Energy Return on Energy Invested „EROEI“

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"EROEI" = "Energieerntefaktor"

Kein „Geschäft“ ohne Gegenleistung ! Gegenleistung = Investition . In Zeiten wo absolut alles von „Geld regiert wird“ versteht jeder erst mal eine oder mehrere Geldsummen.

Nun das wäre vollkommen in Ordnung, wenn, ja wenn „Geld“ problemlos ein exaktes „Tauschmittel“ zu realen Objekten wäre. Folgt man diesem „Holzweg“, müssten wenigstens 10 Planeten vom Typ „Terra“ existieren. Nun das ist eine total andere Story. Mir fehlen die notwendigen Kenntnisse diese zuverlässig zu erklären. Doch wer wissen möchte welche Investitionen beim „EROEI“ notwendig sind, ist keineswegs auf den tatsächlichen oder den „vermutlichen“ Geldwert einer Sache angewiesen. Ganz im Gegenteil – Geld – hier „Fiat-Geld“ ist ohne jede natürliche Begrenzung und kann Vorgänge in einem sehr endlichen, realen System keinesfalls zuverlässig abbilden.

In Anlehnung an „Fiat lux“ (lat. es werde Licht - „aus Schöpfungsgeschichte 1. Tag“) bezeichnet „Fiat Geld“ den Vorgang nachdem Geld ohne die Bindung an Gold oder andere real existierende „Werte“ in beliebigen Quantitäten „geschaffen“ werden kann – nicht von einem metaphysischen „Schöpfergott“, nein von profanen irdischen Institutionen (Banken, Staaten usw.). Geld ist längst kein Maßstab für real existierende Dinge mehr.

Womit klar ist, ich werde keine Überlegungen anstellen „was das Ganze“ wohl kosten möge....

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Jede menschliche „Unternehmung“ - alle geistigen Tätigkeiten mal ausgeschlossen, obwohl das menschliche Hirn in Aktion erstaunliche Energiemengen verbrennt – benötigt real existierende Dinge oder Formen von Energie welche ihrerseits an real existierendes gebunden sind.

Allerlei „Generatoren“ - jede Form von Maschinen oder Vorrichtung welche elektrische Energie „generieren“ - hervorbringen – erzeugen. Strenggenommen falsch im Grund findet lediglich ein Wandel statt. Wandel von einer Energieform in eine andere – hier in elektrische Energie.

Grundsätzlich trifft dies auch auf alle Arten sog. „elektr. Verbraucher“ zu. Auch da wird lediglich gewandelt. Unschön, in beiden Fällen geht das leider niemals 1 : 1 - „verlustfrei“. Unerwünschter Wandel sozusagen. Vom Betrachter her muss immer „mehr investiert“ werden, als am „Ziel“ ankommt.

Es gibt also keinen „Energiezins“ - „Zins“ und gar „Zinseszins“ ist völlig irreal. Selbst natürliches Wachstum benötigt andere real existierende „Stoffe“ die ebenfalls schlicht „gewandelt“ werden.

Am einfachsten dürfte es sein die notwendigen Bauteile einer funktionierenden Photovoltaikanlage aufzulisten. Doch selbst darauf kann ich hier verzichten. Es genügt diese Berechnungen anderen zu überlassen. Energieaufwand zur Herstellung regenerativer Anlagen - Volker Quaschning gibt eine sehr übersichtliche Aufstellung „mit was zu rechnen ist“.

Doch um herauszufinden welcher „Aufwand“ notwendig sein wird um wenigstens die gesamte benötigte elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen zu „speisen“ ist die folgende Betrachtung notwendig.

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Um zu verschleiern – selbstverständlich ohne jede „böse Absicht“ - belieben die „Feinde“ EE gern die „üblichen Generatoren“ mit denen die aus sog. „erneuerbaren Energien“ gespeist werden zu vergleichen.

In „geschickter Weise“ werden Angaben über den Zeitraum der notwendig ist, um eine komplette Kraftwerksanlage „energetisch zu amortisieren“ untereinander verglichen. Ergebnis, konventionelle Generatoren schaffen das in sehr kurzer Zeit - „unkonventionelle“ - also in der Hauptsache PV – schneidet da deutlich schlechter ab. Immer noch hält sich das Märchen, eine PV könne „niemals“ die Energie produzieren, welche in ihre Erbauung „investiert“ wurde.

