Prof. Dr. Simone Walker-Hertkorn

Gespräch mit Prof. Dr. Simone Walker Hertkorn

Prof. Dr. Simone Walker Hertkorn ist seit 1999 in der Geothermie aktiv und als Expertin hochgeschätzt. Ihr thematischer Schwerpunkt ist die Wärmepumpentechnik. Sie gilt als Koryphäe der Branche und hat mit ihrer Expertise viele Industriepartner bei komplexen Wärmepumpen-Projekten beratend begleitet. Als Mitglied der Geschäftsführung der tewag GmbH erkannte sie schon früh die Synergieeffekte von Solarenergie und Geothermie. Gemeinsam mit ihrem Team ermöglichte sie wegweisende, innovative Wärmeprojekte. Ihr Buch "Arbeitshilfen Geothermie: Grundlagen für oberflächennahe Erdwärmesondenbohrungen" (ISBN 9783895541674) dient als Standardwerk. Mehr zur tewag GmbH: https://www.tewag.de/unternehmen.html.

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Weg zur Geologie und Geothermie

Simone Walker Hertkorn, promovierte Geologin und Expertin für oberflächennahe Geothermie, erzählt von ihrer Faszination für Steine und Fossilien in der Kindheit. Durch Schulausflüge und das Studium in Tübingen vertiefte sie sich in Paläontologie und Geowissenschaften. Heute leitet sie Projekte zur Wärmegewinnung aus dem Boden und engagiert sich in Gremien wie dem VDI-Richtlinienausschuss. Sie hat die Patricius-Medaille erhalten und ist eine der wenigen Frauen in diesem Bereich. Ihr Fokus liegt auf praktischen Anwendungen der Geologie in der Energiewende, insbesondere bei Wärmepumpen und Erdwärme.

Funktionsweise von Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe nutzt niedrige Temperaturen aus der Umwelt, um höherwertige Wärme zu erzeugen. Im Boden herrschen konstante Temperaturen ab etwa 10 Metern Tiefe, die durch Sonnenenergie gespeichert werden. Das System arbeitet mit einem Kältemittel, das bei niedrigen Temperaturen verdampft, komprimiert wird und Wärme abgibt. Elektrische Verdichter heben die Temperatur auf 50–70 Grad für Heizung und Warmwasser. Moderne Hochtemperatur-Wärmepumpen erreichen bis 120 Grad. Wärmepumpen können auch kühlen und Abwärme nutzen. In städtischen Gebieten wie Stuttgart oder Berlin sind Temperaturen höher durch urbane Wärmeinseln.

Erdwärmesonden: Installation und Nachhaltigkeit

Erdwärmesonden sind schmale Bohrungen (ca. 12 cm Durchmesser) bis 250 Meter Tiefe, in die Kunststoffrohre eingebaut werden. Ein Wasser-Glykol-Gemisch zirkuliert, angetrieben von einer Umwälzpumpe, und entnimmt Wärme. Die Planung berücksichtigt Regeneration des Bodens durch natürliche Prozesse oder Rückführung von Wärme im Sommer. In Deutschland gelten strenge Normen, z. B. die LQS in Baden-Württemberg, an deren Entwicklung Walker Hertkorn mitwirkte. Für größere Projekte wie Quartiere werden mehrere Sonden gebohrt, unter Berücksichtigung von Abständen und Grundwasserschutz. Grundwasser kann als Quelle genutzt werden, ist aber wartungsintensiv. Alternativen sind Flächenkollektoren, die horizontal verlegt werden und selbst gebaut werden können.

Kosten, Hindernisse und Wirtschaftlichkeit

Für ein Einfamilienhaus mit 120–130 Bohrmetern kosten Sonden ca. 15.000–16.000 Euro netto. Größere Projekte erfordern mehr Bohrungen und berücksichtigen Geologie und Schutzgebiete. Hindernisse: Wenige Bohrfirmen (ca. 300 in Deutschland), Fachkräftemangel und bürokratische Genehmigungen, die je Bundesland variieren. 25 % der Fläche in Baden-Württemberg sind Wasserschutzgebiete. Sonden halten Generationen (über 100 Jahre), überdauern mehrere Wärmepumpen und steigern den Grundstückswert. Luftwärmepumpen sind günstiger, aber weniger effizient. Preise steigen durch Marktdruck, doch langfristig sparen sie Energie.

Zukunftsperspektiven und Innovationen

Der Markt wächst stark, doch Strompreise müssen niedrig bleiben, um Wärmepumpen attraktiv zu halten. Walker Hertkorn plädiert für Ausbau von Kapazitäten und Ausbildung junger Fachkräfte. Innovationen umfassen kalte Nahwärmenetze, Integration von Solar und Abwärme sowie Eisspeicher. In Skandinavien und der Schweiz sind öffentliche Flächen nutzbar. CO2-Bilanz ist günstig durch geringe Dieselverbräuche bei Bohrungen. Fernwärme kann ergänzt werden, z. B. in Megawatt-Projekten. Walker Hertkorn betont Nachhaltigkeit und Synergien für die Energiewende.

