Ferroni vs. Novotny / Glauben oder Wissen - Streit um energietechnische Daten und Fakten / 7. Energieträger mit niedrigem ERoEI sind nicht nachhaltig

Ferroni vs. Novotny / Glauben oder Wissen - Streit um energietechnische Daten und Fakten / 7. Energieträger mit niedrigem ERoEI sind nicht nachhaltig

Dipl. Ing. ETH Ferruccio Ferroni vs. El.-Ing. HTL Radomir Novotny​


Teil 7: Energieträger mit einem niedrigen ERoEI (Energy Return on Energy Invested) sind nicht nachhaltig

Einführung

Das Narrativ in der Diskussion über die Energiefrage ist immer gekennzeichnet durch die Aussage, dass PV-Anlagen Elektrizität für so und so viele Haushalte liefern (normalerweise wird mit 3500 kWh pro Jahr für den Haushaltkonsum einer Familie mit 2 Kindern gerechnet), anstatt die effektive Stromproduktion anzugeben. Das BfE behauptet denn auch «Somit reichen acht Quadratmeter aus, um 20 Prozent des durchschnittlichen Schweizer Pro-Kopf-Bedarfs von 7000 kWh pro Jahr zu decken».

Damit wird suggeriert, dass das Energieproblem einfach zu lösen sei. Verschwiegen wird, dass erstens der Elektrizitätsverbrauch der Haushalte nur rund 4 % der Gesamtinlandenergie der Schweiz darstellt und zweitens, dass PV-Anlagen in der Schweiz netto keine Energie liefern.

Leider hat man den Eindruck, dass viele Institutionen die überragende Bedeutung von ERoEI (auch EROI [Energy Return on Investment] genannt) nicht verstehen. Empfehlenswert ist deswegen das Studium des Buchs von Charles A.S. Hall «Energy Return on Investment: A Unifying Principle for Biology, Economics, and Sustainability» Springer 2017, worin die Bedeutung des ERoEI Konzeptes für unsere moderne hoch-technologische Gesellschaft dargelegt wird.

Der ERoEI (Energy Return on Energy Invested) gibt das Verhältnis an zwischen der gewonnenen Nutzenergie und der zur Herstellung notwendigen Energie. Letztere setzt sich zusammen aus dem Energieafwand für die Exploration, die Förderung, die Raffinierung von Silizium, Kupfer, Aluminium, Kohle, Öl, Chemikalien usw., sowie für die Produktion, Montage, Betrieb und Entsorgung der PV-Anlage über die Lebenszeit. Bereits im Blog von Emanuel Höhener (12.07.2017) wurde das ERoEI Konzept erklärt.

Die Zahl, die sich bei dieser Berechnung ergibt, bezeichnet man als ERoEI. Dieser ist ein rein energetisches Verhältnis und umfasst weder monetäre Kosten noch werden Umweltschäden berücksichtigt. Auf der Basis dieser Berechnung haben dann verschiedene Energieträger bzw. Energiequellen (z.B. Kohle, Gas, Kernenergie, Öl, Holz, Biomasse, Biobrennstoffe, Geothermie, Solarthermie, PV, Wind, etc.) unterschiedliche ERoEI. Um Nutzenergie zu erhalten – auch bei sogenannter Gratis-Energie wie Sonne und Wind – muss man grosse Mengen an Werkstoffen (z.B. Kohle oder Quarz) fördern, raffinieren und in Energiewandlungsyteme (Kraftwerke) überführen und am Ende in Endlager entsorgen.

Was ist die Bedeutung von ERoEI ?

Je komplexer, technologisch hochstehender und wohlhabender eine Gesellschaft ist, desto höher muss der ERoEI sein. In Bild 1 wird die ERoEI-Pyramide gezeigt, die den Energiebedarf zur Aufrechterhaltungverschiedener Entwicklungsstufen (modifiziert aus dem Buch von C. A.S. Hall) ausweist.

Auffallend ist, dass bereits heute der Gesamt-ERoEi über alle Energieträger sinkt, da die Förderung der Ressourcen immer aufwendiger wird. Dies bedeutet, dass mittel- bis langfristig moderne Gesellschaften in deutliche Probleme hineinlaufen.

