Fliegende Batterien

Aus dem Blog Think Again: Die fixe Idee, alles zu elektrifizieren, macht auch vor dem Fliegen nicht halt.

Wenn irgendwo ein erfolgreicher mit Elektro-Flieger (meist nur ein oder zwei Passagiere), beginnen die (grünen) Medien davon zu schwadronieren, dass wir ja vielleicht "bald" in elektrischen Flugzeugen reisen werden. Irgendein Ingenieur findet sich immer, der diese Möglichkeit als realistisch ankündigt.

Schaun mer mal.

Eines der fundamentalen Probleme des Fliegens mit Elektromotor ist die Energiedichte der Batterie, die - jedenfalls auf absehbare Zeit - nicht mit jener der üblichen Treibstoffe mithalten kann.

Aber gesetzt den Fall, das ließe sich lösen, dann bliebe immer noch eine andere Schwierigkeit bestehen. Nämlich das Gewicht der Batterie.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen einem herkömmlichen Flugzeug und einem mit Elektroantrieb ist folgender: Bei einem normalen Flugzeug, wie wir es jetzt kennen, besteht eine sehr große Differenz zwischen dem Startgewicht und dem Landegewicht. Denn das Kerosin wird während des Fluges sukzessive verbrannt. Die Tanks leeren sich und das Flugzeug wird mit zunehmender Reisestrecke immer leichter. Dadurch verringert sich der Energieverbrauch je länger das Ding in der Luft ist.

Beim Elektroflugzeug ist das nicht der Fall. Die Batterie wird während des Fluges nicht leichter. Die Motoren müssen immer das gleiche Gewicht durch die Atmosphäre bugsieren. Das wird sich natürlich auf die Flugstrecke auswirken.

Emissionsfrei fliegen ab 2030?

Airbus will Flugzeuge entwickeln, die völlig emissionsfrei sind.

Ende des kommenden Jahrzehnts oder Anfang des darauffolgenden Jahrzehnts ist der Start eines kommerziellen Betriebs denkbar.

Soweit ein Zitat des Airbus-Chefs in der Presse. Das wäre dann um das Jahr 2030. Man sollte sich das Datum merken und zu gegebener Zeit die Airbus-Chefetage fragen, wie es denn gerade mit dem emissionsfreien Fliegen aussehe.

Gelegentlich sieht man auf unseren Straßen Elektroautos fahren, die mit der Aufschrift "Zero Emissions" werben. Das ist natürlich blanker Unfug. Zwar kommen keine Verbrennungsabgase aus dem Auspuff, aber die Stromerzeugung für den Betrieb dieser Fahrzeuge basiert immer noch zu einem erheblichen Teil auf der Verbrennung von Kohle oder Gas. Die Emissionen fallen also woanders an.

Reiner Etikettenschwindel.

Dabei sind die Emissionen für den Bau der Batterien und für die Gewinnung von deren Rohstoffen noch gar nicht berücksichtigt.

Und wenn dereinst kommerzielle Flugzeuge (mit 200 Passagieren an Bord?) mit Batterien fliegen, dann wird man die gleichen Fragen stellen müssen: Was ist mit den Emissionen bei der Stromerzeugung? Bei der Produktion der Batterien? Beim Abbau der Rohstoffe, die für Batterien wesentlich sind?

Nun, die Stromerzeugung soll ja schon bald rein regenerativ sein. Setzen wir das voraus, muss die nächste Frage erlaubt sein: Wie fliegt es sich bei Dunkelflaute?

Ist es nur der Zeitgeist, der hier seltsame Blüten treibt? Oder verfügen diese Topmanager über ein Insiderwissen, das sonst nirgendwo verfügbar ist?

Bleibt nur noch die ultimative Frage: Wann kommt das fliegende perpetuum mobile?

Spätestens dann sind alle, aber auch wirklich alle unsere Probleme gelöst...

Flugscham

In Schweden grassiert die Flugscham, zumindest berichten das einige Medien. Es soll Leute geben, die anstatt mit dem Flugzeug lieber mit dem Zug reisen. Und dadurch ihr Klimagewissen zur Schau tragen.

Nun, Schweden ist ein großes Land. Flächenmäßig größer als Deutschland. Entsprechend groß sind die Entfernungen zwischen manchen Orten. Eine Frau, die aus dem Norden des Landes stammte, berichtete einmal aus ihrer Jugend, als sie mit ihrer Familie im Sommer nach Südschweden fuhr, irgendwann in den 1960er Jahren. Sie brauchten mit dem Auto drei Tage für die Reise. Für die Hin- und Rückfahrt also eine knappe Woche.

