Was bedeutet der Klimawandel eigentlich für uns?

Kosten des Klimawandels

Heute beschäftige ich mich mal mit der Frage, was für uns in Deutschland der Klimawandel bedeutet. Die Auswirkungen für uns werden sein, dass wir mit Wetterkapriolen zu kämpfen haben, also örtlichen Starkregen und Dürre, hohe Ozonwerte, Feinstaub, …. Abgesehen von den direkt sichtbaren Folgen, wie Schlammlawinen, bedeutet dies, dass wir ein Problem mit der Nahrungsmittelerzeugung haben. Außerdem gibt es gesundheitliche Folgen, wie Kreislaufbeschwerden, Atemwegserkrankungen und so weiter und so fort.

Experten haben nun berechnet, dass diese Folgen uns 38Mrd € kosten werden. Ja, was heißt das denn konkret? Wenn wir 38Mrd durch 84Mio Einwohner teilen, so sind das ca. 450€ für jeden. Da kann man sagen, hier sind 450€, lass mich in Ruhe. Allerdings können das keine Einmalkosten sein, sondern nur jährliche Kosten und die werden weiter steigen, wenn sich nichts ändert.

Wie kommt der Klimawandel zustande?

Der Klimawandel kommt dadurch zustande, dass wir Menschen Treibhausgase emittieren, die dafür sorgen, dass die Wärmestrahlung der Sonne nicht mehr so stark in das Weltall zurückreflektiert wird. Als Hauptverursacher wird CO2 angegeben, dessen Anteil in der Luft inzwischen doppelt so hoch ist, wie in den 2Mio Jahren vor der technischen Revolution (400 anstelle 200ppm). CO2 entsteht direkt durch unseren Energieverbrauch und indirekt durch unseren Konsum. Letzteren können wir noch schlechter beeinflussen als den Energieverbrauch, denn auch wenn wir uns in Deutschland einschränken, so gibt es noch viele Mrd Menschen, die erst einmal unseren Standard erreichen wollen und das kann man ihnen nicht verübeln. Hier kann nur die Industrie den CO2 Ausstoß bei der Güterherstellung reduzieren, aber es ist auch sinnvoll seinen eigenen Konsum zu überdenken. Muss es wirklich immer das neueste Gerät sein oder kann ich auch mal ein Gerät reparieren (lassen)?

Was müssen wir tun, um unseren CO2 Ausstoß zu verringern?

Wir haben in unserem täglichen Leben mit drei Bereichen der Energienutzung zu tun: Heizen, Stromverbrauch und Mobilität.

Beim Heizen können erst einmal nur Hausbesitzer etwas tun. Meine Empfehlungen hierzu sind: Heizung, wenn möglich, auf Wärmetauschertechnik umstellen oder auf Gas, auf keinen Fall mehr Öl verwenden und auch Pellet- oder Holzheizungen sind nicht umweltfreundlich. Die Wärmetauscher sollte man dann in Zusammenhang mit einer Photovoltaikanlage sehen und Gas, weil Gas künstlich hergestellt werden kann. Dazu später mal mehr.

Zum Thema Mobilität kann man viel sagen. Zum Beispiel, muss ich meine Kinder einen Kilometer mit dem Auto zur Bushaltestelle bringen? Zu Fuß gehen täte vielen Leuten gut. Ansonsten gibt es hier die Themen Verkehrsplanung, E-Mobilität und autonomes Fahren. Ich denke, dass sich die letzten beiden Punkte in den kommenden 5-10 Jahren automatisch regeln werden. Tut mir leid für die Taxi- und Busfahrer, aber dafür werden Leute in Servicecentern benötigt, die aus der Ferne Probleme beheben. Vielleicht auch keine schlechte Perspektive im Warmen sitzen zu können und die Menschen könnten vermehrt von zuhause arbeiten (das ist aber ein anderes Thema).