Billd 1: Hierarchie der energetischen Bedürfnisse unserer aktuelle Zivilisation

Natürlich sind die Zahlen nicht so scharf trennbar. Die hochentwickelte Schweiz mit einem sehr hohen HDI (Human Development Index- ein Mass für die Lebensqualität) von 0.944 hat auch einen sehr hohen ERoEI, wenn man bedenkt, dass zusätzlich zum internen Energiekonsum nochmals rund 120 % Energie in Form von Werkstoffen, Fabrikaten und Halbfabrikaten, Nahrungsmitteln usw. importiert wird. Zum Vergleich, Zimbabwe mit einem HDI von 0.535 wird weniger als die Hälfte von unserem Energiekonsum verbrauchen und demzufolge auch die Hälfte unserer Lebensqualität geniessen. Dies hat auch einen grossen Einfluss auf den Energieaufwand bei der Ausbildung und beim Gesundheitswesen. Auch die Kultur - deren Definition sehr umfassend, alle Diszipline umfasst und nicht elitär zu verstehen ist - entspricht heutzutage mit vielen Möglichkeiten einem wichtigen Bedürfnis einer modernen Zivilisation.

Heute hat der ERoEI fossiler Brennstoffe abnehmende Tendenz . Demzufolge verringert sich der Überschuss zur Ausdehnung des existierenden Systems, um für die ganze Weltbevölkerung einen HDI von 0.944 zu erreichen.

Die erneuerbaren Energien weisen grosse Nachteile auf: eine extrem kleine Energiedichte, Intermittierender Betrieb, schlechte Speicherfähigkeit, Notwendigkeit von Reserve-Kraftwerken, niedrige ERoEI, die Notwendigkeit die Stromverteilungsinfrastruktur auszubauen sowie einen erhöhten Materialaufwand. Sie stützen sich deshalb massiv auf die bestehenden fossilen Ressourcen ab und verpuffen die Überschussenergie der eingesetzten fossilen Brennstoffe.

Was ist der minimale ERoEI für hochentwickelte Gesellschaften?

Die Autoren in der Forschergruppe um Charles Hall (J. G. Lambert, S. Balogh, A. Gupta, M. Arnold) sind der Auffassung, dass der minimal notwendige ERoEI für eine hochentwickelte Gesellschaft zwischen 10 und 15 sein sollte

Andere Autoren wie Prof. V.Court von der Université Paris Nanterre vertreten die Meinung, dass eine prosperierende Gesellschaft einen minimalen ERoEI von 11 aufweisen sollte. Sie zweifeln daran, dass die Energiewende (Erneuerbare Energien inklusiv Speicherung) diesen Wert übertreffen kann.

Eines ist sicher: Die heutigen Neue Erneuerbaren Energien wie Photovoltaik, Wind und Biotreibstoffe können eine hochentwickelte Gesellschaft nicht aufrechterhalten. Im Moment sind sie Parasiten der fossilen Brennstoffe, die noch einen relativ hohen ERoEI aufweisen: in anderen Worten sie sind Schmarotzer auf Kosten der fossilen Brennstoffe.

Ist Photovoltaik nachhaltig ?

Unsere Berechnungen für Photovoltaik haben ergeben, dass der ERoEI für Regionen mit moderater Insolation 0.83 beträgt. Die Berechnungen um die Gruppe von D. Weissbach vom Institut für Festkörper-Kernphysik gGmbH, Berlin haben, unter Berücksichtigung der Speicherung, einen Wert von 1.6 für Photovoltaik ergeben. Die Resultate von D. Weissbach sind mit den unseren vergleichbar, da wir zusätzlich Energieaufwendungen für die Arbeit und die Bedienung das Kapitals eingeschlossen haben. Zudem berücksichtigen wir die Alterung sowie den Ausfall der PV-Module. Auch die Berechnungen von Pedro A. Prieto aufgrund der spanischen Erfahrungen ergeben, adaptiert für schweizerische Verhältnisse und neue Daten für die energetischen Aufwendungen der Modulen ERoEI-Werte weit unterhalb 2.

