Erntefaktor

Wenn der Bauer im Frühling eine Kartoffel in die Erde setzt, dann erwartet er, dass er im Herbst mehr als eine ernten kann. Auch in der Energiewirtschaft stellt sich die Frage: Wie viel muss man ernten können, damit sich die Bewirtschaftung lohnt?

 

 

Wie in der Landwirtschaft…
Zwei geerntete Kartoffeln für eine gesetzte, das ist sicher zu wenig. Das wäre ein Erntefaktor von zwei. Eine braucht der Bauer im nächsten Frühling als Saatkartoffel und mit dem Ertrag aus der zweiten muss er finanzieren, was mit dem Anbau zusammenhängt: den Traktor, den Dünger, das Pflanzenschutzmittel, die Unkraut-Vertilgung. Wahrscheinlich braucht er dafür sogar mindestens zwei zusätzliche Kartoffeln, also einen Erntefaktor von drei. Damit hat er aber noch nichts verdient und er hat noch nichts gegessen. Damit sich der Anbau von Kartoffeln lohnt, muss der Erntefaktor bedeutend grösser sein als drei.

 

… so in der Energiewirtschaft
Auch bei der Stromproduktion gelten ähnliche Überlegungen. Um ein Kraftwerk zu bauen, gleich welcher Art, braucht es im Voraus Energie. Diese Energie ist wie eine Geld-Investition, von der man hofft, dass sie einen Ertrag abwerfen wird. In der (angelsächsisch dominierten) Betriebswirtschaft spricht man von „Return On Investment“ (ROI), also von dem durch die Investition generierten Ertrag. Wie bei den Kartoffeln hofft man, dass der insgesamt zurückfliessende Ertrag grösser ist als die Investition, dass der ROI grösser sei als 1. Bei der Investition von Energie spricht man logischerweise von „Energy Returned on Energy Invested“ (EROEI), meistens kurz EROI.

 

Wissenschaftliche Grundlagen
Den EROI einer bestimmten Energie-Umwandlungsanlage zu berechnen ist keine einfache Aufgabe. Jeder Fall ist anders und man kann sich oft darüber streiten, welche aufgewendete Energie berücksichtigt werden muss, wo die Abgrenzung liegt. Wie viel Energie ein Kraftwerk schliesslich liefert, hängt von seiner Lebensdauer ab. Das ist ebenfalls eine Grösse, die nicht zum Vornherein genau bekannt ist. Das Paul Scherrer Institut (PSI) verfügt mit der Gruppe von Stefan Hirschberg über weltweit anerkannte Fachkompetenz. Grundlage für die Berechnung des EROI ist eine „Life Cycle Analysis“, also die Untersuchung des ganzen Lebenszyklus’ einer Anlage von ihrem Bau – einschliesslich der Herstellung der Bestandteile und der Transporte – über den Betrieb, die Stilllegung bis hin zur Entsorgung. Eine andere Gruppe, die ähnliche Arbeiten publiziert hat, ist diejenige von Daniel Weissbach in Berlin. Wir verwenden hier beide Quellen.

 

Verschiedene Energieformen…
Eine methodische Schwierigkeit bei der Berechnung des EROI einer Anlage ergibt sich daraus, dass verschiedene Arten von Energie unterschiedlich wertvoll sind. Es ist wie beim Bauern, der sowohl grosse wie auch kleine Kartoffeln erntet; man kann sie nicht einfach nur zählen. Man muss sie wägen. Bei der Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische oder elektrische Energie findet man meist einen Wirkungsgrad von 30 bis 35%. Deshalb setzt man bei der Berechnung der Energieinvestition die Energiemenge, die aus Wärme stammt 3-fach ein.

 

Es gibt Kraftwerke, die ihre Produktion zu jeder Zeit dem Bedarf anpassen können, zum Beispiel unsere Speicherkraftwerke. Andere können das nicht und benötigen eine Zwischenspeicherung, eine Pufferung. Beispiele sind Photovoltaikanlagen und Windturbinen. Bei der Berechnung des EROI muss der Energieaufwand für die Herstellung der Puffer mit einbezogen werden. In der folgenden Grafik sind beide Varianten dargestellt, mit und ohne Pufferung.

 

… Klare Ergebnisse
Wie man sieht, sind die Unterschiede frappant! Unter der “Ökonomischen Schwelle“ ist derjenige EROI gemeint, unterhalb diesem kein lohnender Betrieb der Anlage möglich ist. Gemäss dieser Grafik beträgt diese Grenze 7. Warum das so ist? Erinnern Sie sich an den Bauern mit den Kartoffeln? Eben! Der ist mit einem Erntefaktor von 3 auch nicht zufrieden. Da bleiben ihm 2 Kartoffeln als Ertrag. Damit kann er seine Kosten für das Pflanzen, die Pflege und die Ernte der nächstjährigen Pflanzung kaum decken, geschweige denn seinen Lebensunterhalt. Daniel Weissberg hat plausibel nachgewiesen, dass ein EROI unter 7 ökonomisch nicht genügt.

 

Teure Erneuerbare

Die Wind- und Solarenergie schneiden in dieser Darstellung besonders schlecht ab. Bei der Windenergie sind die Speicherkosten (Pufferung) dermassen hoch, weil man die Produktion nicht voraussehen kann. Ganz anders bei einem Druckwasserreaktor: Dieser ist flexibel und benötigt keine Pufferung.

 

Steuerbare erneuerbare Energien wie die Wasserkraft sind flexibel, stehen fast immer zur Verfügung und benötigen damit eine vergleichsweise kleine Pufferung. Das spiegelt sich auch in der ökonomischen Berechnung wider.

 

 

Wie man sieht, sind die Unterschiede frappant!

 

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