Bleibt der Stromverbrauch. Ich gehe mal davon aus, dass die meisten Menschen bei uns inzwischen LED Leuchtmittel einsetzen und auch sonst energiesparende Geräte verwenden oder nach einem Neukauf verwenden, ob sie wollen oder nicht, denn andere Geräte gibt es nicht mehr. Da muss ich direkt mal die EU Kommissionen loben. Bleibt noch die Stromerzeugung. Hier können zuallererst die Hausbesitzer etwas tun, aber auch Mieter haben Möglichkeiten.

Zunächst ein Zahlenspiel.

Eine Kilowattstunde Strom aus herkömmlichen Kraftwerken produziert 700g CO2.

Eine Person nutzt pro Jahr im Schnitt etwa 1,25MWh Strom. Das macht 875kg CO2 pro Jahr. Wer möchte, kann sich dazu das Volumen ausrechnen. Eine gewaltige Zahl (550.000 Liter pro Tonne CO2 oder 550 Kubikmeter).

Meine relativ gut ausgerichtete und wenig beschattete Solaranlage produziert mit 50 Modulen im Jahr ca. 12MWh Solarstrom. Also produziert ein Modul 240kWh / Jahr. Ich habe für ein Modul vor 5 Jahren ca. 400€ inkl. Wechselrichter bezahlt. Man bekommt auch Einzelmodule inkl. Wechselrichter, die man in die Steckdose stecken kann für etwa 600€. Diese Module sind auch für Mieter interessant.

Die Rechnung

Wir sollen 38Mrd€ pro Jahr für die Folgen des Klimawandels bezahlen, sei es durch höhere Krankenkassenbeiträge, Versicherungen oder Strompreise. Warum nicht selber investieren?

Für 450€ / pro Jahr im Schnitt, könnte sich im jeder ein Solarmodul pro Jahr kaufen. Nehmen wir an, dass nicht alle Module gut verwendet werden können und nur 66% der Leistung bringen, haben wir noch 158kWh / Jahr pro Modul. Jedes Jahr würden jetzt 84Mio Solarmodule hinzukommen. Das sind 13272000000kWh Solarstrom im Jahr, also 13,3TWh / Jahr an Leistung. Das sind immerhin 2% unseres Gesamtstrombedarfs. Alleine mit dieser Aktion würden wir in Deutschland 9,3Mio Tonnen CO2 einsparen (oder jeder Einzelne 110kg). Das sind 1,2% gegenüber der aktuellen individuellen CO2 Produktion. Die Maßnahmen könnten ca. 15 Jahre laufen, bis keine weiteren Dachflächen mehr zur Verfügung ständen oder 18% der CO2 Emissionen. Das ist fast die Hälfte dessen was wir brauchen, um die 2 Grad Marke zu halten und jedes Jahr Emsissionsverhinderung verzögert die Erreichung der 2 Grad. Wenn man dann den Sommerstrom zur Methanherstellung (Energiespeicher für den Winter) nutzt, reduziert man zumindest temporär auch noch den CO2 Gehalt der Luft, was auch helfen würde.

Jetzt kommen die Kritiker, die sagen, dass die Herstellung von Solaranlagen auch CO2 produziert. Das ist im Prinzip richtig, aber die Herstellung verbraucht hauptsächlich Strom, der ja CO2 neutral produziert werden kann und die Herstellung von konventionellen Kraftwerken erzeugt auch CO2. Also irgendwo muss man mal anfangen.

Das Gute ist, dass jedes Solarmodul, Stand heute, im Jahr ca. 43€ einsparen würde. Also ist das Modul in weniger als 10 Jahren bezahlt und anschließend spart man nur noch.

Natürlich kann nicht jeder jedes Jahr ein Modul an seiner Wohnung anbringen und es gibt noch eine soziale Komponente, aber Hausbesitzer können ihre großen Dachflächen nutzen und die sozialen Unterschiede gleichen sich durch entsprechend gewichtete Investitionen aus. Auch wenn der Hausbesitzer eines reinen Vermietobjektes keine direkte Ersparnis hat, kann er ja die Kosten auf die Mieter umlegen, die dadurch ihre Stromrechnung reduzieren würden und er selber würde für sich die Folgekosten verringern. Also eine Win-Win Situation.