In letzter Zeit sind auch andere peer-reviewed Papers erschienen, die sehr kleine ERoEI auch für Solarthermische Kraftwerke in sonnenreichen Regionen errechnet haben.

Die Replik der Solarlobby um Raugei et al. hat ERoEI- Werte von 6.9 bis 8.1 errechnet. Dabei werden viele Energieaufwendungen, die wir in unseren Rechnungen einbezogen haben, nicht berücksichtigt. Sie erwähnen nur, dass die Solarlobby solche energetischen Aufwendungen nicht berücksichtigt, ohne zu erklären weshalb.

Wichtiges Kriterium für die Nachhaltigkeit ist die Netto-Energie d.h. der Unterschied zwischen Return-Energie oder Nutzenergie und investierter Energie. Die Hauptfrage ist dann, wie viel investierte Energie- Einheiten notwendig sind, um eine Nutzenergie-Einheit (energy return) zu erhalten.Die abgeleitete Gleichung ist:

Er = Ei (ERoEI-1)    

wobei:  Er ist Nutzenergie oder Return-Energie, Ei ist investierte Energie

Bei ERoEI gleich 2 ist dann Er gleich Ei d.h. es wird keine Netto-Energie produziert. Ist ERoEI kleiner als zwei, wird mehr investierte Energie benötigt, um Nutzenergie zu produzieren. Photovoltaik ist dann als Energieträger nicht nachhaltig. Unterhalb ERoEI von 2 wird der untersuchte Energieträger m.a.W. zum Parasiten.

Fazit

Ferroni, Hopkirk und Guekos sind nicht die Einzigen, die aufgrund von fundierten Recherchen, die Meinung vertreten, dass die PV- Anlagen energetisch nicht nachhaltig sind. Bedenklich wird, wenn der Chefredaktor einer Fachzeitschrift für Energiefragen, Hr. Novotny, den Aussagen von Greenpeace Mitglied Raugei oder Kernkraftwerkgegner Markowitz blind vertraut und sie verteidigt. Uns hat er als Fake News-Vertreiber abgestempelt. Notabene: die Einwände von Raugei et. al haben wir in unserer Duplik entkräftet, und am Ende hat weder Raugei noch Markowitz den Nachweis erbracht, dass unsere Zahlen in der Praxis falsch sind. Damit verteidigt Novotny die Solarlobby und befürwortet so ein, durch den Steuerzahler subventioniertes Produkt, das keinen energetischen Nutzen bringt. Die Armen werden damit ärmer.

Im Teil 8 werde ich zeigen, wie schnell die fossilen Brennstoffe durch die Energiestrategie/Energiewende abgebaut werden. Unseren Nachkommen möchte ich keinen solchen Dienst erweisen. Will Novotny seinen Enkeln effektiv keine fossilen Brennstoffe hinterlassen?

Weitere Erkenntnisse im Zusammenhang mit Windparks
Schachtdeckel aus China
 
Gäste - Philippe Huber am 08.05.2019
Bravo Dipl. Ing. Ferroni, Novotny liegt jetzt sicher am Boden

Aber bringt uns das weiter? Welche Technologie sollen wir nun als Alternative verfolgen? Flüssigsalzreaktoren oder andere neue Reaktortypen? Wieso macht CCN nicht dafür aktiv Werbung? Die Konzepte sind da, zeigen sie auf, dass die Amerikaner und die Chinesen nicht untätig bleiben und Europa vermutlich in die falsche Richtung rennt!

