KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Der teils heftig umstrittene Zeitpunkt des Atomausstiegs hat nur geringe Auswirkungen auf die Strompreise für Verbraucher.

Energiewende – Grafik: FES

Ein Ausstieg deutlich vor 2020 könnte den Ausstoß des Treibhausgases CO2 in Deutschland allerdings kurzfristig in die Höhe treiben. Knackpunkt ist jedoch die Versorgungssicherheit. Sie kann nur gewährleistet werden, wenn gleichermaßen die erneuerbaren Energien und die fossile Stromerzeugung sowie die Netze ausgebaut werden, so haben Wissenschaftler jetzt erstmals umfassend errechnet. Dabei könne der Einsatz von Gaskraftwerken statt Kohlekraftwerken beim etwa gleichen Preis zu weniger Emissionen und mehr Wettbewerb im Strommarkt führen.

„Die größte Herausforderung ist nicht der Ausstieg aus der Kernkraft, sondern der Einstieg in ein nachhaltiges, intelligentes und gesellschaftlich akzeptiertes Energiesystem – ein wahrer Kraftakt“, sagt Ottmar Edenhofer, Chef-Ökonom des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK). Er präsentierte die Ergebnisse am Freitag in Berlin. SPD-Parteichef Sigmar Gabriel nahm dabei eine politische Bewertung vor, Auftraggeber der Studie war die Friedrich-Ebert-Stiftung. Die Untersuchung entstand in Zusammenarbeit mit dem Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement der Universität Leipzig, geleitet wurde das Projekt von Brigitte Knopf (PIK).

„Unsere Studie zeigt den Entscheidern mehrere Wege zur Energiewende auf und macht deutlich, welche Zielkonflikte auftreten, aber auch welche Handlungsoptionen sich hier jeweils bieten“, erklärt Thomas Bruckner, Direktor des Leipziger Instituts. „Keine andere aktuelle Studie zum Thema hat so viele Szenarien gerechnet, Zeiträume bis 2030 erfasst und zudem die unterschiedlichen Auswirkungen von Gas- gegenüber Kohlekraftwerken als Ersatz für die Atomenergie ermittelt.“

Ein Atomausstieg 2020 würde gegenüber einem Ausstieg 2022 – wie die Bundesregierung ihn plant – für jeden privaten Haushalt im Jahr 2020 im Schnitt lediglich 90 Cent monatlich zusätzlich kosten. Sogar ein Ausstieg bereits im Jahr 2015 würde im Vergleich zu einem Ausstieg 2020 oder 2022 nur zu einem zusätzlichen Stromkostenanstieg von etwa 2 Euro pro Monat für die Verbraucherhaushalte führen, so die Forscher. Der Großhandelspreis für Strom auf dem so genannten Spotmarkt stiege pro Kilowattstunde von heute rund 5 Cent im Falle eines Ausstiegsdatums 2020 auf 5,9 Cent im Jahr 2015. Im Falle eines Ausstiegs 2015 stiege er auf 6,7 Cent. Für beide Szenarien wären im Jahr 2030 wieder die ursprünglichen 5 Cent erreicht – vorausgesetzt, dass vor allem die erneuerbaren Energien stärker als bisher geplant ausgebaut werden.

Diese Preise bleiben nur so niedrig, wenn die Energieeffizienz wie von der Bundesregierung geplant gesteigert wird. Ein weiterer Unsicherheitsfaktor sind die steigenden Preise von Brennstoffen und CO2-Emissionen, die zu einem Kostenanstieg für den Verbraucher führen könnten.

Ein Ausstieg 2020 statt 2022 ließe die CO2 Emissionen nur kurzfristig leicht steigen. Ein kompletter Ausstieg schon 2015 würde allerdings die CO2-Emissionen den Berechnungen zufolge deutlich in die Höhe treiben. Sie lägen dann hierzulande um 64 Millionen Tonnen höher als bei einem Ausstieg 2020 oder 2022. Das würde den deutschen Ausstoß von CO2 bei der Stromerzeugung im Jahr 2015 insgesamt um fast ein Viertel erhöhen. Die zusätzlichen Emissionen ließen sich bei einem verstärkten Ausbau von Gaskraftwerken statt Kohlekraftwerken um 20 Prozent senken. Durch die zusätzlichen Emissionen wäre aber der Klimaschutz nicht gefährdet, anders als vielfach angenommen wird. Die Emissionsmengen in Europa sind gedeckelt. Stößt ein Land mehr Treibhausgase aus, so müssen anderswo die Emissionen reduziert werden.

Dadurch steigen aber die Preise der frei gehandelten Emissionszertifikate, was den Strom für die Verbraucher am Ende doch noch mal teurer machen könnte – dies sei einer der Zielkonflikte, erklären die Forscher. Größter Unsicherheitsfaktor sind steigende Preise für fossile Brennstoffe und CO2-Zertifikate. Hierdurch könnte je nach Szenario ein zusätzlicher Mehrpreis von 1,7 Cent pro Kilowattstunde im Großhandel zu verzeichnen sein. Die Autoren sehen dies als weiteren Grund, unabhängiger von den fossilen Energieträgern zu werden und schneller auf die erneuerbaren Energien umzusteigen. Dies erfordere aber einen entsprechenden Ausbau des Stromnetzes, wozu eine Beschleunigung des schon jetzt beschlossenen Ausbaus gehöre. Weiterhin müsse über zusätzliche Mechanismen zur Gewährleistung der Netzstabilität nachgedacht werden.