Insgesamt kann man sagen, JEDER kann etwas jetzt und sofort gegen den Klimawandel tun und am Ende spart er nicht nur für sich und andere die Folgekosten, sondern auch ganz konkret Geld. Da muss man nicht auf die Politik, die Großkonzerne oder allgemein die Anderen warten!

 

Referenzen (Stand 17.10.2018)

  • Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Zwei-Grad-Ziel
  • Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik_in_Deutschland
  • Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Stromerzeugung
  • Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Bedarf_an_elektrischer_Energie

Soziale Komponente bei der E-Mobildiskussion

Letzten Dienstag habe ich einen Vortrag über das Funktionieren der E-Mobilität gehalten. Dabei wurde ich darauf angesprochen, dass die Autos für Geringverdiener nicht möglich sind. Da dieses das zweite Mal war, dass mir das Thema über den Weg lief, möchte ich hier auch mal darauf eingehen.

Es gibt tatsächlich zwei Punkte zu beachten. Erstens, die aktuell verfügbaren Elektrofahrzeuge sind in der Anschaffung sehr teuer und wenn ein Ersatzakku fällig wird, wird es noch einmal teuer. Punkt zwei hat nichts mit den Elektroautos zu tun, sondern mit dem allgemeinen Vorgehen der Politik und der Wirtschaft.

Zum teuren Elektroauto ist zu sagen, dass es sich um eine neue Technologie handelt, wie seinerzeit der Fernseher. Um diese Technologie in den Markt zu bringen, fängt man am Besten von oben an, wie Tesla es gemacht hat (neue Flachbildfernseher werden auch erst einmal im XXL Format gebracht). Es gibt also noch keine “günstigen” Kleinwagen und weil sie auch noch so neu sind, auch kaum Gebrauchtwagen. Das wird sich im Laufe der Zeit regeln und die Elektroautos werden irgendwann günstiger sein, als Verbrenner. Experten gehen davon aus, dass dies Anfang der 2020er Jahre sein wird. Wenn ich mein Fahrzeug betrachte, so würde ich heute für denselben Kaufpreis ein Fahrzeug mit 5kWh größeren Akku, Luftfederung und Hepa-Filter bekommen. Das sind schon ein paar 1000€, die das Fahrzeug im Prinzip günstiger geworden ist und das in 2,5 Jahren. Es sind also günstigere Fahrzeuge in Sicht.

Bleibt der zweite Punkt. Dieser wird zwar in Zusammenhang mit den E-Autos gebracht, stammt aber eigentlich aus dem Dieselskandal. Es werden seit Jahren durch sehr zweifelhafte “Umtauschaktionen” relativ gute Fahrzeuge dem Markt entzogen, so dass erstens die aktuelle Fahrzeugflotte recht jung ist und zweitens die alten Fahrzeuge nicht mehr als Gebrauchtwagen zur Verfügung stehe. Es gibt also kaum noch Fahrzeuge deutlich unter 10.000€. Für jemanden, der sich das nicht leisten kann, ist es eine starke Einschränkung, denn mit seinem alten Diesel darf er bald nicht mehr in die Stadt fahren und wenn das Fahrzeug kaputt ist, ist es schwer an einen Ersatz zu kommen.  Und alles nur, damit die Autoindustrie indirekt Subventionen bekommt. Besonders weit hat die Politik da nicht gedacht, aber das ist ja nichts Neues.

Gefährliche und dumme Diskussion H2

Mich regt es gerade mal wieder auf. Dauernd kommen irgendwelche Meldungen zu Wasserstoffautos (zum Beispiel Daimler will verstärkt auf Wasserstoff setzen). Als ich selber noch nicht soweit war, war ich auch ganz begeistert in einem 7er BWM zu fahren, bei dem hinten nur noch Wasser raus kam. Jetzt, 18 Jahre später, bin ich schlauer und die Industrie sollte es eigentlich auch sein.

