Deutschland braucht sichere und  bezahlbare Energie

geschrieben von Admin | 20. Februar 2024

Im Wohlstandsrausch will Deutschland das Weltklima mit der Energiewende retten. Physikalische Gesetze und ökonomische Vernunft werden nicht beachtet. Der wirtschaftliche Niedergang läuft.

Prof. Dr. Ing. Hans-Günter Appel  Pressesprecher NAEB e.V. Stromverbraucherschutz

Die Berichte werden erschreckender. Deutschlands Wirtschaft ist im Sinkflug. Der sinkende Bedarf an elektrischer Energie, der von den Grünen als Erfolg ihrer Politik sogar gefeiert wird, verdeutlich dies drastisch. Doch die Bruchlandung kommt näher. Der sinkende  Energiebedarf ist die Folge des Industrieabbaus. Hauptgrund ist der hohe Strompreis durch die Energiewende für die „Weltklimarettung“.  Energieintensive Betriebe der Chemie-, Stahl-, Aluminium-, Zement-, Glas-und Papierindustriemüssen schließen, weil sie durch die hohen Strompreise unwirtschaftlich werden. Wirtschaftsminister Habeck will nun die Industrie mit Krediten stützen und so ein weiteres Abwandern verhindern. An der Energiewende soll aber ohne Abstriche festgehalten werden.

Das Ziel ist, die fossilen Brennstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas durch unberechenbaren Wind- und Solarstrom (Fakepower) zu ersetzen. Nach Angaben von Bundeskanzler Scholz in einer Rede sollen dafür jährlich mehr als 100 Milliarden Euro aufgewendet werden. Ein wesentlicher Teil kommt aus dem Klima- und Transformationsfonds, der maßgeblich von den CO2-Steuern auf Heiz- und Treibstoffe gespeist wird.

Mit dem Fortschreiten der Energiewende sollen alle Kohlekraftwerke abgeschaltet werden. Dann verliert Deutschland die letzte heimische Energieversorgung, die Braunkohlenkraftwerke, und wird leicht erpressbar mit dem Hinweis, die Importe von fossilen Brennstoffen könnten gedrosselt oder gar gestoppt werden. Denn wir werden noch viele Jahrzehnte auf Kohle, Erdöl und Erdgas zur Deckung unseres Energiebedarfs angewiesen sein. Die Realität ist stärker als die beschlossenen Ausstiegsgesetze.

Besonders in Krisenzeiten brauchen wir eine sichere Energieversorgung. In erster Linie müssen wir die verfügbaren heimischen Energieträger nutzen. Die Braunkohleverstromung darf nicht eingestellt, sondern muss ausgebaut werden. Die Gewinnung von Gas und Öl durch Fracking muss in Deutschland in Angriff genommen werden. Es gibt Lagerstätten für Jahrzehnte. Die Herkunftsländer für Kohle, Gas- und Ölimporte sollten breit gestreut sein, um Lieferengpässe zu vermeiden. Erdgaslieferungen aus Russland sollten über die noch nutzbare Ostsee-Pipeline wieder aufgenommen werden. Das derzeitige Embargo schwächt Europa mehr als Russland.

Für den Ernstfall müssen wir auf Energievorräte zurückgreifen können. Für Erdöl ist dies weiterhin der Fall. Vor gut 50 Jahren haben die Araber, die damals den Weltmarkt beherrschten, die Exporte eingestellt. Es gab autofreie Sonntage. Damals hat die Regierung beschlossen, Vorräte für 90 Tage anzulegen. Diese Vorräte gibt es heute noch. Es lagern 10 Millionen Tonnen Erdöl in Salzkavernen in Norddeutschland. Die Kosten bezahlen die Autofahrer mit 0,5 Cent pro Liter.

Auch für Erdgas gibt es Vorräte in Kavernen. Dies sind keine strategischen Vorräte, sondern Einlagerungen im Sommer für die hohe Nachfrage im Winter.

Kohle ist aus vielen Teilen der Welt zu günstigen Preisen verfügbar. Sie kann beliebig lange Zeit auf Halden gelagert werden. Behälter, Pumpen und Rohrleitungen werden nicht gebraucht. Das Lagern von Kohle ist die günstigste Bevorratung von Energie.

Eine Bewertung zeigt, die Stromerzeugung mit Importkohle kostet ca. 5 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh) und  wird nur noch vom heimischen Braunkohlestrom mit 3 ct/kWh unterboten. Verteuert wird der Kohlestrom zurzeit um 6 ct/kWh durch die politisch motivierten Abgaben auf CO2-Emissionen zur Weltklimarettung.

Würde mit der Energiewende Schluss gemacht, ließen sich jährlich mehr als 100 Milliarden Euro an öffentlichen Ausgaben einsparen. Als Folge würde der Strompreis halbiert und die Stromversorgung wesentlich sicherer werden. Unsere Regierung hat die Chance, mit Hinweis auf die geänderten politischen Bedingungen ohne Gesichtsverlust die Energiewende aufzugeben. Wird sie diese Chance nutzen oder mit „weiter so“ ihre Abwahl verschulden? Die Wahlen der nächsten Monate werden die Frage beantworten.

