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Im ersten Teil des Artikels sollen einige Begriffe geklärt werden, auf die wir uns im Zusammenhang mit den Erneuerbaren Energien einigen sollten. Der zweite Teil soll sich materialistisch mit der Kernenergie befassen. Im dritten Teil wird der Atomausstieg bewertet.

Teil I
Ist Energie erneuerbar?


Wenn wir an der aktuellen Debatte teilnehmen wollen, müssen wir uns mit den Naturwissenschaften befassen. Naturwissenschaft heißt: Die Gesetze der Natur erkennen und sie für die Gesellschaft nutzbringend anwenden. Der Nutzen liegt in der Einsparung von gesellschaftlicher Arbeitszeit – Wissenschaft und ihre Anwendung als Produktivkraft.

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Stromnetz – Lastkurve während eines Tages
Machen wir etwas Physik. Der wohl häufigste Begriff in der Debatte um die Energiewende ist die so genannte Erneuerbare Energie, die die Kernenergie und die fossilen Energien ersetzen soll.
Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Sie ist eine Bewegungsform der Materie. Die Arten der Bewegung lassen sich in Rechenformeln fassen, mit denen Physiker und Techniker hantieren.
Einer der wichtigsten Sätze der Physik ist der 1. Hauptsatz der Thermodynamik. (Wärmelehre)Er lautet: Energie kann weder aus dem Nichts gewonnen werden noch vernichtet werden.
Erweitert heißt das, die Summe der Energie in der Welt ist konstant.
Streng genommen heißt das auch, Energie kann nicht erzeugt werden, nicht erneuert werden, nicht regeneriert werden. Auch wenn das Letztere wissenschaftlich klingt, ist das ebenso Unsinn.
Energie kann demnach nur von einer Form in eine andere gewandelt werden. Energieformen sind die elektrische Energie, die Wärmeenergie, die mechanische Energie und die Kernenergie. Alle diese Formen lassen sich als Energie der Lage (potentielle) oder der Bewegung (kinetische) der Atome und ihrer Bausteine deuten.
Bei der Umwandlung geht ein Teil der Energie Wege, die nicht erwünscht sind, aber ebenfalls einem Naturgesetz unterliegen.
Der 2. Hauptsatz besagt: Wärme kann nicht vollständig in mechanische Energie umgewandelt werden.
Ein Teil strebt immer zu niedrigerer Temperatur.
Wir sprechen dann von Verlustwärme in einem Prozess. (Aufmerksame Leser werden über diesen Begriff stutzen. Er ist aber gebräuchlich. Energie kann nicht verlustig gehen. Es ist also nicht oder nur unter großem Aufwand nutzbare Wärme, kurz Abwärme gemeint.)

Sauber, proper und problemlos: Erneuerbare Energien

Dieser moderne und falsche Begriff beschreibt teilweise sehr alte Formen der Energieumwandlung.1
Bevor wir uns ihnen zuwenden, um sie zu prüfen für die Zwecke unserer Gesellschaft, müssen wir uns noch einen Begriff aneignen, der für die Energiedebatte wichtig, ja grundlegend ist.
Betrachten wir eine hochindustrialisierte Gesellschaft.
Um deren Betrieb aufrecht zu erhalten mithilfe elektrischer Energie, die bis in das letzte Dorf gebracht werden kann, bedarf es einer Grundlastversorgung. Das heißt, dass diese Last im Netz nie unterschritten wird.
Die Hauptverbraucher in unserer Gesellschaft sind die industriellen Erzeuger von Stahl und Eisen, Aluminium, Papier und chemischer Produkte. Ein Großverbraucher ist auch die Bahn. Und es sind nicht die „Haushalte”, die immer als Bezugsgröße angeführt werden!2
Die Grundlast beträgt etwa 40% des Gesamtbedarfs. Das sind in Deutschland 45 GW (1 Gigawatt = 106 Kilowatt), bei Spitzen von 80 GW elektrischer Leistung.
In Deutschland wird die Grundlastversorgung derzeit zur Hälfte aus Kohle- und Gaskraftwerken und zur anderen Hälfte aus Kernkraftwerken (KKW) geliefert. Diese Grundlastkraftwerke müssen also Dauerbetrieb gewährleisten!
Die griffige Forderung der Anti-AKW-Bewegung ist, die so genannten Atomkraftwerke sofort abzuschalten. Weiter wird behauptet, der gesamte Energiebedarf der BRD ließe sich mit den Erneuerbaren Energien bewältigen.
Diese Energieformen wie Sonne und Wind machen zur Zeit 17 – 20% des Bedarfs aus.
Nochmal muss betont werden: Diese Erneuerbaren Energien müssten dann auch langfristig die Grundlast absichern können. Es sei denn, man begibt sich auf die Produktionsstufe des Müllers, der nur bei Wind mahlen konnte. Ein moderner Müller könnte allerdings seine PV-Anlage einschalten – wenn die Sonne scheint ...

