2018/12/15

Energie sparen - Wieviel ist möglich?

In früheren Beiträgen habe ich mich bereits mit Fragen des Energieverbrauchs in Wohngebäuden auseinandergesetzt, nämlich hier und hier.

Heute also am Beispiel Schweden. Und hier insbesondere der Bereich Heizung und Warmwasser in Häusern und Wohngebäuden.

Es gibt zwar eine einheitliche europäische Statistik - Eurostat, die einzelne Länder direkt vergleichbar macht. Andererseits hat jedes Land seine eigene spezifische Statistiktradition.

In Schweden beispielsweise gibt es eine jährliche Erhebung des Energieverbrauchs von Ein- und Mehrfamilienhäusern und Wohngebäuden. In dieser Datensammlung wird unter anderem der Verbrauch entsprechend dem Alter des Hauses oder Wohngebäudes aufgelistet. Die vor allem interessante (und damit vergleichbare) Größe ist der Energieverbrauch pro Quadratmeter (kWh/m^2). Die entsprechende Graphik sieht dann so aus wie in Fig. 1.

Fig. 1 Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser (Einfamilienhäuser) in Schweden

Die rote Linie zeigt an, um wieviel der spezifische Energieverbrauch über dem Verbrauch der modernsten, also energiesparendsten Häuser liegt.

Wenn man nun noch weiß, wie groß die beheizte Fläche in jeder Kategorie in Quadratmeter ist, dann lässt sich daraus leicht der Energieverbrauch pro Alterskategorie berechnen. Dankenswerter Weise beinhaltet die schwedische Statistik auch diese Daten. Die Summe über alle Kategorien liefert schließlich den gesamten Energiebedarf für Heizung und Warmwasser für Einfamilienhäuser in Schweden. Dieser Wert lag in den letzten Jahren im Mittel bei etwa 32 TWh (Terawattstunden).

Nun kann man sich folgende Frage stellen: Wieviel Energie könnte man einsparen, wenn man alle Häuser auf den modernsten Stand der Technik brächte? Es geht also bildlich gesprochen darum, alles was oberhalb der roten Linie liegt, abzuschneiden. Das lässt sich rechnerisch leicht durchführen. Wir schauen uns an, um wieviel der spezifische Energieverbrauch in kWh/m^2 über dem niedrigsten Wert liegt.

Das führen wir für jede Kategorie durch und multiplizieren wieder mit der beheizten Fläche in jeder Kategorie. Daraus erhalten wir ein Einsparpotential von ca. 11 TWh (Mittelwert der letzten Jahre) für alle Einfamilienhäuser. Mit anderen Worten: Würden wir jedes Haus technisch so aufrüsten, dass es nicht mehr als die Häuser der energiesparendsten Kategorie verbraucht, könnten wir bei schwedischen Wohnhäusern rund 11 TWh einsparen. Verglichen mit dem derzeitigen Energieverbrauch von 32 TWh wäre das also ungefähr ein Drittel.

Eine analoge Untersuchung gibt es auch für Wohngebäude, deren Ergebnisse in Fig. 2 dargestellt werden. Es gelten die gleichen Überlegungen wie oben für Einfamilienhäuser (und Doppelhaushälften).

Fig. 2 Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser (Wohngebäude) in Schweden

Der Energieverbrauch (Heizung und Warmwasser) für Wohngebäude in Schweden beträgt rund 26 TWh (Mittelwert der letzten Jahre).

Wie oben können wir auch hier das Einsparpotential ausrechnen, das sich ergibt, wenn man alle Gebäude energiemäßig auf den modernsten Stand der Technik bringt. Dieses Potential beträgt bei schwedischen Wohngebäuden rund 9 TWh, was wiederum einem Drittel des bisherigen Energieverbrauchs entspricht.

In beiden Fällen (Einfamilienhäuser und Wohngebäude) lässt sich somit rund ein Drittel der Energie für Heizung und Warmwasser einsparen. Ein Drittel ist nicht wenig. Aber es ist eben auch nicht so wahnsinnig viel, insbesondere wenn wir den gesamten Energieverbrauch eines Landes betrachten.