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Wärmepumpe, Geothermie, Erdwärmesonden, Nachhaltigkeit, Energiewende

Bernward Janzing

Gespräch mit Bernward Janzing: Energiewende und Klimawandel

Das vollständige Gespräch mit Bernward Janzing auf YouTube:

In diesem Energiegespräch spricht Prof. Dr. Eduard Heindl mit Bernward Janzing, einem renommierten Energiejournalisten und Buchautor, über die Entwicklung der Energiewende, die Rolle erneuerbarer Energien und die Herausforderungen des Klimawandels. Janzing, der seit Jahrzehnten die Energiewende verfolgt, teilt seine Einblicke aus seiner Arbeit als Journalist und Autor von Standardwerken wie Solare Zeiten und Baden unter Strom. Das Gespräch beleuchtet die historischen Wurzeln der Energiewende, die Bedeutung von CO2-Reduktion und die Notwendigkeit eines ausgewogenen Marktansatzes für eine nachhaltige Energiepolitik.

Klimawandel und CO2: Ein komplexes Problem

Janzing betont, dass der Klimawandel ein ernsthaftes Problem ist, das jedoch nüchtern und differenziert betrachtet werden muss. Mit seinem Hintergrund in Geographie und Klimatologie erklärt er, dass die physikalischen Grundlagen der Erderwärmung durch CO2 unstrittig sind. Die Absorptionsbanden von CO2 führen zu einer Rückstrahlung der Wärme, was die globale Erwärmung antreibt. Er warnt jedoch vor Alarmismus und plädiert für eine sachliche Herangehensweise. Besonders komplex seien Kipppunkte im Klimasystem, wie das Schmelzen des arktischen Eises, die selbstverstärkende Effekte haben können. Dennoch sieht er die Prognosen der Klimaforschung, die bereits vor 30–40 Jahren erstellt wurden, als weitgehend bestätigt an.

Die Rolle Deutschlands in der Energiewende

Deutschland hat laut Janzing eine Vorreiterrolle in der Entwicklung erneuerbarer Energien, insbesondere der Photovoltaik, gespielt. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) war ein entscheidendes Instrument, um Technologien wie Solar- und Windenergie marktfähig zu machen. Durch feste Einspeisevergütungen wurde die industrielle Produktion von Solaranlagen angeschoben, was die Kosten drastisch senkte. Janzing kritisiert jedoch, dass Deutschland den Übergang zu einer CO2-Steuer versäumt hat, um den Markt nachhaltig zu steuern. Stattdessen setzt das Land weiterhin auf regulatorische Maßnahmen, was langfristig ineffizient sein könnte.

Historische Wurzeln der Energiewende

Die Energiewende in Deutschland hat ihre Wurzeln in der Anti-Atomkraft-Bewegung der 1970er Jahre, insbesondere in der Region Freiburg und am Kaiserstuhl. Janzing beschreibt, wie Bürgerinitiativen gegen Atomkraftwerke nicht nur Widerstand leisteten, sondern auch kreative Alternativen wie Solarthermie und Photovoltaik entwickelten. Das Öko-Institut, gegründet aus dieser Bewegung, spielte eine Schlüsselrolle bei der Schaffung von Kompetenzen für erneuerbare Energien. Diese kreative Phase führte zur Gründung von Firmen und zur Entwicklung von Technologien wie Windkraft, die ihren Ursprung in Baden-Württemberg hat.

Herausforderungen der Speicherung und Marktmechanismen

Ein zentrales Thema des Gesprächs ist die Speicherung von Energie und die Anpassung des Strommarkts. Janzing hebt hervor, dass die zunehmende Produktion von Solar- und Windenergie zu Überschüssen führt, die durch Speichertechnologien wie Wasserstoff oder Pumpspeicherkraftwerke aufgefangen werden müssen. Er kritisiert die ineffiziente Nutzung von Überschussstrom, etwa durch Elektrolyseure in Regionen mit Stromknappheit wie Baden-Württemberg. Ein flexiblerer Strommarkt mit regional unterschiedlichen Preisen und einem höheren CO2-Preis könnte diese Probleme lösen und die Energiewende effizienter gestalten.

