Energie der ZukunftQuarks&CoVorschauAktuellArchiv

Die große Verschwendung Wie effizient nutzen wir Energie? Wer einen Gasanschluß hat, sollte auch mit Gas kochen, das ist wesentlich effizienter. (vergrößern) 1999 wurden in Deutschland 484 Millionen Tonnen Steinkohleeinheiten an Energie eingesetzt. Zu dieser so genannten Primärenergie zählen alle importierten oder heimischen Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas, Uran, Wasserkraft, Biomasse etc.). Der größte Teil der Energie geht bei der Umwandlung in andere Energieformen (z.B. Strom) verloren (s. Energieflußbild). Nur ein Drittel der Primärenergie steht als Nutzenergie zur Verfügung. Denn wir sind wir ja nicht scharf auf Öl, Strom oder Benzin, sondern auf eine warme Dusche, Licht und auf ein Auto, das fährt. Fast immer gibt es mehrere unterschiedlich effektive Möglichkeiten, eine solche Energiedienstleistung zu erbringen. Duschwasser kann durch eine Solaranlage, durch Verbrennung von Gas in einem Heizkessel oder auch mit einem elektrischen Durchlauferhitzer erwärmt werden. Wasser auf einem Gasherd zu kochen, benötigt nur etwa ein Drittel der Primärenergie, die bei einem Elektroherd eingesetzt werden muss. Die Energiedienstleistung ist in beiden Fällen identisch - Hauptsache, das Wasser ist warm. Allein durch eine Veränderung der Struktur der Versorgung könnte in Deutschland viel Energie eingespart werden, ohne auf Energiedienstleistungen verzichten zu müssen. Warum sind viele Kraftwerke Energieschleudern? Der Dampf im Kohlekraftwerk ist heißer als im AKW. Der Wirkungsgrad besser und der Kühlturm kleiner. (vergrößern) Kein Kraftwerk kann die eingesetzte Primärenergie vollständig in Arbeit oder Strom umwandeln, kein heutiges und auch kein zukünftiges. Grund ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Er sagt, dass eine Wärmekraftmaschine oder ein Kraftwerk die hineingesteckte Energie immer nur zum Teil umwandeln kann; es entsteht immer Abwärme. Um so wenig Wärme wie möglich zu vergeuden, sollte die Temperatur des Prozesses möglichst hoch sein. Das ist jedoch nur begrenzt möglich. Die Dampftemperatur eines Kernkraftwerks beträgt zum Beispiel etwas weniger als 300 °C. Aus diesem Grund haben Kernkraftwerke im Vergleich zu anderen Wärmekraftwerken auch den schlechtesten Wirkungsgrad von nur 35 Prozent. Außerdem ist wichtig, wie die Prozessführung der Maschine konstruiert ist. Dabei setzt die Thermodynamik allen möglichen Verbesserungen eine Grenze. Es kann nämlich keine bessere Maschine zur Stromerzeugung geben als die nach dem französischen Physiker Nicolaus Leonard Sadi Carnot benannte Carnot-Wärmekraftmaschine. Eine solche Maschine mit kleinstmöglichen Verlusten wurde bisher nicht gebaut. Sie ist ein theoretisches Konstrukt. Durch neue, hitzefeste Materialien tasten sich die Ingenieure jedoch langsam an das theoretisch Denkbare heran. Moderne Kohlekraftwerke erreichen Wirkungsgrade von 40 bis 47 Prozent, sogenannte Gas-und-Dampf-Kraftwerke (GuD-Technik) liegen mit bis zu 60 Prozent noch weit darüber. Was bedeutet Kraft-Wärme-Kopplung? Jedes Kraftwerk erzeugt Abwärme. Bei einem Großkraftwerk weitab von den Städten verpufft sie und heizt zudem Flüsse und Atmosphäre auf. Für die riesige Wärmemenge gibt es einfach nicht genügend Abnehmer und über weite Strecken lässt sich Wärme nicht transportieren. Eine Kombination aus Verbrennungmotor bzw. Brennstoffzelle und Generator zur Produktion von Kraft (Strom) und Wärme nennt man Blockheizkraftwerk (BHKW). Eine Alternative ist die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Anstelle eines großen Kraftwerks werden viele kleine Heizkraftwerke gebaut; und zwar dort, wo Wärme auch benötigt wird. Diese Kraftwerke erzeugen Strom und versorgen mit ihrer Abwärme Wohnungen, Krankenhäuser oder Schulen in der Umgebung. Das funktioniert über ein Leitungssystem, in dem die Heizwärme verteilt wird. So können etwa 85 Prozent der Primärenergie genutzt werden (30 Prozent als Strom und 55 Prozent als Wärme). Durch die eingesparte Energie rechnet sich ein solches Wärmeversorgungsnetz. Nahwärmenetze sind sogar geradezu Voraussetzung für die sinnvolle Nutzung erneuerbarer Energiequellen, zum Beispiel die Nutzung von Biomasse in Kraft-Wärme-Kopplung. Denn oftmals ist dabei nur eine größere Anlage praktikabel. Vorreiter bei dieser Technologie sind Dänemark und die Niederlande, die schon 40 Prozent ihres Stroms in Kraft-Wärme-Kopplung erzeugen. In Deutschland sind es dagegen nur etwa 11 Prozent. Der Wärmebedarf würde auch bei uns ausreichen, um auf diese Weise etwa 40 Prozent des Stroms zu erzeugen - ein gewaltiges Einsparpotential. Doch von einer Trendwende zu einer dezentralen Energieversorgung wollte die monopolisierte Elektrizitätswirtschaft lange Zeit nichts wissen. Wo entweicht Wärme? Das Logo der Landesinitiative Zukunftsenergien, ein verkleinertes Wärmebild des Landes. Im Ruhrgebiet und im Rheintal ist es wärmer als in den Bergregionen an der östlichen Landesgrenze. Quarks & Co hat sich zusammen mit einem Experten für die Aufnahme von Wärmebildern, einem Thermografen, auf die Suche nach Wärmelecks gemacht. Eine Echtzeit- Infrarotkamera zeigt sofort, welche Oberflächentemperatur die Objekte haben. Unser Film zeigte einige faszinierende Beispiele und sollte keine systematische Bestandsaufnahme sein. Wir konnten aus der Luft messen, dass Rohre und Dächer eines Stahlwerks auch an einem eisigen Wintertag immerhin 47 °C warm sind, oder dass die Wassertemperatur in dem Außenbecken eines Schwimmbades mehr als 30 °C betrug. Auch dass das Kühlwasser des Kohlekraftwerks Hamm-Uentrop die Lippe um 10 °C aufheizte blieb unserem Wärmedetektiv nicht verborgen. Normalerweise benutzt man eine solche Spezialkamera jedoch, um Wärmelecks an Gebäuden und Feuchtigkeitsschäden auszumachen. Denn feuchte Wände verraten sich im Infrarotbild durch veränderte thermische Eigenschaften. Grüne Bildpunkte sind in diesen Bildern etwa so kalt wie die Außentemperatur, also um Null Grad. Die Temperaturskala geht über gelb und orange zu rot, es entspricht einer Oberflächentemperatur von 7,8 °C. Alles was noch wärmer ist, wird weiß dargestellt. Zusätzlich wird links oben die Maximaltemperatur im Mittelfeld (weißer Rahmen mit Kreuz) angezeigt. Zu sehen ist ein Stahlwerk, ein Schwimmbad mit Außenbecken und die Einleitung von erwärmten Kühlwasser in die Lippe. Reinhart Brüning und Martin Dreifert

	2001 Westdeutscher Rundfunk	Sendedatum: 30.1.2001