger zu berücksichtigen, um effektiv den Nachweis zu erbringen, dass die vorgeschlagenen Lösungen betreffend CO2-Emissionen tauglich sind. Umsonst sucht man jedoch in den Berichten von IPCC, IRENA etc. den Begriff EROI oder ERoEI. Dort wird er völlig ignoriert. In anderen Studien von Autoren, die der Solarlobby nahestehen gibt es zwar Hinweise zum ERoEI, aber Forschungsresultate mit kritischen Überlegungen werden absichtlich übergangen, wie z. B. in der Studie «Current and future energy performance of power generation technologies in Switzerland» der zum Bereich Staatswissenschaften der ETH Zürich gehörenden Energy Politics Group. In dieser Studie wurde unsere Duplik auf die Replik von Raugei et al. ignoriert – obschon darin alle Argumente der Replik widerlegt werden. Auch viele andere Forschungen, die nach Meinung des Auftraggebers, der SATW (Schweizerische Akademie der Technischen Wissenschaften) nicht genehm waren, wurden ausgelassen.
Grundsätzlich kann nur ein systemischer Ansatz die Frage nach der investierten Energie angemessen beantworten. Bei Sonnenenergie, die intermittierend und nicht planbar ist, gehören alle Energieaufwendungen, wie z. B. Speicherung, Smart Grid und Redispatching usw. in die ERoEI-Berechnungen, um eine gesicherte Energieversorgung zu erzielen. Die Rechnungen die wir 2016 veröffentlich haben, müsste man heute nach neuen Erkenntnissen aus dem Redispatching nach unten korrigieren. Das Beispiel der Kupfergewinnung zeigt, dass sich die Werte verändern und zwar in einer für die Energiebilanz negativen Richtung. Nicht nur hat die Förderung von Kupfer in der letzten Zeit um rund 30 % zugenommen, parallel dazu bewirktder immer geringere Metallgehalt der Erze eine Erhöhung des Energieaufwands zur Gewinnung des Kupfers um 46%. Bekanntlich sind PV-Anlagen, elektrische Netze und E-Autos im Vergleich zu anderen Energiesystemen sehr kupferintensiv.
Die energetische Transformation nach den Vorstellungen von IRENA wird nach nur ca. 2.5 Generationen schwierig sein. Dann wird es aufwendiger werden mit fossilen Energieträgern die Neuen Erneuerbaren Energien mit Energie zu "füttern". Zukünftige Gesellschaften werden entweder kollabieren oder zu Uran und später Thorium betriebenen Energiesystemen umsteigen müssen.
Fazit
Mit dem Teil 8 beende ich meine Antwort an Chefredaktor R. Novotny, der unsere Studien über die Eigenschaften von Photovoltaik als Fake News tituliert hat. Damals hatte er mir den Platz eines Leserbriefes in der Zeitschrift bulletin.ch zugestanden, um nochmals die Replik von Raugei et al. zu widerlegen. Als Fazit ergibt sich nach wie vor: PV-Anlagen bleiben für die Schweiz eine Energie-Senke und sind nicht nachhaltig. Dabei profitiert eine Elite und die Armen werden ärmer.
Im der vorliegenden Analyse wurden die empfohlenen Lösungen für die Energietransformation der Lobbys für Windenergieanlagen, E-Autos und Biokraftstoffe untersucht. Alle fussen auf fossilen Energieträgern und können nur sehr moderat zu unserer Energieversorgung beitragen. Für den Klimaschutz liefern sie keinen Beitrag.Trotz einer enormen installierten Kapazität von Solar- und Windanlagen von 1TW und zunehmenden Landwirtschaftsflächen (heute beträgt sie rund 42'000 Km2) zur Erzeugung von Biokraftstoffen sind die CO2-Emissionen nicht zurückgegangen, sondern im Gegenteil um 1.6 % gestiegen. Natürlich sind die Zusammenhänge komplizierter, aber es unterstützt unsere These, dass die Neuen Erneuerbaren Energien auf fossilen Brennstoffen fussen.
Für unsere Stellungnahme haben wir nur «Energie» berücksichtigt, nicht aber die Kosten bzw. Preise. Die Kritik der Subventionen und Lenkungsabgaben zugunsten der Erneuerbaren Energie wäre aber auch noch sehr wichtig.Die weltweiten Subventionen der erneuerbaren Energien betragen pro Jahr rund 130 Milliarden Dollars. Wenn sie einmal eingeführt sind, sind sie nur schwer wieder abzusetzen. Sogar Trump wird aus wahltaktischen Gründen die milliardenschweren Subventionen für Biokraftstoffe nicht antasten.
Die Energiepreise und deren Veränderung, inklusive Erhöhung der Steuern auf Energie, werden von der Bevölkerung durchaus erkannt. Die Reaktionen sind entsprechend, so zum Beispiel:
- Die Revolte der "Gilets jaunes" in Frankreich als Folge der, zum Schutz des Klimas geplanten Erhöhung der Dieselpreise um 7 Cent und der Benzinpreise um 3 Cent pro Liter. Mit der Folge, dass die Regierung die Steuererhöhungen aussetzte und eine Reihe weiterer Zugeständnisse machen musste.
- Die Wahl von Ministerpräsident Morrison in Australien gegen die Laborpartei und die Grünen, die in ihrem Partei-Programm die Abschaltung der Kohlekraftwerke und die Implementierung von 50 % Erneuerbaren Energien forderten. Die Mitte-Rechts- Regierung möchte, wie Trump, das Pariser -Abkommen über den Klimaschutz verlassen und die Kohlekraftwerke in Betrieb lassen. Diesbezüglich siehe hierzu unsere Analyse für Australien in «Energiearmut infolge Energiewende und Klimaschutz: die Armen werden ärmer» vom 2.Juli 2018.
Persönlich wünsche ich mir, dass die «Gletscherinitiative» zustande kommt. Das gibt uns die Möglichkeit, die untergeordnete Rolle von CO2 als Ursache des Klimawandels zu erklären. Der heutige Alarmismus ist nicht gerechtfertigt.Am Ende entscheidet das Schweizer Volk und dieses will nicht, dass die Armen ärmer werden.