Die Rolle der Medien und Verantwortung des Journalismus

Als Journalist betont Janzing die Verantwortung, sachlich und fundiert über Energiefragen zu berichten. Er hat in verschiedenen Medienhäusern wie der taz, der Financial Times Deutschland und dem Spiegel gearbeitet und nutzt unterschiedliche Plattformen, um ein breites Publikum zu erreichen. Sein Ziel ist es, komplexe Themen verständlich zu machen und langfristige Zusammenhänge aufzuzeigen. Dies spiegelt sich auch in seinen Büchern wider, die die Geschichte der Elektrifizierung und der erneuerbaren Energien dokumentieren.

Ausblick: Marktsteuerung statt politischer Vorgaben

Janzing plädiert für eine stärkere Marktsteuerung durch einen CO2-Preis, anstatt Technologien politisch vorzuschreiben. Er sieht die Gefahr, dass zu starke staatliche Eingriffe Innovationen behindern könnten. Die Elektrifizierung von Bereichen wie Mobilität und Wärme sei wichtig, doch müsse sie flexibel bleiben, um neue Technologien nicht auszuschließen. Ein ausgewogenes Zusammenspiel von Marktmechanismen und staatlicher Regulierung sei der Schlüssel für eine erfolgreiche Energiewende.

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Stichworte: Energiewende, Klimawandel, CO2-Reduktion, Photovoltaik, Marktmechanismen

Prof. Dr. Eike Weber

Gespräch mit Prof. Dr. Eike Weber

Das vollständige Gespräch mit Prof. Dr. Eike Weber auf YouTube:

Einführung und Hintergrund

Im Energiegespräch mit Prof. Dr. Eduard Heindl spricht Prof. Dr. Eike Weber, eine Koryphäe in der Siliziumforschung und ehemaliger Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg, über die Bedeutung von Silizium in der Photovoltaik und Mikroelektronik. Weber, der 23 Jahre an der University of California, Berkeley, forschte und von 2006 bis 2016 das ISE leitete, teilt seine Einblicke in die Entwicklung der Solartechnologie und die Herausforderungen der Energiewende. Das Gespräch beleuchtet die einzigartigen Eigenschaften von Silizium, die Kostenentwicklung der Solarenergie und die Zukunft der Energiespeicherung.

Silizium: Das Wundermaterial

Silizium ist das Rückgrat der Photovoltaik und Mikroelektronik, da es ein Halbleiter mit idealen elektronischen Eigenschaften ist. Weber erklärt, dass Silizium durch Licht Ladungsträger erzeugt, die zur Stromproduktion genutzt werden können. Im Vergleich zu anderen Materialien wie Cadmiumtellurid oder Galliumarsenid hat sich Silizium aufgrund seiner Stabilität, Häufigkeit und Kosteneffizienz durchgesetzt. Trotz eines theoretischen Wirkungsgradlimits von etwa 30 %, vergleichbar mit Verbrennungsmotoren, bleibt Silizium die beste Wahl für kostengünstige Solarstromproduktion auf der Erde. Tandemstrukturen, die verschiedene Halbleitermaterialien kombinieren, erreichen zwar höhere Effizienzen (bis zu 47,6 %), sind jedoch vor allem für Weltraumanwendungen relevant.

Kostenentwicklung der Photovoltaik

Die Kosten für Solarstrom sind in den letzten Jahrzehnten drastisch gesunken. Weber erinnert an die Zeit um 2000, als Solarstrom noch 50 Cent pro Kilowattstunde kostete, während der Haushaltsstrompreis unter 20 Cent lag. Heute ist in sonnenreichen Regionen ein Preis von einem Cent pro Kilowattstunde möglich, was Solarenergie zur günstigsten Stromquelle macht. Diese Entwicklung wurde maßgeblich durch China vorangetrieben, das mit Kreditgarantien in Höhe von 50 Milliarden Dollar die Solarindustrie aufbaute. In Europa fehlte hingegen die Unterstützung für eine eigene Produktion, was dazu führte, dass viele Maschinen aus Deutschland nach China exportiert wurden.

Herausforderungen und Innovationen

Ein Problem der Silizium-Photovoltaik ist der hohe Materialverlust beim Sägen von Wafern. Weber hebt die innovative Technologie der Firma NexWafe hervor, die Dünnschicht-Wafer auf porösen Siliziumträgern abscheidet, wodurch der Materialverbrauch halbiert wird. Diese Methode könnte die Produktionskosten weiter senken und die Abhängigkeit von Polysilizium reduzieren. Zudem wird die Kontaktierung mit Silber minimiert, um Kosten zu sparen, während Kupfer durch Diffusionsbarrieren kontrolliert wird, um Verunreinigungen zu verhindern. Bifaziale Module, die Licht von beiden Seiten nutzen, erhöhen die Effizienz zusätzlich.