Warum wollen einige Unternehmen auf H2 setzen? Eigentlich nur aus dem Grund, damit der Verbraucher den Tank in 5 Minuten nachgefüllt hat, was ja scheinbar ein großer Vorteil gegenüber dem Akku-Auto ist.

Warum lehne ich die H2 Speicherung ab? Ganz einfach, weil Wasserstoff eine Umweltkatastrophe ist. Derzeit wird Wasserstoff aus Erdgas extrahiert. Was ist dabei gewonnen? Nichts, denn Erdgas (Methan) besteht aus Kohlenwasserstoffmolekülen. Diese werden aufgespalten, so dass H2 und CO2 entstehen. Also ist die CO2 Produktion nur an einen anderen Ort verlagert und wir wollen doch gerade das CO2 verhindern. Außerdem muss Wasserstoff aufwendig transportiert werden. Das macht alles den Wasserstoff sehr teuer.

Ferner kann man Wasserstoff nicht einsperren, auch wenn BMW das Gegenteil behauptet. Wasserstoff ist ein Gas und will sich ausdehnen. Das kann man nur durch sehr hohe Drücke oder sehr niedrige Temperaturen verhindern. Im Auto gibt es diese Temperaturen nicht. Bleibt also nur noch der Druck und der wird bei höheren Temperaturen entsprechend größer. Also muss aus Sicherheitsgründen Druck abgelassen werden. Ferner penetriert Wasserstoff durch jedes Material. Es lässt sich also auch durch die besten Materialkombinationen nicht dauerhaft aufhalten. Durch den Vorgang der Penetration, bei der also die Wasserstoffatome durch die Tankmoleküle hindurchwandern, verändern sie die Molekülstruktur, weshalb auf Dauer die Tanks, Leitungen, … spröde und porös werden.

Auch die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse ist für die direkte Wasserstoffnutzung nicht geeignet, weil dadurch 40-60% der wertvollen elektrischen Energie verloren gehen.

Was kann ich also gegenüber einem Akku gewinnen? Nur Zeit auf Langstreckenfahrten, denn ein Elektroauto kann zuhause jeden Morgen vollgeladen sein. Natürlich gilt das nicht für die Stadt, aber wenn ich nach 4 Wochen (vielleicht ist die Zeit auch länger, ich weiß nicht, wie gut die Tanks heute sind) zu meinem Wasserstoffauto komme und der Tank ist leer, komme ich auch nicht mehr weg und es gibt auch dort keine Ersatzkanister.

Ich fasse noch einmal zusammen: Die Wasserstoffherstellung produziert CO2, was wir gerade nicht haben wollen, Wasserstoff hilft nur der Industrie. Der Verbraucher hat deutlich erhöhte Kosten auch durch aufwendigere Inspektionen. Es gibt keinen Komfortgewinn außer für die Dauerfahrer, die nicht die empfohlenen Pausen alle 2-3 Stunden einhalten. Es gibt Standverluste, die es auch beim Akku gibt, die ich dort aber einfacher ausgleichen kann.

Also bitte vergesst das Thema Wasserstoff im Automobil. Es gibt nur einen Punkt, der für einen temporären Wasserstoff gibt und das ist für die Speicherung von Sommersonnenstrom für den Winter. Aber da kann der Wasserstoff nur als temporäres Zwischenprodukt zum künstlich erzeugten Methan darstellen. Dies kann man wieder gut speichern, einspeisen und umwandeln. Aber es gibt immer noch die 60% Energieverlust.

Feststellungen zur Reichweite eines E-Autos

Differenzierung der Fragestellung

Als E-Fahrzeugfahrer wird man immer als erstes nach der Reichweite gefragt. Davon abgesehen, dass die Frage extrem nervig ist, ist sie falsch gestellt.

Die Frage muss lauten: “Was ist eigentlich eine notwendige Reichweite?”

