(FAZ) – Nur bis 2026 können sich die Betreiberunternehmen demnach in Ausschreibungen um Stilllegungsbeihilfen bewerben. Sollte das nicht genügen, um den Fahrplan für den bis 2038 vollständig angestrebten Ausstieg aus der Kohleverstromung zu erfüllen, kann die Bundesnetzagentur festlegen, welche Kraftwerke in welcher Reihenfolge entschädigungslos vom Netz gehen müssen. Wichtigste Kriterien sind das Alter der Anlagen, der Nachrüstungsstand und die Auswirkungen auf die Netzsicherheit.

Eine Ministeriumssprecherin sagte, Ziel sei es, das Gesetz möglichst schnell ins Kabinett zu bringen. Der nächste Sitzungstermin wäre dafür der 3. Dezember. Ob der neue Entwurf schon mit anderen Ressorts abgestimmt worden ist, wollte sie nicht sagen. Weil die Zeit für einen Kompromiss drängt, hat das Ministerium besonders umstrittene Themen rund um den Ausbau der Erneuerbaren Energien ausgeklammert. Das gilt unter anderem für den ursprünglich geplanten Mindestabstand von 1000 Metern zwischen neuen Windrädern und der Wohnbebauung sowie die Anhebung des Förderdeckels für die Photovoltaik.

Klimaschutzeffekt droht zu verpuffen
In Berlin wird vermutet, dass die Bundesregierung dazu erst im Frühjahr eine Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes auf den Weg bringen könnte. Bei Klimaschutzverbänden und den Grünen stößt die Verzögerung auf Widerstand. „Die Erneuerbaren-Branche braucht Klarheit, ob sie noch in diesem Land gewollt ist“, sagte der stellvertretende Grünen-Fraktionsvorsitzende Oliver Krischer. „So kann man nicht mit mehreren Hunderttausend Arbeitsplätzen in der Branche umgehen“. Wegen der politischen Unsicherheit lägen viele Planungen schon auf Eis.

Für scharfe Kritik sorgte ebenfalls, dass der Entwurf keine zwingende Löschung von Rechten für den Kohlendioxid-Ausstoß vorsieht. Nach der Abschaltung von Kohlekraftwerken frei werdende Emissionszertifikate könnten deshalb verkauft und anderweitig genutzt werden. Der mit dem Kohleausstieg angestrebte Klimaschutzeffekt drohe zu verpuffen, warnte die Klima-Allianz.

Weiterhin ausklammern musste das Ministerium auch das Vorgehen zur Beendigung der Braunkohleverstromung. Für diese Kraftwerke und Tagebauen laufen noch Verhandlungen mit RWE, Uniper Leag und EnBW über die Höhe der Entschädigungen und den genauen Stilllegungs-Fahrplan. Nach Angaben aus dem Wirtschaftsministerium soll es eine Annäherung gegeben haben. Welche Gesamtkosten für den Kohleausstieg zu kalkulieren sind, lässt der Entwurf weiter offen.

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Gibt es zur Zeit noch Steinkohlemeiler mit einer Kapazität von rund 21 Gigawatt, soll die Leistung bis 2022 auf rund 15 Gigawatt reduziert werden. Ein erstes verkürztes Ausschreibungsverfahren ist schon für das kommende Jahr geplant, wobei Steinkohleanlagen in Süddeutschland mit Rücksicht auf die Versorgungssicherheit ausgeschlossen werden. In der zweiten Phase bis 2030 soll die Kapazität auf 8 Gigawatt sinken. Ende 2038 wäre endgültig Schluss mit der Kohleverstromung.

Für die Ausschreibungen soll die Netzagentur zu jedem Gebotstermin die Kapazität festlegen, die vom Netz gehen soll. Für die Stilllegungsbeihilfen soll jeweils eine Obergrenze festgelegt werden. Wie hoch sie ausfällt, ist noch offen. Davon dürfte entscheidend abhängen, auf welche Resonanz die Auktionen stoßen und ob es gelingt, die Zwischenziele allein auf freiwilliger Grundlage zu erreichen. Unbeeindruckt zeigt sich das Ministerium von dem Streit über das neue Kohlekraftwerk in Datteln: Dem Entwurf zufolge dürfen bereits genehmigte, aber noch nicht fertiggestellte Anlagen trotz des Kohleausstiegs in Betrieb gehen.

