Energiespeicher und Systeme – wie lösen wir das Energieproblem?

Energiewende und mehr
Eine Präsentation von Robert Schlögl

Die Energiewende ist in aller Munde. Jeder hat eine Meinung dazu. Die meisten glauben, sie sei eine Konsequenz aus dem Atomausstieg. Der Atomausstieg macht jedoch nur einen kleinen Teil der Energiewende aus, denn sie wird unweigerlich notwendig durch den bereits beginnenden Rohstoffmangel und den Klimawandel. Die Energiewende betrifft zudem nicht nur die Stromerzeugung und -versorgung. Es geht um einen systemischen Ansatz. Alle haben dabei ihre Aufgaben zu erledigen: Die Forschung muss Konzepte und Technologien entwickeln, Politik und Gesellschaft die nötigen Rahmenbedingungen schaffen, die Industrie die Wende praktisch umsetzen. Daher müssen alle Beteiligten gemeinsam planen und handeln. Deutschland kommt, ob wir das gut finden oder nicht, dabei eine internationale Rolle zu; wir sitzen gewissermaßen im Schaufenster: Das Ausland beobachtet sehr genau, wie die Deutschen das machen: Sonst haben sie immer einen Plan…

Die Energiewende für sich genommen ist lediglich der Anstoß für den ohnehin notwendigen grundlegenden Umbau des gesamten Energiesystems, denn die Verfügbarkeit von Energieträgern (fossiler und nuklearer) ist endlich und/oder ihre Verwendung birgt Gefahren (Fukushima, Klimawandel). Der Nachhaltigkeitsgedanke erfordert daher dringend Rücksicht auf Mensch und Natur bei der Gewinnung und Nutzung. Oberstes und am schnellsten umzusetzendes Gebot ist daher das Energiesparen, das muss aber richtig geschehen, ist auch in Deutschland schon relativ gut entwickelt – obwohl (auch) wir bei weitem die EU-Effizienz-Ziele verfehlen werden.

Sonnenenergie ist die Lösung

Eine Energie, die uns niemals ausgehen wird, ist die der Sonne. Es bedeutet keine überraschende Feststellung, dass solare Energie auf jeden Fall ausreichend vorhanden ist: 0.17% des Sonneneinfalls sind für den Weltenergiebedarf ausreichend. Nicht nur deshalb sollten wir Biomasse für die Nahrungsversorgung reservieren, angesichts von bald 10 Milliarden Menschen auf dem Globus eine ethische Verpflichtung.

Immer wieder zitiert werden die beiden Hauptprobleme für die Erneuerbaren Energien: Die Speicherung und der Transport (vielleicht ist letzterer nur ein Teil der ersteren).  Die sogenannte solare Raffinerie wandelt aus solarer bzw. Windenergie gewonnenen Wasserstoff in künstliches Erdgas (Methan) oder künstlichen Flüssigtreibstoff (Alkohol = Methanol) um (Power-to-Gas). Diese Prozesse, allen voran das “künstliche Blatt”, haben bisher noch einen sehr schlechten Wirkungsgrad, sind ineffizient und schlecht skalierbar (in großem Maßstab einzusetzen) – hier sind Forschungsanstrengungen und technische Fortschritte notwendig. Alle Verfahren, ob mechanisch, ob thermisch, ob Wasserkraft oder chemisch, sind dabei notwendig.

Ohne die chemische Energiespeicherung wird es keine vollwertigen regenerativen Energiesysteme geben. Dabei ist es in der Technik wie in der Natur: Die Kunst besteht darin, die Verluste zu minimieren, ohne die Stabilität zu verringern. Also Forschung – z.B. im Bereich der Elektrolyse: Ist sie ohne Platin stabil durchzuführen? Batterien: Reicht hier Optimierung des Vorhandenen oder brauchen wir ganz neue Konzepte? Ist Nanotechnologie mit System die Lösung?

Wie lösen wir das Speicherproblem?

Es gibt heute keine einzelne Lösung, sondern eine ganze Menge: skalierte mechano-thermische Lösungen etwa, welche die Verträglichkeit regenerativer mit fossilen Stromquellen verbessern. Dabei ist und bleibt die chemische Energiespeicherung eine nachhaltige Langfrist-Lösung für Strom- und andere Endenergieanwendungen: Power-to-Gas ist eine erste Implementierung. Dabei würde helfen, sich nicht ausschließlich auf den Wirkungsgrad zu fixieren; weiter wären experimentell bewiesene Einschätzungen der Technologien hilfreich, sowie mehrere sinnvolle Geschäftsmodelle. Schließlich müssen wir unsere umwelt-zerstörende, die Gemeingüter verzehrende Wirtschaftsordnung reformieren.

Das Speicherproblem ist bei allem zentral aber dennoch kein Grund, die Energiewende zu zerreden. Mit der Energiewende führen wir wirklich die oft zu Unrecht zitierte Operation am offenen Herzen unter Volllast durch. Es ist deshalb nicht nur politisch sondern auch fachlich ein langer Weg – der zudem immer länger wird, je später wir beginnen. Wir haben das Geld und das Potenzial wenn wir nur wollen.

Der Vortrag: Energiespeicher und Systeme – wie lösen wir das Energieproblem ?