Da ist natürlich das Flugzeug eine feine Sache. Es spart vor allem Zeit, die man eher am Zielort verbringen kann als auf der Reise.

Das Umweltbundesamt hat hierfür aufschlussreiche Daten. So braucht das Flugzeug deutlich weniger Energie pro Personenkilometer als das Auto. Was ist ein "Personenkilometer"? Ganz einfach: Wenn drei Leute eine Strecke von 100 km reisen, dann haben sie 300 Personenkilometer zurückgelegt.

In den letzten Jahren ist das Reisen übrigens deutlich energieeffizienter geworden. Die Daten für die folgende Graphik stammen vom UBA.

Verkehrswende - und dann?

Das Umweltbundesamt präsentiert in einer Übersicht die Entwicklung des spezifischen Energieverbrauchs im Personenverkehr, und zwar in MJ/Pkm (Megajoule pro Personenkilometer) von 1995 bis 2017.

Demnach hat der spezifische Energieverbrauch im Pkw-Verkehr in den letzten 22 Jahren von 2,2 MJ/Pkm (1995) auf 1,9 MJ/Pkm (2017) abgenommen, also um 13,6 %.

Kürzlich wurde auf politischer Ebene beschlossen, dass bis 2030 Neuwagen im Schnitt um 37,5 % weniger verbrauchen müssen als 2021.

In elf Jahren soll also in etwa das Dreifache dessen gelingen, was  man vorher in 22 Jahren gerade noch geschafft hat.

Wahrlich ein großes Ziel.

Boeing 737 MAX - Strategischer oder technischer Fehler?

Es kristallisiert sich immer stärker heraus, was die Abstürze zweier Boeing 737 MAX verursacht haben könnte.

Ein Flugzeug, das nicht zu seinen Triebwerken passt. Sensoren, deren Redundanz nicht breit genug ausgelegt ist, und eine Software, die zum Rettungsanker werden soll, wenn die Piloten überfordert sind.

Zunehmende Komplexität anstatt einer grundlegenden Neukonstruktion, die diese Extras nicht nötig hat. Das war wohl die Philosophie des Managements. Dazu kommen ein Kosten- und Konkurrenzdruck, der die Illusion verstärkt, man bräuchte (bildlich gesprochen) nur an ein paar Schrauben zu drehen, um jedes beliebige Problem zu lösen. Aber fundamentale Probleme brauchen ebenso fundamentale Lösungen.

Ich kann mir nicht vorstellen, dass dies den Ingenieuren nicht aufgefallen ist. Aber strategische Entscheidungen darüber, welche Flugzeuge gebaut werden sollen, werden eben nicht von Ingenieuren gefällt, sondern von Managern, die allzu oft keine Ahnung von Technik und Physik haben.

Industriegiganten wie Boeing sind letztlich auch nur ein Abbild der Gesellschaft, in der sie existieren. Harte Fakten zählen wenig verglichen mit den Wunschbild, das dem Passagier vermittelt wird: Du bist in sicheren Händen, egal wie komplex die Welt ist.

Wenn das nur kein Irrtum ist.

Zum Dieselpaket

Ein lesenswerter Artikel auf Daniel Stelters Blog zum Thema Diesel mit ebenso interessanten Kommentaren.

Zitat:

Aus meiner Sicht handelt es sich um eine Kombination verschiedener Themen, die beliebig oft von den Medien durcheinandergeworfen werden. Da haben wir:

• einen Betrug, der natürlich gar nicht in Ordnung ist;
• Grenzwerte, die einigermaßen willkürlich sind und gerade bei uns in Deutschland sehr akribisch gemessen werden (im Unterschied zu den anderen Ländern der EU);
• eine ideologisch motivierte Kampagne, die zum Ziel hat, die deutsche Schlüsselindustrie zu ruinieren. Nur so kann man es bezeichnen.

Must read!

Energieverbrauch in der Freizeit - Beispiel Skifahren

Um es gleich vorwegzunehmen: Ich bin begeisterter Skifahrer.