Wasserstoff und Energiespeicherung

Weber betont, dass die Speicherung von überschüssigem Solarstrom ein Schlüssel zur Energiewende ist. Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse ist eine bewährte Technologie, die jedoch noch kostengünstiger werden muss. Er schlägt vor, kleinere Elektrolyseure mit Batteriespeichern zu kombinieren, um Schwankungen der Solarenergie auszugleichen. Second-Life-Batterien aus Elektroautos könnten zudem kostengünstige Speicherlösungen bieten. In Deutschland könnten überschüssige 5–6 Terawattstunden Strom jährlich in Wasserstoff umgewandelt werden, anstatt abgeschaltet zu werden, was ein ökonomisches Modell mit Wasserstoffpreisen von etwa 5 Euro pro Kilogramm ermöglicht.

Zukunft der Energiewende

Weber sieht die Kombination von Sonne und Wind als Vorteil für Deutschland, da sie die Einspeisung erneuerbarer Energien auf bis zu 4000 Stunden pro Jahr erhöht. Dezentraler Ausbau, etwa auf Hausdächern, und große PV-Anlagen für die Industrie ergänzen sich. Er kritisiert die frühere Bremsung des PV-Ausbaus durch politische Entscheidungen, etwa unter Minister Altmaier, und plädiert für eine stärkere heimische Solarindustrie, um Abhängigkeiten zu vermeiden. Kernenergie hält er für riskant und ungeeignet, während die Fusionstechnologie trotz spannender Forschung keine kostengünstige Lösung für die Stromerzeugung bieten wird.

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Wichtige Stichworte: Silizium, Photovoltaik, Energiewende, Wasserstoff, Kostenentwicklung

Vince Ebert

Gespräch mit Vince Ebert: Physik, Kabarett und die Rolle der Wissenschaft

Das vollständige Gespräch mit Vince Ebert auf YouTube:

In diesem Energiegespräch spricht Prof. Dr. Eduard Heindl mit Vince Ebert, einem Physiker und Kabarettisten, der mit seinem Buch Lichtblick statt Blackout auf der Spiegel-Bestsellerliste landete. Ebert verbindet wissenschaftliche Expertise mit humorvoller Kommunikation, um komplexe Themen wie Energie, Fortschritt und gesellschaftliche Herausforderungen einem breiten Publikum näherzubringen. Das Gespräch beleuchtet seine Karriere, die Bedeutung der Wissenschaft und die Herausforderungen der Technologieakzeptanz in Deutschland.

Vom Physiker zum Kabarettisten

Vince Ebert studierte Physik und arbeitete zunächst in der Festkörperphysik, fand jedoch in der Forschung keine Erfüllung. Nach einigen Jahren in der Unternehmensberatung, die er als unbefriedigend empfand, ermutigte ihn seine damalige Freundin, seine Fähigkeit, komplexe Themen humorvoll zu erklären, auf der Bühne einzusetzen. So begann seine Karriere als Kabarettist, in der er Wissenschaft emotionalisiert und verständlich macht. Sein Ziel ist es, die Faszination für physikalische Zusammenhänge zu wecken, ohne trockene Formeln zu präsentieren.

Wissenschaft als Schlüssel zur Weltverbesserung

Ebert betont die Bedeutung der wissenschaftlichen Methode, die erst vor etwa 300 Jahren mit Experimenten und Falsifizierbarkeit etabliert wurde. Diese Herangehensweise ermöglicht es, die Welt zu verstehen und Technologien zu entwickeln, die das Leben verbessern. Er sieht Wissenschaft als Werkzeug, um Fortschritt zu gestalten, sei es durch längere Lebensdauer, bessere Ernährung oder Unterhaltung. Doch er kritisiert, dass viele den Nutzen der Wissenschaft nur in Krisensituationen wie bei medizinischen Notfällen schätzen, während sie sonst romantischen Vorstellungen von Naturverbundenheit nachhängen.

Deutsche Romantik und Technologie-Skepsis

In Deutschland prägt eine romantische Weltsicht die Einstellung zu Technologie, die oft als unnatürlich wahrgenommen wird. Ebert verweist auf die Vorstellung, dass Natur beseelt sei, wie etwa in Peter Wohllebens Buch über das „geheime Leben der Bäume“. Diese Romantik führt zu einer Skepsis gegenüber Technologien wie Kernenergie oder Gentechnik. Gleichzeitig beobachtet er eine paradoxe Haltung: Während Technologie im Alltag genutzt wird, träumen viele von einer vermeintlich harmonischeren Vergangenheit. Diese Ambivalenz erschwert es, Jugendliche für Ingenieurwissenschaften zu begeistern.