Der Ausstieg aus der Kernenergie erfordert den massiven Ausbau der erneuerbaren Energien und einen schnelleren Zubau von fossilen Ersatzkapazitäten als bisher geplant. Bis zum jeweiligen Ausstiegszeitpunkt 2015, 2020 oder 2022 ist über die im Bau befindlichen Projekte hinaus eine zusätzliche Leistung von acht Gigawatt an fossilen Kraftwerken notwendig, um die Jahreshöchstlast abzudecken. Dies entspricht etwa zehn Großkraftwerken. Sofern nicht die längere Nutzung älterer fossiler Kohlekraftwerke in Erwägung gezogen wird, erfordert dies die Inbetriebnahme von fossilen Kraftwerken, die derzeit nur im Planungsstatus sind. Das stelle eine große Herausforderung dar, so die Forscher, und ein Ausstieg bereits 2015 sei angesichts der nötigen zusätzlichen Kraftwerksbauten kritisch zu überprüfen.

Zur Umsetzung der Energiewende sei die Einrichtung eines unabhängigen Expertenrats sinnvoll, sagt Edenhofer (PIK). „Entscheidend ist, dass der Rat nicht nur einen Weg hin zu Klimaschutz und Energiesicherheit vorschlägt, sondern dem Bundestag mehrere gangbare Alternativen vorlegt.“ Das würde die Transparenz und damit die Legitimität von politischen Entscheidungen erhöhen und damit auch die Akzeptanz für die Energiewende schaffen, so die Autoren. Dabei müsse es auch um die Politik auf EU-Ebene gehen. Handlungsoptionen gebe es bei der Erweiterung des EU-Emissionshandels um den Transportsektor und bei der möglichen Integration der europäischen Fördersysteme für die erneuerbaren Energien in ein gemeinsames EU-weites System. „Ein nationaler Alleingang in der Energiefrage ist wenig sinnvoll“, sagt Edenhofer. „Das gilt insbesondere für den Ausbau der erneuerbaren Energien und der Stromnetze über Staatsgrenzen hinweg.“

Kurzfassung der Studie “Der Einstieg in den Ausstieg: Energiepolitische Szenarien für einen Atomausstieg in Deutschland” (pdf)

Bisher gehörte Erdgas zu den fossilen Brennstoffen. Künftig kann man aus Gas auch umweltfreundlichen Strom erzeugen.

Autos können mit Gas aus Sonnenenergie fahren – Foto: Rainer Sturm / Pixelio

Forscher des Fraunhofer IWES und des ZSW Stuttgart sind an einem Projekt beteiligt, in dem Audi und SolarFuel eine neuartige Anlage errichten. Sie wandelt Strom aus Wind und Sonne erstmals im industriellen Maßstab in Methan um, also in künstlich hergestelltes Erdgas. Während sich Strom schlecht speichern lässt, kann man das Erdgas problemlos lagern. Bei Flaute und bedecktem Himmel kann man daraus über Gaskraftwerke wieder Strom erzeugen, oder den Tank von Gasautos damit füllen.

Auf  Feldern und Äckern drehen sich zunehmend mehr Rotoren von Windkraftwerken, und auf den Dächern sieht man statt Ziegeln vermehrt Solaranlagen. An einem windigen sonnigen Tag liefern diese Anlagen oft mehr Strom als die Verbraucher benötigen – an windstillen lauen Tagen reicht die Stromproduktion dagegen nicht aus. Den Strom zu speichern und später zu verwenden, gestaltet sich recht schwierig. Hier soll das neue Technologiekonzept »Power-to-Gas« künftig helfen, das Forscher vom Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel gemeinsam mit ihren Kollegen des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg ZSW in den letzten Jahren entwickelt haben. Sie wandelt Strom aus erneuerbaren Energien in Methan um, in künstlich hergestelltes Erdgas – auch e-gas genannt, kurz für erneuerbares Gas. Der Vorteil: Im Gegensatz zu Strom lässt sich das Methan lagern. Herrscht ein Mangel an Strom, kann das Gas in Gaskraftwerken erneut Strom erzeugen. Außerdem lassen sich damit herkömmliche Erdgasautos betanken. Das Methan und Erdgas die gleichen chemischen Eigenschaften haben, braucht das Auto dafür nicht umgerüstet werden. »Unser Konzept Power-to-Gas löst gleich zwei Kernprobleme der Energiewende: Die Speicherung von erneuerbaren Energien und die Versorgung mit klimafreundlichem Kraftstoff. Damit wird eine stabile Stromversorgung auch mit Wind- und Solarenergie möglich«, sagt Dr. Michael Sterner, leitender Wissenschaftler am IWES.

