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Energieproduktion bedeutet physikalisch Energieumwandlung.
Die wichtigste Kenngrösse der verschiedenen Arten der Nutzbarmachung von Energie (solar, nuklear etc.) ist ihr Erntefaktor. In dieser Zahl ist die gesamte energiewirtschaftliche Effizienz der entsprechenden Energieform dargestellt – eine Art von ganzheitlicher Umweltbilanz.
Bezeichnen wir eine “Energieumwandlungsmaschine” generell als Kraftwerk (ein Kohlekraftwerk, eine Photovoltaikplatte etc.), dann ist der Erntefaktor eines Kraftwerks das Verhältnis der zum Verbrauch bereitgestellten Energie zum kumulierten Energieaufwand, der für die Bereitstellung nötig ist.
Im englischen Begriff für den Erntefaktor “energy returned on energy invested” (EROEI oder EROI) kommt diese Definition zum Ausdruck.
Die während der ganzen Lebensdauer eines Kraftwerks bereitgestellte Energie wird grundsätzlich als ein Produkt aus Nennleistung (installierte elektrische Leistung in Megawatt elektrisch), Jahresnutzungsdauer (Anzahl Stunden pro Jahr, in denen das Kraftwerk tatsächlich mit dieser Nennleistung arbeitet) und Lebensdauer der Anlage berechnet.
Komplizierter ist die Abschätzung des kumulierten Energieaufwandes, der grundsätzlich aus einer Komponente
- für den Bau
- für den Betrieb (Wartung, Ersetzen von Komponenten)
- für die Brennstoffbereitstellung (Bergbau, Aufbereitung)
- und für den Abbau (Rückbau, Entsorgung)
besteht.
Eine zusätzliche Problematik besteht darin, dass bei bestimmten Energieformen (Sonne, Wind, teilweise Wasser) Speicherungen oder Reserven vorhanden sein müssen, um saisonale oder Tag-Nacht-Schwankungen auszugleichen. Denn auch bei geringer Sonnen- oder Windleistung muss der Grundbedarf gedeckt werden können.
In der folgenden Vergleichstabelle ist der Erntefaktor bei diesen Energieformen unter Berücksichtigung der benötigten Speicherung/Reserven aufgeführt, was ihn nach unten drückt, da Reservekapazitäten einen zusätzlichen Energieaufwand bedeuten.
Schliesslich entsteht der Erntfaktor, indem die bereitgestellte Energie durch den kumulierten Energieaufwand geteilt wird. Ein Faktor von 10 bedeutet also beispielsweise, dass während der gesamten Lebensdauer dieses Kraftwerks 10 mal mehr Energie abgegeben werden kann, als zur Bereitstellung aufgewendet wird.
Die differenziertesten und transparentesten Berechnungen des Energieerntefaktors, die laufend aktualisiert werden, finden sich auf der Webseite des Instituts für Festkörper-Kernphysik der TU Berlin. Die folgende Tabelle ist von dort übernommen:
|Kraftwerkstechnik||Erntefaktor|
|Druckwasserreaktor||75 – 107|
|Kohlekraftwerk||29 – 31|
|Gaskraftwerk (Erdgas)||28|
|Wasserkraftwerk (Deutschland)||36|
|Windenergie, 1.5-MW (deutsche Küste)||4|
|Solarthermie (Wüste)||8 – 10|
|Photovoltaik (Süddeutschland)||1.6|
Auch wenn man gewisse Unsicherheiten in den Ausgangsdaten im Kopf behält, ist es doch sehr eindrücklich wie effizient ein Kernkraftwerk Nutzungsenergie bereitstellt, währenddem die Neuen Erneuerbaren Wind und Sonne um das 20- bis 50-fache zurückliegen!
Mit andern Worten: Beim heutigen Stand der Technik gibt es massive Unterschiede bezüglich verwertbarer Energie-“Ernte”, und es ist sehr erstaunlich, dass bei uns gerade die ineffizienten Formen besonders gefördert werden sollen.
Erstaunlich ist es zudem, wenn man einen auch nur rudimentären Blick in die Geschichte der Energiegewinnung wirft: hier leuchtet sofort ein, dass der Weg von der menschlichen Muskelkraft (Sklaven) über den Einsatz grosser Tiere, Wasserkraft, Kohleverbennung, Einsatz fossiler Energie bis zur Entdeckung der Kernspaltung ein Weg zunehmender Energieeffizienz ist!
Warum sollte dieser Weg verlassen werden?