Aber bringt uns das weiter? Welche Technologie sollen wir nun als Alternative verfolgen? Flüssigsalzreaktoren oder andere neue Reaktortypen? Wieso macht CCN nicht dafür aktiv Werbung? Die Konzepte sind da, zeigen sie auf, dass die Amerikaner und die Chinesen nicht untätig bleiben und Europa vermutlich in die falsche Richtung rennt!
Markus Saurer am 09.05.2019
Die Ante-Fukushima-Strategie bringt's

Ich spreche hier nicht für das CCN, sondern für mich selber: Vor Fukushima hat sich die Schweiz nach langer Diskussion über drohende "Stromversorgungslücken" dafür entschieden, die 5 bestehenden KKW nach und nach durch zwei bis drei neue KKW zu ersetzen. Für mich ist schon lange klar, dass wir diese Strategie so rasch als möglich wieder revitalisieren müssen - jawohl: müssen! Nur mit dieser Strategie kann die Schweiz ihre Versorgung dauerhaft sicherstellen. Und nur so können wir auch die nötigen Schritte der Industrie 4.0 vollziehen ..... mit KI, IoT, weitgehende E-Mobilität, Wärme aus der Erde. Selbst der bestenfalls flankierende Einsatz von PV kann auf Dauer nur so elektrizitätswirtschaftlich sinnvoll und volkswirtschaftlich tragbar optimiert werden.

Aus welchen Gründen ETH, SCCER-CREST und alle anderen Auftragsforscher nocht nicht auf diese alte aber beste Lösung zurückgekommen sind, entzieht sich meinen Kenntnissen. Aber sie werden noch... das ist sicher.

Ich spreche hier nicht für das CCN, sondern für mich selber: Vor Fukushima hat sich die Schweiz nach langer Diskussion über drohende "Stromversorgungslücken" dafür entschieden, die 5 bestehenden KKW nach und nach durch zwei bis drei neue KKW zu ersetzen. Für mich ist schon lange klar, dass wir diese Strategie so rasch als möglich wieder revitalisieren müssen - jawohl: müssen! Nur mit dieser Strategie kann die Schweiz ihre Versorgung dauerhaft sicherstellen. Und nur so können wir auch die nötigen Schritte der Industrie 4.0 vollziehen ..... mit KI, IoT, weitgehende E-Mobilität, Wärme aus der Erde. Selbst der bestenfalls flankierende Einsatz von PV kann auf Dauer nur so elektrizitätswirtschaftlich sinnvoll und volkswirtschaftlich tragbar optimiert werden. Aus welchen Gründen ETH, SCCER-CREST und alle anderen Auftragsforscher nocht nicht auf diese alte aber beste Lösung zurückgekommen sind, entzieht sich meinen Kenntnissen. Aber sie werden noch... das ist sicher.
Gäste - Philippe Huber am 09.05.2019
Die Energiestrategie 2050 verbietet nur den Neubau von KKW der aktuellen Generation

Und in dieser Technologie der 60-Jahre will in der Zwischenzeit in der Schweiz sowieso niemand mehr für 60 Jahre investieren, auch wenn das Gesetz es erlauben würde.. Die neuen Konzepte der 4. Generation sollen eher weiterentwickelt und zur Marktreife gebracht werden. Das kann die Schweiz allein nicht, aber Europa könnte hier viel aktiver werden, anstatt nur Fusionsreaktoren zu unterstützen und sonst das Feld den Amerikanern und Chinesen zu überlassen.

Und in dieser Technologie der 60-Jahre will in der Zwischenzeit in der Schweiz sowieso niemand mehr für 60 Jahre investieren, auch wenn das Gesetz es erlauben würde.. Die neuen Konzepte der 4. Generation sollen eher weiterentwickelt und zur Marktreife gebracht werden. Das kann die Schweiz allein nicht, aber Europa könnte hier viel aktiver werden, anstatt nur Fusionsreaktoren zu unterstützen und sonst das Feld den Amerikanern und Chinesen zu überlassen.
Markus Saurer am 09.05.2019

Genau. Die Franzosen werden wohl noch ein Wörtchen mitreden können. Aber wenn wir lange zuwarten, werden wir keine Nuklearfachkräfte mehr haben...:(

Genau. Die Franzosen werden wohl noch ein Wörtchen mitreden können. Aber wenn wir lange zuwarten, werden wir keine Nuklearfachkräfte mehr haben...:(
Lies nach auf https://computerwelten.blogspot.com

mit besten Grüssen aus Kilchberg....

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