Ein Energiesystem muss einen Surplus produzieren, der groß genug ist, um die Erzeugung von Nahrungsmitteln, den Betrieb von Krankenhäusern und Hochschulen, die Ausbildung von Ingenieuren, die Kraftwerke planen und deren Erstellung übersehen können, Transport, Konstruktion, all die Elemente, die eine moderne Zivilisation erst möglich machen, zu ermöglichen.
Das ist unsere Übertragung ins Deutsche einer Sequenz aus einem Beitrag, den James Conca 2015 für Forbes geschrieben hat. Der Beitrag trägt den Titel „EROI — A Tool To Predict The Best Energy Mix“ und ist im Wesentlichen der Diskussion einer 2013 veröffentlichten Studie mit dem Titel „Energy intensities, EROIs, and energy payback times of electricity generating power plants“ gewidmet.
In diesem Beitrag berechnen Weißbach et al. (2013) den sogenannten EROI, „Energy Returned on Invested“, wie viel Energie stellt ein Energiesystem gerechnet auf die Energie, die eingesetzt werden muss, um es nutzbar zu machen, einer Gesellschaft zur Verfügung. Weißbach et al. haben sich 2013 die Aufgabe gestellt eine Methode zu beschreiben und zu benutzen, die einen direkten Vergleich zwischen vermeintlich nachhaltigen, fossilen und nuklearen Energiesystemen ermöglicht, eine Aufgabe, die sie im Wesentlichen durch eine physikalische Messung aller Inputs und Outputs der jeweiligen Technologie gelöst haben, was eine vollständige Kumulierung der Investitionen (Cumulative Energy Demand) umfasst, aufgegliedert nach:
Fixen Investitionen: Bau (Materialien von der Mine bis zum fertigen Bauteil inkl. Herstellungs-Exergie, z. B. Stahlproduktion), Rückbau und Demontage.
Variable Investitionen (jährlich): Wartung, Betrieb, Brennstoffkreislauf (Förderung, Aufbereitung, Transport, Anreicherung bei Uran etc.).
Interne Eigenverbräuche (z. B. Pumpen im Kernkraftwerk) werden vom Output abgezogen; externe (z. B. Uran-Anreicherung) kommen zu den Inputs hinzu.
Der EROI ergibt sich auf dieser Basis als (durchschnittliche Leistung × Lebensdauer) dividiert durch (fixe Investition + variable jährliche Investition × Lebensdauer). Die Lebensdauer variiert zwischen 20 bis 30 Jahren für Windturbinen und Solarpanel und 60 Jahren für Kernkraftwerke. Weißbach et al. (2013) berücksichtigen in ihrem Vergleich der Energieeffizienz zudem Wasserenergie, Kohle, Gasturbinen und Biomasse. Und sie machen etwas, was seither kaum mehr getan wurde, sie tragen der Tatsache Rechnung, dass man einen Backup für die Zeit benötigt, zu der Wind und Solar keinen Strom liefern. Die entsprechende Verrechnung erfolgt über Pumpspeicher, die als „Batterie“ in die Berechnung eingeführt werden.
Das Ergebnis ist eines, das nach Veröffentlichung des Beitrags von Weibach et al. (2013) für viel Diskussionen und Zündstoff gesorgt hat:
Die blau gestrichelte Linie, die mit dem Wert 7 in der y-Achse versehen ist, gibt den Mindestwert für gesellschaftliche Nachhaltigkeit der Stromversorgung an.
Ein EROI von 1 steht für Investitionen, die in den Wind geschrieben wurden, die keinerlei gesellschaftlichen Wert haben. Ein Mindest-EROI von 7 ist notwendig, um die eingesetzten Investitionen zu amortisieren. Wie man sieht, ist eine Amortisierung der Kosten für Stromerzeugung aus Solar und Wind in den Berechnungen von Weißbach et al. (2013) nicht gegeben. Weder Strom aus Windenergie noch aus Solarenergie erreicht ein Verhältnis von Input zu Output, das einen gesellschaftlichen Mehrwert bereitstellt (immer auf die gestrichelten „buffered [with storage]“ Werte bezogen).
Im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie stellen nukleare Energiesysteme zur direkten und zur Speichernutzung die gleiche Effizienz bereit, einen EROI von 75, d.h. die Investition einer Einheit Energie resultiert in 75 Einheiten Energie, man macht somit einen Gewinn von 74 Einheiten nutzbare Energie. Bei Wind bleiben für direkte Abnahme (wenn der Wind weht) 15 Einheiten übrig, bei Solar 19. Indes, stellt man in Rechnung, dass man auch nachts und bei Windstille Strom benötigt, setzt also die Bedingung, dass Strom verfügbar sein muss, wenn er benötigt wird, dann gehen beide, Solar- und Windenergie in die Knie erreichen nur noch Werte, die gesellschaftlich nicht oder kaum nachhaltig sind, eine Gesellschaft sich nicht ohne erheblichen Wohlstandsverlust leisten kann, drei Einheiten Netttogewinn bei Windenergie, 8 Einheiten Nettogewinn bei Solarenergie.
Mit anderen Worten: Wer in Wind- und Solarenergie investiert und Nuklearenergie abschaltet, ist ein wirtschaftspolitischer Hazardeur, der es offenkundig darauf abgesehen hat, seine Gesellschaft in Elend und Armut zu stürzen.
