Energie aus der Wüste?

Von Redak­tion
 
In regel­mä­ßigen Abständen wird in den Main­stream­m­e­dien die Idee aufge­griffen, Sonnen­en­ergie in der Sahara oder anderen Wüsten­ge­bieten zu ernten. (www.spiegel.de/wissenschaft/technik/desertec-was-wurde-aus-den-solarkraftwerken-in-nordafrika-a-1196664.html).

Unter allen anderen Ideen die Sonnen­en­ergie zu gewinnen, erscheint dieses Konzept auf den ersten Blick am sinn­vollsten: Es gibt in der Sahara nahe am Äquator kaum einen Jahres­gang der Sonnen­ein­strah­lung. Wolken und Nieder­schläge sind in dieser Welt­ge­gend auch selten. Es gilt letzt­lich nur den Tages­gang der vorher­seh­baren Sonnen­ein­strah­lung zu glätten, was wesent­lich einfa­cher erscheint, als der fluk­tu­ie­rende Ertrag von Wind­rä­dern (siehe klimaschwindel.net/Anzahl_Windrad/Windraddaten.html), die unter Umständen tage­lang still stehen können. Die Gebiete sind kaum bewohnt und irgend­welche Umwelt­schäden sind auch nicht zu erwarten. Ledig­lich das Klima könnte sich ändern, da sich z.B. Photo­vol­ta­ik­mo­dule wegen der voll­stän­digen Absorp­tion der Sonnen­en­ergie stärker aufheizen als ihre Umge­bung. Im „schlimmsten“ Fall könnte durch diese stär­kere Erwär­mung die Konvek­tion der Luft verstärkt werden und mehr Bewe­gung in der Atmo­sphäre der Wüste und somit mehr Nieder­schlag kommen.

Um diese Idee auf Schiene zu bringen wurde 2009 die Desertec Foun­da­tion gegründet, mit dem Ziel der Über­prü­fung der Wirt­schaft­lich­keit und Renta­bi­lität eines derar­tigen Unterfangens.

Dazu Wiki­pedia:

„Am 22. Mai 2015 begann die Desertec Foun­da­tion gemeinsam mit ihrem neuen Kura­to­ri­ums­vor­sit­zenden Roland Berger die nächste Phase der Reali­sie­rung der globalen Vision. Nachdem die GmbH die Mach­bar­keit der Vision aus Indus­trie­per­spek­tive in mehreren Reports bestä­tigte, sieht die Stif­tung die Vision nun in der Imple­men­tie­rungs­phase. Berger schloss hierfür am 22. Mai 2015 einen Gene­ra­tio­nen­ver­trag mit Jugend­li­chen aus aller Welt mit der Ziel­set­zung einer­seits Wüsten­strom für den lokalen Verbrauch zu produ­zieren, ande­rer­seits dafür Bewusst­sein zu schaffen, dass Wüsten­strom auch Indus­trie­na­tionen helfen kann, deren natio­nale Ener­gie­wende zu beschleu­nigen.“

Dieses Zitat ist wohl das Einge­ständnis, dass der ganze Plan komplett geschei­tert ist.  Das ganze Projekt ist das Ergebnis von irgend­wel­chen Traum­tän­zern, ohne Bezug zu irgend­einer Realität. Mit ein paar einfa­chen Über­le­gungen kann sich jeder selbst über­zeugen, wieso dieses Projekt nicht durch­führbar ist:

Ange­nommen der Ener­gie­be­darf Europas soll durch die Sonnen­en­ergie in der Sahara gedeckt werden. Wie groß müssten die Flächen der PV-Module sein?

Der jähr­liche Ener­gie­be­darf Europas beträgt derzeit 1551,9 Millionen Tonnen Rohöl­äqui­va­lent. Dies entspricht 18 10¹² KWh.