Gern werden da wegen des „günstigeren Effekts“ sehr moderne konventionelle Kraftwerke mit bereits veralteten Werten aus der Anfangszeit der PV-Produktion verglichen. In der Hoffnung der „Laie“ merkt das nicht. Eine leider sehr begründete Hoffnung. Aber nicht desto weniger falsch und bewusst irreführend. Doch auch der „blutige Laie“ wird begreifen, ein LKW der nur zum Zweck Transporte durchzuführen gebaut wurde, kann bei all dem hohen Aufwand zu seiner Produktion, eher keine „Leistung“ erbringen, wenn nix im Tank ist !

Genau das trifft auf jedes Kraftwerk zu. Ohne „Betriebsstoff“ keine Leistung. Daher kann die Energiemenge welche zunächst zum Bau notwendig war, nicht ohne die Energiemenge welche im Betrieb „gewandelt“ wird, betrachtet werden. Schlimmer noch, dieser „Wandel“ ist stets „verlustbehaftet“ ! Lediglich wieviel nicht „nutzbar“, also nicht als elektr. Energie „hinten raus kommt“. Da gibt es keine Ausnahmen. Völlig gleichgültig ob nun „konventionell“ oder „unkonventionell“. Doch da gibt es einen „klitzekleinen Unterschied“.

Was „kostet“ die Energie ? In Geld ? Aber, aber ! Eher doch die Frage, wie schwierig ist es (energetisch) den notwendigen „Nachschub“ zu beschaffen ? Ist „genug davon da“ ? Da, wo „es“ herkommt … Was passiert wenn die Quelle versiegt ? Wann wird das sein ? Ist das überhaupt möglich ?

Auch nicht unwichtig, wie hoch ist die „Energiedichte“ ? Kann überhaupt die eine Quelle die Andere „ersetzen“. Nicht unwichtig - HIER gibt es eine Tabelle Ginge es nur danach, wäre alles besser als banales Sonnenlicht. Oder eben was Sonne „so bewegt“

Dumm nur „alles besser“ ist meist nichts als gesammelte Sonnenenergie – sehr komprimiert, aber leider sehr, sehr „endlich“.

Wer zum „Betrieb“ seiner Generatoren etwas verbrauchen muss, hat stets einen „Erntefaktor“ >1 (kleiner Eins). Sonne und deren Wirkung ergibt stets Erntefaktoren >1 (größer Eins). Sonne gibt es mindesten noch einige hundert Millionen Jahre. Nur „ein klein wenig“ umstellen müssen wir praktisch alles.

Doch ist das wirklich so „ungewöhnlich“ ? Wer sich über die ach so „volatile“ Sonne–, Windenergie erregt, vergisst dabei völlig, alles was wir sonst unternehmen hängt von der Sonne ab. Selbst Regen ist eine Wirkung der Sonne. Mit mehr oder wenige Aufwand haben sich alle darauf eingestellt – und bei den letzten paar Prozent soll das nicht gelingen ? OK den gesamten Primärenergiebedarf zu ersetzen dürfte mehr als „abendfüllend“ sein. Da „wir“ uns bereits mit dem vergleichsweise kleinen Anteil der benötigten elektr. Energie sehr „schwertun“, ist diese Aufgabe dennoch auf mittlere Sicht eher unausweichlich...

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Meine Quelle für „Erntefaktor & Energetische Amortisationszeit“ ist die WEB-Seite von Volker Quaschning wem das nicht genügt, wird über Google mehr erfahren.

Die ganze Darstellung z.B. „energetische Amortisationszeit (engl. pay-back time)“ zeigt, heutige Menschen sehen in erster Linie „was es kostet“ und meinen Geld damit. Nicht so dieser Autor ! Er nennt Zahlen und Fakten und seine Quellen und „pay-back time“ ist realitätsnah nicht wirklich am Geld orientiert – auch wenn das zunächst so klingen mag.