Kernenergie: Fakten versus Emotionen

Ein zentrales Thema des Gesprächs ist die Kernenergie, die in Deutschland stark kontrovers diskutiert wird. Ebert hebt hervor, dass die Risiken der Kernenergie im Vergleich zu anderen Energieträgern wie Kohle oder Öl wissenschaftlich gesehen minimal sind. So verursacht Kernenergie kaum Todesfälle, und selbst das Problem des Atommülls wird übertrieben wahrgenommen – etwa im Vergleich zu Millionen Tonnen hochgiftiger Chemieabfälle. Dennoch dominiert in Deutschland eine emotional geprägte Ablehnung, die durch eine starke Anti-Atomkraftbewegung verstärkt wird. Ebert plädiert für eine faktenbasierte Diskussion und kritisiert die moralische Bewertung von Energieformen.

Herausforderungen der Energiewende

Ebert sieht in der deutschen Energiewende ein planwirtschaftliches Konstrukt, das Innovationen durch Vorgaben hemmt. Anstatt ergebnisoffene Rahmenbedingungen zu schaffen, setzt die Politik auf bestimmte Technologien wie Wind- und Solarenergie, während andere wie Kernenergie ausgeklammert werden. Dies führt zu hohen Strompreisen und ineffizienten Lösungen, etwa wenn Kohlekraftwerke bei Windstille weiterlaufen. Er fordert eine Gesamtökobilanz, die alle Faktoren wie Materialverbrauch oder CO₂-Emissionen berücksichtigt, und kritisiert die einseitige Fokussierung auf einzelne Parameter.

Wissenschaftskommunikation und gesellschaftlicher Wandel

Ebert betont die Notwendigkeit, Wissenschaft nicht nur rational, sondern auch emotional zu vermitteln. Seine Auftritte zielen darauf ab, Vorurteile über die „kalte“ Wissenschaft zu entkräften und ihre Ästhetik und Euphorie zu zeigen. Gleichzeitig warnt er vor einer Vermischung von Wissenschaft und politischer Agenda in den Medien, die die Neutralität untergräbt. Er plädiert für eine aufgeklärte Gesellschaft, die Technologien wie KI oder Gentechnik nicht aus Angst ablehnt, sondern ihre Chancen nutzt. Humor sei dabei ein Schlüssel, um komplexe Themen zugänglich zu machen.

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Stichworte: Wissenschaftskommunikation, Kernenergie, Technologie-Skepsis, Energiewende, Romantik

Paul van Son

 

Gespräch mit Paul van Son: Erneuerbare Energien und die Desertec-Vision

Das vollständige Gespräch mit Paul van Son auf YouTube:

Paul van Son, Präsident der Dii Desert Energy Initiative, teilt in diesem Energiegespräch mit Prof. Dr. Eduard Heindl seine langjährige Expertise im Bereich erneuerbarer Energien und die Entwicklung der Desertec-Idee. Von seinen Anfängen in der Elektrotechnik über die Einführung des grünen Stroms in den Niederlanden bis hin zur Vision, Wüstenenergie global zu nutzen, gibt van Son Einblicke in die Herausforderungen und Chancen der Energiewende.

Werdegang und Einstieg in die Energiewelt

Paul van Son begann seine Karriere mit einem Studium der Elektrotechnik an der Technischen Universität in den Niederlanden, wo er sich früh mit Energietechnik und sogar Kernenergie beschäftigte. Nach Stationen bei Siemens in Erlangen und München, wo er an Netzleitertechnik und der Einführung von Prozessrechnern arbeitete, zog es ihn zurück in die Niederlande. Dort war er maßgeblich an einem Projekt zur Lastverteilung im Stromnetz beteiligt und wurde später Betriebsführer eines Netzbetreibers. In den 1990er Jahren baute er für ein amerikanisches Beratungsunternehmen den Bereich Netzführung und -strategie in Europa auf, bevor er bei Essent in den Energiehandel einstieg. Dort war er an der Einführung des grünen Stroms beteiligt, einer Innovation, die in den Niederlanden ihren Ursprung hatte.

Die Geburt des grünen Stroms

Van Son erzählt, wie die Idee des grünen Stroms in den Niederlanden entstand, inspiriert von „Öko-Eiern“, bei denen das Produkt selbst (Eier oder Elektronen) gleich bleibt, aber die Produktionsweise umweltfreundlicher ist. 1998 wurde ein Zertifizierungssystem für grünen Strom entwickelt, die sogenannte „Garantie of Origin“. Dieses System stellte sicher, dass Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne oder Biomasse nachverfolgbar ist. In den Niederlanden führte dies zu steuerlichen Vorteilen für Verbraucher von grünem Strom, was den Ausbau erneuerbarer Energien förderte. In Deutschland hingegen stieß der Handel mit grünem Strom zunächst auf Skepsis, da man Missbrauch und Betrug fürchtete. Dennoch zeigte sich, dass solche Zertifikate die Energiewende beschleunigen konnten, wie es in den Niederlanden, Skandinavien und Großbritannien erfolgreich umgesetzt wurde.