Und es ist mir vollkommen klar, dass das Skifahren und der Wintertourismus insgesamt einen gewissen Energieverbrauch nach sich ziehen. Man muss sich aber auch darüber im klaren sein, dass die Existenz vieler Menschen in den Alpen direkt vom Tourismus abhängt. Im Winter 2016/17 gab es 68,5 Millionen Nächtigungen in Österreich. Und natürlich ist nicht jeder Tourist ein Skifahrer, aber der größere Teil wohl doch.

Um ein Gespür für den Energieeinsatz beim Skifahren zu bekommen, machen wir folgende Annahmen: Wir nehmen einen homo touristicus mit einem Gewicht von 70 kg und hieven ihn 500 Höhenmeter nach oben. Die dafür benötigte Energie beträgt rund 0,1 kWh (ohne Reibungsverluste). Ein aktiver Skifahrer wird aber pro Tag deutlich mehr als 500 Höhenmeter mit dem Lift zurücklegen.

Nehmen wir weiters an, dass mit jeder Nächtigung genau eine Bergfahrt wie oben verbunden ist, erhalten wir einen Gesamtverbrauch von etwa 6,9 GWh allein für den Liftbetrieb. Das ist, wie so oft, nur eine grobe Abschätzung, gibt jedoch einen netten Einblick in die Größenordnungen, um die es geht. Zum Vergleich: der gesamte Endenergieverbrauch der Alpenrepublik betrug 2016 ca. 311 TWh. Die Skilifte haben daran gemäß unserer Rechnung einen Anteil von 0,002 %.

Wer sich in unseren Tagen in die Berge aufmacht, dem begegnen gepflegte Ortschaften, die den Wohlstand der ansässigen Bevölkerung lebhaft zum Ausdruck bringen. Das war nicht immer so.

Versetzen wir uns 200 Jahre zurück ins Jahr 1818. Damals gab es  noch keinen Alpentourismus, und das Leben der Einheimischen war hart und entbehrungsreich. Jeden Frühling wurden die Schwabenkinder auf ihre gefährliche Reise geschickt, um sich im Bodenseegebiet und anderswo ein wenig Geld zu verdienen, mit dem sie ihre Familien unterstützen konnten. Im Herbst ging es wieder zurück in die heimatlichen Berge. Es gab weder Rettungshubschrauber noch hochmoderne Krankenhäuser, und wenn Kinder auf ihrem beschwerlichen Weg verunglückten, z. B. durch Lawinen, so konnten sie eben nur durch Gottes Hilfe gerettet werden.

Mit dem Bau der Eisenbahn begann sich das Leben zu ändern. 1884 wurde der Arlbergtunnel eröffnet und dann kamen die ersten Touristen. Und wenig später schwangen die ersten Skiläufer über die Hänge. Es ist kein Zufall, dass der Arlberg als Wiege des Skilaufens in Österreich gilt. Das fossile Zeitalter hatte in den Bergen begonnen und das beschauliche Leben (oder was man dafür hält) auf immer verändert.

Zurück in unsere Tage. Das schlechte Gewissen plagt auch die Wintertouristen, und so bemühen sich etliche Hotels und so mache Region um ein grünes Image, das auch eifrig beworben wird. Man will dem Besucher das Gefühl geben, dass sein ökologischer Fußabdruck dank moderner Heizungstechnik und 3fach-verglaster Fenster nur ganz klein sei, während man schwitzend in der Sauna mit Alpenblick hockt und sich hinterher ein gepflegtes 5-Gänge-Menü servieren lässt.

Doch es hilft nichts: die Energiebilanz der Vor-Eisenbahn-Ära wird nicht wieder kommen. Es sei denn, man entsagt dem Tourismus ganz und gar. Die Mobilität des fossilen Zeitalters führte zu einem ungeahnten Aufschwung in einer Region, die immer als wirtschaftlich rückständig galt. Der Wohlstand in den Alpen hängt ganz wesentlich an der Mobilität der Menschen und an der Verfügbarkeit billiger Energie. Ist einer dieser Faktoren nicht gewährleistet, hat das unmittelbare Folgen für dort lebende Bevölkerung.

LKW versus Lastenfahrrad - ein Vergleich

Lastenfahrräder werden immer beliebter. In manchen Städten sind sie schon ein durchaus geläufiger Anblick. In Zeiten des allgegenwärtigen Gründenkens haftet ihnen der Nimbus des ökologisch Korrekten an: also weniger Abgase, weniger Feinstaub und alles in allem einfach umweltfreundlicher.