Die Solar­kon­stante beträgt 1.367 /KWm². Ein Quadrat­meter Sonnen­ein­strah­lung liefert somit 1.367*24*365= 11.975 10³ KWh pro Jahr. Es werden somit rein theo­re­tisch 1.5 10⁹ m² oder 1.500 Km² Fläche benötigt.

Bei dieser Flächen­be­rech­nung ist aller­dings der Tages­gang der Sonne noch unbe­rück­sich­tigt. Da die Kugel­ober­fläche viermal so groß ist wie die Quer­schnitts­fläche, muss noch dieser Geome­trie­faktor vier bei starr montierten Solar­pa­nelen berück­sich­tigt werden. Werden beweg­lich montierte PV-Paneele verwendet, so redu­ziert sich der Geome­trie­faktor um den Faktor 2. Aller­dings erhöhen sich auch die Kosten für die Anord­nung. Es werden daher bei starr montierten Paneelen 6.000 Km² Fläche benö­tigt. Hier ist aller­dings der Wirkungs­grad der Paneele selbst noch unbe­rück­sich­tigt. Dieser beträgt z.B. 15%. Damit erhöht sich jetzt der Flächen­be­darf auf 40.000 Km². Will man jetzt statt ein tages­zeit­lich alter­nie­rendes Strom­an­gebot ein annä­hernd konstantes Strom­an­gebot, so muss der Strom zwischen­ge­spei­chert werden. Dafür kommt derzeit nur Wasser­stoff in Frage, der erst durch Elek­tro­lyse gewonnen wird und danach über Brenn­stoff­zellen wieder in Strom gewan­delt werden muss.

Der Wirkungs­grad dieses Prozesses beträgt etwa 40% Prozent. Dazu kommen noch Verluste durch die notwen­dige Verdich­tung des Gases (12 Prozent). Es ergibt sich also ein Wirkungs­grad von 35 Prozent. Die notwen­dige Fläche steigt auf 113.600 Km². Hinzu kommen dann noch Über­tra­gungs­ver­luste. Diese betragen für die in Frage kommenden Entfer­nungen, im güns­tigsten Falle bei Über­tra­gung mit einer Hoch­span­nungs-Gleich­strom-Leitung (de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichstrom-%C3%9Cbertragung) 14%. Die notwen­dige Fläche von PV-Modulen steigt somit weiter auf 132.000  Km²!

Ist Solar­thermie eine Alternative?

Alter­nativ zu Photo­vol­ta­ik­pa­neele kann auch Solar­thermie (de.wikipedia.org/wiki/Sonnenw%C3%A4rmekraftwerk) betrieben werden. Das Sonnen­licht wird mit Para­bol­spiegel gebün­delt und mit der konzen­trierten Energie ein Medium (z.B. Wasser­dampf, oder ein Salz) erhitzt. Diese Anord­nung kann die Wärme auch über Nacht spei­chern, womit die Spei­che­rung über Wasser­stoff entfällt. Aller­dings sind die Flächen­be­darfe für derar­tige Anlagen pro Ener­gie­ein­heit um mindes­tens einen Faktor 100 größer, als bei einer Anlage mit PV-Paneelen. Für den Ener­gie­be­darf für Europa würde die gesamte Fläche der Sahara benö­tigt werden. Die Kosten für eine derar­tige Ener­gie­er­zeu­gung sind nicht berechenbar.

Für Vögel sind derar­tige Anlagen tödlich. Jeder Vogel der in die gebün­delte Sonnen­strah­lung gerät, verschmort auf der Stelle. Groß­flä­chige Anlagen dieser Art bedeuten das Aussterben aller Vogel­arten in dem betrof­fenen Gebiet.

Bei der Vari­ante mit den PV-Modulen muss noch berück­sich­tigt werden, dass man nicht die gesamte Fläche in Einem auska­cheln kann. Jedes Panel muss durch einen etwa 3 Meter breiten Fahr­streifen zugäng­lich sein. Hinzu kommt, dass man auf einer derart großen Fläche natür­lich noch Straßen, Flug­häfen und Sied­lungen braucht. Auch muss bedacht werden, dass ein Teil der Paneele durch Sand­dünen bedeckt sein wird, was sich aller­dings nicht berechnen lässt. Man kann getrost davon ausgehen, dass sich der Flächen­be­darf noch­mals verdop­peln würde.