Betrieb der Anlage ab 2013

Die Firmen SolarFuel und Audi setzen dieses Technologiekonzept nun erstmals im industriellen Maßstab um – gemeinsam mit dem IWES und dem ZSW. Die Anlage, die 2013 in Betrieb gehen soll, wird eine Leistung von 6,3 Megawatt haben, etwa so viel wie drei große Windräder oder 1000 Photovoltaikanlagen. Das für den Prozess benötigte CO2 wird aus einer Biogasanlage des Partners EWE in unmittelbarer Nähe bereitgestellt, die Reststoffe und Abfälle verwertet und klimaneutrales CO2 liefert. Das erzeugte Methan wird in Werlte in Niedersachsen in das Gasnetz eingespeist, wo es dann in Deutschlands größten Speichern, den Gasspeichern, lagert. Von dort aus strömt es über die vorhandenen Erdgasleitungen zu den Verbrauchern.

Doch wie funktioniert das Verfahren? Der elektrische Strom spaltet Wassermoleküle zunächst in Wasserstoff und Sauerstoff auf. Lässt man den Wasserstoff mit CO2 reagieren, entsteht das Methan. Das Verfahren an sich ist seit langem bekannt. Es in großem Maßstab einzusetzen, um Netzengpässe durch erneuerbaren Energien auszugleichen, ist dagegen ein gänzlich neuer Ansatz. »Strom- und Gasnetz zu koppeln, ist ergänzend zu Netzausbau, Lastmanagement und Kurzzeitspeichern ein Eckpfeiler der Energiewende«, sagt Prof. Dr. Jürgen Schmid, Leiter des IWES. »Es ist absehbar, dass erneuerbarer Strom zur Primärenergie wird, da sich beispielsweise Windstrom mit zur günstigsten Art und Weise der Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien entwickelt.« Indem die Power-to-Gas-Technologie die Strom- und Gasnetze koppelt, kann sie Stromengpässe von bis zu zwei Wochen überbrücken. »E-Gas stellt die Stromversorgung mit erneuerbaren Energien und damit die Energiewende auf sichere Beine«, sagt Sterner.

CO2 aus nachhaltigen Quellen nutzen

Damit das Verfahren das Klima nicht schädigt ist es wichtig, das CO2 aus nachhaltigen Quellen zu gewinnen. Davon gibt in Deutschland genügend: Alleine in den bestehenden 50 Biogas-Aufbereitungsanlagen entstehen 500 000 Tonnen CO2. Damit ließen sich 4,8 Terawattstunden Strom speichern – das entspricht dem Jahresverbrauch von etwa eineinhalb Millionen Haushalten. Herkömmliche Biogasanlagen liefern ebenfalls sehr viel CO2. Alleine 20 Prozent der Anlagen könnten zwei Millionen Tonnen CO2 bereitstellen. Weitere große Quellen sind Bioethanolanlagen, Brauereien und Klärwerke, sie liefern 1,1 Millionen Tonnen CO2.

Nutzt man das CO2 aus Biogasanlagen für die Power-to-Gas-Anlage, ergibt sich ein weiterer Vorteil: Das Biogas, das zu 60 Prozent aus Methan und zu 40 Prozent aus CO2 besteht, wird über Biogas-Aufbereitungsanlagen üblicherweise in das Gasnetz eingespeist, um es in der Fläche einer sinnvollen energetischen Nutzung zuzuführen. Dabei entweichen etwa zwei Prozent des Methans in die Atmosphäre, man spricht von Methanschlupf. Eine heikle Angelegenheit für das Klima, da Methan auf hundert Jahre gesehen 21 mal klimaschädlicher ist als CO2. „Dieses Loch können wir stopfen, indem man das Biogas durch die Power-to-Gas-Anlage leitet. Dabei entsteht aus dem Biogas fast reines Methan, das ohne Methanschlupf aufbereitet werden kann“, erläutert Sterner.

e-gas als Tankfüllung

Auch als Kraftstoff hat e-gas eine gute CO2-Bilanz. »Über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs gesehen produziert ein e-gas betriebenes Fahrzeug kaum mehr CO2 als ein Elektroauto«, sagt Prof. Dr. Schmid. Elektrofahrzeuge haben zwar im Betrieb sehr geringe Emissionen, ihre Herstellung ist aber deutlich CO2-intensiver als die Herstellung von Gasfahrzeugen. »Betankt« man ein Elektroauto mit Strom aus Windenergie, stößt es zwar nur 5 Gramm Kohlenstoffdioxid pro Kilometer aus. Dafür wird bei der Herstellung sehr viel CO2 produziert: Bei einer Lebensfahrleistung von 200 000 Kilometern sind es umgerechnet je nach Fahrzeugkonzept 50 bis 60 Gramm pro Kilometer. Damit stößt ein Elektroauto insgesamt 55 bis 60 Gramm CO2 pro Kilometer aus. Ein Gasfahrzeug verursacht mit Windgas aus Windstrom zwar je nach Technologiestand 20 bis 30 Gramm pro Kilometer im Fahrbetrieb, ist aber in der Herstellung mit 30 bis 35 Gramm klimafreundlicher als das Elektroauto und kommt damit insgesamt ebenfalls nur auf 50 bis 65 Gramm pro Kilometer. Die Elektromobilität und e-gas können sich gut ergänzen. Denn bislang stellen die Batteriesysteme von Elektroautos noch eine große Herausforderung dar – ihre Reichweite ist noch sehr begrenzt und sie sind recht kostenintensiv. Möchte der Fahrer weitere Strecken zurücklegen, könnte er auf e-gas aus Wind- und Solarstrom umschalten, ohne den CO2-Ausstoss stark zu erhöhen.