Die dort genannten Zahlen sind teilweise veraltet und zeigen eine Situation wie sie inzwischen technologisch längst überwunden ist. Dennoch werde ich „um auf der sicheren Seite zu bleiben“ die Maximalwerte „Energieaufwand“ für PV „kWh pro kWp“ in seiner

Tabelle (Ito et al. 2010) nutzen :

mon-Si ….: 13.280 kWh / kWp

poly-Si …..: 8.500 kWh / kWp

a-Si/µ-Si.. : 8.940 kWh / kWp („amorph“)

CIS/CIGS..: 4.870 kWh / kWp (Kim, Fthenakis 2011)

Dazu nun die „Gewählte realistische Amortisationszeit in Monaten“ (in D) :

mon-Si ….: 40 ( 3 Jahre + 4 Monate)

poly-Si ….: 30 ( 2 Jahre + 6 Monate)

amorph .. : 28 ( 2 Jahre + 4 Monate)

CIS …..... : 17 ( 1 Jahr + 5 Monate)

Daraus ergibt sich der Erntefaktor für PV- Anlagen (in D) :

mon-Si ….: 7,5

poly-Si ….: 10

amorph .. : 11

CIS …..... : 17

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Nun das war es schon ?

Leider nein – da ist noch ein wichtiger Aspekt nicht berücksichtigt ! Leider ist der Ausgangspunkt nicht – noch nicht – für die Herstellung jedes kWp keine „Erneuerbare Quelle“ vorhanden. Soweit elektrische Energie benötigt wird, muss diese noch für einen größeren Zeitraum mit Hilfe von konventionellen Generatoren produziert werden !

[color=nicht erlaubt]Überall wo Transport, thermische Energie in Massen, mechanische Energie über Treibstoffe (Benzin, Diesel usw.) stattfindet bzw. benötigt wird, ändert sich für ein sehr lange Zeit absolut nichts ![/color]

Das führt zu der Erkenntnis, für die höchst notwendige Veränderung bleibt nur noch ein vergleichbar „enger Zeitrahmen“. Leider werden die EE ab dem Zeitpunkt „X“ in der Zukunft liegend, nicht alles was wiederum zur Produktion neuer Generatoren benötigt wird „erbrüten“ können. Ohne den Ersatz bisheriger fossiler Energieträger, werden auch dann weiter sehr endliche Ressourcen verbraucht – unwiederbringlich verbraucht !

Das „Richtmaß“ kann also nicht allein die benötigte Elektrische Energie sein – nein, dieses ist der weit größere komplette „Primärenergiebedarf“ der gesamten Welt. Unnötig zu bemerken, die kann nur mit allergrößten Anstrengungen ALLER Beteiligten geschehen. Wie „realistisch“ eine solche Forderung gegenwärtig ist, wird jeder der sich im Umfeld der EE „bewegt“ mindestens ahnen. Ohne jegliche Hoffnung aufgeben zu wollen, fällt es mir dennoch schwer zu glauben, dies wäre überhaupt möglich – schlimmer noch, in einem sich kontinuierlich verkleinerndem „Zeitfenster“ möglich.

Allein die Tatsache, für jedes kWp müssen (soweit es sich dabei „nur“ um elektr. Energie handelt, unter sehr günstigen Voraussetzungen 3 bis 4 mal mehr aus fossilen Quellen stammende Energie aufgewendet werden. Mit sinkender Tendenz, wenn, ja wenn der Ausbau EE in großen Quantitäten erfolgt. Dafür gibt es gegenwärtig kaum „glaubwürdigen“ Anlass zur Hoffnung. Wenn ich hier auch hauptsächlich PV als Beispiel angeführt habe, „Ausbau EE“ schließt selbstverständlich alles ein. Jede nur erdenkliche Form der Energiegewinnung ohne dabei weiter auf „Nicht Erneuerbare Quellen“ zurückzugreifen soweit es es nicht für die „energetische Finanzierung“ unausweichlich notwendig sein wird.

[color=nicht erlaubt]Ich wiederhole mich absichtlich – leider fehlt dann immer noch der gesamte energetische Anteil der für Transport, Schmelzprozesse und dergleichen bei derzeitiger Technologie und Organisation „selbstverständlich“ weiter anfällt.[/color]

Das allgemeine Unwissen bzw. die geradezu kriminelle Arroganz dies nicht zu erkennen bzw. zu ignorieren, lässt nur wenig Raum für Optimismus. Nahezu die komplette Politik, die Wirtschaft, der Handel – alle die „Sofortmaßnahmen“ ergreifen müssten, leugnen penetrant die doch bei näherer Betrachtung so offensichtlichen Zusammenhänge.

