Der Einsparungsstrategie, die neben der Gcbaudeisolation und der Kraft- Warme-Kopplung auch geringere Potontialc ausschopft (generelle Verbesse – rung der Energieproduktivitat, Reduktion von Ausschuss und Verpackun – gen, langlebige und wieder verwertbare Produkte, Vermeidung von Verkehr mit Hilfe energiedefensiver Kommunikationsmittel, …), steht die Idee einer vollkommen CCh-freien Energiewirtschaft gegeniiber. Abgesehen von einer fragwiirdigen CCh-Ruckhaltung [24J und der Verwendung einer weltweit nachwachsenden Biomasse mit einer gewissen Kompensation der bei der Nutzung entstehenden Treibhausgase durch das Wachstum der Pflanzen, kann dieses Ziel nur durch Techniken realisiert werden, die keine kohlen – stoffhaltigen Brennstoffe verwenden. Realistische Altemativen fiir Deutschland sind allein die Solartechnik und die Kerntcchnik, wobei die Solartechnik okologisch zunachst die uberzeugendere Variante zu sein scheint, da sie dem idealen solaren volkswirtschaftlichen Vergleichsprozess (Bild 11) am nachsten kommt. Dabei haben von den verschiedenen derzeitig bekannten Solartech – niken neben den indirekten wie Wasser – und Windkraft nur die Photovoltaik (Strom) und die Flachkollektortechnik (Warme) cine Chance, da diese auch bei bedecktem Himmel und schlechtem Wetter, wenn auch eingeschrankt, Strom und Warme liefern konnen. Verfahren der Solarthermie, die auf die Direkt – strahlung der Sonne angewiesen sind, eignen sich nicht fiir den Standort Deutschland. Der gegeniiber der Kerntechnik gravierende Vorteil des dezen – tralen Energieangebots durch die Sonne kann etwa durch eine integrale Bau – weise der Strom – und Warmeerzeugung an Gebaudewanden mit ther – mischem Diodenverhalten voll genutzt werden. Dabei ist aber stets auf den Emtefaktor zu achten, denn selbst funktionierende Systeme sind nur bei hin – reichend groGen Erntefaktoren gesamtenergetisch selbsttragend (s. Abs. 3.4.5).
Zur Abschatzung der Machbarkeit der heute verfiigbaren CCh-freien Technologien (die C02-Freisetzung beim Bau und Installation ist geson- dert zu beachten)
• Photovoltaik ■
• Windenergie
• Kernenergie
berechnen wird den jeweils er for der lichen Flachenbedarf, mit dem der gegenwartige Strombedarf in Deutschland mit der jeweiligen CO-freien Technologic gedeckt werden konnte.
Im Vergleich der Photovoltaik
• Modul mit Pm = 300 Wp, Am – (2 x 1,5) m2, V – V* = 0,1 und der Windenergie
• Modul mit Рм = 1 MW, Am = (500 x 500) m2, V = V* = 0,2 mit der Kerntechnik
• Modul mit Pm = 1300 MW, Am = (500 x 500) m2, V = 0,9
lassen sich fur die derzeitige Stromerzeugung/Jahr Ed = Pei Е V z = 600 * 109 kWh, z = A/Am die jeweils erforderlichen Flachen
(5-19)
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berechnen, die in Bild 146 anschaulich dargestellt sind.
— Photovoltaik, 6900 km2
Kerntechnik, 15 km2
Bild 146 Landschaftsverbrauch CCfe-freier Technologien
Zur Installation der regenerativen Systeme werden aufgrund der niedrigen natiirlichen Leistungsdichten riesige Flachen benotigt. Dies ist auch dann der Fall, wenn Wirkungsgrade von 100% rcalisierbar waren. Dagegen benotigt die Kerntechnik wegen der hohen Leistungsdichte eine verschwindend kleine Landschaftsflache, die sich wegen der hohen Verfiigbarkeit V noch – mals verkleinert. Aufierdem kann die nuklear bereitgestellte Energie zeit – lich ohne Beschrankung abgerufen werden. Die regenerativen Systeme sind hier doppelt gehandikapt Die Verfiigbarkeit ist mit V*«V stark einge – schrankt und kann zudem nur zeitlich vagabundierend genutzt werden (Bild 147).
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Bild 147 Vagabundierende und zeitlich gemittelte Verfiigbarkeit V* der regenerativen Systeme Photovoltaik und Windenergie
Zum Erreichen der Versorgungssicherheit miissen deshalb zusatzliche nicht-regenerative Schatten-Kraftwerke (Bild 148) wegen der Nichtvcrfiig – barkeit grofier Energiespeicher bereitstehen oder die zu installierenden Lei – stungen der regenerativen Systeme und die damit benotigten Flachen wiir – den noch weitaus grofiere Ausmafie annehmen. Die schon hohen Kosten in – folge der geringen Leistungsdichten und geringer Verfiigbarkeit werden damit nochmals signifikant erhoht. Letztlich konnen regenerative Stromer – zeuger nicht-regenerative Kraftwerke nicht wirklich ersetzen. Dies wird erst moglich, wenn hinreichend grofie Energiespeicher bereitstehen, mit denen das vagabundierende Energieangebot der Natur sich zeitlich glatten lasst. Bei der gegenwartigen direkten Einspeisung in das elektrische Verbundnetz (Speicherersatz) kann auf Schatten-Kraftwerke nicht verzichtet werden.
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Bild 148 Regenerative Stromerzeuger mit Schatten-Kraftwerk zum Er – reichen der Versorgungssicherheit
Der Flachenbedarf der Photovoltaik fallt gegeniiber der Windkraft wesent – lich bescheidender aus, da beim Lichteinfall sich die einzelnen Module nicht gegenseitig storen. Die bei der Windkraft erforderlichen groficn Abstande zwischen den Einzelsystemcn zur Vermeidung von gegenseitigen negativen Beeinflusstmgen entfalien hier. Zudem lassen sich die Solarmodule in die Gcbaudeflachen (BRD: 5000 km2, Gebaudeoberflache [19]) integrieren, so dass der Landschaftsverbrauch weiter reduziert werden kann.
Erganzend sei hier angemerkt, dass der Flachenbedarf fur Solarkollektoren zum Bereitstellen von Warmeenergie gegeniiber der Photovoltaik drastisch geringer ausfallt. Dies liegt daran, dass hier eine nur niederwertige Energieform genutzt wird und der Wirkungsgrad schon naturgesetzlich auf hohem Niveau liegt (Abschn. 2.1.6). Ein grofier technologischer Aufwand ist deshalb auch nicht erforderlich.