Was die Wirtschaftlichkeit der Power-to-Gas-Anlage angeht, ist Sterner zuversichtlich: „Selbst bei einem ideal ausgebauten Stromnetz und optimalem Lastmanagements sind Stromspeicher nötig. Es ist daher nur eine Frage der Zeit, bis sich hier ein wirtschaftliches Konzept ergibt“, ist sich der Forscher sicher. Denn während die Speicher, die im Stromnetz vorhanden sind, die Stromversorgung nur für wenige Stunden aufrechterhalten können, bietet das Erdgasnetz eine rund 3000-fach höhere Speicherkapazität.

Website “Power to Gas”

Bundeskanzlerin Merkel trifft sich Freitag zu einer Konferenz mit den Ministerpräsidenten der Länder.

Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) hat Merkel aufgefordert, hier endlich die richtigen Entscheidungen für eine beschleunigte Energiewende zu treffen.

Lediglich einige der ältesten und gefährlichsten Atomkraftwerke in Deutschland abzuschalten und andere Risikomeiler weiterlaufen zu lassen, wäre die falsche Antwort auf die atomare Katastrophe in Japan.

“Die von Kanzlerin Merkel im Herbst 2010 beschworene ‘Energie-Revolution’ mit längeren Laufzeiten für Atomkraftwerke ist mit Fukushima endgültig gescheitert. Deutschland muss und kann sich sofort und endgültig von der Atomenergie verabschieden. Jetzt muss eine tatsächliche Revolution her, die sich den entschlossenen Ausbau erneuerbarer Energien, weit mehr Energieeffizienz als heute und eine Welt ohne Atomkraft als Ziele setzt”, sagte der BUND-Vorsitzende Hubert Weiger.

Mit deutlich mehr Effizienz im Energiesektor und einer Beschleunigung des Ausbaus der erneuerbaren Energien ließen sich alle Atomkraftwerke in Deutschland sehr schnell ersetzen. Priorität haben müssten die drastische Verringerung des Stromverbrauchs in Industrie und Haushalten sowie der schnelle Ausbau der Energieerzeugung in Gaskraftwerken, die dabei möglichst mit Kraft-Wärme-Kopplung arbeiten sollten.

Thorben Becker, BUND-Energieexperte: “Der Ausstieg aus der Atomenergie ist keine Zauberei. Erforderlich ist vor allem schnelles und entschlossenes Handeln. Wenn klar ist, dass die Atomkraftwerke endgültig abgeschaltet werden, wenn der Bau neuer Kohlekraftwerke verboten und die Energieerzeugung in Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen stärker gefördert wird, dann gibt es einen Neubauboom effizienter Gas-Kraftwerke. Und wenn die Bundesregierung noch zusätzlich milliardenschwere Programme auflegt, die zu einer deutlichen Beschleunigung der Energiewende führen, dann ist der Atomausstieg da.”

Dem von Bundesumweltminister Norbert Röttgen und Bundeswirtschaftsminister Rainer Brüderle erstellten 6-Punkte-Energiekonzept der Bundesregierung bescheinigt BUND-Experte Becker große Lücken. Ausgerechnet das entscheidende Thema einer drastischen Verringerung des Stromverbrauchs werde darin vernachlässigt. Dringend erforderlich sei ein Energiespar-Sofortprogramm inklusive der Installierung eines Energie-Effizienzfonds, der jährlich mit einer Milliarde Euro ausgestattet werden sollte. Mindestens ein Atomkraftwerk pro Jahr könne mit einem solchen Programm “weggespart” werden. Benötigt werde auch ein bundesweites Stromeffizienz- und Einsparprogramm für Haushalte und Gewerbe inklusive von “Abwrackprämien” für ineffiziente Geräte.
Mehr Information

Hintergrundpapier “Maßnahmenkatalog zum Sofortausstieg aus der Atomenergie” (PDF)

Die Zahl dicht besiedelter Ballungszentren wächst. Weltweit lebt mehr als die Hälfte aller Menschen in Städten. Unbebaute Flächen und Grün sind hier rar.

In New York City wird derzeit ein Modell der integrierten Landwirtschaft umgesetzt – Foto: BrightFarm Systems

Fassaden und Dächer können in Städten als landwirtschaftliche Nutzflächen dienen. »inFARMING« heißt das Konzept, das Landwirtschaft in urbane Räume integriert und für das Fraunhofer UMSICHT Konzepte, Materialien und Anbauprozesse entwickelt. Im Fraunhofer-inHaus-Zentrum in Duisburg soll dazu ein Prototyp entstehen.
Die Stadtfarm der Zukunft: Auf dem Flachdach des fünfgeschossigen Bürogebäudes steht ein Gewächshaus zur Gemüsezucht. Die Gebäudefassade ist vollständig mit Moos bewachsen, um Feinstaub zu binden. Das Wasser wird in einem geschlossenen Kreislauf wiederverwertet, der pflanzliche Abfall und die überschüssige Wärme, z. B. aus den Gebäuden als Energie genutzt.

