Umweltfreundliche erneuerbare Energien werden Wirklichkeit

Energie muss in der Form, in der sie gewonnen wird, fast immer in einen Kraftstoff umgewandelt werden, der für den beabsichtigten Zweck geeignet ist. So muss beispielsweise Wind- oder Solarenergie in Elektrizität umgewandelt werden, bevor wir sie nutzen können. Ebenso wird das zutage geförderte Rohöl in Kraftstoff und Diesel, Kerosin, Düsentreibstoff, Flüssiggas, Elektrizität usw. umgewandelt, bevor es in Flugzeugen, Fahrzeugen und Häusern eingesetzt werden kann.

Ein Teil dieses ursprünglichen Energiepotenzials geht bei der Umwandlung verloren. Selbst bei Rohöl, das eine höhere Energiedichte ([1]) aufweist als die meisten herkömmlichen Treibstoffe, können nur etwa 20 % dieses Potenzials in Strom umgewandelt werden.

Energieeffizienz: Bekämpfen von Energieverlusten ist entscheidend

Energieanlagen verwenden zur Erzeugung von Strom häufig Wärme, die bei der Verbrennung eines Primärbrennstoffs wie Kohle gewonnen wird. Dieser Prozess ähnelt hinsichtlich seiner grundlegenden Aspekte stark den rudimentären Dampfmaschinen. Wasser wird zum Kochen gebracht, wobei Dampf entsteht, und dehnt sich beim Übergang in den gasförmigen Zustand aus, was wiederum Turbinen antreibt. Diese mechanische Bewegung (mechanische Energie) wird dann in Form von Strom gewonnen. Ein nicht unerheblicher Teil dieses Brennstoffeinsatzes geht bei der Umwandlung als Abwärme verloren. Ähnlich wie Laptops, Autos oder vielen anderen elektronischen Geräten, erzeugen Energieanlagen bei Betrieb Wärme und sind deshalb mit Kühlsystemen ausgestattet, um eine mögliche Überhitzung zu vermeiden.

Energieanlagen oder Ölraffinerien benötigen für den Umwandlungsprozess wie auch für ihre täglichen betrieblichen Abläufe Energie. Es überrascht nicht, dass auch Kühlsysteme (z.B. Lüfter in Computern) Energie für ihren Betrieb benötigen. In Kraftwerken ist es durchaus möglich, dass die Kühlsysteme ebenfalls Hitze – meist in Form von Warmwasser und Luft – wieder an die Umgebung abgeben.

Eine solche Ineffizienz – Energieverlust oder Abwärme – tritt nicht nur bei der Umwandlung von Energie von einer Form in eine andere auf. Jeden Tag, wenn wir unsere Wohnung heizen, unser Auto fahren oder unser Essen zubereiten, also eigentlich fast immer, wenn wir Energie verwenden, verschwenden wir auch einen Teil davon. So nutzt beispielsweise ein mit fossilem Brennstoff betriebenes Auto nur rund 20 % des Brennstoffes für die Fortbewegung, während etwa 60 % in Form von Motorabwärme verloren geht. Gebäude machen rund 40 % des gesamten Energieerbrauchs in der EU aus, davon weisen rund 75 % eine schlechte Energieeffizienz auf ([2]). Energieineffizienz bedeutet, dass wir einen nicht unerheblichen Teil unserer Ressourcen, einschließlich Geld, verschwenden und dabei die Umwelt stärker verschmutzen, als notwendig wäre. Wie lassen sich diese Verluste vermeiden? Wie können wir die Energieeffizienz steigern? Können wir aus der gleichen Menge Energie mehr herausholen?