 

 

 



Unser Nachbar Tschechien

geschrieben von Admin | 20. Februar 2024

von Dr. Klaus-Dieter Humpich

Unser Nachbar – mit gemeinsamer Grenze zu Bayern und Sachsen – scheint nicht dem deutschen Sonnenkult und dem Charme der Reichskraft-Türme zu erliegen. Nein, dort hat die Realität gesiegt. Die „Energiewende“ nach tschechischer Art scheint in Richtung Kernenergie zu gehen. Man will nicht nur elektrische Energie herstellen, sondern auch den Wärmemarkt versorgen. Ein weiterer und bedeutender Unterschied zu Deutschland, wo man die vollständige Elektrifizierung (Verkehr und Wärmepumpen) durch wetterabhängige Energieträger zum Ideal erhoben hat.

Kernkraft heute

Man hat schon zu Zeiten des Ostblocks mit Kernkraftwerken begonnen. Zwischen 1985 und 1987 gingen vier Blöcke mit je 510 MWel des sowjetischen Typs VVER V213 in Dukovany in Betrieb. Diese wurden – anders als in Deutschland – nach dem Zusammenbruch nicht stillgelegt, sondern weiter betrieben, modernisiert und auf den westlichen Sicherheitsstandard gebracht. 2000 bis 2002 gingen in Temelin zwei weitere Blöcke mit je 1086 MWel vom Typ VVER V320 ans Netz.

Damit hatte man 2021 einen Energiemix aus 41% Kohle und 36% Kernenergie. Sonne und Wind trugen gerade einmal 4% bei. Schon damals war man Nettoexporteur (15.2 TWh Import; 26.3 TWh Export). Bei der verquasten Energiepolitik in Deutschland und der geographischen Lage ist klar, wohin die Reise gehen wird (muß?). Nach jahrzehntelangen Diskussionen in Tschechien und mit der Europäischen Kommission wurde im Oktober 2023 ein Angebot für Dukovany 5+6 durch EDF, Westinghouse und Korea Hydro & Nuclear Power abgegeben. Die tschechische Regierung plant nun bis zum nächsten Jahr die Angebote auszuwerten und unterschriftsreife Verträge vorzulegen. Baubeginn sollte 2029 und Fertigstellung 2036 sein.

Heizung mit Kernenergie

Mit der Abwärme des Kernkraftwerks Temelin werden die Städte Tyn and Vltavou in 5 km Entfernung versorgt. Es wird auch die Stadt České Budějovice 24 km entfernt versorgt. Diese Fernwärmeleitung deckt 30% des Bedarfs der Stadt ab. Weitere Anschlüsse der vorhandenen Kernkraftwerke erscheinen nicht wirtschaftlich, da die Standorte früher bewußt von Siedlungen entfernt gebaut wurden. Das war die Angst vor Strahlung. Fernwärmeleitungen sind aber extrem kostspielig und große Entfernungen damit nur bedingt erschließbar. Außerdem steigen die Verluste proportional mit der Länge an.

Deshalb hat man eine Liste und eine Karte der vorhandenen Kohlekraftwerke und Heizwerke für eine Umstellung auf SMR (Small Modular Reactors) geeignete Anlagen erstellt. Es ergaben sich 45 Standorte, die die Kriterien erfüllen (mindestens 1000 to Dampf für Fernwärme und 1,5 TWh elektrische Energie bei mindestens 50% Anteil Kohle, Anschlüsse an 400 kV bzw. 110 kV vorhanden).

An dieser Stelle ist es wichtig, den grundsätzlich verschiedenen Ansatz in Deutschland und Tschechien für die Versorgung einer modernen Volkswirtschaft zu verdeutlichen:

  • In Deutschland hat man sich für die zentrale Lösung entschieden. Man macht aus Nord- und Ostsee einen riesigen Industriepark mit nicht absehbaren Folgen für Flora und Fauna. Zwangsläufig muß man die elektrische Energie mit „Stromautobahnen“ – welch treffender Ausdruck für diese Schneisen in der Natur – über hunderte Kilometer zu den Verbrauchern transportieren. Dort soll dann elektrisch geheizt werden, unter Verwendung von Wärmepumpen.
  • In Tschechien versucht man mit der Energieproduktion möglichst nahe an die Verbraucher heran zu rücken – kurze Wege, geringe Kosten und Verluste. Entscheidend ist aber vielmehr die direkte Nutzung von Wärme für z. B. die Heizung der Gebäude. Erst wird Strom produziert und anschließend mit der Abwärme geheizt (Kraft-Wärme-Kopplung, KWK). Immer noch das überlegene Prinzip der Energieausnutzung. Viel geringerer Primärenergie-Einsatz als bei dem umständlichen Weg der Luft-Wärmepumpen ausgerechnet an kalten Wintertagen. Neben geringerer Umweltbelastung ergeben sich auch wesentlich geringere Kosten als bei der „elektrischen Heizung“ mit dem teuren Windstrom (Sonne ist in unseren Breiten im Winter eh zu vernachlässigen). Man verwendet vorhandene Gebäude (kein teuerer Umbau nötig) und das vorhandene Fernwärmenetz weiter. Man stelle sich bloß mal die schöne Altstadt von Prag mit Styropor verpackt vor. Viele Bürger in Deutschland sind sich wahrscheinlich noch gar nicht bewußt, welcher Irrsinn durch die „Energiewende“ noch auf uns zu kommt.