Das Haus steht mitten in der Großstadt. – Noch nicht real, aber reales Ziel der gebäudeintegrierten urbanen Landwirtschaft, dem »inFARMING«. Eine mögliche Antwort auf den Mangel an Ressourcen und ländlicher Anbauflächen infolge der schnell wachsenden Weltbevölkerung und zunehmenden Verstädterung. Fraunhofer UMSICHT hat sich zum Ziel gesetzt, Konzepte für gebäudeintegrierte Landwirtschaft auf Gebäudedächern zu entwickeln und entsprechende Techniken und Anbauprozesse zu optimieren. Auf der Konferenz »Greener Cities« in Vietnam stellte das Institut das Thema kürzlich vor.

In Deutschland gibt es rund 1.200 Millionen Quadratmeter an Flachdächern von Nicht-Wohngebäuden. Rund 360 Millionen Quadratmeter können davon für den Anbau von Pflanzen in Gewächshäusern genutzt und so rund 28 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr gebunden werden. Das entspricht etwa 80 Prozent der jährlichen CO2-Emissionen von industriellen Betrieben in Deutschland.

Von den 11,2 Millionen. Hektar Ackerfläche in Deutschland werden rund 120 000 Hektar (2008) für den Gemüseanbau verwendet. Dies entspricht einer Produktion von 3,5 Millionen Tonnen Gemüse. In Deutschland sind laut Angaben des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung und des Umweltbundesamtes bereits 50 Prozent der Siedlungs- und Verkehrsfläche versiegelt. Täglich kommen etwa 110 Hektar dazu.

Die herkömmliche konventionelle Landwirtschaft ist sehr ressourcenintensiv, neben der benötigten Fläche werden weltweit rund 70 Prozent des verfügbaren Trinkwassers verbraucht. Darüber hinaus trägt der Energieverbrauch in der Landwirtschaft mit etwa 14 Prozent zu den weltweiten CO2-Emissionen bei. Aus heutiger Sicht ist auch kein plausibler Weg zu sehen, um zukünftig potentiell zehn Milliarden Menschen auf den Ernährungsstand zu bringen, auf dem sich heute die reiche Welt, und damit circa 1,5 Milliarden Menschen, befindet.

inFARMING bietet Ideen und Wege an, deren konkrete Vorteile in weniger Treibhausgasemissionen, einem geringeren Flächenverbrauch und -versiegelung durch Landwirtschaft, minimierten Transportkosten, innerstädtischen Grünflächen und frischeren Produkte, regional und kontrolliert direkt beim Verbraucher erzeugt, liegen.

Prototyp für das InFarming entsteht in Duisburg

Das Fraunhofer-inHaus-Zentrum in Duisburg ist die in Europa führende Innovationswerkstatt für intelligente Raum- und Gebäudesysteme. Hier wird gerade zusammen mit dem amerikanischen Partner BrightFarm Systems ein Prototyp für das inFARMING entwickelt. Die Forscher arbeiten an langfristigen Entwicklungsstrategien für die vertikale Landwirtschaft.

Als eines der an diesem Thema forschenden Fraunhofer-Institute optimiert UMSICHT Prozesse bei der Wasser- und Energieversorgung. Im Fokus stehen die integrierte Energieversorgung durch Abwärmenutzung, Photovoltaik oder auch Kleinstwindkraftanlagen auf den Dächern. Im Bereich der Wasserversorgung werden die Wasserkreisläufe geschlossen, Schmutzwasser wird mittels Pflanzen gereinigt und wieder genutzt.»Zudem entwickeln wir passende Materialien und Werkstoffe zur Isolierung und zum Brandschutz oder besonders leichte Materialkomponenten. Ebenso integrieren wir vermehrt Biokunststoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Weitere Schwerpunkte werden Konzepte zur optimalen Flächennutzung und Ernteunterstützung sowie zur Nachhaltigkeitsbewertung sein. Gerade für Supermarktbetreiber kann das inFARMING-Konzept ein interessanter Ansatz für die Planung zukünftiger Filialen sein«, beschreibt Projektleiter Volkmar Keuter die Aktivitäten des Instituts.

Aber auch international stößt das Konzept auf breites Interesse. Bei der Konferenz »Greener Cities« in Vietnam (Saigon, Hanoi) im Dezember 2010 im Rahmen der Deutsch-Vietnamesischen Zusammenarbeit präsentierte Fraunhofer UMSICHT sein Know-how in diesem Bereich. »Gerade in den entstehenden Megacities in Asien spielt die urbane Landwirtschaft unter dem Aspekt der Ernährungssicherheit und -gesundheit eine immer größere Rolle, die integrierte Nutzung der Ressourcen eines Gebäudes führen zu neuen Ideen und Möglichkeiten «, erklärt Simone Krause, Projektmitarbeiterin bei UMSICHT. Rund 120 Teilnehmer aus Forschungsinstituten, öffentlichen Einrichtungen und Universitäten nahmen an den Konferenzen teil. Stadtentwicklung, Umweltschutz in Städten, soziale Aspekte von Grünflächen und städtische Nutzungskonzepte waren Themen dieses erfolgreichen Austauschs mit dem Land Vietnam.

Wissenschaftler aus den Bereichen Ernährung, Energie- und Wasserwirtschaft, Ingenieure und Architekten haben bereits verschiedene Ansätze der gebäudeintegrierten Landwirtschaft umgesetzt wie zum Beispiel in Greenpark Venlo (Venlo), Science Barge (Hudson River), Green Port (Shanghai) oder Greenport India (Bangalore).
Projektpartner oder Wirtschaftsunternehmen, die Interesse an der Gestaltung innovativer Lösungen für das inFARMING haben, sind eingeladen, sich dem Projekt anzuschließen und es mitzugestalten.