Technologie und Politik können dazu beitragen, einen Teil der Energieverluste zu reduzieren. So benötigt beispielsweise eine energieeffiziente Glühbirne rund 25% bis 80% weniger Energie als eine herkömmliche Glühlampe und hält potenziell 3 bis 25 Mal länger. Manche Energieanlagen (Blockheizkraftwerke bzw. Kraft-Wärme-Kopplung) fangen die Wärme, die normalerweise verloren ginge, ein und nutzen sie für die Versorgung der umliegenden Gemeinden mit Fernwärme und Kälte.  Ebenso können mit der Nachrüstung alter Gebäude mit einer modernen Wärmedämmung der Energieverbrauch und somit die Stromrechnung reduziert werden.

Lagerung und Transport von Energie

In manchen Fällen könnte die Wärme, die normalerweise verloren ginge, für andere Zwecke genutzt werden. Die Wärme, die der menschliche Körper erzeugt, ist vielleicht nicht die erste Energiequelle, die einem einfällt, doch auch diese Wärme kann genutzt und in verwertbare Energie umgewandelt werden. Rund 250 000 Pendler hasten jeden Tag durch den Hauptbahnhof von Stockholm. Anstatt die überschüssige Wärme zu entlüften, wird diese eingespeist und zum Erwärmen von Wasser verwendet, das dann seinerseits ein Bürogebäude auf der anderen Straßenseite heizt, was die Stromrechnung für dieses Gebäude in den kalten schwedischen Wintern günstiger macht.

Innovative Ansätze dieser Art werden auch eine maßgebliche Rolle spielen, damit die Lagerung und der Transport von sauberer Energie in dem benötigten Ausmaß stattfinden kann. Fossile Brennstoffe lassen sich relativ problemlos lagern und transportieren. Öl kann nach seiner Förderung jederzeit genutzt werden. Es kann durch die bestehenden Netzwerke geleitet werden und ist über eine umfassende und gut ausgebaute Infrastruktur zugänglich. Bei erneuerbarer Energie ist dies nicht immer der Fall – dank Innovation kann es jedoch möglich werden. Das Einfangen von Sonnenenergie in den Sommermonaten und ihre Speicherung in Form von Warmwasser in unterirdischen Reservoirs für die Nutzung im Winter könnte ganze Gemeinden mit ausreichend Wärme versorgen. Hinzu kommt, dass der Güterkraftverkehr dank effizienterer Batterien, die mehr Strom speichern können, und einer umfangreichen Infrastruktur an Stromtankstellen theoretisch komplett elektrisch ablaufen könnte.

Einige elektrische Verkehrslösungen setzen auf andere Wege als Batterien mit großen Speicherkapazitäten. Auf bestimmten öffentlichen Verkehrswegen experimentieren Graz in Österreich und Sofia in Bulgarien bereits mit Elektrobussen, die mit leichteren und schneller aufladbaren Batterien ausgerüstet sind. Nach einer Ladezeit von 30 Sekunden während des Ein- und Aussteigens der Fahrgäste können solche Busse weitere 5 Kilometer bis zur nächsten Haltestelle fahren, die wiederum mit einer Ladestation ausgestattet ist.

Innovationen die begeistern

Wir brauchen reichlich Energie, um Maschinen anzutreiben und unsere Wohnungen zu heizen, doch muss diese Energie nicht unbedingt aus fossilen Brennstoffen stammen. Könnten wir mehr Energie aus der Sonne nutzen? Solarmodule enthalten Photovoltaikzellen, die einen Teil der Sonnenstrahlung in Strom umwandeln. In den letzten Jahren war es dank der technologischen Entwicklungen möglich, dass Photovoltaikzellen einen immer größeren Teil dieser unbearbeiteten Sonnenenergie zu niedrigeren Kosten produzieren. Je großer die Fläche des Moduls, desto mehr Elektrizität kann es erzeugen. Ein „Übersäen“ der Landschaften mit Solarmodulen könnte aufgrund der optischen Veränderungen und weil der Boden für andere Zwecke genutzt wird, zu Bedenken bei den umliegenden Gemeinden führen. Aber was, wenn diese Module zu einem unsichtbaren Teil unseres Alltags werden?

