Zwei Schlüssel zur Energiewende
Das Problem
Wir haben, trotz hohem technischem Niveau, halb-dilettantisch die Kernenergie aufgebaut:
Strahlungsgefährdung, GAU-Risiko, fehlende Entsorgung des Atommülls,
keine demokratischen Entscheidungsprozesse sind bis heute ein Problem.
Schlittern wir jetzt genauso halb-dilettantisch in die Energiewende?
Windräder und Solarparks, Stromleitungen zu ihnen durch die Natur,
gigantische Überland-Stromleitungen (mit hohen Verlusten),
neue Stauseen zur Energiespeicherung sind auch ein riesiges Problem
wegen der Verschandelung der Landschaft, den Gesundheitsgefahren
(Elektrosmog, psychische Beeinträchtigung durch ständig sich bewegende Windräder)
und den undemokratischen Entscheidungsprozessen.
Auch der Anbau von Energiepflanzen statt Nahrung ist problematisch.
Zwei Maßnahmen könnten das Problem lösen:
- Synthese von Kraftstoff mittels Sonnenenergie / Windenergie
- (Synthese von Kraftstoff bei der Müllverbrennung)
- Private Energiegewinnung und -Speicherung
Synthese von Kraftstoff mittels Sonnenenergie
Diskutiert werden momentan 2 unpraktikable Verfahren, Sonnenenergie aus südlichen Ländern nach Mitteleuropa zu holen: Große Anlagen in sonnigen Gebieten wie Südeuropa und Nordafrika erzeugen Strom, das ist Stand der Technik. Dieser Strom wird entweder in riesigen Leitungen direkt nach Mitteleuropa geliefert, oder mit ihm wird aus Wasser durch Aufspaltung der Moleküle (Pyrolyse) der Energieträger Wasserstoff gewonnen, auch Stand der Technik. Doch dabei hat man 2 Probleme:
- Stromleitungen aus Nordafrika nach Mitteleuropa sind fast unmöglich,
weil gigantisch landschaftszerstörend, teuer und (Strom-)verlustreich
- Die Speicherung von Wasserstoff ist ein Problem:
Verflüssigung, Speicherung in Druckbehältern
oder als chemische Verbindung (Metallhydrid)
sind Stand der Technik, aber alle viel zu aufwendig
Es gibt aber eine bessere Lösung:
Synthese von Kraftstoff aus Wasser und CO2 mittels Sonnenenergie
Kohlendioxid CO2, bestehend aus Kohlenstoff und Sauerstoff,
gibt es in riesigen Mengen. Es fällt bei der Verbrennung
von Holz und fossilen Treibstoffen in riesigen Mengen an, ist Abfall und schädlich,
weil es in die Atmosphäre gelangt und die Klimaerwärmung mitversacht. Es gibt Pläne,
Kohlendioxid aus Kraftwerken ins Gestein zu pressen und so unschädlich zu machen.
Doch es könnte unter (Sonnen-)Energiezufuhr auch zu Treibstoff verarbeitet werden, denn:
Erdgas, Benzin und Öl bestehen prinzipiell nur aus Kohlenstoff C und Wasserstoff H, z.B.:
gasförmig: Methan = CH4 Äthan = C2H6 Propan = C3H8 Butan = C4H10 flüssig: Hexan = C6H14 etc.
Beim seit 1925 bekannten Fischer-Tropsch-Verfahren zur Benzingewinnung werden
Kohlenmonoxid CO und Wasserstoff (beide aus heißem Koks und Wasserdampf gewonnen)
bei 200 Grad und leichtem Druck über einen Katalysator geleitet, der es in Kohlenwasserstoffe
(Methan, Äthan, Hexan etc.) umwandelt.
Doch es geht auch mit CO2 statt Koks, zwei ähnliche Verfahren bieten sich an:
1) Man leitet CO2 über heißes Eisen, wo es zu Kohlenmonoxid reduziert wird
(ein seit 1799 bekanntes Verfahren), mischt dieses mit (durch Pyrolyse aus Solarstrom erzeugtem) Wasserstoff
und leitet das Gasgemisch über einen Katalysator, um Kohlenwasserstoffe, also Treibstoff, zu erzeugen.
2) Man leitet CO2 über heißes Eisen, wo es zu Kohlenmonoxid CO reduziert wird,
und fügt Wasserdampf hinzu. Dann wird ein Teil des CO wieder zu CO2, wobei Wasserstoff frei
wird (CO + H2O → CO2 + H2 , sogenannte Wassergas-Shift-Reaktion). Dann verbinden
sich CO und Wasserstoff mittels Katalysator zu Kohlenwasserstoffen, also Treibstoffen.