Weltweit ist derzeit ein starker Ausbau der Kapazitäten von solarthermischen Kraftwerken zu beobachten.

50-MW-Parabolrinnen-Großkraftwerk im spanischen Andalusien- Foto: Fraunhofer

Bis dato werden diese Concentrated Solar Power (CSP)-Kraftwerke vor allem in Südeuropa und den USA errichtet, obwohl Nordafrika und der Mittlere Osten global das größte Anwendungspotenzial und damit die größten Chancen für diese Technologie aufweisen. Die Region kann in Zukunft wirtschaftlich sehr stark vom Aufbau von CSP- Kraftwerkskapazitäten profitieren, wie eine neue Studie von Fraunhofer ISE und Fraunhofer ISI im Auftrag der Weltbank herausgefunden hat. Gleichzeitig zeigen europäische Anlagenbauer und Technologielieferanten laut der Studienergebnisse großes Interesse und die Bereitschaft, sich in Nordafrika und den Ländern des Mittleren Ostens zu engagieren.

Hintergrund der Studie ist das Vorhaben des Clean Technology Fund (CTF) der Weltbank, die Entwicklung von solarthermischen Kraftwerken in den MENA (Middle East & North Africa)-Ländern zu fördern. Ein Investitionsprogramm soll helfen, neue Kraftwerke in der MENA-Region zu finanzieren, eine lokale CSP Industrie zu entwickeln sowie zusätzliche Investitionen anzuziehen und die MENA-Länder am weltweiten Ausbau der erneuerbaren Energien teilhaben zu lassen.

Der Erfolg und die Akzeptanz von solarthermischen Kraftwerksbauten in den fünf untersuchten Ländern (Ägypten, Algerien, Jordanien, Marokko und Tunesien) hängen stark von der Integration und Partizipation der lokalen Industrie ab. Die Studie »MENA Assessment of Local Manufacturing Potential for Concentrated Solar Power (CSP)-Projects« wurde vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI in Kooperation mit Ernst & Young erstellt. In Zusammenarbeit mit der Industrie in Nordafrika und Europa analysierten die Forscher die CSP-Wertschöpfungskette, die Produktionsprozesse für Kernkomponenten eines solarthermischen Kraftwerks sowie die Industriepotenziale in den MENA-Ländern. In einer Roadmap wird ein Aktionsplan zur Realisierung von lokalen Produktionskapazitäten aufgezeigt. Mario Ragwitz, der Leiter der Studie am Fraunhofer ISI unterstreicht, dass mit einem solchen Aktionsplan ein großes Potenzial lokaler Wertschöpfung und damit verbundener Umsätze und Arbeitsplätze erschlossen werden kann.

Laut der Studienergebnisse kann die lokale Wertschöpfung bei CSP Kraftwerken in der MENA-Region durchschnittlich bis zu 60 Prozent erreichen. Den Effekt durch lokale Wertschöpfung in der Region beziffert Christoph Kost, der Leiter der Studie am Fraunhofer ISE, auf 14,3 Mrd. US$, wenn eine nachhaltige, langfristige Nachfrage geschaffen wird. Bis 2025 können so 60 000 bis 80 000 neue, teils hoch qualifizierte permanente Arbeitsplätze in der MENA-Region entstehen. Damit profitieren die Länder vom Aufbau von Fertigungskapazitäten und umfangreichen Infrastrukturbauprojekten im Bereich erneuerbarer Energien, wenn sie ihre regionalen Vorteile ausschöpfen und Marktbarrieren abbauen. Auch die europäischen Anlagenbauer und Komponentenlieferanten sehen mittelfristig große Wachstumschancen in diesem Markt. Europa und MENA können so vom enormen Solarstrompotenzial der Region durch neue Absatzmärkte für die Unternehmen beider Kontinente Nutzen ziehen.

Die Studienergebnisse wurden Ende September in Kairo dem ägyptischen Energieminister vorgelegt und in einem Workshop mit über 120 lokalen und internationalen Industrievertretern, Regierungsrepräsentanten aus den fünf Zielländern und Projektpartnern präsentiert und diskutiert.

Die beteiligten Fraunhofer-Institute haben 2009 das Fraunhofer-Center für Renewable Energy Innovation Policy RENIP gegründet, mit dem Ziel die Erfahrungen des Fraunhofer ISI bei Systemanalysen und Innovationsforschung und die breite Technologieexpertise des Fraunhofer ISE im Bereich Erneuerbare Energien für detaillierte Technologie- und Wirtschaftlichkeitsanalysen zu bündeln.

Einfacher, energieeffizienter Prozess: Herstellung hochwertiger Treibstoffe aus Biomasse.

Schalen von Sonnenblumenkernen könnten zu Kraftstoff werden – Foto: knipseline / Pixelio

Biodiesel in Form von Fettsäuremethylestern wurde in den letzten zehn Jahren als Ersatz für fossilen Dieselkraftstoff gefördert. Nicht unproblematisch, wie bald klar wurde, denn die notwendigen Pflanzen, etwa Raps, beanspruchen Kulturflächen, die dann nicht mehr für den Anbau von Lebensmitteln zur Verfügung stehen. Eine zweite Generation Biodiesel soll nun aus Pflanzenabfällen gewonnen werden. Avelino Corma und sein Team an der Universidad Politécnica de Valencia (Spanien) stellen in der Zeitschrift Angewandte Chemie einen vielversprechenden neuen Ansatz vor, der energieeffizient arbeitet und sehr hochwertigen Biodiesel-Treibstoff liefert.