Die Desertec-Idee: Energie aus der Wüste

Die Desertec-Initiative, die van Son seit 2009 als Geschäftsführer leitet, entstand aus der Vision, die enorme Sonneneinstrahlung in Wüstenregionen, insbesondere Nordafrika, für die Energieversorgung Europas zu nutzen. Anfangs konzentrierte sich das Projekt auf Solarthermie-Kraftwerke, da Photovoltaik (PV) damals noch zu teuer war. Studien zeigten, dass die Wüsten genug Energie liefern könnten, um den Bedarf Europas zu decken, doch die Kosten und die technische Umsetzung waren Herausforderungen. Van Son erkannte, dass der Fokus zunächst auf den lokalen Energiebedarf in Ländern wie Marokko liegen sollte, die keine eigenen fossilen Ressourcen haben und von Importen abhängig sind. Marokko wurde so zu einem Vorreiter im Ausbau von Solar- und Windenergie.

Evolution der Technologie: Von Solarthermie zu Photovoltaik

Zu Beginn der 2000er Jahre galt Solarthermie als die vielversprechendste Technologie für Wüstenregionen, da sie besser für direkte Sonneneinstrahlung geeignet schien. Doch die Kosten für Photovoltaik sanken rapide, und heute liegt die Stromerzeugung aus PV bei etwa 1 Cent pro Kilowattstunde in vielen Regionen. Windenergie, insbesondere in Küstengebieten wie Marokko oder Ägypten, ergänzt die Solarenergie, da sie auch nachts verfügbar ist. Diese Entwicklung hat die ursprüngliche Desertec-Idee verändert: Statt nur Strom nach Europa zu exportieren, liegt der Fokus nun auf der lokalen Nutzung erneuerbarer Energien, kombiniert mit der Produktion von Wasserstoff und Ammoniak für industrielle Anwendungen.

Herausforderungen und Chancen in Nordafrika und Nahost

Länder wie Ägypten, Oman und Saudi-Arabien treiben den Ausbau erneuerbarer Energien voran, während andere, wie Algerien und Libyen, aufgrund politischer Instabilität zurückbleiben. Van Son betont, dass stabile Länder wie Marokko und Saudi-Arabien von den wirtschaftlichen Vorteilen profitieren, da Solar- und Windprojekte Arbeitsplätze schaffen und die Abhängigkeit von fossilen Importen reduzieren. Große Projekte wie die Wasserstoff- und Ammoniakproduktion in Saudi-Arabiens Neom-Stadt zeigen, wie erneuerbare Energien industrielle Innovationen fördern. Die Finanzierung solcher Projekte erfolgt zunehmend durch internationale Banken, während lokale Förderbanken und Ölreserven eine wichtige Rolle spielen.

Die Zukunft: Globale Energiewende und CO2-Reduktion

Van Son ist überzeugt, dass die Energiewende weltweit voranschreitet, getrieben durch die niedrigen Kosten erneuerbarer Energien. Doch um die CO2-Emissionen schnell genug zu reduzieren, braucht es zusätzlichen Druck durch CO2-Preise oder -Abgaben. Er plädiert für einen globalen Klimaklub, der CO2-Preise einführt und Länder schrittweise einbindet. Erneuerbare Energien werden aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit die Energieversorgung dominieren, doch staatliche Anreize wie Zertifikate für grünen Strom oder Vorgaben für erneuerbare Energien können den Prozess beschleunigen. Van Son sieht die internationale Zusammenarbeit, etwa durch Klimakonferenzen wie COP28 in Dubai, als entscheidend, um die globale Energiewende voranzutreiben.

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Stichworte: Erneuerbare Energien, Desertec, grüner Strom, Solarthermie, Wasserstoffproduktion

Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer

 

Energiegespräch mit Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer

Das vollständige Gespräch mit Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer auf YouTube:

Im Energiegespräch mit Prof. Dr. Eduard Heindl teilt Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer, führender Experte für Batterietechnologien, Einblicke in die Entwicklung und Anwendung von Speichersystemen. Das Gespräch beleuchtet den Übergang von traditionellen Blei-Batterien zu modernen Lithium-Ionen-Systemen, zukünftige Alternativen und die Rolle von Speichern in der Energiewende.

Blei-Batterien: Zuverlässig und etabliert

Blei-Batterien dominieren weiterhin in Anwendungen wie Starterbatterien in Fahrzeugen aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und einfachen Handhabung ohne Elektronik. Sauer erklärt, dass Blei ein stabiler Katalysator ist, der die Selbstentladung minimiert, und weltweit recycelbar. Trotz einer globalen Kapazität von etwa einer Terawattstunde verlieren sie in stationären Speichern an Boden, da der Wirkungsgrad niedriger und die Lebensdauer kürzer ist als bei Lithium-Systemen. Früher machten sie zwei Drittel der Hausspeicher aus, heute sind es fast nur noch Lithium-Batterien durch Economies of Scale aus der Elektronikbranche.

