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Letzte Änderung / Last update: 2023-Okt-26

Energie-Gesamtkonzept

Themenfeld Energieversorgung
Die oben aufgelisteten Artikel erörtern einzelne Aspekte einer Lösung für unsere Energieprobleme. Hier sollen sie zusammengeführt werden, um ein Gesamtkonzept zu entwickeln.

Dieser Text entsteht zu Zeiten des Angriffs Russlands auf die Ukraine. Eines der daraus entstehenden Probleme ist, dass man eventuell in ganz kurzer Zeit auf die Erdgas- und Rohöllieferungen aus Russland verzichten und sie irgendwie ersetzen muss und dabei möglichst auch noch umweltverträglich vorgehen will.


Stromerzeugung

Alle anderen Energiearten lassen sich leicht aus elektrischer Energie durch effiziente Umwandlung gewinnen. Also konzentriere ich mich voll auf die Erzeugung von Strom. Ich sehe da folgende Ansätze, in der Reihenfolge ihres Potenzials bzw. ihrer Realisierbarkeit:

  1. Photovoltaik im eigenen Land, vorzugsweise auf freien Flächen, aber vor allem über Acker- und Weideflächen: "Agri-PV", siehe hier unter Solar I. Die anderen Ansätze über Autobahnen und Bundesstraßen oder über Bahntrassen finde ich viel weniger effizient: deutlich höherer Aufwand, vor allem wegen Sicherheitsanforderungen, kleinere verfügbare Flächen. Bei Agri-PV hat man dagegen ein Mehrfaches an möglicher Fläche bei kleinerem Aufwand: Aufständerung nach Vorbild des Hopfenanbaus, Zweitnutzung bei praktisch gleicher Ausbeute für Pflanzenanbau oder Weide. Oder man sieht die Photovoltaik als Zweitnutzung zur Agrarverwendung an, man hat die freie Auswahl.
    Dazu muss die Solarzellenfertigung hochgefahren werden, man muss für die aufgeständerten Varianten preiswerte Lösungen finden (siehe Hopfenanbau). Das braucht ein paar Jahre, keine Chance für eine Lösung in ein paar Monaten, aber wiederum halbwegs absehbar und in meinen Augen machbar. Und vor allem sind hier die potenziell riesigen verfügbaren Flächen interessant. Sie könnten es erlauben, alle benötigten Energiemengen des Landes bereitzustellen.
  2. Photovoltaik im Ausland, in Wüstengebieten, siehe hier unter Solar II. Das erfordert wesentlich höheren Aufwand, auch bezüglich der benötigten Zeit. Es müssen politische Kooperationen ausgehandelt werden, es müssen ggf. unterstützende Produktionsfirmen vor Ort errichtet werden. Das sieht nach einem Zeitbedarf von mindestens 10, wenn nicht 20 Jahren aus.
  3. Windenergie im eigenen Land und auf hoher See, sei es Nord- oder Ostsee. Hier gibt es noch politische Uneinigkeit, da nach derzeitigem Stand nur sehr, sehr wenige Anlagen neu erbaut werden können. Da sehe ich eher wenig Potenzial, vor allem nicht kurzfristig. – Vielleicht kann man andere Typen von Windgeneratoren mit senkrechter Achse einsetzen, siehe z. B. den [WP Darrieus-Rotor], die evtl. etwas umweltverträglicher sind, aber nicht ganz die Effizienz heute üblicher Windräder erreichen.
  4. Auf sehr, sehr lange Sicht kann man auf die Realisierung von [WP Kernfusionsreaktor]en hoffen. Das braucht aber noch mindestens 20 Jahre, wenn nicht ein Vielfaches davon.

Stromerzeugung als übergreifende Basis

Wenn sich die optimistischen Einschätzungen zu den möglichen Erzeugungskapazitäten per Agri-PV bestätigen, könnte man einen radikaleren Zugang erwägen: In allererster Linie soviel Strom wie möglich erzeugen – und speichern – und daraus dann zusätzlich die großen Mengen Wasserstoff gewinnen, wie sie in der (chemischen) Industrie und auch bei Anwendungen wie der Stahlproduktion benötigt werden. – Falls einmal Fusionskraftwerke zur Verfügung stehen sollten, wäre dieser Ansatz noch naheliegender.


Speicherung

Nachts scheint sowieso keine Sonne, tagsüber auch nicht immer, also benötigt man bei Photovoltaik auf jeden Fall eine Speichermöglichkeit, und zwar in allergrößtem Maßstab. Für Windenergie sieht es nicht viel anders aus. Die Alternative könnte allerdings in dezentralen Speichern in jedem einzelnen Haushalt oder Wohnblock oder ganzem Wohngebiet bestehen, organisiert mit einer intelligenten Steuerung. Da gibt es ein weites Feld an Möglichkeiten.

Weitere Möglichkeiten der Speicherung wie die Verwendung von aufgelassenen Bergwerken, Öltankfeldern oder Kavernen werden hier in Solar II besprochen.

Für großformatige Speicheranlagen für Windparks und Solarfarmen kommt evtl. die Redox-Flow-Batterie infrage, siehe hierzu in Speichern von Elektrizität.


Transport

Der Transport der Stromenergie hängt in erster Linie davon ab, wie die Energie gespeichert wird. Geschieht das direkt in elektrischer Form, in Akkumulatoren oder dynamischen Anlagen wie z. B. Pumpspeicherwerken oder Schwungrädern, kann man mit konventionellen Hochspannungsleitungen arbeiten.

Wenn die Speicherung in Form von elektrochemisch erzeugten Stoffen erfolgt, bieten sich Pipelines als günstiges Versorgungsnetz an. Für gasförmige Stoffe kann man auf das bestehende Gasversorgungsnetz zurückgreifen, da muss also nicht allzuviel neu gebaut werden. Ebenso gibt es ein Netz von Öl- und Produktenpipelines, mit denen man flüssige Stoffe (wie Methanol) verteilen kann.

Wenn man die Option der Erzeugung in fernen Wüstengegenden wählt und damit verbundener elektrochemischer Umwandlung, bleiben ebenso Pipelines eine Möglichkeit des Transports. Alternativ kann man Tanker (wie für Rohöl) oder Spezialtanker für [WP LNG] für die gasförmigen Stoffe einsetzen. Das ist alles bewährte Technik, braucht aber auch Fristen in der Größenordnung von Jahren, um das real aufzubauen.


Fazit

Die aufgeführten Ansätze eröffnen leider keine Aussicht auf kurzfristige Lösungen der aktuellen kriegsbedingten Engpässe. Alles braucht mindestens Monate, bis hin zu Jahrzehnten. Leider.





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