Es geht erstmal nur um Energie
- Benno Müller
- 4. März 2023
- 5 Min. Lesezeit
"Raus aus der Kohle, mehr Windkraftanlagen, Solarstrom und Energieeffizienz." Sowas ähnliches hat bestimmt jeder schonmal im Bezug auf die Klimadebatte gehört. Ich möchte euch heute mal deutlich machen wie wichtig eine nachhaltige Energieerzeugung ist und den Hintergrund für diese simple Forderung zeigen. Zum Schluss gibt es auch einen Tipp, was ihr persönlich am besten machen könnt, um klimafreundlicher zu leben.
Gliederung
2.1 Beispiel Stahl
2.3 Beispiel Akkus
3.1 Temperatur
3.3 Kardashow Skala
1 Einleitung
Um Effektiven Klimaschutz betreiben zu können, muss man wissen, wo die Treibhausgase entstehen. Wenn man nach der Verteilung von Treibhausgasen nach Sektoren schaut, stolpert man oftmals über eine Verteilung, die in etwa so aussieht:
Elektrizität und Wärme nehmen mit ca. einem Viertel den größten Teil ein, gefolgt von der Industrie und Landwirtschaft, die beide jeweils um die 20% ausmachen. Verkehr ist mit knapp 10 % auch noch gut vertreten, während Privathaushalte mit 6 % und Sonstiges den Rest auffüllen.
2 Nähere Betrachtung der Ursachen: Energie
In der Zeit, wo ich mich intensiv in die Lieferkette und Herstellung von Stahl, Aluminium und E-Auto-Batterien eingelesen habe, um die Quellen und Ursachen für die Treibhausgasemissionen zu identifizieren, ist mir eines besonders aufgefallen: Wenn man bei einer Komponente tiefer geht, sind die Emissionen zu einem Großteil immer wieder auf die benötigten Energie zurückzuführen. Hier ein paar Beispiele:
2.1 Beispiel Stahl
Stahl wird in einem Hochofen hergestellt, in dem Eisenerz und Koks (eine bestimmte Form von Kohle) zusammen erhitzt und verbrannt werden, sodass sich das flüssige Roheisen unten ansammelt. Die Herstellung dieses Koks macht von den CO2 Emissionen der gesamten Stahlherstellung ca. 22% aus. Schaut man sich nun an, woher die CO2 Emissionen bei der Koksherstellung kommen, kommt man sehr schnell darauf, dass hohe Temperaturen bis zu 1000°C benötigt werden. Um diesen Energiebedarf zu decken werden wiederum fossile Brennstoffe eingesetzt, die für die CO2 Emissionen sorgen.
2.2 Beispiel Aluminium
Neben dem Prozess der Schmelzflusselektrolyse, die knapp 80% der gesamten Treibhausgasemissionen bei der Herstellung von Aluminium ausmacht, ist das Refining von dem Ausgangsstoff Bauxit zu Aluminiumoxid mit 10% der zweite signifikante Schritt.
Wo kommen bei diesen Schritten die CO2 Emissionen her? Beim Aluminiumoxid-refining werden Prozesse mit hohen Temperaturen benötigt, weshalb die Treibhausgase mit dem Verbrennen von fossilen Brennstoffen zum Erreichen dieser Temperaturen erklärt werden können. Bei der Schmelzflusselektrolyse werden zwar beachtliche Teile der Treibhausgasemissionen von direkt beim Prozess entstehenden Quellen verursacht, mit knapp 75% sind aber auch hier die Emissionen vertreten, die durch den Verbrauch von Strom verursacht werden, der durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wurde.
2.3 Beispiel Batterien
In der Batterieherstellung konnte ich grundsätzlich zwei Komponenten als Hauptverursacher der Treibhausgase ausmachen: Die Zellfertigung und die Ausgangsstoffe für die Elektroden (Anode und Kathode). Die Zellfertigung sorgt für keine direkten Emissionen, aber verbraucht viel Strom, da die Luft innerhalb der Werkshalle trocken gehalten werden muss, um die Batterien nicht zu beschädigen. Je nachdem wie dieser Strom hergestellt wird, klettert dementsprechend der CO2-Fußabdruck. Schaut man sich die Ausgangsstoffe für die Batterie genauer an, stößt man als Hauptverursacher der Emissionen wieder auf Strom und Wärme, die im Herstellungsprozess benötigt und aus fossilen Energieträgern gewonnen werden.
2.4 Ergebnis: eines meiner Lieblingsdiagramme
Angewandt auf die oben gezeigte Verteilung der Emissionen nach Sektor ergibt sich ein etwas anderes Bild. Denn die Emissionen aus der Industrie und den Gebäuden lässt sich größtenteils auf Strom und Wärmeverbrauch zurückführen, während im Transportsektor das Verbrennen von Benzin, Diesel und Co für den CO2 Ausstoß verantwortlich ist. Zieht man das mit in Betracht und schlüsselt die Quellen weiter auf, kommt man auf eines meiner Lieblingsdiagramme:
In dem Diagramm wird deutlich, dass das Problem des Klimawandels von unserem immensen Energieverbrauch und unserer Art, diesen zu befriedigen, dominiert wird.
Deshalb sind auch viele der Klimaschutzmaßnahmen auf Energie bezogen, ob eine Senkung des Stromverbrauchs, die Erzeugung von Energie durch Erneuerbare Quellen, Wärmedämmung oder E-Fuels. Energie ist also ein riesen Thema wenn es um Klimaschutz geht, weil letztendlich vieles darauf zurück führt.
Auch kann man erkennen, dass mit der Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Landnutzung ein weiterer signifikanter Anteil ausgemacht wird. Darunter fallen die Tierhaltung, die Entwässerung von Mooren, Abholzung oder Düngemittel.