Hilflose Beteuerungen wie „man müsse EE bezahlbar“ machen, zeigen hoffentlich nicht nur mir, ganz offensichtlich will niemand den „wahren Preis“ jetzt zur Kenntnis nehmen.

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Nun, wie gewöhnlich hilft da ein Zitat aus WIKIPEDIA zur Begriffsbestimmung weiter :

Exergie bezeichnet den Teil der Gesamtenergie eines Systems, der Arbeit verrichten kann, wenn dieses in das thermodynamische (thermische, mechanische und chemische) Gleichgewicht mit seiner Umgebung gebracht wird.

Exergie ist ein Potential zwischen mindestens zwei Zuständen, wobei einer davon meist der Umgebungszustand ist.

Die Exergie ist im Gegensatz zur Energie keine Erhaltungsgröße, d. h. im Gegensatz zur Energie kann Exergie vernichtet werden. Gemeinsam mit dem Begriff der [color=nicht erlaubt]Anergie[/color] lassen sich damit die beiden Hauptsätze der Thermodynamik beschreiben:

1. Hauptsatz der Thermodynamik (Energiesatz)
In einem abgeschlossenen System bleibt bei reversiblen und irreversiblen Prozessen die Summe aus Exergie und Anergie konstant.

2. Hauptsatz der Thermodynamik (Entropiesatz)
In einem abgeschlossenen System bleiben bei reversiblen Prozessen Exergie und Anergie jeweils konstant.

Bei irreversiblen Prozessen wird Exergie in Anergie umgewandelt.

Anergie kann nicht in Exergie umgewandelt werden.

Was bedeutet das nun im Zusammenhang mit der Diskussion um „Erneuerbare Energien“ ? Ständig wird dort beinahe ausschließlich von „Energie“ und Vorgängen berichtet, die diese „Energie verbrauchen“. Absichtliche „Unschärfe“ was da vorgeht ? Oder einfach der Versuch, einem ohnehin „unbedarftes“ Publikum problemlos auch jede Art von „Märchen“ erzählen zu können ?

Wer Gemüse oder ähnliches auf dem Markt kauft, wird „eigentlich“ wissen, was dabei unter Exergie und was eher unter [color=nicht erlaubt]Anergie[/color] fällt. Was im Topf landet (nach dem Entfernen von allerlei Anteilen, wie Schalen und Blattwerk) ist wohl irgendwie „Exergie“ und was zwar ebenfalls eingekauft wurde, ist „Anergie“. Sicher auch dieser Vergleich hinkt wie das alle Vergleiche tun. Doch es schärft den Blick für etwas, was auch bei „Energie“ nutzlos - „nicht im Topf landet“.

Was nützen also Angaben die sozusagen das „Brutto“ und nicht das tatsächlich nutzbare „Netto“ beschreiben ? Wer sich nicht bewusst ist, wie viel am Ende eine Produktions- und Transportkette überhaupt zum „Letztverbraucher“ ankommt (das ist er / sie, welche Umsatzsteuerpflichtige sind), versteht nicht, kann auch kaum beurteilen welches System in seinem Sinn „günstiger“ ist.

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Oder schärfer formuliert, wie groß soll der nutzlose Anteil sein den wir mitbezahlen ? Dazu muss wohl erst sauber getrennt werden was, wie und wann „Kosten“ verursacht.

Doch zunächst was sind überhaupt „Kosten“ ?

Das Wort Kosten hat mehrere Bedeutungen:


• in den Wirtschaftswissenschaften den bewerteten Verbrauch an Produktionsfaktoren, siehe Kosten
  .
• umgangssprachlich jegliche Form von Ausgaben, siehe Unkosten
  .
• in der Technik den Aufwand bzw. Ressourcenbedarf eines Prozesses
  .
• in der Programmierung den konkreten Ressourcenbedarf eines Programms, siehe Leistung (Informatik) und Skalierbarkeit
  .
• in der Theoretischen Informatik den abstrakten Ressourcenbedarf eines Algorithmus, siehe Komplexität (Informatik). Abstrakter auch, welcher Aufwand minimal für die Lösung eines bestimmten Problems erforderlich ist, siehe Komplexitätsklasse und Landau-Symbole
  .
• in der Graphentheorie für die Güte eines Pfades
  .
• in der Physik wird das Wort Kosten manchmal im Zusammenhang mit dem Wirkungsgrad verwendet
  .
• im Rechtssinne Gebühren und Auslagen, siehe Kosten (Recht)
  .
• das geschmackliche Prüfen einer Speise, was bei einigen Genussmitteln zu eigenen Berufsbildern geführt hat (Teekoster u. a. m.), siehe Vorkoster

