Energie

Energie-Erntefaktor

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?

 

  1. Helmut Hostettler

    Der Fortschritt ist, einiger Reaktionäre zum Trotz, nicht aufzuhalten. Einsteins Bonmot “Es ist einfacher ein Atom zu spalten als ein Vorurteil” gilt heute noch.

    Übrigens: Solltest du, Martin, Kontakte zu unseren Klassenkameraden (Zelgli, I B bis IV B; 1959 bis 1963) haben (z.B. auf FB) würde mich eine Mitteilung freuen. Freundlich grüsst: Helmut

    • Johannis Nöggerath

      Helmut Hostettler hat absolut recht. Es sind Reaktionäre, die vehementauf Erneuerbare setzen. Was nutzt der Menschheit eine Energieerzeugung, die es gerade mal schafft sich selbst wieder zuerzeugen. Das ganze ist somit eine Energiewende ins Nichts.

  2. Ausgezeichneter Beitrag.

  3. Philippe Huber; ElGrid Consulting

    Das ist alles richtig, aber die Risiken und die Abfälle von KKW sind nicht ganz unproblematisch, oder? Und die Förderung und Verbrennung von Kohle, Öl und Gas sind auch nicht ganz umweltfreundlich, nicht wahr? Die Produktion von Strom aus Sonne und Wind macht in einem vernünftigen Mass auch in der Schweiz Sinn. Leider argumentieren die Fronten immer wieder sehr einseitig und blenden gern die Nachteile der befürworteten Technologie aus. So kommen wir nicht weiter!

    • Ich bin der (vielleicht irrigen Ansicht) dass die Menschen in der CH sich gerne den alternativen Energien zuwenden würden … wenn es wirklich Sinn macht. Wie kommen wir also weiter ? Die Stromprodukion mittels KKW’s hat ihre Risiken – wie vergleichen sich diese mit den anderen möglichen Stromproduktionsmöglichkeiten, deren Risiken ? Machen Solarenergie in der nördlich des Gotthard gelegenen Regionen Breitengraden Sinn – wird die in die Produktion von Solarpaneln (hauptsächlich in China) investierte Energie jemals wieder zurückgewonnen – neuere Studien lassen zumindest Zweifel aufkommen. In den südlichen Regionen machen Solaranwendungen Sinn (war vor kurzem in Kreta – viele Häuser besitzen Warmwasserproduktionanlagen auf den Dächern – macht sicherlich Sinn). Wie bekannt ist wird der Strommarkt im Sommerhalbjahr von der alternativen Stromproduktion überschwemmt (die DB heizt im Sommer die Weichen !! um den überschüssigen Strom zu “vernichten” – macht das wirklich Sinn ??) und dann sollen wir in der CH noch zusätzliche alternative Energie (Solar & Wind produzieren ?) der evtl. noch vom Stromkonsumenten subventioniert ist ? Im Winter müssen dann in unseren Breitengraden im Sommer praktisch nur auf standby “unrentablen” laufenden Kohle- Gas- und KKW’s auf hochgefahren werden – siehe Swissgrid Import-Export https://www.swissgrid.ch/swissgrid/de/home/reliability/griddata/current_data.html Wie sieht die Netzstabilität in der CH und in Europa aus – die Generatoren des abgeschalteten KKW Biblis in D werden als Schwungmasse verwendet um bei evtl. ausfallenden Kraftwerken die Netzstabilität sicherzustellen … die Windenergie aus den Norden Deutschlands kann zufolge von fehlenden Stromleitungen nicht in den Süden von D transportiert werden …. Das zentrale Problem der Alternativenergien ist die zur Zeit noch nicht vorhandene, kostengünstige, Langzeitspeicherungsmöglichkeit des Stromes. Ich hoffe, dass die CH die Gesamtthematik (Produktion, Netzverteilung auf allen Ebenen, Verbrauch von Privaten/Industrie, etc.) im Detail untersucht BEVOR Entscheidungen getroffen werden. Dem Beispiel D sollten wir ganz klar nicht folgen ! Die sichere und kostengünstige Stromversorgung der CH ist für unsere Industrie, für uns alle, zu wichtig als dass wir uns “Hüftschüsse” erlauben können … Die verschiedenen “Leuchturmprojekte” des BfE/Industrie sollten meiner Meinung prioritär genauestens analysiert und auf die grosstechnische Anwendung überprüft werden.

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