Beide Verfahren könnten auch gemischt werden, auch beim Fischer-Tropsch-Verfahren
wird zusätzlich die Wassergas-Shift-Reaktion verwendet, um den Wasserstoffgehalt
des entstandenen Gasgemisches zu erhöhen.
Die Prozessenergie dazu liefert die Sonne, direkt über konzentrierte Solarwärme
(billiger und einfacher) oder indirekt über Solarstrom.
Es gibt noch eine dritte Möglichkeit: Massenhafte Stromerzeugung durch Stirling-Motoren
(die mit Temperaturdifferenz arbeiten). In Wüstengebieten schwankt die Tagestemperatur stark
(z.B. 0 - 40 Grad). Und überall auf der Erde ist die Temperatur in einer Tiefe von 20 m gleich
der Jahresdurchschnittstemperatur (in Wüstengebieten z.B. 20 Grad). Ein Stirling-Motor könnte
diese Temperaturdifferenz zwischen Luft und Erde ausnutzen, wobei das Temperaturgefälle nachts
umgekehrt ist, und so fast den ganzen Tag Strom produzieren. (Seitlich in einen Berg einzudringen
wäre vielleicht billiger als senkrecht unter die Erde). Das Ganze käme ohne teure Solarzellen
und ohne seltene Erden aus. Doch wäre auch eine Kombination von Sonnenenergie (tags) und
Temperaturdifferenz (nachts) möglich
Diese Treibstoffsynthese wäre besser als der Stromtransport aus entfernten Gegenden, denn:
- Der gewonnene Treibstoff ist leicht speicherbar, sogar über Jahreszeiten und Jahre.
Man hat also eine Energiequelle auch bei fehlender Sonne / Wind (nachts, ungünstiges Wetter)
- Man kann Öl- und Gaskraftwerke weiter betreiben, die auch nachts Strom liefern,
bei Bedarf schnell hochfahren können und vor Ort sind (keine Überlandleitungen)
Das bei der Verbrennung von synthetischem Treibstoff in Kraftwerken entstehende Kohlendioxid
sollte man zur Wiederverwertung auffangen. Das ist Stand der Technik, denn seit Jahrzehnten wird
bei der Koksverbrennung anfallendes CO2 aufgefangen und in chemischen Fabriken in großen Mengen
zur Herstellung von Zucker, Soda, Stickstoffverbindungen (z.B. Kunstdünger) verwendet sowie
für Selterswasser, Schaumwein, Bierdruckapparate, Kältemaschinen und Trockeneis.
Dieses aufgefangene CO2 sollte man in die (möglichst benachbarten) stromerzeugenden Fabriken zurückbringen
(wie Erdgas mit Pipelines oder Schiffen) und wieder zur Treibstoffsynthese verwenden.
Man hat somit einen geschlossenen CO2-Kreislauf ! Beim Betrieb von Verbrennungskraftwerken
mit synthetischem Treibstoff würde also die Atmösphäre nicht weiter mit CO2 angereichert !
(Dieser geschlossene Kreislauf wäre wahrscheinlich viel effizienter als bei uns das CO2
einfach in die Atmosphäre zu blasen und vor Ort wieder herauszufiltern - durch Filter aus Styropor z.B.
dringen die großen CO2-Moleküle schwerer als die kleineren Sauerstoff- und Stickstoff-Atome)
Und der synthetische Treibstoff wäre frei von Schadstoffen wie Schwefel etc., wenn das
Ausgangsmaterial CO2 einmal gereinigt wurde, bevor es in den Kreislauf kam !
Solche Kraftwerke könnten die Atomkraftwerke ersetzen,
und das Problem der variablen Stromerzeugung wäre gelöst (Sonne - keine Sonne, Wind - kein Wind,
Bedarf - kein Bedarf).
Wir haben auch bereits genug Energiespeicher, nämlich Treibstofftanks.
Die Entwicklung, besser Ausreifung des Verfahrens zur Treibstoffsynthese aus Wasser(stoff) und CO2
ist eines der wichtigsten technischen Probleme weltweit und sollte zum Staatsziel erklärt werden !
Und es ist auch großtechnisch greifbar nahe ! Dann könnten wir auch ohne Atomkraftwerke
und Windräder etwa so weitermachen wie bisher, ohne den Klimawandel anzuheizen.