Energiemix und Staublunge

Nun wird ein Energiemix vorgeschlagen als Überbrückung, bis alles durch Erneuerbare Energien versorgt werden kann.
So ein Energiemix soll die Kohle vorerst weiter nutzen, wenn die CO2-Emission, also der Ausstoß von Kohlendioxyd, verhindert werden kann. Dazu wird das Endlagern von CO2 in Gesteinshöhlen erprobt. Das dafür nötige CCS-Verfahren (Carbon Dioxide Capture & Storage) stammt aus den USA und ist in industriellem Maßstab noch nicht verfügbar. Die Errichtung eines Versuchskraftwerks in Brandenburg wurde wegen des erwarteten Widerstands von Vattenfall aufgegeben.
Das CCS-Verfahren verschlechtert den sowieso mäßigen Wirkungsgrad der Kohleverbrennung, weil vor dem Endlagern die Verflüssigung des CO2 nötig ist.
Das tödliche Risiko besteht im Austritt von CO2 aus den Kavernen – das Gas ist farblos, leichter als Luft und verdrängt unser Atemgas.
Der Wirkungsgrad ist ein weiterer Begriff, der im Lauf unserer Betrachtung eine wichtige Rolle spielt. Dieser technische Kennwert hat das Zeug zu einem veritablen gesellschaftlichen Faktor!
Er gibt an, wie effektiv die zugeführte Leistung in einem gegebenen Prozess genutzt wird.
Der Wirkungsgrad ist der Quotient aus abgeführter Leistung und zugeführter Leistung und ist nach dem 2. Hauptsatz immer kleiner als 1 bzw. kleiner als 100 Prozent.3
Was uns an diesen Kohlekraftwerken aber vor allem stören sollte: Wollen wir, dass australische, chinesische, türkische Kumpel weiterhin unter Tage müssen, um sich Staublungen zu holen? Der Abbau von 1.000 t Kohle bedeutet trotz weitgehender Automatisierung ein Menschenjahr schuften.
Und zuletzt: Die fossilen Energieträger Kohle wie auch Erdöl und Erdgas sind Rohstoffe, die zu schade sind, um mit geringem Wirkungsgrad von 30 % verheizt zu werden. Sie werden besser eingesetzt in wichtigen Gebieten der Chemie –Stichworte: Gesundheit, Kunststoffe, Ersatz von Stahl.
Das Abschalten der KKW, die zur Zeit zusammen mit den fossilen Energien die Grundlast sichern, wird die Gier des deutschen Imperialismus nach Gas, Öl und Kohle vermehren. Dafür sprechen die konkurrierenden Pipelines, die soeben aus Asien nach Europa vorangetrieben werden.
Das Abschalten ist übrigens keine Switch-and-go Angelegenheit. Jahrelang muss die Gesellschaft die Kosten und die Arbeitszeit aufbringen, um so ein KKW still zu legen. Der Betrieb muss aufrecht erhalten werden, um die immer noch entstehende Zerfallsenergie von etwa 10% als Wärme abzuführen. Acht deutsche KKW stehen vor dem Rückbau, welcher je Einheit Kosten von einer Milliarde Euro verursachen wird.
Kommen wir zu den so genannten alternativen Energiequellen (besser: Wärmequellen!), von denen wir schon wissen, dass sie nicht erneuerbar sind.
Die Sonnenstrahlung ist die wichtigste Wärmequelle unseres Planeten. Physikalisch ist die Sonne ein Kernreaktor. Wir werden sehen, sie ist der Prototyp eines Fusionsreaktors. Auch sie ist nicht erneuerbar: Unsere Sonne verliert täglich Millionen Tonnen Masse als Strahlung in den Weltraum, und sie schaltet sich leider in vier Milliarden Jahren selbst ab.
Die Photovoltaik (PV), also die Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie, spielt eine große Rolle in den laufenden Diskussionen. Wohl, weil die Anlagen überall im Umland die Dächer und die Äcker zieren. Mit einem Wirkungsgrad von 10 – 14%.
Auch diese Technologie nutzt eine Jahrzehnte alte Erkenntnis. Photonen (Welleneigenschaft des Lichts) setzen an der Atomschale von geeigneten Elementen (sog. Halbleitern) Elektronen frei – Spannung entsteht.
Diese Technologie mag sich im Weltraum bewährt haben, aber ist sie deswegen fortschrittlich?
Dazu ein Vergleich. Auf der Fläche einer PV-Anlage kann in einem flächengleichen KKW 10 mal soviel Strom gewonnen werden. Die PV-Zellen mögen immer billiger werden, aber der Boden ist eben begrenzt.
Riesige thermische Solaranlagen sollen nun in die Wüsten Nordafrikas gestellt werden. Das Desertec-Projekt ist keine PV-Technik, sondern eine andere Form der Umwandlung: Im Brennpunkt von Parabolspiegeln läuft Öl in Leitungen, es wird auf 400 Grad Celsius erhitzt und treibt über Wärmetauscher Dampfturbinen. Der erwartete Systemwirkungsgrad soll 15% betragen. Er ist vergleichbar dem einer Dampfmaschine. Aber spielt Landschaftsverbrauch in der Wüste denn eine Rolle? So mögen Siemens und andere Desertec-Konsorten denken. Jedoch ein Menschheitsziel wird damit in Frage gestellt: die Fruchtbarmachung der Wüstengebiete.
Ein imperialistisches Projekt ist das letztendlich, über fremden Boden wird schon verfügt und geplant in den Metropolen. Der Strom soll nach Europa geleitet werden. Nicht ganz zufällig werden in Nordafrika prowestliche Regimes forciert, wie auch immer die zustande kommen. Solange wir mit den Völkern Afrikas nicht verhandeln können über den gegenseitigen Nutzen, müssen wir gegen Desertec sein.
Desertec ist übrigens ein imperialistisches Projekt, das schon auf dem Papier fault. Solar Millenium, einer der Konsortialpartner, hat sich zu Tode spekuliert. Ferrostaal, eine ehemalige MAN-Tochter, ist nach einem Korruptionsskandal um U-Boote an Griechenland in einem Handelskonzern untergetaucht.