Ein im Rahmen der EU-Forschungsprogramme gefördertes Forschungsprojekt befasst sich genau mit dieser Frage. Das Projekt Fluidglass hat zum Ziel, Fenster in unsichtbare Sonnenkollektoren zu verwandeln. Bei diesem Projekt wird eine dünne Schicht Wasser, das mit Nanopartikeln angereichert ist, zwischen die Glasscheiben eingebracht. Die Nanopartikel sollen die Sonnenenergie einfangen und in Strom umwandeln, der dann im Gebäude verwendet werden könnte. Außerdem würden die Nanopartikel das Licht filtern – und bei heißem Wetter für eine angenehm kühle Zimmertemperatur sorgen. Dem Projektteam zufolge belaufen sich die potenziellen Energieeinsparungen auf 50 % bis 70 % für nachgerüstete Gebäude und auf 30 % für Neubauten, die bereits als Niedrigenergiehäuser konzipiert sind.

Dieses Forschungsprojekt ist nur eine von vielen Initiativen in ganz Europa, die mit Lösungen und Verbesserungen im Bereich erneuerbare Energien, Energieeffizienz und Energieeinsparungen aufwarten. Das Potenzial dieser Innovationen ist insgesamt im Hinblick auf Wirtschaftswachstum und unbegrenzte saubere Energie enorm. Der nächste Schritt besteht darin, zu einer besseren Akzeptanz dieser Innovationen beizutragen. Dabei spielen Behörden, Investoren, Verbraucher und verschiedene Akteure in Schlüsselbereichen (z.B. der Bauwirtschaft) hinsichtlich ihrer Verbreitung im großen Maßstab eine Schlüsselrolle.

Die Europäische Investitionsbank ist einer der Akteure, der die so dringend benötigten Gelder zur Verfügung stellt. Eine der noch nicht genutzten Quellen natürlicher und sauberer Energie ist die Wellenenergie. Unter Umständen können mit Wellenenergie mindestens 10 % des globalen Energiebedarfs gedeckt werden. Ein finnisches Unternehmen hat Unterwassermodule entwickelt, um die Kraft aus dem Meer in Elektrizität umzuwandeln. Ein Modul, das vor der Küste Portugals installiert ist, kann den Strombedarf von 440 Wohnungen decken. Neben der Förderung vieler weiterer Nischenlösungen hat die Europäische Investitionsbank Darlehen bewilligt, die für eine größere Akzeptanz dieser Technologie sorgen sollen.

Von der Kohle zur Solarenergie: Investitionen in neue berufliche Kompetenzen

Mangelnde Akzeptanz bei der ortsansässigen Bevölkerung könnte eines der Hindernisse auf dem Weg zu sauberer Energie sein. Manche Gemeinden befürchten Lärmbelästigung und optische Veränderungen. Solarmodule und Windräder, die die Landschaft übersäen, könnten in einer idyllischen, ländlich geprägten Umgebung als ästhetisch völlig fehl am Platze empfunden werden. Einige dieser Befürchtungen könnten durch eine bessere Planung und die Einbeziehung der Ortsgemeinden bei Entscheidungen über den Standort von Windkraftanlagen ausgeräumt werden. Eine viel entscheidendere Herausforderung ist allerdings die Frage der Arbeitsplätze, der Einkommen und der Lebensqualität, die mit festen Einkommen einhergehen. Durch die Stilllegung eines Sektors wie etwa der Kohleförderung kann, wenn dabei keine neuen wirtschaftlichen Perspektiven geschaffen werden, die Arbeitslosenquote vor Ort steigen. Verständlicherweise ist eine Stadt, die von der Kohleförderung lebt, Veränderungen der lokalen Wirtschaft gegenüber wahrscheinlich weniger aufgeschlossen. Doch ist eine solche wirtschaftliche Transformation trotz dieser gewaltigen Aufgabe möglich und einige Spitzenreiter gehen wegweisend voran.

