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Zu recht sorgen wir uns um den Ressourcenverbrauch einer wachsenden Weltbevölkerung. Fotovoltaik- und Windanlagen schneiden in diesem Punkt aber viel schlechter ab als Atomkraftwerke. Warum kümmert das die Grünen so wenig?
Originalbeitrag «Schlumpfs Grafik, Folge 23» im Nebelspalter vom 6. Dezember 2021.
Wie ich in meinem ersten Beitrag zur Atomfrage gezeigt habe, ist die Arbeitsauslastung der Schweizer Fotovoltaik-Anlagen neun Mal schlechter, als diejenige der Kernkraftwerke (siehe hier). Dieser grosse Unterschied hat zur Folge, dass PV-, aber auch Wind-Anlagen, viel mehr Material und Fläche beanspruchen, um einen vergleichbaren Ertrag zu generieren.
Aufgeschlüsselt nach zehn Materialkategorien
Eine umfassende Analyse der Materialmengen, die bei der Energieerzeugung gebraucht werden, hat das «Argonne National Laboratory», eines der grössten Forschungsinstitute des Energieministeriums der USA, zum letzten Mal 2015 gemacht. In Tabelle 10.4 aus diesem Technologie-Bericht «Quadrennial Technology Review» wird der Gesamtbedarf der wichtigsten Energieträger in zehn Materialkategorien ausgewiesen.
Die amerikanischen Non-Profit-Organisation «Environmental Progress» hat daraus die folgende Grafik erstellt, auf der die Resultate für PV, Wind, Geothermie, Wasser- und Kernkraft abzulesen sind.
(Click auf Grafik vergrössert diese) Die Grafik beschränkt sich auf die vier wichtigsten Materialkategorien: Von unten nach oben sind das Zement (hellblau), Beton (grau), Glas (hellgrün) und Stahl (dunkelblau). Alle restlichen Materialien werden unter «Andere», gelb zusammengefasst. Die Zahlen geben an, wie viele Tonnen der entsprechenden Kategorie benötigt werden, um 1 Terawattstunde Strom zu erzeugen.
Fotovoltaik braucht 18 mal mehr Material als Kernkraft
Vergleichen Sie nun den Solar PV-Balken ganz links mit dem Kernkraft-Balken (Nuclear) ganz rechts: In der Summe der benötigten Materialien stehen 16’447 Tonnen aus PV-Anlagen 930 Tonnen aus Atomkraftwerken gegenüber – das ist ein Verhältnis von 18 zu 1. Bei der Windenergie steht es bei 11 zu 1.
Bei der Zusammensetzung dieser Summen sieht man, dass ein Nuklearreaktor zu vier Fünfteln aus Beton und zu einem Fünftel aus Stahl besteht. Eine Silikon-PV-Anlage dagegen setzt sich zur Hälfte aus Stahl, fast einem Viertel aus Zement, 16 Prozent aus Glas und 2 Prozent aus Beton zusammen. Dazu kommen noch 1’797 Tonnen «Andere» – zwei Mal so viel wie ein KKW – , die aus 850 Tonnen Kupfer, 680 Tonnen Aluminium, 210 Tonnen Plastik und 57 Tonnen Silikon bestehen.
Einschlägige Grafik ist sofort wieder verschwunden
Selbstverständlich hat der grosse Ressourcenverschleiss für PV-Strom auch entsprechende Folgen für den Flächenbedarf dieses Energieträgers. Dazu habe ich folgende Grafik des staatlichen britischen «Departements für Energie & Klimawandel», DECC, von 2013 gefunden:
(Click auf Grafik vergrössert diese) Das Pikante dabei ist, dass diese offiziell vom britischen Staat erstellte Grafik kurz nach ihrem Erscheinen auf der Webseite des DECC, wieder gelöscht wurde – dem Vernehmen nach wegen Reklamationen von Interessengruppen für Erneuerbare Energien, denen diese Zahlen offenbar nicht gepasst haben. Wie dem auch sei, die Grafik zeigt den Platzbedarf des damals geplanten Kernkraftwerks Hinkley Point C, dessen Baubeginn sich bis 2017 verzögerte, und das frühestens 2025 in Betrieb gehen wird.
PV-Anlagen brauchen etwa 300 mal mehr Fläche als Atomkraftwerke
Aus den Flächenangaben in der Grafik (1 britische acre = 4047 Quadratmeter) ergibt sich ein 300 mal grösserer Flächenbedarf für Solaranlagen, während dieses Verhältnis bei den Windanlagen sogar noch deutlich höher liegt. Die Grössenordnung dieser Zahlen wird durch das folgende aktuelle Rechenbeispiel aus der Schweiz bestätigt.
Nehmen wir das KKW Gösgen, das 2020 eine Stromerzeugung von 8,25 Milliarden Kilowattstunden ausgewiesen hat, und dessen Anlage auf 150’000 Quadratmetern Platz hat. Pro Quadratmeter erzeugt Gösgen jährlich also 55’000 Kilowattstunden. Nimmt man für eine PV-Anlage einen Ertrag von 175 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr an, ergibt das einen 314 mal grösseren Flächenbedarf. Konkret müssten für eine Produktion, die dem KKW Gösgen entspricht, PV-Anlagen auf einer Fläche von mehr als 6500 Fussballfeldern gebaut werden.
Speicherung vergrössert Materialbedarf
Und wir dürfen nicht vergessen, dass PV-Anlagen wegen ihrer unzuverlässigen Einspeisung (siehe hier) Stromspeicherung notwendig wird. Denken wir etwa an Batteriespeicher für die Überbrückung der Nachtflauten. Werden solche Speicher aber in grösserem Massstab eingesetzt, bedeutet das wiederum einen zusätzlichen Ressourcenbedarf – teilweise auch von seltenen und kostbaren Materialien.
Sicher: Solange Solaranlagen auf bestehenden Gebäuden zugebaut werden, ist ihr Flächenbedarf nicht speziell problematisch – im Gegensatz zu demjenigen von Windkraftwerken. Wollen wir aber Sonnenstrom wegen der Winterproblematik vermehrt auch in Höhenlagen gewinnen, wird das Abwägen zwischen Naturschutz und Energieausbau auch da viel brisanter: Es wäre unverantwortlich, bisher unberührte Naturgebiete in den Alpen mit industriellen Solaranlagen zu überstellen. Und dasselbe gilt auch für das Flachland.
Ressourcenschonung predigen und die materialintensive Solarenergie propagieren
Nun tut sich ein störender Widerspruch auf: Wir alle wollen eine nachhaltige und effiziente Energieversorgung, die Ressourcen schont und unseren ökologischen Fussabdruck möglichst verkleinert. Paradoxerweise propagieren aber genau diejenigen Kreise, die das am lautesten fordern, mit dem starken Ausbau der Solarenergie ausgerechnet denjenigen Energieträger, der viel mehr Material und Fläche benötigt, als die Alternative Atomkraft. Wann verstehen das die Grünen endlich?
Atomkraft versus Fotovoltaik
In der Schweiz sollen Atomkraftwerke durch Fotovoltaik-Anlagen ersetzt werden. Daraus ergeben sich zahlreiche Probleme für die Netzstabilität und die Versorgungssicherheit beim Strom – insbesondere im Winter. Um nicht in einen Blackout zu laufen, müssen die Vor- und Nachteile von Atom und Solar gegeneinander abgewogen werden. Martin Schlumpf geht in einer Reihe von Beiträgen zentralen Aspekten von Atomstrom nach, wie Speicherung, Sicherheit, Strahlung, Abfälle und Kosten – und illustriert diese wie immer mit einer einschlägigen Grafik.