20.000 Windräder
Eine andere Umwandlung der Sonnenenergie – in Verbindung mit der Erdrotation – ist die Windkraft.
Dazu einige Zahlen: Ein Windrad liefert 2 Megawatt elektrischer Leistung, was 1.000 Waschmaschinen entspricht; ein Großkraftwerk liefert 1 GW, also das 500fache.4
Ein diskutiertes Ziel ist, in Deutschland ein Drittel des benötigten Stroms zu erzeugen. Dafür müssen 20.000 Windräder auf Ackerflächen oder in die Nordsee gestellt werden. Diese Flächen werden der Nahrungsproduktion entzogen.
Diese kleinteilige Stromgewinnung erfordert 20.000 kleine Umspannwerke, denn jedes Windrad braucht eines, um den Strom in ein Fernnetz einzuspeisen. Mit entsprechend geringem Wirkungsgrad – warum?
Es sind mehrere Wandlungen nötig: Der Generator erzeugt Wechselstrom, der gleichgerichtet werden muss. Das ist die Voraussetzung, um in einem weiteren Wandler endlich technischen Wechselstrom zu gewinnen, der kompatibel mit dem Netz ist. (Ähnliches gilt auch für die PV-Anlagen auf Dächern und Äckern.) Die Wirkungsgrade aller Wandler multipliziert vermindern den Systemwirkungsgrad.
Große, zentrale Maschinen und Systeme haben bei gleichem Wirkprinzip einen ungleich besseren Wirkungsgrad. Ein Großgenerator hat einen solchen von 98 %, ein Großtransformator traumhafte 99 % – alle im Leistungsbereich von 1.000 MW, was heutigen Großkraftwerken entspricht. Zum Vergleich hat der bekannte Fahrraddynamo nur einen Wirkungsgrad von 40%, das ist Ergebnis nicht nur des 2. Hauptsatzes, sondern auch verschiedener Gesetze der Elek­trodynamik. Gegen die kann man nicht demon­strieren.5
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1.100 MVA – Maschinentransformator, Braunkohlekraftwerk Lausitz
Wir hören, dass 3.000 km neuer Netze nötig werden, mit den entsprechenden Strommasten, um die neuen Energien zu verteilen. Verkabelung wäre möglich, wie das Beispiel Dänemarks beweist. Die unterirdische Variante ist aber fünfmal so teuer, was den Profit der Netzbetreiber schmälert.
Warum braucht Windenergie überhaupt Hochspannungsnetze? Die Übertragungsverluste sind um ein Vielfaches geringer – eine Erkenntnis so alt wie die Elektrifizierung! Solche Netze sind auch zur Verteilung bei der Windenergie nötig, um die systembedingten Schwankungen auszugleichen. Erinnern wir uns an die Anforderung der Grundlastversorgung.
Dieser Schwankungen sind sich auch die Verfechter der Windenergie bewusst. Fieberhaft wird nach Speichermöglichkeiten gesucht. Ohne näher darauf einzugehen: Sie sind alle nicht in industriellem Maßstab verfügbar.