Sicherheit

Je näher man an Städte rückt, um so geringer muß die Wahrscheinlichkeit einer radioaktiven Freisetzung sein. In diesem Sinne müssen solche Reaktoren über passive Sicherheitseinrichtungen verfügen. Sie müssen besonders einfache Konstruktionen sein. Was man nicht hat, kann auch nicht kaputt gehen oder im Ernstfall versagen. Um gleich mit dem Unfug einer absoluten Sicherheit aufzuräumen: Es wird immer Störfälle bei jeder Technik geben, für den Ingenieur ist nur die Häufigkeit und der resultierende Schaden relevant. Risiko ist die nicht vom Nutzen trennbare Kehrseite. Man kann leicht den Flugzeugabsturz eines startenden Jumbo auf ein vollbesetztes Fußballstadion konstruieren (das Berliner Olympiastadion lag nahezu in der Einflugschneise des Flughafen Tegel). Soll man deshalb Länderspiele oder Flugzeuge verbieten?

Alle SMR auf der Basis von Leichtwasserreaktoren (Druckwasser- oder Siedewasserreaktoren) sind so konzipiert, daß auch bei schwersten Unfällen die Auswirkungen auf das „Firmengelände“ beschränkt bleiben. Ein schwerer Störfall würde damit genauso ablaufen, wie zig Brände in Industrieanlagen in Großstädten: Schließen sie die Fenster und lassen sie die Feuerwehr ihre Arbeit machen… Wem dieses Risiko in Abwägung mit den Annehmlichkeiten (Arbeitsplätze, Kulturangebot etc.) einer Großstadt immer noch zu groß ist, bleibt der Einödhof als Lebensgrundlage. Allerdings kann man ihm auch dort nicht absolute Sicherheit garantieren, es bleiben Naturkatastrophen, ein Meteoriteneinschlag, Krieg und vieles mehr.

Spätestens seit den Störfällen in Harrisburg (Druckwasserreaktor) und selbst in Fukushima (Siedewasserreaktor) hat sich gezeigt, daß schwerste Störfälle bei Leichtwasserreaktoren ohne direkte Todesfälle ablaufen. Für „Panik-Tote“ aus Strahlenangst sind einzig und allein die Propagandaabteilungen der einschlägigen politischen Kampforganisationen verantwortlich. Bei allen neuen Reaktoren der sog. Generation III+ sind solche Störfälle bereits technisch ausgeschlossen. Die geplanten SMR auf der Basis von Leichtwasserreaktoren sind noch einmal um Größenordnungen „sicherer“. So waren die Siedewasserreaktoren in Fukushima die 2. Generation, der SMR von GE Hitachi ist die 10. Generation: Jahrzehnte der Forschung und Entwicklung und Betriebserfahrung fließen hier ein.

Der Zeithorizont

Tschechien scheint fest entschlossen, vorhandene Kohlekraftwerke durch SMR zu ersetzen. Man verfügt über eine gute kerntechnische Industrie (Skoda etc.), Forschungs- und Ausbildungseinrichtungen und neben Jahrzehnten Betriebserfahrungen über eine zur Kernenergie positiv eingestellte Bevölkerung. Die Voraussetzungen sind erfüllt, trotzdem ist Zeit notwendig. Tschechien ist ein kleines Land mit nicht einmal 10 Millionen Einwohnern und deshalb begrenzten Mitteln. Kooperation ist deshalb angesagt. Man unterhält bereits enge Kontakte mit Rolls&Royce (Druckwasserreaktor mit bis zu 440 MWel) als europäischem Partner und GE Hitachi (Siedewasserreaktor mit 320 MWel) für USA und Kanada.