Nun ja, ich habe mal blau markiert was am ehesten im Sinn der Frage „Kosten“ sind. Was leider keine Erwähnung findet, sind Kosten welche in der „Zukunft“ liegen. Dabei meine ich keineswegs „Zins & Zinseszins“ im monetären Sinn.

[color=nicht erlaubt]„Zukunftskosten“ [/color]sind sowohl bekannte „Kosten“, aber auch unbekannte, aber voraussehbare Kosten, welche aus unterschiedlichen Gründen nicht eingerechnet werden.

[color=nicht erlaubt]„Unsichtbare Kosten“[/color] - die gibt es auch – gewöhnlich laufen die allerdings durchaus „sichtbar“ (so „man“ sie überhaupt „sehen“ möchte !) lediglich unter der Tarnkappe von „steuerlichen Belastungen“ welche ja „die Geldleistung an den Staat ohne Anspruch auf individuelle Gegenleistung“ sind, und sich so ausgezeichnet dazu eignen, tatsächliche Kosten (s.o.) herauszurechnen.

Erstaunlich, wie sich gerade mittels „Lenkung“ über Steuern „Anergieen“ gleich zweifach nützlich bei Kostenbetrachtungen nützen lassen. Was nicht „auf der Rechnung steht“, mindert die Kosten einer Sache, von Vorgängen usw. Macht diese „geschönte Rechnung“ akzeptabler und was noch bedeutsamer ist, ein „Konkurrenzprodukt“ zusätzlich erheblich unattraktiver, besonders dann, wenn dieser „Mitbewerber“ alle seine „Anergieen“ offenlegen muss.

Zu diesen monetär darstellbaren Kosten, [color=nicht erlaubt]kommen weitere nicht so leicht „bezifferbaren Kosten“[/color] hinzu. Wie kann jemand für den Verlust seiner „engeren Heimat“ entschädigt werden. Was konkret ist es „wert“ am Ort seiner Geburt, in gewohnter Umgebung leben zu dürfen ? Was ist es über finanzielle Kriterien hinaus „wert“ eine „Landschaft“ weitgehend dauerhaft so zu belassen wie sie geografisch vorliegt ? Was sind „ästhetische“ Gesichtspunkte „wert“. Hier in Diskussion zu Methoden welche es erlauben den „Status quo“ zu erhalten, weil andere Technologien es erlauben, derartige Eingriffe zumindest mittelfristig vollständig zu ersetzen.

Wer davon - von "nicht so leicht bezifferbaren Kosten“ selbst nicht betroffen ist, tendiert häufig diese "erst gar nicht in Rechnung" zu stellen. Das nur allzu bekannte "Floriansprinzip" kommt da in Anwendung.

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Neben den schon genannten Kosten bleibt ein weiterer sehr wichtiger Aspekt gern, wenn nicht ganz unbeachtet, dann doch nur sehr selten mit einem „ordentlichen Preisschild“ ausgestattet – die [color=nicht erlaubt]Risikobewertung[/color].

Eine Risikobewertung sollte alle Gefahrenmomente und die daraus resultierenden „zu erwartende“ Kosten einschließen. Dabei ist die Vergangenheit (also alles was man bis dahin getan hat) keine Argument, es ohne eine nun auf Erfahrungswerte beruhende „Neuberechnung“ einfach weiter so zu tun, als gäbe es keinerlei aktuelle Kenntnisse. Oder gern als „Totschlagargument“ genommen, „heutige Gefahrenmomente“ in der Zukunft mittels neuen, noch völlig unbekannten „Technologien“ neutralisieren zu wollen. Wie "realistisch" ist dann die Einschätzung eben dieser Leute, wenn sie die wenigen Unwägbarkeiten EE als "undurchführbar" hinzustellen versuchen ?