Wir haben in diesem Posting eine kleine Analyse durchgeführt für einen sehr speziellen Fall. Der Energieverbrauch für Heizung und Warmwasser ist verglichen mit dem gesamten Verbrauch nicht gerade klein. Im Jahr 2016 lag der Endenergieverbrauch in Schweden bei 379 TWh gemäß Eurostat.
Vergleichen wir das mit dem oben berechneten Sparpotential von 20 TWh, so sehen wir, dass wir nur gut 5% des gesamten Endenergieverbrauchs einsparen können, wenn alle Wohneinheiten auf dem neuesten Stand der Technik sind.

Ob das genügt, um die Vorgaben der Klimarettung zu erfüllen?




2018/12/02

Manchmal weht der Wind

... und manchmal eben nicht.

Zu den bekanntesten grünen Mythen gehört die These, dass irgendwo immer der Wind weht. Und dass folglich immer genügend Windstrom verfügbar sein sollte, um jene Gegenden, in denen gerade Flaute herrscht, mit regenerativem Strom zu versorgen.

Doch ist das wirklich so? Es mag in der Tat häufig so sein, obwohl auch hier eine quantitative Analyse die eine oder andere Überraschung parat haben dürfte. Es ist aber andererseits nicht ungewöhnlich, dass weite Teile Europas von einer Flaute oder einem Überangebot an Wind betroffen sind.

Dieses Szenario analysiert Roger Andrews am Beispiel Westeuropas. Dazu nimmt er (Echtzeit) Daten von P-F Bach, der in seinem elektronischen Archiv stündliche Werte für die Windstromproduktion in MWh bereitstellt.

Zwei Tage im Januar 2016 verdeutlichen das Problem. Am 20. Januar 2016 mittags war das Windaufkommen in weiten Teilen Westeuropas ziemlich mager. Zehn Tage später, am 30 Januar 2016  um 7:00 Uhr trat genau der umgekehrte Fall ein und es gab ein klares Überangebot an Windstrom.

Fig. 1 Flaute und Überangebot an Windstrom in Westeuropa an zwei ausgewählten Tagen im Januar 2016. Quelle: http://euanmearns.com/quantifying-wind-surpluses-and-deficits-in-western-europe/

Die Zahlen in den jeweiligen Ländern geben die Kapazitätsfaktoren der Windstromerzeugung an. Mit anderen Worten: am 20. Januar waren die Windräder in Deutschland nur zu etwa 10% ausgelastet, während sie zehn Tage später gut 70% ihrer Leistungsfähigkeit erreichten. Für die anderen Länder gilt das natürlich ebenso.

Überlagert man die Windstromproduktion für die einzelnen Länder im Januar 2016, erhält man folgendes Bild:

Fig. 2 Windstromerzeugung in Westeuropa im Januar 2016. Quelle wie oben.

Aus Fig. 2 wird klar, dass die oben angeführten Extremwerte eben nur die Spitze des sprichwörtlichen Eisbergs sind. Denn die Ungleichgewichte in der Windstromerzeugung halten eben über einige Tage hinweg an.

Dazu noch eine Anmerkung meinerseits: Dieses Beispiel verdeutlicht die Situation im Januar 2016. Traditionell ist Januar jener Monat, in dem eine andere Quelle regenerativer Energie, nämlich die Sonne, auf dem Tiefpunkt ihrer Leistung ist. Es ist also völlig aussichtslos, Defizite an Windstrom mit etwaigen Überschüssen an Solarstrom ausgleichen zu wollen. Und selbst angenommen, die Wintersonne scheint in Spanien mit voller Kraft, so würde das dennoch nicht ausreichen, um allein die sonnenärmeren nördlichen Nachbarn, also Frankreich, Deutschland, Schweden und das Vereinigte Königreich mitzuversorgen. Von den kleineren Ländern ganz zu schweigen.






2018/11/29

Innovationsmotor Deutschland?

In einem meiner letzten Postings ging es darum, ob Deutschlands Innovationskraft sinkt. Nun ja, es sieht ganz danach aus.

Die Cebit, einst Aushängeschild der deutschen IT-Szene, wird eingestellt. Spricht eigentlich für sich.

Und was kommt dann? Vielleicht eine Messe für Lastenfahrräder...