Zeit für einen Vergleich aus energietechnischer Sicht. Entsprechend den Angaben des deutschen Umweltbundesamtes (also gleichsam die Gralshüter des Gründenkens) verbraucht ein Lkw im statistischen Durchschnitt etwa 0,4 kWh pro Tonnenkilometer. Mit anderen Worten: für jede Tonne, die per Lkw einen Kilometer weit bewegt wird, schlagen 0,4 kWh zu Buche.

Wie sieht dem gegenüber die Bilanz des Lastenfahrrads aus? Auf dieser Webseite gibt es Informationen zum Energieverbrauch beim Radfahren. Nehmen wir der Einfachheit halber an, eine Last von 100 kg werde mit so einem Ding transportiert. Der Lastenradfahrer (80 kg schwer) sei mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h unterwegs, und zwar eine volle Stunde lang. Das entspricht einem Energieverbrauch von 1,68 kWh.

Wenn wir insgesamt eine Last von einer Tonne (1000 kg) transportieren wollen, dann müssen wir diese auf mehrere Fahrräder verteilen, sagen wir zehn mal 100 kg. Die zehn Lastenradfahrer verbrauchen dann 16,8 kWh auf einer Strecke von 20 km. Wenn wir das nun durch 20 dividieren, bekommen wir den Energieverbrauch pro Tonnenkilometer: also 0,84 kWh.

Wir sehen also, dass der Transport mit dem Lkw deutlich energieeffizienter ist als jener mit dem Lastenrad. Es sei natürlich unbenommen, dass letzteres deutlich flexibler ist, wenn es darum geht, kleinere Lasten auf verstopften Straßen zu bewegen. Aber es ist wohl - nicht nur aus energetischer Sicht - etwas unrealistisch, den gesamten Lkw-Verkehr auf das Lastenrad verlegen zu wollen.

2040 in GB

In Großbritannien gibt es Bestrebungen, ab 2040 keine Autos mit Verbrennungsmotoren mehr zuzulassen. Andere Länder haben Ähnliches bekundet.

Eines der wesentlichsten Elemente unserer Gesellschaft ist die allgegenwärtige Mobilität. Wenn man sich überlegt, woran eigentlich unser Wohlstand hängt, dann ist die Mobilität ein zentraler Faktor. Menschen und Güter sind mobil. Millionen von Menschen fahren täglich mehrere Kilometer zur Arbeit, mit öffentlichen Verkehrsmitteln oder mit ihrem Privatfahrzeug. Millionen Tonnen an Gütern werden täglich von einem Ort zum anderen bewegt. Nicht aus Jux und Tollerei, sondern allein zu dem Zweck, unsere Wirtschaft am Laufen zu halten. Man stelle sich vor, all das würde plötzlich aufhören, und male sich die Konsequenzen aus.

Doch zurück zu Großbritannien. Versuchen wir ansatzweise uns vorzustellen, was ein Umstieg von benzingetriebenen Autos auf Elektrofahrzeuge nach sich ziehen würde. Dabei setzen wir voraus, dass das Niveau der Mobilität gleich bleibt. Laut der britischen Statistikbehörde belief sich 2014 der Benzinverbrauch auf 13,9 Mio. Tonnen Rohöleinheiten, der Dieselverbrauch betrug 25 Mio. Tonnen Rohöleinheiten. Wenn man diese Werte auf elektrische Einheiten umrechnet, erhält man 161,7 TWh (Terawattstunden) für Benzin bzw. 290,8 TWh für Diesel.

Wenn man nun die Mobilität beibehalten möchte, dann führt kein Weg daran vorbei, die Energie, die heute noch von Benzin und Diesel geliefert wird, aus anderen Quellen zu ersetzen. Denn um Menschen und Güter in Bewegung zu halten, bedarf einer bestimmten Energie. Ohne Physik geht es definitiv nicht.

Beschränken wir uns im folgenden auf benzingetriebenen Fahrzeuge, um eine Vorstellung davon zu erhalten, welche Ersatzkapazitäten an elektrischer Energieerzeugung wir benötigen. Ich unterstelle ferner, dass der Elektroantrieb gross modo doppelt so effizient ist wie ein Benziner. Ob das tatsächlich der Fall ist, muss sich noch zeigen. Nehmen wir also an, dass wir anstatt der 161,7 TWh lediglich 80 TWh für den Betrieb der Elektroautos brauchen. Um diese Energie zu erzeugen, brauchen wir neue Kraftwerke, denn der bestehende Kraftwerkspark reicht längst nicht aus, um die Mobilität abzudecken.