Was sehr fortschrittlich klingt, ist das angedachte Smart Grid, ein kluges Netz also, allerdings sehr komplex. Computergesteuert soll der Strom dorthin geleitet werden, wo gerade kein Wind weht oder Wolken ziehen. Betreiber von PV-Anlagen könnten sogar mit ihrem Strom makeln, wenn sie zu viel davon haben. Womit wir beim Tante-Emma-Laden der Energie sind.
Die Kosten des Ersatzes durch Erneuerbare Energien werden auf die Gesellschaft über die Stromkosten abgewälzt, aber durch diesen Ersatz haben wir noch kein einziges Kilowatt gewonnen.
Die geplanten zigtausend Windräder geben eine Vorstellung von den Problemen, die die geforderte und so populäre Dezentralisierung mit sich bringt. Es bedeutet riesigen Mehraufwand, um zu einem gemeinsamen Netz, zu einer gesellschaftlichen Art und Weise der Energieverteilung zu kommen. Mit der Dezentralisierung begeben wir uns auf die Stufe der Kirchturmpolitiker. „Wir müssen Energie dort erzeugen, wo sie gebraucht wird”, fordert Helmut Brunner, der bayerische Agrarminister. Also Energie bereit zu stellen, soweit der Blick vom Kirchturm reicht. Der Blick ist gerichtet auf die eigene Sach’, aufs Hoamatl ...
Da wir schon auf dem flachen Land sind, noch ein Blick auf die so genannte Bioenergie. Die Sonne war ja die Quelle der fossilen Brennstoffe. Heute soll sie für schnell wachsende Rohstoffe wie z.B. Mais sorgen. Denken wir an die stinkenden Rapsfelder für den Biosprit. Denken wir an dezentrale Biokraftwerke, die den letzten Kuhfladen einsammeln. Die Energiebilanz ist auch wie bei der Windenergie zu machen. Der Systemwirkungsgrad liegt bei 15 – 20%.
Ein Bioszenario könnte sein, dass wir bald von einem Meer von Maisfeldern umgeben sind – durchsetzt mit Strommasten und Windrädern, der eine oder andere Acker mit dezentralen PV-Anlagen zugepflastert.
Die volkswirtschaftlichen Schäden dieser Art kapitalistischer Sonnennutzung werde ich hier nicht weiter ausführen. Nur soviel: Sie sind in steigendem Maß verantwortlich für den Hunger in der Welt.6
Zentrale Energiegewinnung und Verteilung auf hohem Leistungsniveau bringen maximalen Wirkungsgrad bei Minimierung von Bodennutzung und nicht zuletzt von gesellschaftlicher Arbeitszeit.
Der Stand der Technik großindustrieller Energieversorgung ist heute die Nutzung fossiler Energie und Kernenergie. Die Atomkraftgegner und andere Umweltbewegte, die diese ersetzen wollen durch kleinteilige Einheiten, bewegen sich weg von einer industriellen Produktionsweise. Solche Bewegungen können – vorsichtig ausgedrückt – nicht emanzipatorisch sein.
Emanzipatorisch heißt dabei, anzuerkennen, dass eine zukünftige sozialistische Gesellschaft auf dem vorgefundenen Stand der Produktivkräfte aufsetzen muss.