2018/11/20

Ein Blick in die Schweiz

Mit der zukünftigen Stromversorgung der Schweiz befasst sich ein lesenswerter Kommentar in der FuW (Finanz und Wirtschaft).

Die Schweizer stehen zwar in dem Ruf, rationale und sachorientierte Lösungen zu erstreben. Andererseits gehen gewisse Ausprägungen des Zeitgeistes auch an den Eidgenossen nicht spurlos vorüber. So muss auch das kleine Alpenland (selbstverständlich) das große Weltklima retten.

Aber nicht nur das. Die Kernenergie ist (wie bei den Nachbarn im Norden und Osten) in Ungnade gefallen. Wer weiß, vielleicht schwappt ja demnächst ein gewaltiger Tsunami über den St. Gotthard hinweg und führt in der Folge zu einer Kernschmelze in einem Reaktorblock. Also nichts wie raus aus der Kernkraft und rein in die sogenannten Erneuerbaren.

Hier ein paar Highlights aus dem erwähnten Kommentar:
 Auf den 1. Januar ist das neue Energiegesetz in Kraft getreten, das die Energiewende bzw. die Energiestrategie 2050 (ES2050) umsetzen soll. Darin sind der Ausstieg aus der Kernenergie und der Umstieg auf neue erneuerbare Energien fixiert, zudem ist ein Rückgang des Verbrauchs vorgesehen.

Geht es nach den Wünschen der sogenannten Eliten, ist das alles kein Problem, weil man ja einerseits immer Strom importieren kann und andererseits der Stromverbrauch zurückgehen soll. So die offizielle Darstellung. Doch inzwischen erheben sich andere Stimmen:
 Eine von den Ökonomen Bernd Schips und Silvio Borner zusammen mit neun weiteren Autoren herausgegebene Studie («Versorgungssicherheit. Vom politischen Kurzschluss zum Blackout») hingegen warnt vor Versorgungsengpässen schon in wenigen Jahren. Die Beruhigung weicht grosser Sorge.

Und weiter:
Die ES2050 unterstellt einen erheblichen Rückgang des Stromverbrauchs. Die Zahlen sehen anders aus: Der Stromverbrauch ist im Trend steigend, und die Nachfrage wird weiter wachsen. Dafür sorgen die wachsende Bevölkerung, mehr Einpersonenhaushalte, die steigende Wohnfläche pro Kopf, die fortschreitende Digitalisierung sowie die Substitution von Erdöl durch Strom etwa im Verkehr. So sollen bis 2050 in der Schweiz 20% der Autos elektrisch angetrieben sein. Das erhöht den Stromverbrauch zusätzlich.

Wer hätte das gedacht? Dass eine wachsende Bevölkerung tendenziell mehr Energie braucht, sollte einem Menschen von durchschnittlicher Intelligenz sofort einleuchten. Und wenn Autos anstelle von Benzin und Diesel mit Strom angetrieben werden, braucht man - richtig geraten - mehr Strom in der Steckdose.

Der geplante Ausbau der regenerativen Energien stützt sich unter anderem auf die Windenergie. Wie sieht es hier aus?
Zur Windenergie ist anzumerken, dass es zur Zielerreichung 2050 (gut 4,2 Terawattstunden, TWh) rund 850 Windturbinen braucht. Derzeit sind 37 in Betrieb. Neue Anlagen haben es schwer. Die Kantone Glarus und Appenzell haben dieser Tage entsprechende Projekte gestoppt. Die Zahl von 850 Anlagen ist illusorisch.

Vielleicht könnte man ja in den guten Wohngegenden rund um den Genfersee ein paar hundert Windräder aufstellen. Da kommt bei den Anwohnern bestimmt Freude auf.

Andere Regenerative wie Geothermie und Wasserkraft sind aus diversen Gründen nicht weiter ausbaufähig. Auch das Potential der Photovoltaik ist offensichtlich begrenzt.

So bleibt also wirklich nicht viel mehr als die Hoffnung auf Stromimporte aus Deutschland und Frankreich. Na dann, viel Glück in der nächsten Dunkelflaute.



2018/11/18

Sinkt Deutschlands Innovationskraft?