Besser große Solaranlagen in wüstenartigen Gebieten bauen als in Mitteleuropa, weil:
- benötigte Gesamtfläche weit geringer (hohe Sonneneinstrahlung)
- Land ökologisch wenig wertvoll, kaum Menschen, Tiere, Pflanzen
- Land auch sonst kaum nutzbar
- bringt dem Staat und den Menschen dort Einkommen und Arbeit,
ermöglicht also Entwicklungsländern einen gewissen Aufbau
und bewahrt Ölstaaten vor dem finanziellem Absturz
Doch könnte auch in Mitteleuropa mit Strom von Hausdächern im Sommer viel Treibstoff synthetisiert
werden - in regionalen Fabriken, die kein großes Stromnetz zum Einsammeln benötigen.
Man spart dadurch den Transport von CO2 in entferntere Länder und den Rücktransport des damit erzeugten Gases.
Erzeugtes Gas könnte direkt ins Gasnetz eingespeist werden (Power-to Gas Technik) oder in vorhandene
Tanks. Das Gas im Netz darf bis zu 5% Wasserstoff enthalten, was bedeutet, dass man diesen kleinen
Teil der Gesamtproduktion an Gas durch Strom einfach durch Pyrolyse (Aufspaltung von Wasser)
gewinnen kann, ohne Verwendung von CO2 und mit höherem Wirkungsgrad
Mit der Treibstoffsynthese hat man auch Benzin für Autos und Rohstoff für die chemische Industrie,
die daraus unzählige Produkte herstellt (Kunststoffe, Farben, etc.). Man hat also für die
Zeit nach dem Erdöl, die sicher kommen wird, vorgesorgt. Wenn auch das von Autos erzeugte CO2
kaum in den Kreislauf zurückzuführen ist, wäre die Treibstoffsynthese umweltschonend,
weil sie den Zwang zu sehr umweltschädlichen Methoden der Öl- und Gasgewinnung wie
Ölschiefer-Cracking und Erdgas-Fracking verringert
Synthese von Kraftstoff bei der Müllverbrennung
Bei der Müllverbrennung fallen (Wärme-)Energie und CO2 an. Man hat also beide Komponenten
des oben beschriebenen Verfahrens zur Treibstoffsynthese beisammen.
Das CO2 sollte natürlich vor der Weiterverarbeitung gereinigt werden.
Die Wärme könnte man teils direkt im Syntheseprozess verwenden, teils per Dampfturbine in Strom für die Pyrolyse umwandeln.
Private Energiegewinnung und -Speicherung
Die eben geschilderte Treibstoffsynthese mittels Solarenergie könnte die Energiewende
weg von der Atomkraft und fossiler Energie alleine schaffen. Doch auch private Energiegewinnung
und Energiespeicherung kann viel dazu beitragen, und man hat eine zweites Standbein im eigenen
Land, und der Privatmann ist unabhängiger. Das würde so funktionieren:
- Auf privaten Hausdächern wird Energie gewonnen,
teils Solarstrom, zum größeren Teil Warmwasser
- Beides wird zunächst für den Eigenbedarf verwendet:
Solarstrom und Warmwasser für Duschen, Wasch- und Spülmaschine, Heizungsunterstützung
- Weil Stromspeicherung (für nachts und sonnenlose Tage) ein Problem ist, benötigt man:
- einen großen Wärmespeicher (Warmwasser oder Latentwärmespeicher)
- einen Wärmemotor (Stirling-Motor), der mit minimalem Temperaturunterschied läuft
(Gegenpol: Außenluft, Erde, Frischwasser - dieses wird gleichzeitig angewärmt)
Dieser Motor erzeugt aus Wärme elektrischen Strom - Tag und Nacht bei Bedarf
- Weil Batteriespeicher immer billiger werden, ist wohl folgende Lösung die Zukunft
(die allerdings relativ viel Elektrosmog erzeugt):
Man speichert nur elektrische Energie, kein Warmwasser und hat keine Nachtspeicheröfen.
Erst bei Bedarf wird Wasser durch einen Durchlauferhitzer erwärmt, die Wohnung wird
genau bei Bedarf über eine schnell reagierende Flächenheizung auf volle Temperatur
gebracht (meist programmgesteuert wie heute üblich, aber manuell schnell änderbar).
Dadurch geht keine Energie verloren.
Auch wenn Strom vom E-Werk bezogen wird, sollte man dieses Konzept anwenden:
Man bezieht Strom zu günstigem Preis dann, wenn Stromüberschuss herrscht
(Sonne, Wind), und dieser lädt einen Batteriespeicher auf. Besonders wichtig
wäre dieses Konzept bei Nachtspeicherheizungen, die ersetzt werden sollten
durch Batteriespeicher + schnell reagierende E-Heizung. Denn Nachtspeicheröfen
werden vorausschauend geladen, da wird (besonders in der Übergangszeit)
oft zuviel geheizt, weil man nicht weiß, wie das Wetter wird.