Ein Gedanke hinter den SMR ist die Kosteneinsparung durch Serienproduktion. Nun sind aber Kernkraftwerke keine Konsumgüter, sondern bestenfalls Flugzeuge. Man muß deshalb die möglichen Stückzahlen im Auge behalten. Wenn man in dieses Geschäft einsteigen will, müßte man schon sehr viel Kapital in die Hand nehmen um eigene Modelle zu entwickeln und die dafür notwendigen Fertigungsanlagen aufzubauen. Für ein so kleines Land wie Tschechien eher unmöglich. Bleibt die Lizenz von einem namhaften Hersteller zu erwerben. Dann müßte man aber immer noch so große Stückzahlen haben, daß sich der Aufbau einer eigenen Fertigung lohnt. Für ein so kleines Land wie Tschechien scheint daher eine möglichst enge Kooperation mit wenigen Anbietern als der sinnvollste Weg. Man beschränkt sich auf die Produktion bestimmter Komponenten, aber dafür indirekt für den gesamten Weltmarkt. Gerade bei diesem Modell ist Geschwindigkeit ausschlaggebend. Wer von Anfang an dabei ist, hat den größten Einfluß. Später in einen etablierten Markt eindringen zu wollen ist immer kostspielig. Wie schnell sich „Platzhirsche“ international herausbilden, ist aus dem Computer und Smartphone Geschäft hinlänglich bekannt. Hätte sich Microsoft nicht an die große IBM ran gehängt, würde heute kaum ein Mensch den Namen Bill Gates überhaupt kennen.

Besonders wichtig ist für Tschechien der Nachbar Polen, der ähnliche Pläne verfolgt. Dort drückt der Kohleausstieg ebenfalls. Zusammen wären über 100 SMR-Projekte denkbar. Das wäre der Nukleus für eine schlagkräftige kerntechnische Industrie im gesamten Osten Europas. Neben den (gut bezahlten) Arbeitsplätzen für Bau und Betrieb täte sich noch ein weiteres Exportprodukt auf: Die Lieferung von preisgünstig und bedarfsgerecht vorhandener elektrischer Energie. Niemand in Europa hat ein Interesse, daß sich Deutschland in ein mittelalterliches, deindustrialisiertes Land zurück entwickelt. Bayern könnte der erste Großkunde sein. Strom aus tschechischen Kernkraftwerken ist auf jeden Fall günstiger und zuverlässiger als Windstrom aus der Nordsee. Bayern ist auch (noch) nicht arm. Bayern könnte sinnvoll in Tschechien investieren. Sinnvoller jedenfalls, als sich von den Träumen eines Kinderbuchautors und seiner Höflinge verführen zu lassen.

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Zum Verständnis der Sonne im Klimawandel

geschrieben von Admin | 20. Februar 2024

Von Nicola Scafetta

Obwohl die Sonne fast die gesamte für die Erwärmung des Planeten benötigte Energie liefert, wird ihr Beitrag zum Klimawandel nach wie vor weitgehend in Frage gestellt. In vielen empirischen Studien wird behauptet, dass sie einen erheblichen Einfluss auf das Klima hat, während andere (oft auf der Grundlage globaler Klimasimulationen am Computer) behaupten, dass sie nur einen geringen Einfluss hat.

Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) unterstützt die letztgenannte Ansicht und schätzt, dass fast 100 % der beobachteten Erwärmung der Erdoberfläche von 1850-1900 bis 2020 durch vom Menschen verursachte Emissionen verursacht wurde. Dies ist als die Theorie der anthropogenen globalen Erwärmung (AGWT) bekannt.

In einer neuen Studie, die in Geoscience Frontiers veröffentlicht wurde, habe ich mich mit diesem wichtigen Paradoxon befasst. Das Rätsel scheint sich aus zwei Gruppen von Unsicherheiten zu ergeben: (i) die historischen Jahrzehnte und langfristigen Schwankungen der Sonnenaktivität sind unbekannt; (ii) die Sonne kann das Klima der Erde durch verschiedene physikalische Mechanismen beeinflussen, von denen viele nicht vollständig verstanden werden und in den GCMs nicht existieren.

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Abbildung 1: (A) Anthropogene (blau) und vulkanische (orange) effektive Strahlungsantriebsfunktionen, die von den CMIP6-GCMs angenommen werden. (B) Mögliche solare effektive Strahlungsantriebsfunktionen. Quelle: Geoscience Frontiers (2023). DOI: 10.1016/j.gsf.2023.101650

Es ist wichtig zu wissen, dass die AGWT ausschließlich auf Computersimulationen globaler Klimamodelle (GCMs) basiert, die Aufzeichnungen der Gesamtsonneneinstrahlung (TSI) mit sehr geringen multidekadischen und langfristigen Schwankungen verwenden. Dasselbe Modell geht auch davon aus, dass die Sonne das Klimasystem nur durch Strahlungsantriebe wie die TSI beeinflusst, obwohl es Hinweise darauf gibt, dass auch andere solare Prozesse, die mit der magnetischen Aktivität der Sonne zusammenhängen (Sonnenwind, kosmische Strahlung, interplanetarer Staub usw.), das Klima beeinflussen.

Die Aufzeichnungen der Gesamtsonneneinstrahlung (TSI)

Dekadische und langfristige Veränderungen der historischen Sonnenaktivität sind unbekannt, da die Gesamtsonneneinstrahlung (TSI), die die Erde erreicht, nur von Satelliten genau gemessen werden kann, und diese Aufzeichnungen sind erst seit 1978 verfügbar. Diese Daten sind jedoch nach wie vor umstritten, da sich je nach Kombination und Verarbeitung der Aufzeichnungen verschiedener Versuchsteams unterschiedliche Trends ergeben.