Helmut Bünder

(IER) – Das IER der Universität Stuttgart untersucht die Folgen von Kohleausstieg und Energiewende für deutsche Haushalte.Die Bepreisung von Kohlendioxyd (CO2), wie sie derzeit als flankierende Maßnahme zum Kohleausstieg und auch im Rahmen des geplanten Klimaschutzgesetzes intensiv diskutiert wird, ist ökologisch und ökonomisch effizient und daher sinnvoll. Ohne Maßnahmen zur Rückverteilung wird das Instrument aber je nach Ausgestaltung zu erheblichen Mehrbelastungen der Verbraucher führen. Zu diesem Ergebnis kommt ein Policy Brief*, den das Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) der Universität Stuttgart jetzt veröffentlicht hat. Betroffen sind bis zu 70 Prozent der Haushalte insbesondere in den niedrigen und mittleren Einkommensgruppen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IER untersuchten in einem vom BMBF geförderten Projekt, wie sich die derzeit diskutierten Transformationsszenarien auf die Einkommen der Haushalte auswirken. Die Szenarien umfassen einen ordnungsrechtlichen Kohleausstieg, wie er von der Kommission für Wachstum, Strukturwandel und Beschäftigung der Bundesregierung (KWSB) vorgeschlagen wurde, sowie alternativ die Einführung einer stringenten CO2-Bepreisung zum Beispiel durch die Einführung eines Mindestpreises und die Kombination dieser Instrumente mit weiteren flankierenden Maßnahmen.

Dabei zeigte sich, dass das Instrument der CO2-Bepreisung zu einem deutlich kosteneffizienteren Transformationspfad führt und daher aus ökonomischer Sicht zu bevorzugen wäre. Für die Verbraucher führt dieser Weg jedoch zusätzlich zu den ohnehin anfallenden Kosten für den Systemumbau zu erheblichen Mehrbelastungen, wenn die Mehreinnahmen des Staates nicht an die Haushalte zurückfließen. Dies gilt im Grundsatz auch für die im Klimaschutzgesetz neu geplante Bepreisung von CO2 in den Sektoren Wärme und Verkehr. „Die Verteilungseffekte einer CO2-Bepreisung sind massiv und fallen in ein gesellschaftliches Klima, in dem schon heute zwei Drittel der Bevölkerung die Auffassung vertritt, die Energiewende sei teuer und belaste vor allem die kleinen Leute“, so der Leiter des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Prof. Kai Hufendiek. „Will man die Akzeptanz der Energiewende nicht gefährden, muss der Transformationsprozess dringend diese Verteilungsfragen berücksichtigen.“

Im Detail kamen die Forschenden zu den folgenden Schlussfolgerungen:

• Der Strompreisanstieg, der sich im Falle eines Kohleausstiegs oder bei einer zusätzlichen ambitionierteren CO2-Bepreisung bei der Stromerzeugung ergibt, erscheint mit 0,5 – 2 ct/kWh eher tolerierbar. Werden aber die gesamten Kosten und vor allem Wälzungseffekte auch bei anderen Gütern des täglichen Lebens berücksichtigt, kann sich die Mehrbelastung eines Haushalts je nach Szenario auf bis zu 44 Euro pro Monat summieren.
• Besonders betroffen von der Entwicklung sind Haushalte mit geringeren Einkommen, die bereits heute einen problematisch hohen Anteil ihres verfügbaren Einkommens für Energie (Strom, Wärme, Warmwasser) ausgeben müssen. Aber auch Haushalten, die heute noch in geringem Umfang Ersparnisse zum Beispiel für die Altersversorgung bilden können, werden die finanziellen Spielräume völlig genommen. Dies betrifft bei den Mehrkosten alleine aus der Transformation des Stromsystems bis zu 50 Prozent, bei zusätzlicher Berücksichtigung der Transformation der Sektoren Wärme und Verkehr bis zu 70 Prozent aller Haushalte in Deutschland.
• Ohne verteilungspolitische Begleitung bergen notwendige weitere Maßnahmen zum Klimaschutz damit ein erhebliches Risiko, die Haushalte zu überfordern. Dies betrifft nicht nur die Bezieher von Transferleistungen, sondern reicht bis in die Mittelschicht hinein. Um gesellschaftlichen Verwerfungen vorzubeugen, sind konkrete flankierende Maßnahmen zur Kompensation der Transformationskosten daher unbedingt notwendig und gleichzeitig mit den Klimaschutzmaßnahmen umzusetzen.