- Bei privater Stromgewinnung ist die Einspeisung von überschüssigem Strom
ins Netz Stand der Technik. Auch die Stromabgabe aus einem Batteriespeicher
ins Netz könnte sinnvoll sein, z.B. wenn im Sommer die Batterie voll geladen
ist und sonnige Tage bevorstehen. Das könnte durch Schaltimpulse aus der
Netz-Zentrale gesteuert werden. Der Hausbesitzer sollte die Kontrolle
behalten, indem er an seiner Heizung einstellen kann, wie weit seine
Batterie entleert werden darf.
Die Stromkonzerne sind von einer solchen Lösung vielleicht nicht begeistert,
weil sie nichts daran verdienen (außer Netzentgelten).
Wohl deshalb finden die schon Jahrzehnte alten Vorschläge zur teilweisen Dezentralisierung
der Stromerzeugung (Blockheizkraftwerke u.ä.) wenig Unterstützung.
Hier müsste der Gesetzgeber eingreifen.
Weitere Gesetze sind nötig zur Steuerung der Bebauung:
Häuser sind nach Süden auszurichten, auch eine Dachfläche. Alle Dächer sollten gleichhoch sein
(kein Wohnblock zwischen Einfamilienhäusern), damit Dächer und möglichst auch Fenster
nicht verschattet werden - auch Fenster und Fassaden gewinnen Energie, und sonnige Räume sind angenehmer.
Bereits im Diercke-Schulatlas von 1957, Seite 37 ist ein Plan von Sennestadt (Teutoburger Wald)
abgebildet, mit Kommentar: "Planung einer neuen Stadt ... Baubeginn 1956.
Einbeziehung der Natur in die Stadtlandschaft, Ausrichtung aller Bauten auf Nachmittagssonne"
Trotzdem gilt noch das Zitat von Franz Alt, er warte noch darauf, dass Gesetzgeber und
Gemeindeverwaltungen endlich die Südrichtung entdecken.
In Ländern wie Spanien könnte private Energiegewinnung ganzjährig einen Haushalt versorgen.
(Es gibt dort bereits seit Jahrzehnten ein Gesetz, dass jedes neue Wohnhaus eine
Solaranlage haben muss.) Bei uns ist der Winter das Problem.
Dem könnte die Entwicklung eines hocheffizienten Wärmespeichers abhelfen,
der verlustfrei Wärme speichert (Latentspeicher), indem er bei gleicher Temperatur
eine chemische Verbindung in eine andere umwandelt. Solche Latentspeicher sind schon auf dem
Markt, bieten aber nur die 2-3 fache Wärmekapazität von Wasser pro Liter.
Fazit
Die (mindestens) Hunderte von Millarden Euro, die für die Energiewende nötig wären bei Realisierung nach der offiziell geplanten Art, sollten besser dazu verwendet werden, obige Maßnahmen zu erforschen und zu realisieren, also:
- Entwicklung von billigen Batteriespeichern mit hoher Kapazität
- Entwicklung eines hocheffizienten Wärmespeichers
- Weiterentwicklung des Wärmemotors (Stirling-Motors) für hohe Effizienz
- Praxisreife Entwicklung des Verfahrens zur Treibstoffsynthese
aus Wasser und CO2 mittels Solarwärme / Solarstrom / Windstrom
Gerade die Treibstoffsynthese bringt am meisten und ist m.E. greifbar nahe.
Der geschlossene Kreislauf des CO2 wäre der Natur nachgeahmt und somit bewährt:
In der Natur wird das von Mensch und Tier ausgeatmete CO2 durch Pflanzen
mittels Sonnenenergie wieder zu nutzbarem Sauerstoff O2 umgewandelt.
In der Technik müsste das von Kraftwerken ausgestossene CO2
mittels Sonnenenergie wieder zu Kraftstoff umgewandelt werden.
+ + + Die hier beschriebene Treibstoffsynthese aus CO2 und regenerativen Energien ist auch eine
enorme Umweltschutzmaßnahme, weil sie CO2 vernichtet. So kann der CO2-Ausstoß der vielen
Gas-, Öl- und Kohlekraftwerke neutralisiert werden.
Da immer noch viele Regierungen kurzsichtig sind und nur auf kurzfristigen Profit ausgehen,
ist diese Treibstoffsynthese, weil sie sofort Profit bringt, vielleicht die einzige Möglichkeit,
in Ländern, die für den Umweltschutz kein Geld ausgeben wollen, den CO2-Ausstoß
drastisch zu verringern und so die Erde vor einer Klimakatastrophe zu bewahren.
Homepage Leonhard Heinzmann veröffentlicht: 21. 2. 2013 Stand: 17. 1. 2026