Die Kosten der Strom­pro­duk­tion sind eben­falls nicht bere­chenbar. Dabei sind die Kosten für die PV-Module selbst nur ein kleiner Teil der Gesamt­kosten (etwa 1.000 Euro pro KWp). Nimmt man an, dass für ein KWp etwa 6m² PV-Module notwendig sind, so entspre­chen die 132000 Km² etwa 22 10⁹ KWp oder 22^. 10¹² Euro, oder 22 Billionen Euro!  Berechnet man die Inves­ti­ti­ons­kosten pro instal­lierter Kilo­watt­stunde, so ergibt sich ein Preis von 1.2 Euro, oder auf 20 Jahre gerechnet etwa 6 Cent nur für die PV-Module. Betriebs­kosten sind da nicht mitge­rechnet! Derzeit kostet die Kilo­watt­stunde am Strom­markt etwa 3.5 Cent.

Hinzu kommen die Kosten für die Halte­rung jedes einzelnen Moduls in der Größen­ord­nung der Kosten für die PV-Module, die notwen­dige Zwischen­spei­che­rung, die Über­tra­gungs­netze nach Europa, Straßen, neue Sied­lungen, und und und! Man weiß einfach nicht, wo man mit dem Rechnen aufhören soll!

Damit wird klar, dass jeder Investor mit Rest­ver­stand sich von so einem Projekt schau­dernd abwendet und Herr Roland Berger unbe­darfte Jugend­liche für sein Projekt mobi­li­sieren will!

Wenn sich also die Strom­pro­duk­tion in der Wüste mit PV-Modulen nicht rechnet, wie soll sich Selbiges in Europa rechnen?

Produk­tion und Entsor­gung vom PV-Modulen:

Die notwen­dige Anzahl der PV-Module für ein derar­tiges Projekt über­steigt die derzei­tige Welt­jah­res­pro­duk­tion um das mehr als Hundert­fache. Die notwen­digen Basis­stoffe, Sili­zium, Kupfer und Alumi­nium sind zwar ausrei­chend vorhanden, nicht jedoch die notwen­digen Stoffe zur Dotie­rung des Sili­ziums: Indium, Gallium, Tellur und Selen. In Wiki­pedia kann man über die Verfüg­bar­keit dieser Stoffe nachlesen:

Bei den oben genannten seltenen Solar­zel­len­ma­te­ria­lien über­schreitet der welt­weite Verbrauch (Indium etwa 850 Tonnen, bei Gallium etwa 165 Tonnen) die jähr­liche Produk­ti­ons­menge. Nach­hal­tig­keit sieht wieder einmal anders aus. Hinzu kommt, dass sämt­liche PV-Module nach etwa 20 Jahren ersetzt werden müssen. Es ist also frag­lich, ob auf der Basis der derzei­tigen Tech­no­lo­gien eine derar­tige Menge an PV-Modulen über­haupt produ­zierbar wäre?

Unge­löst ist natür­lich auch die nach­hal­tige Entsor­gung einer derar­tigen Menge an PV-Modulen. Die dafür notwen­digen Anlagen müssen auch erst gebaut werden.

Poli­ti­sche Probleme:

Ein weiteres Problem ist der poli­ti­sche Aspekt dieses Unter­fan­gens: Wie will man derartig gigan­ti­sche Inves­ti­tionen, die dann für Europa lebens­wichtig wären, absi­chern? Wäre eine mili­tä­ri­sche Beset­zung notwendig? Müsste Europa Teile von Afrika wieder kolo­ni­sieren? Poli­ti­sche Konflikte sind fast unausweichlich!