Veränderungen der Sonnenaktivität über längere Zeiträume werden mit Hilfe einer Reihe von Proxies modelliert (z. B. Sonnenfleckenaufzeichnungen, Fakulae-Aufzeichnungen, kosmogene 14C- und 10Be-Aufzeichnungen usw.). Die Definition von Proxy-Modellen ist unsicher, was dazu führt, dass die wissenschaftliche Literatur eine Vielzahl von TSI-Rekonstruktionen liefert, die sich sowohl in ihren säkularen Trends als auch in ihrer multidekadischen Modulation stark voneinander unterscheiden.

Ich habe mehrere TSI-Proxy-Modelle kombiniert und ihre effektiven solaren Strahlungsantriebsfunktionen für Klimastudien bewertet. In Abbildung 1 werden sie zusammen mit den effektiven Vulkan- und anthropogenen Strahlungsantrieben verglichen. Die in Abb. 1B dargestellten effektiven solaren Strahlungsantriebsfunktionen unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht.

Die derzeit in den CMIP6-GCM-Simulationen verwendete solare Antriebsfunktion (grün) ist seit etwa 200 Jahren nahezu konstant geblieben und hat darüber hinaus von 1970 bis 2020 schrittweise abgenommen. Unter Verwendung dieses TSI-Datensatzes konnten die CMIP6-GCMs daher nur zu dem Schluss kommen, dass die Sonne fast keinen Teil der seit der vorindustriellen Periode (1850-1900) beobachteten Erwärmung erklären kann, insbesondere nicht die von 1980 bis 2020 beobachtete.

Im Gegenteil, die anderen drei TSI-Aufzeichnungen (rot, gelb und schwarz) zeigen eine multidekadische Oszillation sowie einen deutlich ansteigenden säkularen Trend, der eng mit den in den Aufzeichnungen der Gesamtoberflächentemperaturen beobachteten Veränderungen korreliert ist.

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Abbildung 2: (A) HadCRUT5 globale Oberflächentemperatur im Vergleich zum CMIP6-GCM-Ensemble-Durchschnitt. (B) HadCRUT5-Oberflächentemperatur im Vergleich zur vorgeschlagenen empirischen Modellierung des Klimas unter Verwendung des alternativen Sonnenmodells. Quelle: Geoscience Frontiers (2023). DOI: 10.1016/j.gsf.2023.101650

Modellierung der Auswirkungen der Änderung der Gesamtsonnenaktivität (TSA) auf das Klima

Die Wirkung der Gesamtsonne auf das Klima kann nicht nur anhand der TSI-Antriebsfunktionen bewertet werden, da beispielsweise behauptet wird, dass alternative sonnenbezogene Mechanismen die Wolkenbedeckung direkt beeinflussen. Da die Physik solcher Mechanismen jedoch noch nicht ausreichend verstanden ist, können sie in den derzeitigen GCMs nicht berücksichtigt werden. Sollte sich jedoch zeigen, dass ihr Einfluss groß ist, werden die derzeitigen GCMs für die Modellierung des Klimawandels ungeeignet sein.

Ich habe dieses Problem angegangen, indem ich davon ausging, dass die gegebenen TSI-Aufzeichnungen Stellvertreter für die gesamte Sonnenaktivität (TSA) sind, und ich habe eine empirische Methode zur Bewertung des TSA-Effekts angewandt, indem ich seinen optimalen Klima-Fingerabdruck zusammen mit den von den anthropogenen und vulkanischen Strahlungsantriebsfunktionen, die von den CMIP6-GCMs übernommen wurden, erzeugten Fingerabdrücken bewertet habe.

Das Modell reproduziert die Ergebnisse der CMIP6-GCMs, wenn ihre ursprünglichen Antriebsfunktionen unter ähnlichen physikalischen Bedingungen angewendet werden. In diesem Fall betrug die Gleichgewichts-Klimasensitivität (ECS) 1,4°C-2,8°C, was mit der CMIP6-GCM-Gruppe mit niedriger ECS kompatibel ist. Das bedeutet, dass etwa zwei Drittel der aktuellen GCMs (deren ECS zwischen 1,8°C und 5,7°C schwankt) die anthropogene Erwärmung überbewerten, wie andere aktuelle Studien bestätigt haben.

Werden jedoch die vorgeschlagenen solaren Aufzeichnungen als TSA-Proxies verwendet und wird zugelassen, dass sich die klimatische Empfindlichkeit gegenüber diesen Aufzeichnungen von der klimatischen Empfindlichkeit gegenüber Strahlungsantrieben unterscheidet, wird ein viel größerer solarer Einfluss auf den Klimawandel festgestellt, zusammen mit einem deutlich geringeren Strahlungseffekt. In diesem Fall liegt der ECS bei 0,9°C-1,8°C, mit einem Mittelwert von etwa 1,3°C. Dies bedeutet, dass die vom Menschen verursachte Erwärmung stark überschätzt wird.