Bestes Beispiel ist dazu die sog. „Transmutation“ (von außen induzierte Umwandlung) die auch radioaktive Abfälle in wieder nutzbare „harmlose“ Substanzen wandelt. Falls diese Technologie überhaupt einmal im entsprechenden Maßstab zur Verfügung stehen wird, haben unsere Nachfahren genügend Gelegenheit unsere Hinterlassenschaften dauerhaft zu eliminieren. Eine Kalkulation mit zu vielen „Fragezeichen“ ist keine Kalkulation, ist allenfalls eine (noch) unbegründete Hoffnung. Vergleichbar mit einem der in einem Flugzeug sitzt und „hofft“, die notwendige Landebahn für eine sichere Landung werde „irgendwie“ noch rechtzeitig fertig werden....

Einem Risiko sollte immer ein „absehbarer Erfolg“ gegenüberstehen. Es gibt so zahlreiche Lösungsmöglichkeiten, welche ohne solche Risiken auskommen und mit garantiertem Erfolg anwendbar sind, dass es nicht nur mir inzwischen völlig unsinnig erscheint, auch nur in Erwägung zu ziehen, weiterhin das gesamte Gebiet „nuklearer Nutzung“ überhaupt noch in eine „Kosten-Nutzungsbetrachtung“ einzubeziehen.

Besonders dann, wenn es diese Lösungen bereits gibt !

Es sollte in diesem Zusammenhang ebenfalls logisch sein, ein wie immer geartetes System welches ab einer bestimmten Größenordnung das „Gleichgewicht seiner Umgebung“ verändert, muss besonders kritisch untersucht werden. Welche Wirkung bleibt „lokal“ begrenzt und was führt zu Veränderungen im „Klima“ in einem Maßstab, welcher messbare Veränderungen hervorruft ? Etwas was die „Bilanz“ dauerhaft verändern kann, muss entweder völlig unterbleiben oder der Punkt ab dem solche Veränderungen eintreten werden darf nicht erreicht werden.

Inwieweit die Menschheit mit ihren Eingriffen u.U. bereits derartige Grenzen überschritten hat, ist nur schwer erkennbar. Doch es entbehrt nicht einer gewissen Logik, das es „vernünftig“ wäre, solche Eingriffe ab sofort zu reduzieren.

Beinahe auf allen Gebieten hat „Homo sapiens“ Grenzbereiche erreicht. Damit stellt er / sie, ihr schieres Überleben zweifellos in Frage. Schon die Präsenz von 7,2 Milliarden Menschen macht das Individuum zunehmend zum bloßen Teil einer inhomogenen Masse. Die so gern hochgelobten Menschenrechte sind längst zu einer Farce verkommen – jedenfalls dort, wo es keinerlei Entrinnen aus den lokalen Umständen mehr gibt. Da wird „fleißig“ verhungert, durch lokale Kriege dezimiert – Krankheiten, die an anderen Orten kaum eine Bedrohung sind raffen „anderen Orts“ jährlich Millionen dahin.

Wenn auch immer gern behauptet wird, was „wir“ hier tun oder lassen, habe keinerlei Bedeutung für den „Rest der Welt“, ist nichts als ein untauglicher Versuch die Verantwortung abzustreiten. „Wir“ haben diese Technologien die jetzt zum weltweiten Problem geworden sind zu verantworten. Zumindest sind sie zunächst „absichtslos“ von hier gestartet. Eines der „Geschenke“ an die Welt – das KFZ – ist in (zunächst) ganz bescheidenem Maß von hier ausgegangen. Keiner hätte auch nur annähernd voraussagen können welche Bedrohung (neben der unbestreitbaren Bereicherung) es einmal darstellen wird.

Warum soll also nicht auch ein Wandel von „uns“ aus gestartet möglich sein ? Hier soll nicht "die Welt am teutschen Wesen genesen" - nein, wir sollten lediglich den Mut haben der Welt zu zeigen wie es möglich ist mit den vorhandenen Ressourcen "friedlich" auszukommen - noch haben wir alles was dafür notwendig ist zur beinahe freien Verfügung.

Warum also nicht : Eine vernünftige Anpassung an vorhandenen Ressourcen Eine Annäherung an offensichtliche natürliche Kreisläufe