Wieviel sind 80 TWh? Diese Zahl wird etwas deutlicher, wenn man sich vorstellt, dass das beste deutsche Kernkraftwerk, das derzeit noch am Netz ist (Isar 2), pro Jahr etwa 11,5 TWh liefert. Jetzt wird die Sache etwas klarer. Um allein die britischen Benziner auf elektrisch umzustellen, braucht es also nicht weniger als 7 (in Worten: sieben) neue Kernkraftwerke des Typs Isar 2.

Diese Rechnung unterstellt, wie gesagt, eine doppelt so hohe Effizienz der Elektroautos verglichen mit den benzingetriebenen. Wenn man also das Vorhaben ernst meint, ab 2040 nur noch Stromer zuzulassen, dann sollte man schon jetzt mit der Planung des dazu benötigten Kraftwerksparks beginnen. Bekanntlich gehen für die Planung und Errichtung von Großkraftwerken leicht mehr als 10 Jahre ins Land. Und 2040 ist nicht mehr weit.

Und wir sollten auch nicht vergessen, dass wir bislang nur die Benziner betrachtet haben. Der Dieselverbrauch ist (siehe oben) um einiges höher. Da kommen dann noch mal vorsichtig geschätzte 10 Kraftwerke dazu. Es gibt also viel zu tun bei der Verkehrswende.

Feinstaub - Muss Gehen bald verboten werden?

In letzter Zeit war wieder häufiger von Feinstaub die Rede. Die etwas verquere Diskussion über Dieselautos in Deutschland drehte sich unter anderem auch um die allgegenwärtigen Feinstaubemissionen. Wenn man informierte und sachliche Quellen zu Rate zog, konnte man herausfinden, dass die Feinstaubbelastung durch Dieselmotoren nur einen Teil (und zwar den kleineren) des Problems ausmacht.

Das liegt vor allem daran, dass Staub aus vielerlei Ursprüngen in unser Leben tritt. Einer davon ist der Abrieb, der sich zwangsläufig beim Gehen ergibt. Bestimmt ist Ihnen, verehrter Leser, schon aufgefallen, dass sich die Absätze Ihrer Schuhe mit der Zeit mehr und mehr abrunden. Je nach zurückgelegter Laufstrecke müssen sie früher oder später repariert werden. Aus meinen eigenen Erfahrungen ist dies mindestens einmal im Jahr nötig.

Die Abnutzung der Schuhabsätze (und Sohlen) erfolgt graduell und ist von einem Tag zum nächsten kaum feststellbar. Der Grund für diesen Prozess ist die Reibung zwischen dem Schuh und der Straße. Und natürlich nutzen sich manche Schuhe schneller ab als andere. Jener Teil des Absatzes, der nach einiger Zeit nicht mehr am Schuh ist, hat sich als Staub in die Umwelt verflüchtigt.

Machen wir eine kleine, konservative Abschätzung, wieviel Staub sich da ergibt. Der Abrieb meiner Schuhe beträgt pro Jahr etwa ein Gramm, bei einer geschätzten Gehleistung von ca. 1 km pro Tag. Das ist als unterer Wert zu verstehen, d.h. de facto wird es wohl mehr sein. Doch darauf kommt es hier nicht an. Wir halten uns an den vorsichtigen Schätzwert von 1 g. Diesen Wert müssen wir mit der Anzahl der Bewohner einer beliebigen Stadt multiplizieren, um das gesamte Staubaufkommen verursacht durch Fußgänger zu erhalten.

Hoch gerechnet auf eine Stadt wie Brüssel, in der sich an Wochentagen mehr als eine Million Menschen aufhalten, bedeudet das mindestens eine Million Gramm an Schuhabrieb pro Jahr. Das entspricht einer Tonne an Feinstaub. Mindestens, wie gesagt.

Dazu kommen noch Staubemissionen aus dem Verkehr (Reifenabrieb etc.), der Industrie und anderen Quellen, die zugegeben etwas höher ausfallen.

Wer also meint, dass das Gehen ökologisch völlig unbedenklich sei, der irrt. Wie überhaupt jede menschliche Aktivität einen Eingriff in die Natur darstellt. Die Frage ist  nur, wann die Grenzwerte für Feinstaub so weit gesenkt werden, dass auch Fußgänger von Verboten betroffen sein werden.