Lithium-Ionen-Batterien: Funktionsweise und Vorteile

Lithium-Ionen-Batterien basieren auf Interkalation, bei der Lithium-Ionen zwischen Kristallstrukturen wandern, ohne die Elektroden aufzulösen – im Gegensatz zu Blei-Systemen. Dies ermöglicht höhere Energiedichten und Langlebigkeit. Sauer beschreibt den Elektrolyten als organische Lösungsmittel, die brennbar sind, aber sicherer als metallisches Lithium. Probleme wie Volumenausdehnung (bis 10%) führen zu Alterung, besonders bei tiefen Entladungen. Im Vergleich zu Blei eignen sie sich besser für mobile Anwendungen, wo Gewicht und Volumen entscheidend sind, und erreichen Wirkungsgrade von über 90%.

Zukünftige Technologien: Festkörper und Natrium-Ionen

Festkörperbatterien versprechen höhere Sicherheit durch nicht-brennbare Elektrolyte, ermöglichen aber nur bei hohen Temperaturen (z. B. 80°C) gute Leitfähigkeit. Sauer skeptisch: Produktion ist komplex, da dünne Keramikschichten fehlerfrei sein müssen. Natrium-Ionen-Batterien, ähnlich zu Lithium, nutzen günstiges Natrium und vermeiden Kobalt/Nickel; sie eignen sich für mittlere Reichweiten (300-350 km) und stationäre Speicher. Andere Ansätze wie Lithium-Luft oder Zink-Batterien scheitern oft an niedrigen Wirkungsgraden und Aufladbarkeit.

Speicherung in der Energiewende: Batterien vs. Wasserstoff

Batterien eignen sich für tägliche Fluktuationen (Wirkungsgrad bis 97%), während Wasserstoff für saisonale Speicherung (z. B. Dunkelflauten) mit 40% Wirkungsgrad dient. Sauer trennt klar: Kurzfristig Batterien, langfristig Wasserstoff in Kavernen (günstig bei 0,50 €/kWh). Pumpspeicher konkurrieren, aber dezentrale Batterien (z. B. aus E-Autos) bieten Netzentlastung. Flow-Batterien sind teurer und weniger effizient. Insgesamt: Bis 50% Erneuerbare kein Bedarf an Speichern, darüber hinaus wirtschaftlich notwendig.

Rohstoffe, Recycling und globale Herausforderungen

Rohstoffengpässe bei Lithium und Kobalt drohen kurzfristig durch Minenbauverzögerungen, aber Reserven wachsen mit Preisen. Recycling ist machbar (100% bei Lithium), doch bis 2035 nur 25% aus Altmaterial. Sauer betont Economies of Scale in China (95% Produktion) und Europas Aufholjagd (z. B. VW-Fabriken). Energiewende bis 2030: 80% Erneuerbare machbar, aber mit Gas-Übergang und Importen (z. B. aus Südeuropa). Kernenergie sieht er ökonomisch unrentabel.

Ausblick: Erneuerbare Dominanz bis 2100

Bis 2050 dominieren Erneuerbare durch Geschwindigkeit; Fusion oder Kernkraft zu langsam und teuer. 2100: Photovoltaik als Hauptquelle, effizienter Stromnutzung priorisiert. Batterien decken Speicherbedarf, ergänzt durch Wasserstoff für Industrie und Fernverkehr.

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Batterietechnologien, Lithium-Ionen, Energiewende, Wasserstoff, Recycling

Stimmt das Badewannenmodel

Einführung in das Badewannenmodell

Prof. Dr. Eduard Heindl, Physiker und Professor für Wirtschaftsinformatik, analysiert in seinem Vortrag das Badewannenmodell, das ursprünglich von Professor Wolfgang Eberhard entwickelt wurde und von Professor Ganteför popularisiert wurde. Dieses Modell beschreibt, wie CO2-Emissionen die Atmosphäre beeinflussen und wie natürliche Senken wie die Biosphäre und Ozeane diese Emissionen teilweise absorbieren. Ziel des Vortrags ist es, die physikalischen Grundlagen des Modells verständlich zu machen und die Zuschauer zu einer eigenen Bewertung anzuregen. „Nur wenn man versteht, was dahinter steckt, können wir das beurteilen und jeder kann natürlich sich selbst sein Urteil bilden“, betont Heindl.