„Unsere Untersuchungen zeigen, dass dem Aspekt einer kosteneffizienten Umsetzung der Energiewende und der Verteilung der Mehrkosten auf die Verbraucher in Zukunft ein deutlich höherer Stellenwert beizumessen ist als bisher“, folgern Dr. Ulrich Fahl, Audrey Dobbins und Claudia Hofer aus dem Projektteam. Dies gelte umso mehr, da angesichts einer Vielzahl von Maßnahmen und von Milliardenzahlungen für die Energiewende in der Bevölkerung der Eindruck entstanden sei, dass die Kostenbelastung der Energiewende keine Rolle mehr spielt. „Ein Pfadwechsel und eine Neuorientierung erscheinen hier dringend notwendig, zumal die CO2-Bepreisung auch im Zuge des Klimaschutzprogramms 2030 sinnvollerweise als zentrales Lenkungsinstrument angesehen wird“, so die Forschenden. Dies gelte sowohl für die gewählte Höhe des effektiven Preises und für die sektorale Abgrenzung, als auch für die Verwendung der Einnahmen in Form einer gewährten oder nicht gewährten Rückverteilung.

(pte) – Aus CO2, Wasser und elektrischer Energie entsteht in einem Schritt Ethylen, ein in riesigen Mengen benötigtes Basismaterial für die Herstellung von Kunststoffen. Schon vor einem Jahr haben Forscher der University of Toronto  und des California Institute of Technology (Caltech) das Verfahren entwickelt, das aber einen Nachteil hatte: Es entstanden zu viele unerwünschte Nebenprodukte wie Carbonate. Das ging zulasten der Ethylen-Ausbeute.

CO2-Wert steigt
Jetzt haben Professor Ted Sargent und sein Team, darunter Fengwang Li sowie die Caltech-Chemieprofessoren Jonas C. Peters und Theodor Agapie, dem Prozess diese Unart ausgetrieben. „CO2 hat einen geringen ökonomischen Wert“, sagt der Forscher. Das reduziere die Bemühungen, es aus der Atmosphäre zu gewinnen. Diese ökonomische Betrachtung verändere sich dagegen völlig, wenn es gelinge, das Gas in Ethylen umzuwandeln. „Grünes Ethylen kann fossile Rohstoffe ersetzen, die normalerweise zur Herstellung von Kunststoff eingesetzt werden.“

Die Forscher einen Elektrolyseur, der normalerweise Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet, so modifiziert, dass Wasser und CO2 an einem kupferbasierten Katalysator direkt zu Ethylen reagieren. Das Verfahren ähnelt der Co-Elektrolyse, die das Dresdner Unternehmen Sunfire entwickelt hat. Dabei reagieren Wasser und CO2 in einem modifizierten Elektrolyseur in einem Schritt zu Synthesegas, das in Treibstoffe umgewandelt werden kann.

Lebensdauer erhöht
Das Geheimnis für eine höhere Ausbeute war eine Chemikalie mit der Bezeichnung Arylpyridinium, die es in mehreren Varianten gibt. Die Forscher probierten rund ein Dutzend davon aus, ehe sie sich für die effektivste entschieden. Sie dotierten damit die Oberfläche des Kupferkatalysators. Das verbesserte die Umsetzung der Grundstoffe zu Ethylen ohne allzu viele Nebenprodukte.

Der neue Katalysator hat noch einen Vorteil gegenüber dem, den Sargent und sein Team ursprünglich einsetzten. Mit mindestens 200 Stunden Betriebszeit hat er eine weitaus höhere Lebensdauer. Li betont, dass nicht nur die Gewinnung von CO2 aus der Luft dem Klimawandel entgegenwirke, sondern auch die Nutzung von Wind- und Solarstrom. Es werde allerdings noch eine Weile dauern, ehe das Verfahren großtechnisch einsetzbar ist.

Dass im Zuge des Klimawandels sich die Wüsten vergrößern, sich die Niederschlagsgebiete verändern und sehr ungleichmäßig werden von lokalem Starkregen, eng begrenzten Schauern bis hin zu gefährlichen Überschwemmungen.

Das alles Bedarf einer vorrausschauenden Planung und Vorsorge. Ohne weiter auf dieses Problem einzugehen frage ich mich allerdings, warum die früher als wichtige Wasserspender überall verbreitete Methode des Zisternenbaus fast völlig in Vergessenheit geraten ist. Selbst in südlichen Ländern, das weiß ich aus persönlicher Erfahrung, vergammeln die meisten noch existierenden Zisterne, nachdem Stadt und Land auf diesen Lebenssaft aus Leitungen gesetzt haben. Wie einfach ist es, sämtliche Dachflächen über teilweise selbstreinigende Filter in die Zisterne zu entwässern.