Die verwertbaren Teile von Biomasse, wie Haferspelzen, Mandelschalen, Bagasse (faserige Reste der Zuckerproduktion aus Zuckerrohr), Schalen von Sonnenblumenkernen, Maiskolben, Reste der Olivenölgewinnung, sind hauptsächlich celluloseartige Kohlenhydrate. “Eine ganze Reihe verschiedener Ansätze wurde inzwischen entwickelt”, berichtet Corma, “viele davon kranken aber an einer ungünstigen Energiebilanz, da sie selber recht viel Energie benötigen.”

Corma und seinem Team ist es nun gelungen, ein einfaches, kostengünstiges Verfahren zu entwickeln, das energieeffizient arbeitet und zudem keine organischen Lösungsmittel braucht. Erster Schritt ist die Umsetzung der Biomasse zu Furfural, ein etablierter industrieller Prozess. In Abwandlung eines weiteren gängigen Verfahrens lässt sich daraus hochselektiv 2-Methyl-Furfural (2MF) herstellen, ein Ring aus vier Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom, der eine Methylgruppe (-CH3) als Seitenkette trägt.

“Dieses 2MF ist Ausgangprodukt unserer neuen Dieselsynthese”, so Corma. Zunächst werden drei Moleküle 2MF miteinander verknüpft. Gebraucht werden dazu nur Wasser und eine Säure als Katalysator. Dabei öffnet sich ein Drittel der Ringe und knüpft sich an je zwei weitere (Hydroxyalkylierung/Alkylierung). Die wässrige Phase, die auch den Katalysator enthält, trennt sich von selbst von der organischen Phase mit dem Zwischenprodukt ab und kann einfach entfernt werden, der Katalysator lässt sich recyceln. In einer zweiten Reaktion müssen noch die beiden anderen Ringe geöffnet und die Sauerstoffatome entfernt werden. Das geht katalytisch mit einem speziellen platinhaltigen Katalysator (Hydrodeoxygenierung).

“Am Ende erreichten wir 87% der Produkte der Dieselfraktion in Form verzweigter Kohlenwasserstoffketten mit neun bis 16 Kohlenstoffatomen”, so Corma. “Das ist die beste bisher in der Literatur berichtete Ausbeute für Biodieselsynthesen.” Gasförmige und leichtere Nebenprodukte lassen sich zur Wärmeerzeugung nutzen. Der entstehende Biodiesel hat eine ausgezeichnete Qualität (Cetanzahl 71, Pourpoint -90 °C) und kann direkt mit konventionellen Dieselkraftstoffen gemischt werden.

Originalpublikation:

Angewandte Chemie: Presseinfo 04/2011
Autor: Avelino Corma, Universidad Politécnica de Valencia (Spain)

Internetartikel der Publikation

Die Europäische Kommission hat einen strategischen Rahmen für die nachhaltigere Nutzung von natürlichen Ressourcen und die Umstellung auf ein ressourcenschonendes, kohlenstoffarmes Wachstum in Europa vorgestellt.

Foto: Dagmar Struß

EU-Kommissionspräsident José Manuel Barroso erklärte zu dieser siebten Leitinitiative der Strategie Europa 2020: „Wir können uns einen Ressourcenverbrauch im bisherigen Umfang nicht mehr leisten. Er belastet die Erde und macht unsere Wirtschaft stärker importabhängig. Eine intelligentere Nutzung knapper Ressourcen ist daher eine strategische Notwendigkeit, gleichzeitig aber auch eine wirtschaftliche Chance. Durch größere Ressourceneffizienz, klarere, langfristiger angelegte Maßnahmen und gemeinsame Investitionen in umweltfreundliche Techniken schaffen wir im Interesse unserer Bürger eine solide Grundlage für Wachstum und Beschäftigung und für die Erreichung unserer klima  und energiepolitischen Ziele.”

Die Initiative zielt darauf ab, das Wirtschaftswachstum von der Ressourcennutzung abzukoppeln, den Übergang zu einer emissionsarmen Wirtschaft zu unterstützen, die Nutzung erneuerbarer Energieträger und die Energieeffizienz zu fördern sowie unser Verkehrswesen zu modernisieren und nachhaltiger zu gestalten.

Bundesumweltminister Norbert Röttgen begrüßte die Initiative der EU-Kommission für ein „ressourcenschonendes Europa“. Das  Bundesumweltministerium entwickelt derzeit ein nationales Ressourceneffizienzprogramm, das rechtzeitig vor der UN-Konferenz für nachhaltige Entwicklung verabschiedet werden soll.