Abb. 2 vergleicht den HadCRUT5-Datensatz der globalen Oberflächentemperatur mit (A) dem CMIP6-GCM-Ensemblemittelwert und (B) dem Energiebilanzmodell unter Verwendung eines vorgeschlagenen TSA-Modells, das den TSI-Datensatz der GCMs mit geringer säkularer Variabilität nicht verwendet. Die in Abb. 2A dargestellte GCM-Simulation erwärmt sich monoton (grüne Skizze). Im Gegensatz dazu zeigt das in Abb. 2B dargestellte Modell ein oszillierendes Muster, das sich um einen Erwärmungstrend herum entwickelt und die klimatischen Aufzeichnungen viel genauer wiedergibt.

Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass etwa 80 % des solaren Einflusses auf das Klima nicht allein durch den TSI-Antrieb, sondern vielmehr durch andere Sonne-Klima-Prozesse (z. B. durch eine solare magnetische Modulation der kosmischen Strahlung und anderer Teilchenflüsse und/oder andere) verursacht werden könnten. Diese alternativen Mechanismen müssen gründlich untersucht und physikalisch verstanden werden, bevor vertrauenswürdige GCMs erstellt werden können, die den Klimawandel korrekt interpretieren und zuverlässige Prognosen für die Zukunft erstellen.

Dieser Beitrag ist Teil des Science X Dialogs, in dem Forscher über die Ergebnisse ihrer veröffentlichten Forschungsartikel berichten können. Besuchen Sie diese Seite, um Informationen über den ScienceX Dialog zu erhalten und zu erfahren, wie Sie daran teilnehmen können.

Paper: Nicola Scafetta, Empirical assessment of the role of the Sun in climate change using balanced multi-proxy solar records, Geoscience Frontiers (2023). DOI: 10.1016/j.gsf.2023.101650

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Nine Mile Point produziert Wasserstoff

geschrieben von Admin | 20. Februar 2024

Die erste Demonstrationsanlage der 1-MW-Klasse einer Proton exchange Membrane (PEM) Elektrolyse zur Herstellung von „Violettem Wasserstoff“ aus Kernenergie, hat im Kernkraftwerk Nine Mile Point ihren Betrieb aufgenommen.

Von Dr. Humpich

Nine Mile Point

Das KKW besteht aus zwei Siedewasserreaktoren mit 620 MWel bzw. 1369 MWel. Block 1 (BWR/2) wurde erstmalig 1969 kritisch und Block 2 (BWR/5) 1987. Die verlängerte Betriebsgenehmigung läuft für Block 1 voraussichtlich bis August 2029 und für Block 2 voraussichtlich bis Oktober 2046. Das Kraftwerk wird mit Wasser aus dem Lake Ontario gekühlt. Es liegt in Oswego, im Bundesstaat New York und ist im Besitz von Constellation.

Eigentlich ist die Installation einer Elektrolyse in einem KKW nichts besonderes: Es steht ausreichend elektrische Energie zur Verfügung, es gibt eine Wasseraufbereitung und es ist Fachpersonal und Infrastruktur vorhanden. Sollte es tatsächlich einen Ansturm auf Wasserstoff geben, stehen die KKW der Welt bereit. Betrachtet man z. B. Frankreich, stehen sie als „Tankstellen“ im ganzen Land zur Verfügung – anders, als irgendwelche Anlagen im Meer, für die erstmal eine Transportkette aufgebaut werden muß. Für die Betreiber von KKW ist es einfach nur eine zusätzliche Einnahmequelle – letztendlich reduziert auf die Frage: Was bringt mehr Gewinn, Strom oder Wasserstoff? Betrachtet man Nine Mile Point, gibt es auch sicherheitstechnisch kein Problem. Der Elektrolyser besteht aus handelsüblichen Containern am Rande des Kraftwerksgeländes. Realisierung in wenigen Monaten möglich.

Es verwundert deshalb nicht, daß Constellation bis 2025 900 Millionen USD in die Wasserstoffproduktion durch Kernenergie stecken will. Constellation (ehemals Exelon Generation) ist Eigentümer und Betreiber der größten Flotte kommerzieller Kernreaktoren in Amerika. Das Unternehmen besitzt und betreibt 21 Kernreaktoren. In Zusammenarbeit mit verschiedenen öffentlichen und privaten Einrichtungen will man regionale Produktions- und Verteilzentren für Wasserstoff aufbauen.

Weitere Projekte

Energy Harbor wird noch in diesem Jahr in seinem Kernkraftwerk Davis-Besse in Ohio mit der Herstellung von Wasserstoff beginnen. Man hat dafür die „Great Lakes Clean Hydrogen Partnership“ gegründet (Energy Harbor, Linde, University of Toledo and GE Aerospace). Diese Region im Mittleren Westen wurde ausgewählt, weil es ein Verkehrsknoten ist und ein Industriestandort mit mehrere Werften etc. – sprich, hier gibt es potentielle Nachfrage. Das Energieministerium plant mit seinem H2Hubs (DOE’s Regional Clean Hydrogen Hubs programme, or H2Hubs) 6 bis 10 solcher Zentren für „sauberen Wasserstoff“ in den USA anzuschieben. Es nimmt dafür rund 8 Milliarden USD in die Hand.