Ich selbst habe vor 10 Jahren diese Methode wieder hervorgekramt und insgesamt 10 cbm Zisterne aus Beton in die Erde versenkt. Zusätzlich habe ich eine dritte Leitung in meinem Energie-Plus-Haus verlegt, die z. B. das Wasser für die Toiletten-Spülung liefert. Zapfstellen im Außenbereich liefern kostenlos Wasser für meine kleingärtnerischen Ambitionen.
Manchmal reicht allerdings auch eine große Regentonne, wenn es nur um die Bewässerung z. B. im Schrebergarten geht. Als Kind musste ich – wie viele Menschen in Afrika – das Gießwasser aus einem Dorfbrunnen zapfen und in den fast ein Kilometer entfernten Garten schleppen. Das war zwar Bodybuilding par excellence, aber als Kind verfluchte ich das so sehr, dass ich schon damals auf die Idee kam, ein fast 500 Liter großes Weinfass aufzustellen, die den Regen auffing, der auf das kleine Dach des Gartenhäuschen fiel, doch das reichte bei weitem nicht aus.
Sie können sich vorstellen, dass ich ein Fan der Zisterne geworden bin und meine, dass sie heute wieder überall angesagt ist – auch in der Stadt und zumindest bei Neubauten mit zusätzlicher dritter Gebrauchsleitung vorgesehen werden sollte. Das verstehe ich auch unter Nachhaltigkeit
Ihr Jean Pütz

Ohne Wasser gibt es keine Lebensmittel. Wie groß der Bedarf für einzelne Produkte ist, hängt von vielen Faktoren ab – vor allem vom Standort.

(BZL) – 123 Liter beziehungsweise eine gefüllte Badewanne Wasser verbraucht jeder von uns in Deutschland täglich – zum Duschen, Kochen oder Trinken. Dieser sogenannte direkte Wasserverbrauch ist aber längst nicht alles.

Tag für Tag kommen nach Angaben des Umweltbundesamts pro Kopf mehr als 3.900 Liter dazu. Diese enorme Menge Wasser verbrauchen wir indirekt durch den Konsum von Gütern aus Industrie und Landwirtschaft. Denn in jedem Produkt steckt sogenanntes virtuelles Wasser, das bei der Produktion verbraucht wurde. Das gilt auch für unsere Lebensmittel.

Wie viel Wasser für die Produktion unserer Nahrung benötigt wird, hat das Water Footprint Network (WFN) untersucht, ein gemeinnütziges internationales Netzwerk, das Akteure aus Forschung, Unternehmen, Politik und Nichtregierungsorganisationen zusammenbringt.  Das Ergebnis fällt von Lebensmittel zu Lebensmittel sehr unterschiedlich aus.

So benötigt man zum Beispiel für die Erzeugung von einem Kilogramm Kartoffeln im weltweiten Durchschnitt etwa 290 Liter Wasser. Um die gleiche Menge Rindfleisch zu erzeugen, wird mehr als die 50-fache Menge verbraucht, nämlich über 15.400 Liter.Für die Erzeugung von einem Kilo Schweinefleisch wird zwar weniger als die Hälfte an Wasser verbraucht, aber immer noch knapp 30-mal mehr als für die Erzeugung eines Kilos Tomaten.

Gemüse sticht Fleisch
In der Regel liegt der Wasserverbrauch für die Erzeugung tierischer Lebensmittel deutlich höher als beim Anbau pflanzlicher Nahrung. Der Grund ist einfach: Nutztiere brauchen viel Futter, für dessen Erzeugung in der Regel große Mengen an Wasser benötigt werden. So stammen von den genannten 15.400 Liter Wasser für ein Kilogramm Rindfleisch 99 Prozent aus der Futtererzeugung.

Aber die verbrauchten Wassermengen allein sagen noch nichts über die Nachhaltigkeit der Erzeugung aus. Entscheidend ist letztlich, woher das Wasser kommt.

Vereinfacht gesagt gibt es zwei Wasserquellen in der Landwirtschaft, die man als blaues oder grünes Wasser bezeichnet. Blaues Wasser stammt aus Flüssen und Seen oder aus dem Grundwasser. Es wird zur Bewässerung einzelner Kulturen und zum Tränken der Tiere genutzt.

Grünes Wasser umfasst natürliche Niederschläge wie Regen oder Schnee. Der Boden speichert einen Teil dieser Niederschläge und die Pflanzen nehmen es in der Wachstumsphase auf. Im Gegensatz zum blauen Wasser wird das grüne Wasser ständig auf natürlichem Wege nachgeliefert. Die Landwirtschaft entzieht es nicht dem natürlichen Kreislauf. Deshalb ist ein hoher Anteil an grünem Wasser gut für die Wasserbilanz eines Lebensmittels und blaues Wasser eher ungünstig.