Nach der Entdeckung von Kohle im Ruhrgebiet 1840 wurde Gelsenkirchen zu einer der wichtigsten Kohlebergbaustädte in ganz Europa. Über 100 Jahre haben die Kohleförderung und später dann die Erdölraffination der Stadt ihren Stempel aufgedrückt. Heute gibt es in Gelsenkirchen keine Bergleute mehr. Und doch ist es nach wie vor eine Energiestadt. Zur Bekämpfung der jahrzehntelangen hohen Arbeitslosigkeit hat die Stadt auf Innovation gesetzt und saubere Technologien aktiv gefördert, auch, um mit der langsam auslaufenden Kohleförderung besser umzugehen. Sie möchte zum Zentrum für Solartechnologie in Deutschland mit hoch qualifizierten Arbeitskräften werden und hat nicht nur weitere saubere Energiebranchen angezogen, sondern auch den Finanz- und Dienstleistungssektor. Die ortsansässige Bevölkerung, die einst auf fossile Brennstoffe angewiesen war, ist jetzt zu leidenschaftlichen Verfechtern und Nutzern umweltfreundlicher Energie geworden.

Eine Verlagerung von Arbeitskräften von einem Sektor in einen anderen ist nicht einfach. Jede Tätigkeit setzt ganz bestimmte Fähigkeiten und Kenntnisse voraus. Der Erwerb neuer Kompetenzen erfordert Zeit und fast immer auch finanzielle Ressourcen. Mit dem Angebot an Ausbildungs- und Schulungsmöglichkeiten für die Betroffenen, lassen sich die sozialen Kosten dieser Art des sozioökonomischen Übergangs verringern. Ebenso kann durch die Verringerung der wirtschaftlichen Abhängigkeit von einem einzigen Sektor, durch die Förderung einer breit gefächerten Palette von Tätigkeiten, das Wachstum der lokalen Wirtschaft unterstützt werden. Damit diese Veränderungen auch greifen, müssen sie frühzeitig initiiert und über einen gewissen Zeitraum hinweg durchgeführt werden. So muss beispielsweise die Einstellungsquote sanft abgesenkt werden, um größere Schocks für Gemeinden, die von Kohle abhängen, zu vermeiden, während das Bildungssystem – insbesondere die berufliche Bildung – so gestaltet werden muss, dass neue Arbeitsuchende weg vom Bergbau und hin zu den neuen Sektoren geführt werden.

Detailbetrachtung:  EU-Politik für saubere Energie

Energieeinsparungen und Energieeffizienz sind zentrale Bestandteile der Energie- und Klimaschutzpolitik der Europäischen Union. Da die Verbrennung fossiler Brennstoffe und Klimawandel eng miteinander verflochten sind, wird jede Senkung des Gesamtverbrauchs an fossilen Brennstoffen zu einer Minderung der Treibhausgasemissionen führen und damit zum Erreichen der Klimaziele der EU beitragen. Im November 2016 hat die Europäische Kommission ein umfassendes Gesetzespaket zu sauberer Energie vorgeschlagen. Das Paket soll nicht nur den Übergang der EU zu sauberer Energie beschleunigen, sondern durch die Ankurbelung von Wirtschaftszweigen, die zur Energiewende in Europa beitragen, auch Arbeitsplätze schaffen.

Das Gesetzespaket stellt Energieeffizienz ganz oben an und schlägt bis 2030 ein verbindliches Ziel von 30 % auf EU-Ebene vor. Es werden darin aber auch Ziele für erneuerbare Energien und für die Stärkung der Verbraucher vorgestellt. Genauer gesagt, soll bis 2030 die Hälfte des Stroms in Europa aus erneuerbaren Quellen stammen, und bis 2050 soll Strom komplett kohlenstofffrei erzeugt werden. Ebenso sollen Verbraucher bei der Wahl der Energieträger mehr Kontrolle bekommen und besser über Verbrauch und Kosten aufgeklärt werden.