Der vielleicht nächste Schritt, ist bereits im Kraftwerk Prairie Island von Xcel Energy in Bau. Dort wird ein Elektrolyseur auf Feststoffbasis von Bloom Energy errichtet. Bei diesem Verfahren wird im Gegensatz zu Polymer-Elektrolyt-Membranen oder Alkali mit heißem Dampf gearbeitet. Dadurch kann ein Teil der notwendigen (wertvollen) elektrischen Energie durch (minderwertige) Abwärme ersetzt werden – beides ist in jedem Kernkraftwerk in großen Mengen vorhanden.

Noch einen Schritt weiter geht man im Kernkraftwerk Palo Verde. Dort will man nicht nur Wasserstoff herstellen, sondern auch durch verfeuern in einer Gasturbine bzw. in Brennstoffzellen zur Abdeckung von Spitzenlast einsetzen. Im Sonnengürtel der USA inzwischen eine zwingende Notwendigkeit.

In GB wurde das Bay Hydrogen Hub Projekt gestartet. Es soll die britische Asphalt- und Zementindustrie „dekarbonisieren“. Zu diesem Zweck soll im Kernkraftwerk Heysham 2 eine SOEC (solid oxide electrolysis) Anlage errichtet werden. Sie soll Wärme und elektrische Energie des Advanced Gas-cooled Reactor verwenden.

Lassen wir die Zahlen sprechen

Dank Nine Mile Point liegen jetzt Zahlen auf dem Tisch: Die Anlage produziert aus 1,25 MWel Strom 560 kg Wasserstoff pro Tag. Wasserstoff hat einen Heizwert Hi von 33,3 kWh/kg und einen Brennwert Hs von 39,4 kWh/kg. Technisch kann man nur den Heizwert Hi nutzen, da die Kondensationswärme des gebildeten Wasserdampfs mit dem Abgas durch den Schornstein geht. Eine einfache Umrechnung zeigt nun, daß man aus den 1250 kW lediglich maximal 777 kW (Hi) bzw. 919 kW (aber nur in einem sehr guten Brennwertkessel, da Hs) zurückgewinnen kann. Das ergibt einen Energetischen-Wirkungsgrad von 62% bzw. 74% als theoretische Obergrenze. Damit haben wir schon den ersten Taschenspielertrick der „alternativen Energetiker*Innen“ erkannt: Will man elektrische Energie großtechnisch aus dem erzeugten Wasserstoff zurück gewinnen, sind an dieser Stelle schon 38% unwiederbringlich weg. Will man zeitweise (Dunkelflaute) Strom erzeugen, kommen noch der Wirkungsgrad der Gasturbine (≈40%), eines Großdiesels (≈50%) etc. hinzu. Technisch kann man kaum mehr als 1/4 der eingesetzten elektrischen Energie wieder zurück gewinnen. Setzt man Wasserstoff als Ersatz für Erdgas in der Heizung ein, könnte man wenigstens 2/3 zurück gewinnen. Alles ohne Transport und Speicherung wohl gemerkt.

Aber der Wind schickt doch keine Rechnung

Sicher nicht, aber die Uranader übrigens auch nicht. Beide Energieformen sind so lange völlig wertlos, bis man sie durch Technik nutzbar macht und dazu sind Investitionen nötig. Dieser Kapitaleinsatz muß über das Produkt wieder eingefahren werden. Viel Produkt führt dabei automatisch zu kleinem Stückpreis – und hier wird die verzweifelte Lage der Schlangenölverkäufer der Wind- und Sonnenindustrie überdeutlich. Nehmen wir dieses Beispiel mal als Grundlage. Die Anlage hat allein eine Förderung von 5,8 Millionen USD erhalten. Über 5000 USD/kW für eine Elektrolyse ist sicher ein stolzer Preis. Wahrscheinlich wird es da noch eine steile Lernkurve geben. Aber nur mal so am Rande, dafür kann man auch gleich ein ganzes Kraftwerk bauen und erhält nicht nur den Energieträger. Wasserstoff ist halt eine Grundchemikalie und kein Brennstoff – und wird vielleicht auch nie einer werden.