Die Kritik an der Arbeit von Weißbach et al. (2013) ließ vorhersehbar nicht lange auf sich warten: Die rein physikalische Berechnung von Input und Output sei zu strikt, man müsse die Daten gewichten, um verändertem Investitionsbedarf gerecht zu werden. Eine seltsame Kritik, wenn man bedenkt, dass Weißbach et al. (2013) alle Investitionen, die notwendig sind, um eine Windturbine oder ein AKW ans Netz zu bringen, berücksichtigen. Gewichtung ist immer dann ein Thema, wenn Forscher an ihren Ergebnissen herumdoktern wollen, weil sie mit den Ergebnissen nicht zufrieden sind. Ergo kein Argument gegen Weißbach et al. (2013).
Andere haben kritisiert, Weißbach et al. würden unnötigerweise Pumpspeicher als Form der Batterie, des Backup für die Zeiten, in denen kein Wind weht oder keine Sonne scheint, berücksichtigen, eine Kritik, die an Absurdität angesichts der Tatsache, dass Strom IMMER verfügbar sein muss, nicht nur dann, wenn es Wind oder Sonnenenergie-Lieferungen „gefällt“, kaum zu überbieten ist.
Schließlich wurde darauf hingewiesen, dass Weißbach et al. (2013) zu konservativ im Hinblick auf den Wirkungsgrad von Sonnen- und Windenergie gewesen seien.
Tatsächlich wurden Wirkungsgrade verbessert, die Produktion ist effizienter, die Lebensdauer ist heute länger, höhere Kapazitätsfaktoren haben die EROI von Solar- und Windenergie gesteigert. Zu diesem Ergebnis kommen Murphy et al. (2022), die auf Basis von 31 Studien, in denen der EROI unterschiedlicher Energiesysteme verglichen wurde, zu dem Ergebnis kommen, dass Wind- und Solarenergie heute zu einem EROI von mindestens 30 gelangen.
Indes, die Ergebnisse beziehen sich auf den Direktbetrieb von Solarpanel und Windturbinen, die Energieeffizienz, die dann gegeben ist, wenn der produzierte Strom auch direkt abgenommen wird. Eine Verbesserung mit zweifelhaftem Wert, denn noch immer gilt, dass Strom DANN verfügbar sein muss, wenn er benötigt wird.
Ist er es nicht, dann ist die Schwelle ins Entwicklungsland genommen.
Damit sind wir bei dem Problem, mit dem sich bereits Weißenbach et al. (2013) herumgeschlagen haben: Wie die Zeit berücksichtigen, in der Windenergie und Solarenergie KEINEN Strom liefern, offenkundig ein Zustand, der ihre Effizienz massiv reduziert, wenn nicht in Zweifel zieht. Weißbach haben dieses Problem durch eine Standardisierung auf Pumpspeicherwerke gelöst. Andere Autoren, die Anstoß am Ergebnis von Weißbach et al. (2013) genommen haben, z.B. Carbajales-Dale et al. (2014) oder Diesendorf und Wiedman (2020) haben versucht, die Speicherfrage auf Basis neuerer Entwicklungen oder anderer Berechnungen zu lösen und kommen unter anderem zu dem Ergebnis, dass dann, wenn Lithium-Ionenbatterien zum Einsatz kommen, nicht etwa Bleibatterien, ein EROI von 10 erreicht werden kann, was Solar- und Windenergie gerade mit einem gesellschaftlichen Nutzen versehen würde. Wenn nur eine geringe Notwendigkeit, Strom zu speichern bestehe, so haben andere herausgefunden, dann kann mit Solar- und Windenergie gesellschaftliche Energieeffizienz erreicht werden…
Indes, all das lässt die grundlegende Frage: Warum soll man sich mit ineffizienten Energiesystemen, in die man mehr hineinstecken muss als man letztlich herausbekommt, selbst dann, wenn man sie in einen Effizienzgrad steigern kann, der gerade so mit einem gesellschaftlichen Gewinn verbunden ist, überhaupt abgeben, wenn man eine effiziente und überlegene nukleare Technologie zur Erzeugung von Strom zur Verfügung hat?
Scottsbluff Solar Farm, Wyoming (2023)
Eine naheliegende Frage, die bis heute unbeantwortet ist.
Eine moderne Gesellschaft benötigt einen EROI von mindestens 35 um energieeffizient und konkurrenzfähig zu sein. 35 stellt ein Mindestmaß für eine Aufrechterhaltung des Lebensstandards dar. Der EROI des derzeitigen Energiemixes in Deutschland erreicht 35 nicht einmal annähernd – eine Berechnung auf Basis des derzeitigen Energiemix kommt in der Gegend von 15 bis 25 heraus, wird die Speichernotwendigkeit berücksichtig, reduzieren sich die Wert auf 10 bis 20 – ein wirtschaftlicher Niedergang ist entsprechend unvermeidbar und Meldungen, wie die aus Wolfsburg, eine Konsequenz einer verfehlten Energiepolitik.
Merkels Lebenswerk und nicht nur ihres, scheint darin zu bestehen, den Standort „Deutschland“ zerstört zu haben.
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