Anmerkungen:
1 Der Begriff wird der Einfachheit halber weiter verwendet. Den Vogel schießt der bekannte Physiker M. Söder ab. Zur Zeit ist er bayerischer Finanzminister. Als Umweltminister kannte er sogar eine Steigerungsform: „Je erneuerbarer die Energie, desto bürgernäher wird sie.” (SZ vom 24.5.2011)
2 Auch sie sind auf technischen Wechselstrom (230 VAC, 50 Hz) angewiesen, so wie das letzte Dorf. Sonst können sie ihren HDTV mit SAT-Receiver, ihren PC und die programmgesteuerte Waschmaschine vergessen!
Wir wollen hier nicht eingehen darauf, wie sinnvoll z.B. die Autoindustrie ist. Einer Grundlastsicherung bedarf es auch nicht, wenn wir gegen kalte Füße Schafwollsocken stricken – beim Schein einer Petroleumlampe.
3 ? = Pab / Pzu * 100
4 1 MW = 1000 kW = 1360 PS (für Autofahrer!). Die angesetzten Zahlen sollen eine Größenordnung beschreiben. Die Quellen wie SZ oder Wikipedia sind sehr schwankend. Beispiel: Die SZ vom 16.11.11. prognostiziert 15% des Strombedarfs alleine aus Offshore-Anlagen bis 2030.
5 Am Beispiel eines Großtrafos kann gezeigt werden, dass Großtechnologie die Ressourcen am besten schont. Der wertvolle Rohstoff Kupfer wird in Großtrafos mit 1.000 MW und einem Kupfergewicht von 60 t im Verhältnis 100 mal besser genutzt als bei einem Kleintrafo mit 10 W und einem Kupferanteil von 60 g. Zu erwarten wäre bei einem um den Faktor 10-6 verkleinerten Trafo eine Leistung von 1000 W. Tatsächlich sind es 100 mal weniger.
6 Eine wirkliche Alternative, die Sonnenenergie effektiv (!) zu nutzen, könnte die Wärmegewinnung aus dem Prozess der Fotosynthese (Blattgrünerzeugung) sein. Das US-amerikanische MIT betreibt auf dieser Grundlage einen Bioreaktor, d.h. nicht mehr im Labor, sondern mit dem Ziel der industriellen Nutzung.