Völlig absurd ist aber der Plan, man produziert Wasserstoff, wenn der Wind mal weht oder die Sonne scheint und lagert und transportiert ihn, um daraus bei Dunkelflaute wieder Strom zu machen. Sollte man tatsächlich die Chemikalie Wasserstoff, die heute fast ausschließlich aus Erdgas hergestellt wird (auch mit CO2 Abscheidung) ersetzen müssen, dann aber mit Sicherheit nicht durch „Grünen Wasserstoff“. Die dafür notwendigen Subventionen kann keine Volkswirtschaft in großem Maßstab dauerhaft aufbringen. Sehen wir uns die folgende Tabelle näher an:

Kategorien Volllaststunden [h/a]  Jahresproduktion
Wasserstoff [kg] 		 Faktor für Investition 
Kernkraftwerk (z. B. Nine Mile Point) 8760 204 370 1,00
einzelner Reaktor 7884 183 934 1,11
Wind offshore 4000 93 320 2,19
Wind onshore 1651 38 518 5,31
Photovoltaik 850 19 831 10,0

Das Jahr hat 8760 Stunden. In einem Kernkraftwerk könnte der Elektrolyseur theoretisch (keine Wartung oder Reparatur notwendig) stets in Betrieb sein, da immer Strom zur Verfügung steht. Bei einem einzelnen Reaktor verkürzt sich die theoretische Betriebszeit auf 90% (Brennstoffwechsel etc.). Bei Windmühlen auf dem Meer wird mit 4000 Volllaststunden gerechnet, bei Windmühlen auf dem Land mit 1651 Volllaststunden (gemessen nach Fraunhofer-Institut). Bei Photovoltaik mit nur noch 850 Volllaststunden (ebenfalls nach Fraunhofer). Das sind alles Werte aus Deutschland. Es soll nicht verschwiegen werden, daß diese Werte in den USA auf Grund der besseren geographischen Bedingungen zumindest bei der Sonneneinstrahlung (Texas liegt etwa auf der Breite der Sahara) erheblich besser sein können. Entscheidend ist nun die letzte Spalte der Tabelle: Definiert man die Investition in einem Kernkraftwerk mit 1,00, ergeben sich die Multiplikatoren für die notwendigen Investitionen bei Wind- und Sonne.

Bevor nun alle Schlangenölverkäufer gleich Schnappatmung bekommen:

  • Natürlich weht der Wind auch öfters mal schwach. Das ändert aber nichts an der erzeugten Energiemenge. Der Flatterstrom ist eher schädlich für jeden Elektrolyseur. Man denkt deshalb bereits über zusätzliche Batterien (weitere Kosten) nach, um die Produktion überhaupt stabil zu bekommen.
  • Ein Windpark hilft da gar nichts. Kein Wind – kein Strom. Wenn es auch für manche ideologisch kaum erträglich ist, 100 mal Null ist und bleibt Null.
  • Der vermeintliche Vorteil der Hohen See (mehr Wind) kehrt sich schnell zu einem Nachteil um: Es ist eine zusätzliche Meerwasserentsalzung nötig (frißt selbst sehr viel elektrische Energie) und eine Speicherung und ein Transport (Verdichtung oder Verflüssigung bei -252°C) sind zusätzlich erforderlich. Alles sehr kapitalintensiv und verursacht hohe zusätzliche Betriebskosten.

Eine Prognose gefällig? Wenn wir tatsächlich „Grünen Wasserstoff“ in Deutschland produzieren wollen, wird dieser mächtig schwarz werden (Kohlestrom, da keine KE und kein Erdgas politisch gewollt sind), damit wenigstens die Elektrolyse-Anlagen laufen können. Die Preise werden astronomisch hoch werden, sodaß sie für die Industrie subventioniert werden müssen, damit diese überhaupt auf dem Weltmarkt konkurrieren kann – Wasserstoff statt Rente? Man kann höchstens dem Michel solchen Wasserstoff für seine Heizung oder sein Auto aufs Auge drücken. Der soll ja sowieso den Gürtel enger schnallen.

Der Beitrag erschien zuerst auf dem Blog des Autors hier



Nir Shaviv – Die Sonne macht den Klimawandel

geschrieben von AR Göhring | 20. Februar 2024

Wie die Erdsonne unser Klima steuert, erklären Nir Shaviv und Henrik Svensmark, die fast zeitgleich unabhängig voneinander den Svensmark-Shaviv-Folgeeffekt entdeckten, wie wir ihn bei EIKE bezeichnen: Die kosmische Hintergrundstrahlung, Überbleibsel von Supernovae, trifft auf die obere Atmosphäre des Planeten und erzeugt so über einen komplizierten Prozeß Wolkenkeime.

Die Partikel – Strahlung der Erdsonne (verantwortlich u.a. für die Polarlichter) verdrängt nun einen Teil dieser kosmischen Partikel, was im Extremfall, nach einem coronaren Ausbruch, seit den 1950ern als Forbush-Effekt bekannt ist. Die Sonne bewirkt auf diese Weise – je nach momentaner eigener Strahlungsstärke – dass sich die Wolkenbedeckung durch Verminderung der Zahl der zu ihrer Bildung benötigten Keime vermindert.

Ergebnis, der genannte Folgeeffekt: Weniger Wolken reflektieren weniger Sonnenstrahlung zurück ins All, und so heizt sich die Atmosphäre auf. Tipp: die Internetseite von Nir Shaviv