Auch das Europäische Umweltbüro (EEB) begrüßte den strategischen Rahmen zur nachhaltigen Ressourcennutzung als Schritt in Richtung zu einer nachhaltigen Wirtschaft und der Zukunft der EU.
Der Generaldirektor des EEB sagte dazu: “Als nächster Schritt muss die Verringerung der der Ressourcennutzung der europäischen Wirtschaft wirklich sichergestellt werden, inklusive der importierten Ressourcen. Dafür müssen klare Ziele und Zeitpläne verabschiedet werden. Auch muss die EU dafür sorgen, dass der Markt für die Umwelt arbeitet, indem umweltschädliche Subventionen abgeschafft und Umweltsteuerreformen eingeführt werden.“

Auch Friends of the Earth Europe begrüßten die Initiative der EU-Kommission zur Ressourceneffizienz. Europa müsse aber nun effektive Politiken einführen, um den Europäischen Ressourcenfußabdruck zu reduzieren. Der Umweltverband hat vier Indikatoren entwickelt für den Fußabdruck von Landnutzung, Wasser, Kohlenstoff und sonstige Ressourcennutzung.

Die Grüne Fraktion des Europäischen Parlaments zeigte sich enttäuscht, dass die Flaggschiffinitiative keine Ziele beinhaltet.

Die Veröffentlichung der ursprünglich für den 26. Januar angekündigte „EU-Strategie für Rohstoffe” wurde verschoben – laut ENDS Europe daily auf diese Woche. Im März soll auch die Roadmap 2050 für ein kohlenstoffarmes Europa  sowie das Weißbuch Verkehr, der neue Energieeffizienzaktionsplan sowie die neue Biodiversitätsstrategie erscheinen.
Im Juni will die EU-Kommission zudem eine Roadmap zu Ressourceneffizienz, einen konkreten Vorschlag zur neuen Gemeinsamen Agrarpolitik und Fischereipolitik zur Kohäsionspolitik und zum nächsten Mehrjahres Finanzrahmen der EU veröffentlichen.

Seite der EU-Kommission zu ressourcenschonendem Europa (engl.)

Pressemitteilung der  EU-Kommission

Memo zum Ressourceneffizienten Europa (engl.)

Pressemitteilung des Europäischen Umweltbüros EEB (engl.)

Pressemitteilung von Friends of the Earth (engl.)

Pressemitteilung der Grünen (engl.)

Pressemitteilung des BMU

Im Zuge ihrer Rohstoff-Strategie versucht die EU günstig an Rohstoffe zu gelangen.

Rohstoffpolitik der EU schafft Armut – Abbildung: Oxfam

Eine aktuelle Studie von Oxfam, WEED und weiteren NRO zu diesem Thema belegt hingegen, dass diese Strategie die Armut in Entwicklungsländern massiv zu verschärfen droht.

„Die EU versucht auf aggressive Weise, ihre wirtschaftlichen Interessen durchzusetzen, ohne Rücksicht auf die Bedürfnisse von Entwicklungsländern. Im schlimmsten Fall führt die „Rohstoffinitiative“ zu Ressourcenraub, der Entwicklungsländer in eine neue Spirale der Armut treibt“, sagt David Hachfeld, Handelsexperte bei Oxfam Deutschland.

EU will Verzicht auf Ausfuhrsteuern

Die Studie „Die neue Jagd nach Ressourcen: Wie die EU-Handels- und Rohstoffpolitik Entwicklung bedroht“ kritisiert, dass die EU in neuen Freihandelsabkommen von vielen Entwicklungsländern fordert, auf Ausfuhrsteuern auf Rohstoffe wie Metall, Holz, Chemikalien oder Leder zu verzichten. „Ausfuhrsteuern sind ein wichtiges Instrument von Entwicklungsländern, um ihre lokale Industrie aufzubauen, Staatseinnahmen zu erhöhen oder die Umwelt zu schützen“, so Hachfeld.

Zugleich strebt die EU nach einer umfassenden Liberalisierung von Investitionen. „Die EU möchte einen maximalen Schutz für ihre Investoren und drängt zusätzlich auf eine weitreichende Marktöffnung, um europäischen Unternehmen den Zugang zu Rohstoffen zu erleichtern“, so Nicola Jaeger, Handelsreferentin bei WEED. „Dadurch wird es für Entwicklungsländer noch schwieriger, Investitionen zu steuern. Aber gerade im Rohstoffsektor ist eine strenge Regulierung wichtig, damit die Umwelt nicht belastet wird und Gewinne aus dem Abbau von Bodenschätzen gerecht verteilt werden.“

EU muss armen Ländern Spielraum für Regulierung lassen

In der EU werden heute pro Kopf dreimal so viele Ressourcen wie in Asien und viermal so viele wie in Afrika verbraucht. „Statt zuerst vor der eigenen Haustür zu kehren und ihren Überkonsum an Rohstoffen zu reduzieren, setzt die EU in ihrer Rohstoffpolitik vor allem darauf, sich den Zugriff auf Ressourcen anderer Länder zu sichern“, kritisiert Jaeger.

Oxfam und WEED fordern von der EU, sich international für die nachhaltige und gerechte Nutzung der weltweiten natürlichen Ressourcen einzusetzen, anstatt an der unilateralen „Rohstoffinitiative“ festzuhalten. Die EU muss den armen Ländern Spielraum lassen, ihre Rohstoff-Exporte zu steuern und Investitionsregeln eigenständig zu bestimmen.

Studie: „Die neue Jagd nach Ressourcen: Wie die EU-Handels- und Rohstoffpolitik Entwicklung bedroht“ (PDF)