3 Was verbraucht die Energie?
3.1 Temperatur
Temperaturregulierung ist ein sehr großer Energieverbraucher. Ich habe auch lange unterschätzt, wie viel Energie für die Bereitstellung von Wärme oder Kälte notwendig ist. Da die benötigte Energie nicht linear mit der Temperatur steigt, sondern man in der realen Welt etwas mehr Energie braucht um von 80 auf 90 °C zu kommen als von 10 auf 20 °C, macht das vor allem bei großen Temperaturunterschieden viel aus. In der Industrie wird für viele Prozesse Wärme benötigt, oft auch hohe Temperaturen. Ob Trocknungsvorgänge, Schmelzprozesse oder Chemische Reaktionen. Oft werden diese hohen Temperaturen durch Verbrennungsprozesse erzielt. Einfach ausgedrückt: es wird z.B. Erdgas verbrannt anstatt eine elektrische Heizquelle zu nutzen, da die elektrische Variante nicht immer die gleichen Eigenschaften erfüllt, die benötigt werden.
3.2 Erneuerbare Energien sind fundamentaler Schlüssel
Der Ausbau von erneuerbaren Energien für eine saubere Stromgewinnung ist der Schlüssel für eine gelungene, klimaneutrale Zukunft, da auf ihr fast alles weitere aufbaut. Besonders wenn in Zukunft weiterhin auf eine Elektrifizierung gesetzt wird. Elektrifizierung beschreibt den Austausch von Verbrennungsanlagen mit elektrischen, also z.B. E-Auto statt Verbrenner oder elektrische Heizung statt Gasheizung. Das betreiben mit Strom statt Verbrennung hat nämlich das Potential, über Grünstrom ganz klimaneutral ablaufen zu können und so den Energiebedarf stetig zu dekarbonisieren. Dekarbonisierung, der Prozess Systeme CO2-ärmer zu gestalten, ist also auf ein Fundament aus CO2 armer Energie und Strom angewiesen, denn:
Wie kann man den Stromverbrauch dekarbonisieren?
Mit erneuerbaren Energien
Wie kann man Wärme dekarbonisieren?
Indem man elektrifiziert und diese mit erneuerbaren Energien betreibt
Wie kann man hohe Temperaturen dekarbonisieren?
Indem man z.B. Wasserstoff verbrennt, für den wiederum Strom für eine grüne Herstellung notwendig ist
wie kann man die Mobilität dekarbonisieren?
Elektrische Fahrzeuge mit erneuerbarem Strom betreiben; Verbrennungsmotoren in Anwendungen wo E-Motoren nicht so machbar sind (Schiffe, Flugzeuge, ...) mit E-Fuels oder Wasserstoff betreiben, deren Herstellung auch wieder Strom braucht
3.3 Die Kardaschow Skala
Was mich an dieser Darstellung so fasziniert ist zu sehen, wie wir Menschen von so einer fundamentalen Physikalischen Größe abhängig sind, und wie viel sich darum dreht. Auch im Kontext von Evolution und Historie. Die Kontrolle über Energie (Anfangs in Form von Feuer) ist neben dem Gebrauch von Werkzeugen und Landwirtschaft eines der drei Dinge, die für eine Zivilisation wichtig sind. Des weiteren wird in einigen Ansätzen die Korrelation zwischen Technologischem Fortschritt und Energiebedarf aufgezeigt. Das führte zu dem Schluss, dass man vom Energiebedarf und Energienutzung einer Zivilisation Rückschlüsse auf die Entwicklungsstufe derer machen kann.
Somit kam irgendwann die so genannte Kardashow Skala auf, mit der die Entwicklungsstufe von Zivilisationen im Universum anhand des Energiegebrauchs Kategorisiert wird. Grob gibt es folgende Kategorien:
Typ I Zivilisationen können die gesamte auf einem Planeten verfügbare Leistung nutzen
Typ II Zivilisationen können die gesamte verfügbare Leistung ihres Heimatsterns nutzen
Typ III Zivilisationen können die gesamte in einer Galaxie verfügbaren Leistung nutzen
Wie wissenschaftlich akkurat und sinnvoll diese Überlegung ist sei mal dahin gestellt, ich finde es nur spannend zu sehen, dass Energie so eine zentrale Rolle in unserer Existenz spielt, und dass sich das auch in den Ursachen für den Klimawandel widerspiegelt.
4 Zusammenfassung & Learnings
Mit diesem Artikel möchte ich euch folgende Punkte klar gemacht haben:
Woher kommen die CO2 Emissionen eigentlich genau?
Was für eine große Rolle Energie und deren nachhaltige Erzeugung spielt
Warum es ständig heißt: "Weg von fossilen Energien, mehr Ökostrom" und "wir müssen den Energieverbrauch senken"
Ich fand es sehr spannend zu realisieren, dass so viel wirklich auf den Energieverbrauch und dessen Erzeugung zurückfällt, auch weil ich vorher keine wirkliche Vorstellung hatte, woher die Emissionen zum Beispiel in der Industrie überhaupt kommen. Auch wird damit klar, wo die großen Hebel in der Dekarbonisierung stecken und man kann nun die Stimmen besser nachvollziehen, die schon seit Jahrzehnten rufen: "Wir brauchen eine Energiewende! Raus aus der Kohle, mehr Erneuerbare, Energieeffizienz steigern, Verbrauch senken!" Das sind die einfachsten und machbarsten Klimaschutzmaßnahmen, die wir derzeit haben.
Falls ihr euch also fragt "was kann ich am besten machen um das Klima zu schützen" ist meine Antwort: Senkt euren Energieverbrauch und nutzt Erneuerbare Energien, ob privat zuhause, auf Arbeit oder im lokalen Freizeitverein.
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