Die EU unterstützt die Umstellung auf saubere Energie über verschiedene Instrumente und politische Maßnahmen. Die Energieunion ist eine der zehn aktuellen politischen Prioritäten der Europäischen Kommission, die wiederum alle gleichermaßen durch andere übergreifende politische Maßnahmen gefördert werden, darunter diejenigen zur Kreislaufwirtschaft, die Kompetenzagenda und Innovationen. Diese politische Zusage wird aus EU-Geldern gefördert, einschließlich Mitteln aus dem Europäischen Fonds für strategische Innovationen, dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und dem Kohäsionsfonds.

Maßnahmen vor Ort

Es wurden verschiedene Maßnahmen umgesetzt, um die politischen Ziele der EU zu verwirklichen, mit denen Forschung, Investitionen und die Einführung sauberer Energie gefördert werden. Einige dieser EU-Maßnahmen, wie die EU-Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden oder die EU-Strategie für emissionsarme Mobilität, sind gezielt für Schlüsselsektoren konzipiert. Die EU hat aber auch Maßnahmen verabschiedet, die sich mit wesentlichen Zielen befassen, wie Energieeffizienz sowie der  Förderung von Investitionen und Forschung, darunter die Energieeffizienzrichtlinie und die Initiative „Intelligente Finanzierung für intelligente Gebäude“.

Diese Politik und diese Bemühungen zahlen sich aus. Schätzungen zufolge sollen bis 2020 mit den Ökodesign- und Energiekennzeichnungsrahmenrichtlinien 175 Mill. t RÖE pro Jahr an Primärenergie eingespart werden - mehr als der jährliche Primärenergieverbrauch Italiens. Mit anderen Worten, allein schon aufgrund dieser beiden EU-Rahmenrichtlinien könnten die Europäer den Erwartungen zufolge jedes Jahr fast 500 EUR pro Haushalt an Strom sparen. Neben der Schaffung zusätzlicher Einnahmen und Arbeitsplätze tragen die Rahmenrichtlinien aber auch zur Energieversorgungssicherheit bei, denn damit werden die Energieeinfuhren um 1,3 Mrd. Barrel Öläquivalent pro Jahr reduziert. Dies bedeutet eine Vermeidung von 320 Mio. Tonnen Kohlendioxidemissionen jedes Jahr - ein erheblicher Beitrag zu den Klimaschutzzielen der EU.

Deutlichere Energieeffizienz-Kennzeichnungen auf Hausgeräten sind dabei nur ein Aspekt. Rechtsrahmen dieser Art sind Teil der umfassenderen Ziele der EU in Verbindung mit der Kreislaufwirtschaft , mit denen ein effizienterer Einsatz aller Ressourcen in der gesamten europäischen Volkswirtschaft angestrebt wird. Die Art und Weise, in der wir Produkte, Städte und Gebäude konzipieren, sollte der Reduzierung der eingesetzten Ressourcen einschließlich von Energie förderlich sein, bei gleicher oder höherer Leistung. Auch mithilfe des Ökodesigns sollte es einfacher werden, Produkte mit Blick auf die Wiederverwendung einzelner Bestandteile zu zerlegen. In diesem Zusammenhang würde Europa bei einer zunehmend ressourceneffizienten Wirtschaft Energie tatsächlich als Ressourceneinsatz sparen. Durch die Einsparung und effizientere Nutzung von Wasser beispielsweise würde Europa auch die Energie einsparen, die für die Entnahme von Wasser, den Transport, die Aufbereitung usw. eingesetzt würde. Einer Studie der Europäischen Kommission zufolge könnte Europa Energie in einer Menge einsparen, die 2 % bis 5 % seines gesamten Primärenergieverbrauchs entspricht, einfach nur, indem das Wasser effizienter genutzt wird.