Regional sticht exotisch
Die Menge an grünem Wasser ist allerdings je nach Klimazone sehr unterschiedlich. Im Gegensatz zu vielen anderen Ländern bietet Deutschland günstige klimatische Bedingungen für die Landwirtschaft. Mit durchschnittlich 700 bis 800 Liter Niederschlag pro Quadratmeter fällt bei uns fast überall genug Regen, so dass Landwirtinnen und Landwirte in Deutschland nach Angaben des Deutschen Bauernverbandes fast ausschließlich grünes Wasser (knapp 99 Prozent) nutzen.

Nur rund zwei Prozent der landwirtschaftlichen Flächen werden demnach bewässert. Vom landesweit entnommenen blauen Wasser verbrauchen die deutschen Landwirtinnen und Landwirte lediglich 1,3 Prozent. Damit zählt die Landwirtschaft bei uns zu den Wirtschaftsbereichen mit dem geringsten Bedarf an Grund- und Oberflächenwasser.

Global sieht das allerdings ganz anders aus. Allein in Europa gehen laut der Europäischen Umweltagentur bereits 24 Prozent der Wasserentnahmen auf das Konto der Landwirtschaft, weltweit sind es sogar 70 Prozent. Weltweit stammen gut 40 Prozent aller Lebensmittel von bewässerten Flächen, berichtet die Welternährungsorganisation FAO.

Die Höhe des Wasserverbrauchs ist also vor allem eine Frage des Standortes und der Produktionsbedingungen vor Ort. So verbrauchen Landwirtinnen und Landwirte in Deutschland dank unseres Klimas beim Anbau von einem Kilogramm Weizen nur etwa 40 Prozent der Wassermenge (1.440 Liter), die weltweit dafür benötigt wird. Mit 465 Litern Wasser wird dieses Getreide nach Angaben des Water Footprint Network in der Slowakei am effizientesten und in Somalia mit 18.000 Litern am aufwändigsten produziert.

Genau hinschauen bei Lebensmitteln aus dem Ausland
Durch den Klimawandel dürfte jedoch auch bei uns die künstliche Bewässerung zukünftig zunehmen. Doch schon jetzt ist unser Verbrauch an blauem Wasser viel höher. Der Grund sind bewässerungsintensive Lebensmittel, die wir aus dem Ausland beziehen. Mehr als die Hälfte unseres Wasserverbrauchs in Deutschland stammt aus importierten Waren.

Mit 21.000 Liter Wasser für ein Kilogramm Bohnen ist unser geliebter Kaffee ganz vorne mit dabei. Er kommt vorwiegend aus Brasilien. In jeder Tasse stecken 140 Liter Wasser, die dort für den Anbau und die Verarbeitung der Bohnen verbraucht wurden. Brasilien ist ohnehin das Land, aus dem wir am meisten virtuelles Wasser importieren. Dazu tragen neben Kaffee besonders Rindfleisch und Soja bei, das größtenteils als Tierfutter verwendet wird.

Das ist einer der Gründe, warum der sogenannte Wasserfußabdruck für jeden Bundesbürger größer ist als im globalen Durchschnitt. Laut Water Footprint Network liegt dieser Wert für Deutschland bei 1.545 Kubikmeter Wasser pro Kopf und Jahr, während der weltweite Durchschnittswert bei 1.240 Kubikmetern liegt.

(Forum für Zukunftsenergien e.V.) – Wie können die im Verkehrssektor gesteckten Klimaziele erreicht werden? In Bezug auf einen Wechsel des Antriebs bzw. des Kraftstoffes wird häufig von einem notwendigen Technologiemix gesprochen. Über das Potenzial von E-Fuels als einer möglichen Technologieoption, diskutierte der Arbeitskreis „Energie & Verkehr“ am 23. Oktober 2019 und erörterte die notwendigen Rahmenbedingungen, um den Markthochlauf zu ermöglichen.

Es sei unbestritten, dass die batterieelektrische Mobilität in einigen Anwendungsbereichen, wie der Luft- und Schifffahrt sowie in Teilen des Schwerlastverkehrs, nicht sinnvoll bzw. derzeit nicht möglich sei, betonte RDir Dr. Hendrik Haßheider, Referatsleiter G 22 – Alternative Kraftstoffe und Antriebe, Infrastruktur, Energie im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur. Dort könnten alternative Kraftstoffe wie E-Fuels eine sinnvolle Anwendung finden. In Bezug auf deren Markthochlauf gebe es derzeit jedoch noch drei große Herausforderungen, die zu meistern seien. Zum einen sei Power-to-X eine komplexe Technologie, etliche Aspekte bedürften noch einer Klärung. Die Erfahrungen im „Labor-Maßstab“ reichten nicht aus, es käme darauf an, Erfahrungen mit einer Hochskalierung zu sammeln. Die augenblicklich hohen Kraftstoffpreise stellten eine weitere Herausforderung dar – eine deutliche Degression sei aber wahrscheinlich, so Dr. Haßheider. Schließlich sei die Energieintensivität bei der Herstellung von E-Fuels die dritte große Herausforderung. Eine Abschätzung des Potenzials von E-Fuels falle darüber hinaus schwer – eine präzise Aussage dazu sei mit großen Unsicherheiten verbunden. So gebe es weltweit zahlreiche gute Produktionsregionen für E-Fuels, deren Kapazität werde allerdings auch weltweit nachgefragt.