Wozu braucht man eine Reichweite von beispielsweise 1000km? Wenn man das genau betrachtet, bedeutet das bei einem Verbrenner möglichst selten tanken und damit wenig Zeit dafür verschwenden. Anders ausgedrückt nur einmal im Monat tanken oder nur einmal auf einer Reise.

Ein Elektroauto kann (bei entsprechender Infrastruktur) jeden Morgen geladen sein. Das bedeutet, es muss der täglich Bedarf abzudecken sein. Für Langstreckenfahrten bedeutet es, es muss eine Strecke von “2-2,5 Stunden”, also eine Fahrtzeit nach der man eine Pause einlegen sollte, abzudecken sein und der nächste Abschnitt muss in einer Pausenzeit nachzuladen sein.

In Praxis heisst das ca. 200km Reichweite reichen für die meisten Anwendungsfälle aus. Es gibt natürlich auch Fälle, in denen es angenehm ist, die doppelte Reichweite zu haben, aber notwendig ist das nicht.

Welche Kapazität wird benötigt?

Je nach Fahrzeuggröße, Fahrweise und Jahreszeit, werden etwa 15-23kWh für 100km benötigt. Bei 200km bedeutet dies eine Akkukapazität von 30-45kWh. Aber das reicht nicht, denn aus Akkuerhaltungsgründen sollte ein Akku möglichst nur selten auf 100% geladen werden. Auch sollte ein Akku nicht vollständig entladen werden, auch wenn das bei Autoakkus nicht so kritisch ist, wie bei einem Telefonakku. Optimal ist die Nutzung des Akkus zwischen 20 und 80 Prozent. Also kommen wir auf einen Wert von 50 – 75kWh. In der Praxis kann man den Akku auch zwischen 10 und 90% bewegen. Damit kommt man über 300km weit, was auch in besonderen Fällen ausreicht.

Warum ist ein sehr großer Akku in der Regel nicht erstrebenswert?

Wenn wir einen Akku mit 200kWh betrachten, wie er zum Beispiel im Tesla Roadster 2 verbaut sein soll, so bedeutet dies, dass man 1000km am Stück fahren könnte. Aber wer fährt diese am Stück? Andererseits hat das Fahrzeug sehr viel Leistung. Wenn man die abruft, reduziert sich die Reichweite, vermutlich auf die Hälfte. Auch 500km wird man kaum mit 250km/h an einem Stück fahren können. Auf der anderen Seite hat ein E-Auto den Vorteil, dass man es zuhause laden kann (Steckdose vorausgesetzt). Diese wird in der Regel maximal 11kW zur Verfügung stellen. Das bedeutet, dass man einen ganzen Tag zum Nachladen benötigt. Ist das praxisrelevant? Außerdem bedeutet ein großer Akku immer ein höheres Gewicht und damit höherer Verbrauch, auch wenn sich dies im Laufe der Jahre verbessern wird.

Wenn man davon ausgeht, dass man zukünftig überall mit ca. 3kW laden kann, kann man in der Regel 60kW pro Tag nachladen, ohne dass man eine spezielle Schnellladestation aufsuchen muss. Das reicht für die meisten Menschen völlig aus.

Fazit

  • Ein Akku in der Größenordnung 50-70kWh ist für 90% der Autofahrer mehr als ausreichend.
  • 100kWh sind bequem und praktisch. Auch für Vielfahrer völlig ausreichend. Sie können auch zuhause innerhalb von 10 Stunden nachgeladen werden.
  • Mehr Akku braucht es nicht, außer für Sportwagen oder Lastenfahrzeuge.
  • Es braucht Infrastruktur, so dass parkende Fahrzeuge überall mit 3kW nachgeladen werden können. Ein schnelleres Nachladen ist nur auf Langstrecken notwendig.
  • Bei der richtigen Infrastruktur braucht man keine Zeit zum Laden für die täglichen Fahrten (die Zeit für die Tankstelle wird eingespart).