Auf Novo Argumente beschäftigt sich ein Artikel mit der sinkenden Bereitschaft deutscher Unternehmen, in innovative Produkte und Technologien zu investieren. Stattdessen würden Aktienrückkaufprogramme gestartet, die zwar den Börsenwert der Unternehmen erhöhen, jedoch keinen Produktivitätsfortschritt bewirken. Die Unternehmensgewinne entwickeln sich prächtig, die Investitionen dagegen deutlich bescheidener. Man wird sehen, wie sich das auf die wichtigste Volkswirtschaft der EU auswirkt. Mehr dazu hier.

Einen anderen Aspekt der Innovationskraft beleuchtet Daniel Stelter auf seinem stets lesenswerten Blog Think beyond the obvious. Dort geht es um die Manpower, die jeder Innovation zugrunde liegt. Vergleicht man Deutschland mit seinen wichtigsten Konkurrenten, dann sieht es nicht gut aus für die Deutschen. Beispiel China: Das Reich der Mitte schlägt unsere Nachbarn sowohl in Bezug auf die durchschnittlichen kognitiven Fähigkeiten als auch hinsichtlich der Anzahl junger Talente.

Es sieht so aus, als würde (nicht nur) Deutschland strategisch ins Hintertreffen geraten. Die Frage ist nun, ob die sogenannten Eliten sich 1) darüber im klaren und ob sie 2) willens sind, sich dieser fatalen Entwicklung entgegen zu stellen.


2018/11/14

Eisbären in Südkalifornien

Kürzlich verbrachte ich ein paar Tage im südlichen Kalifornien. Ein Besuch im berühmten Zoo von San Diego stand auch auf dem Programm. Der Tierpark rühmt sich, seine Bewohner unter möglichst naturnahen Bedingungen zu halten.

Für die Mehrzahl der Tiere, etwa Elefanten, Flusspferde, diverse Affenarten mag das durchaus richtig sein.

Allerdings gibt es wenigstens eine Tierart, die hier (bei 30°C im Spätoktober) garantiert kein naturnahes Umfeld vorfindet: der Eisbär. Ich fragte eine Mitarbeiterin des Zoos, wie denn die Bewohner polarer Regionen mit dem warmen Klima nahe der mexikanischen Grenze zurecht kämen. Sie meinte, die Bären bekämen eine grundsätzlich andere Diät als das, was sie bei sich zu Hause verspeisen. Denn echte Eisbären legten sich eine dicke Speckschicht zu, um dem kalten Polarklima zu trotzen. Allerdings wäre so eine dicke Speckschwarte unter den klimatischen Bedingungen San Diegos sehr kontraproduktiv für die Gesundheit der Tiere.

Deswegen werden sie auf eine vegetarische Diät gesetzt. Nur so könnten sie die Hitze vertragen.

Ich kann ja verstehen, dass die Bewohner Südkaliforniens gerne Eisbären im Zoo sehen möchten. Aber dazu muss eben ihrem normalen Lebensrhythmus ein wenig Gewalt angetan werden. Von naturnahen Lebensbedingungen kann hierbei offensichtlich nicht die Rede sein.

2018/11/08

Ein kleiner Rechenfehler

Kürzlich war es wieder einmal so weit. Eine Studie die zu dem Ergebnis kam, der Klimawandel sei möglicherweise weitaus schlimmer als bislang angenommen, geisterte durch die Gazetten der Wahrheitspresse. Man kennt das.

Doch inzwischen stellte sich heraus, dass die Studie einen Rechenfehler enthält, der die Ergebnisse ein bisserl verfälscht - und zwar in Richtung more of the same.

Independent scientist Nic Lewis found the study had “apparently serious (but surely inadvertent) errors in the underlying calculations.” Lewis’ findings were quickly corroborated by another researcher. -Daily Caller

Kann ja passieren. Da wollen wir doch nicht so kleinlich sein.

Interessant wird sein, ob die Damen und Herren von der Journaille nun auch die korrigierten (d.h. weniger dramatischen) Werte so eifrig unters Volk bringen werden wie das ursprüngliche Pamphlet.

Mehr Informationen (und Graphiken) zu dem kleinen mathematischen Missgeschick hier.