Mit ihrem Klimaschutzprogramm 2030 zur Umsetzung des Klimaschutzplans 2050 gebe die Bundesregierung nun den Rahmen für den Markthochlauf vor. So werde auf EU-Ebene eine industriepolitische Initiative zum Aufbau einer E-Fuel-Versorgung gestartet und bis Ende des Jahres eine Nationale Wasserstoffstrategie erarbeitet. Mögliche Instrumente seien dabei verschiedene Förderprogramme zur Schaffung eines Angebots und eine Anreizung der Nachfrage durch Quoten und CO2-Bepreisung.

Der Geschäftsführer des Verbands der Automobilindustrie e.V. sowie Kurator des Forum für Zukunftsenergien e.V., Dr. Kurt-Christian Scheel, hob in seinem Statement hervor, dass eine vollständige Elektrifizierung des Verkehrssektors zum Erreichen der Klimaschutzziele wirtschaftlich und zeitlich nicht zu empfehlen sei. Für den Bereich „Luft- und Schifffahrt“ sowie für den Schwerlastverkehr seien vielmehr E-Fuels erforderlich. Mit der neuen CO2-Flottenregulierung und der Renewable Energy Directive II (RED II) gebe es allerdings zwei nicht aufeinander abgestimmte Regulierungsmaßnahmen. Bei der nationalen Umsetzung der RED II setze sich der VDA u.a. für ambitionierte Zielquoten und eine Unterquote für E-Fuels ein, in Bezug auf die CO2-Flottenregulierung schlage man eine freiwillige Anrechnung von E-Fuels vor.

Dr. David Bothe, Associate Director bei Frontier Economics Ltd., erläuterte, dass eine Defossilisierung ohne alternative Kraftstoffe und Power-to-X aus verschiedenen Gründen wohl nicht gelingen werde. So seien E-Fuels trotz Umwandlungsverlusten aus Systemsicht günstiger als eine Elektrifizierung, da z.B. bestehende Infrastrukturen genutzt werden könnten. Zudem seien chemische Energieträger in vielen Anwendungsbereichen alternativlos. Auch beim Thema „Akzeptanz“ seien E-Fuels durch den geringeren Netzausbaubedarf und aufgrund der Erhaltung der Wahlfreiheit für den Kunden im Vorteil gegenüber einer überwiegenden Elektrifizierung. Zusätzlich brauche ein vorschneller Austausch der Fahrzeugflotte das noch zur Verfügung stehende Emissionsbudget ineffizient auf und sei daher nicht nachhaltig. Nicht zuletzt sei eine Energiewende, die in die internationale Arbeitsteilung eingebunden werden kann, nur in dieser Form umsetzbar und biete industrie- und geopolitisch zahlreiche Chancen. Daher sei es geboten, mit einer konzertierten Aktion von Industrie, Politik und Verbrauchern kurzfristig in den Markthochlauf einzusteigen, so Dr. Bothe.

Head of Strategy and Business Development Hydrogen Solutions bei der Siemens AG, Ilona Dickschas, unterstrich in ihrem Statement, dass Power-to-X und die Sektorenkopplung essentielle Bausteine für das Erreichen der Klimaschutzziele seien. Erneuerbare Kraftstoffe könnten durch ihre gute Transportfähigkeit einen wichtigen Beitrag leisten. Dabei sei die notwendige Elektrolysetechnologie bereits soweit fertig entwickelt, dass sie nun im industriellen Maßstab skaliert werden könnte, womit die Basis für E-Fuels gelegt sei – diese Chance dürfe laut Dickschas nicht vergeben werden.

An der anschließenden Podiumsdiskussion beteiligten sich Dr. Christoph Ploß, MdB (CDU/CSU), Oliver Luksic, MdB (FDP), und Jörg Cezanne, MdB (Die Linke), unter Moderation von MR Helge Pols, Referatsleiter G 20 – Grundsatzfragen der klimafreundlichen Mobilität und Klimakabinett im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur sowie ehrenamtlicher Vorsitzender des Arbeitskreises „Energie & Verkehr“. Die Abgeordneten waren sich einig, dass E-Fuels zumindest für Luft- und Schifffahrt sowie Schwerlastverkehre sinnvoll und notwendig seien. Darüber hinaus stellte Dr. Ploß insbesondere heraus, dass es ein großer Vorteil sei, bestehende Infrastrukturen weiterhin nutzen zu können – eine sofortige Umstellung des Fahrzeugparks sei zudem nicht nachhaltig. Ein Einsatz von E-Fuels im Luftverkehr biete die Chance, das Fliegen nicht verbieten zu müssen, sondern klimaneutral zu machen. Dabei dürfe man auch nicht kategorisch Anwendungsbereiche für E-Fuels beschränken – nur mit Offenheit könne man die notwendigen Investitionen anreizen. Am Ende sei es entscheidend, dass die Pariser Klimaziele erreicht würden – mit welchen Technologien, das dürfe von der Politik nicht aus ideologischen Gründen vorgegeben werden.

Luksic unterstütze Dr. Ploß grundsätzlich in seinen Aussagen zur Bedeutung der E-Fuels, kritisierte jedoch, dass die Bundesregierung in ihren Entscheidungen eher in Richtung Elektrifizierung tendiere. Wie auch Dr. Ploß betonte er die durch E-Fuels gebotene geopolitische Chance bei einer internationalen Arbeitsteilung. Für ihn sei es klar, dass die deutsche Wirtschaft auch in die Batterieherstellung investieren müsse. Jedoch sei es aus industriepolitischer Sicht nicht sinnvoll, einseitig auf eine Technologie zu setzen – erst recht vor dem Hintergrund, dass die deutsche Automobilindustrie stark auf den Verbrennungsmotor fokussiert sei.

Cezanne hob die Bedeutung von E-Fuels zur Emissionsminderung in der Luft- und Schifffahrt hervor. Er plädierte allerdings für eine „wahre“ Verkehrswende mit weniger Fahrzeugen und neuen Mobilitätskonzepten anstelle einer reinen Antriebswende. Der Versuch, den Verbrennungsmotor durch E-Fuels am „Leben zu halten“, werde nicht gelingen, denn der Verbrennungsmotor sei bereits „tot“. Zudem hätten batterieelektrische Fahrzeuge im PKW-Massenmarkt viele Vorteile. Um E-Fuels zum Durchbruch in der Luft- und Schifffahrt zu verhelfen, hält Cezanne Grenzwerte in beiden Sektoren für sinnvoll.

Wir danken dem MEW Mittelständische Energiewirtschaft Deutschland e.V. für die Unterstützung sowie der Robert Bosch GmbH für die Gastfreundschaft.

Die Präsentationen stehen in Kürze für die Mitglieder des Forum für Zukunftsenergien e.V. auf der Website (Presse/Publikationen) zum Download bereit. Sollten Sie persönlich oder Ihr Unternehmen / Ihre Institution Mitglied im Forum für Zukunftsenergien sein und noch keine Zugangsdaten haben, senden Sie bitte eine E-Mail an: info@zukunftsenergien.de.

Über das Forum für Zukunftsenergien e.V.

Das Forum für Zukunftsenergien engagiert sich als einzige branchenneutrale und parteipolitisch unabhängige Institution der Energiewirtschaft im vorparlamentarischen Raum in Deutschland. Der eingetragene Verein setzt sich für erneuerbare und nicht-erneuerbare Energien sowie rationelle und sparsame Energieverwendung ein. Ziel ist die Förderung einer sicheren, preisgünstigen, ressourcen- und umweltschonenden Energieversorgung. Dem Verein gehören ca. 230 Mitglieder aus der Industrie, der Energiewirtschaft, Verbänden, Forschungs- und Dienstleistungseinrichtungen sowie Persönlichkeiten aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung an.

(HZDR) – Im rotierenden Plasma der Sonne wirkt ein bis dato unbeachteter Mechanismus: eine magnetische Instabilität, von der Wissenschaftler zuvor dachten, dass sie unter diesen Bedingungen physikalisch unmöglich wäre. Dieser Effekt könnte sogar eine wesentliche Rolle bei der Entstehung des Sonnenmagnetfelds spielen, wie Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der Universität Leeds und des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in der Fachzeitschrift Physical Review Fluids (DOI: 10.1103/PhysRevFluids.4.103905) berichten.

Wie bei einem gigantischen Dynamo entsteht das starke Magnetfeld der Sonne durch elektrische Ströme. Um diesen sich selbst verstärkenden Mechanismus des Sonnendynamos besser zu verstehen, müssen Forscher die Vorgänge und Strömungen im Sonnenplasma entschlüsseln. Unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten verschiedener Regionen und komplexe Strömungen im Inneren der Sonne wirken zusammen, um das Magnetfeld zu erzeugen. Dabei können außergewöhnliche magnetische Effekte auftreten – wie die jetzt entdeckte magnetische Instabilität.

„Super-HMRI“ nennen die Forscher den neu erkannten Spezialfall der Magnetorotationsinstabilität (MRI). Es ist ein magnetischer Mechanismus, der rotierende, elektrisch leitende Flüssigkeiten und Gase in einem Magnetfeld instabil werden lässt. Das Besondere in diesem Fall: die Super-HMRI benötigt exakt die Bedingungen, wie sie im Plasma nahe des Sonnenäquators vorherrschen – dort, wo Astrophysiker die meisten Sonnenflecken und somit die größte magnetische Aktivität der Sonne beobachten. Allerdings war diese Instabilität in der Sonne bisher vollständig übersehen worden und wird in Modellen des Sonnendynamos noch nicht berücksichtigt.

Magnetische Geburtshelfer
Dabei ist bekannt, dass magnetische Instabilitäten entscheidend an vielen Vorgängen im Universum beteiligt sind. Beispielsweise entstehen Sterne und Planeten aus großen, sich drehenden Scheiben aus Staub und Gas. Ohne Magnetfelder ließe sich dieser Vorgang nicht erklären. Magnetische Instabilitäten machen die Strömung in den Scheiben turbulent und ermöglichen so, dass sich die Masse zu einem zentralen Objekt zusammenballt. Wie ein Gummiband verbindet das Magnetfeld benachbarte Schichten, die mit unterschiedlicher Geschwindigkeit rotieren. Es beschleunigt die langsamen äußeren und bremst die schnellen inneren Materieteilchen. Die Wirkung der Fliehkraft reicht dort nicht mehr aus und die Materie stürzt ins Zentrum. In der Nähe des Sonnenäquators verhält es sich genau umgekehrt. Hier bewegen sich die inneren Schichten langsamer als die äußeren. Ein solches Strömungsprofil galt in Fachkreisen bislang als physikalisch extrem stabil.

Die Forscher vom HZDR, von der Universität Leeds und vom AIP haben diesen Fall dennoch näher untersucht. Für ein kreisförmiges Magnetfeld hatten sie bereits errechnet, dass auch für außen schneller rotierende Flüssigkeiten und Gase eine magnetische Instabilität auftreten kann. Allerdings nur unter unrealistischen Bedingungen: Die Rotationsgeschwindigkeit müsste nach außen hin zu stark anwachsen.

Schrauben- statt kreisförmig
Im zweiten Anlauf gingen sie nun von einem schraubenförmig geformten Magnetfeld aus. „Wir erwarteten nichts Besonderes mehr, aber dann gab es eine handfeste Überraschung“, erinnert sich HZDR-Wissenschaftler Dr. Frank Stefani. Denn hier kann die magnetische Instabilität bereits einsetzen, wenn die Geschwindigkeit zwischen den rotierenden Plasmaschichten nur schwach zunimmt – was in der äquatornahen Region der Sonne der Fall ist.

„Die neue Instabilität könnte eine wichtige Rolle bei der Erzeugung des Sonnenmagnetfeldes spielen“, schätzt Stefani ein. „Um dies zu bestätigen, müssen wir allerdings zunächst noch weitere, numerisch aufwändige Rechnungen durchführen.“ Prof. Günther Rüdiger vom AIP ergänzt: „Astrophysiker und Klimaforscher hoffen noch immer auf ein besseres Verständnis des Sonnenfleckenzyklus. Vielleicht bringt uns die jetzt gefundene ‚Super-HMRI‘ den entscheidenden Schritt weiter. Wir werden das prüfen.“

Aufbauend auf unterschiedlichen, aber komplementären Spezialisierungen in der Astrophysik und der Magnetohydrodynamik beschäftigt sich das interdisziplinäre Forscherteam bereits seit über 15 Jahren mit magnetischen Instabilitäten – im Labor, auf dem Papier und mit Hilfe aufwändiger Simulationen. Die Wissenschaftler wollen physikalische Modelle verbessern, kosmische Magnetfelder verstehen und innovative Flüssigmetallbatterien entwickeln. Durch die enge Kooperation gelang es ihnen 2006, die Theorie der Magnetorotationsinstabilität erstmals experimentell zu bestätigen. Auch für die jetzt theoretisch vorhergesagte Spezialform planen die Forscher den Praxistest: In einem Großexperiment, das derzeit im DRESDYN-Projekt am HZDR aufgebaut wird, wollen sie magnetische Instabilitäten im Labor untersuchen.