Den vollständigen Vortrag finden Sie auf YouTube: 

Grundprinzip des Modells

Das Badewannenmodell vergleicht die Atmosphäre mit einer Badewanne, in die jährlich etwa 40 Milliarden Tonnen CO2 durch menschliche Emissionen eingeleitet werden. Gleichzeitig gibt es zwei „Abläufe“: die Biosphäre (Bäume, Pflanzen) und die Ozeane, die CO2 aufnehmen. Laut Heindl absorbieren die Biosphäre und die Ozeane jeweils etwa 10 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr, sodass nur 20 Milliarden Tonnen in der Atmosphäre verbleiben. Diese Zahlen sind durch Messungen der CO2-Konzentration und der verbrannten fossilen Brennstoffe gut belegt. Das Modell zeigt somit, dass die Atmosphäre nicht die gesamte CO2-Menge speichert, sondern natürliche Prozesse die Konzentration dämpfen.

Kritik am Modell

Kritiker des Badewannenmodells argumentieren, dass die Absorptionsfähigkeit der Senken von den Emissionen abhängt: Weniger Emissionen führen zu geringerer Absorption, mehr Emissionen zu höherer. Zudem wird diskutiert, ob die Senken irgendwann erschöpft sein könnten, was ein Kohlenstoffbudget notwendig machen würde – eine strikte Obergrenze für CO2-Emissionen. Heindl weist darauf hin, dass solche Diskussionen oft politisch-ideologisch geprägt sind: „Manche sagen, diese Reduktion um 50%, die wirkt ja verharmlosend und dann sieht man ja gar nicht, wie schlimm es ist.“ Er betont jedoch, dass sein Fokus auf der Physik liegt, nicht auf ideologischen Debatten.

Erweiterung des Modells

Heindl erweitert das Badewannenmodell, indem er drei „Gefäße“ betrachtet: die Atmosphäre (3200 Gigatonnen CO2), die Biosphäre (9000 Gigatonnen gebundenes CO2) und die Ozeane (140.000 Gigatonnen gelöstes CO2). Diese Gefäße stehen in einem ständigen Austausch. Die Ozeane, die 72% der Erdoberfläche bedecken, haben eine enorme Kapazität zur CO2-Aufnahme, da CO2 als Carbonat gespeichert wird. Die Biosphäre profitiert von höheren CO2-Konzentrationen durch besseres Pflanzenwachstum, was jedoch langfristig durch Sättigung begrenzt sein könnte. „Die Ozeane sind ja im Schnitt um die 5000 m tief. Das heißt, die Wassermenge des Ozeans ist extrem groß“, erklärt Heindl.

Szenarien: Reduktion oder Stillstand?

Heindl untersucht zwei Szenarien: eine radikale Reduktion der CO2-Emissionen auf null und eine Halbierung auf 20 Gigatonnen pro Jahr, wie von Ganteför vorgeschlagen. Bei einem Emissionsstopp würde sich nach etwa 100 Jahren ein Gleichgewicht einstellen, bei dem die CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf etwa 282 ppm sinkt. Bei einer Halbierung der Emissionen bleibt die Konzentration stabil, da die Senken die verbleibenden 20 Gigatonnen absorbieren. Langfristig könnten jedoch die Biosphäre und die Ozeane an ihre Grenzen stoßen, insbesondere die Biosphäre durch Prozesse wie Verrottung.

Fazit und Ausblick

Das Badewannenmodell zeigt, dass eine Halbierung der Emissionen die CO2-Konzentration in der Atmosphäre stabilisieren könnte, während ein vollständiger Emissionsstopp die Konzentration senken würde. Heindl betont, dass die physikalischen Prozesse gut verstanden sind, aber die Umsetzung ambitionierter Reduktionen schwierig ist, da unsere Zivilisation stark von fossilen Brennstoffen abhängt. Er plädiert dafür, die Diskussion auf wissenschaftliche Fakten zu stützen und Spekulationen über ferne Zukunftszenarien zu vermeiden. Der Vortrag regt dazu an, die komplexen Zusammenhänge zwischen Emissionen, Senken und Klima selbst zu bewerten.

Den vollständigen Vortrag finden Sie auf YouTube: [Link zum Video]

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Stichworte: Badewannenmodell, CO2-Emissionen, Biosphäre, Ozeane, Kohlenstoffbudget

Wilfried Hahn

 

Gespräch mit Wilfried Hahn

Das vollständige Gespräch mit Wilfried Hahn auf YouTube:

Prof. Dr. Eduard Heindl spricht mit Wilfried Hahn, einem erfolgreichen Unternehmer und ehemaligen Leiter des Handwerkzeugherstellers Wiha, über die Herausforderungen der Energieversorgung in der Industrie, die Bedeutung stabiler Energiequellen und die vielversprechende Zukunft von Thorium-basierten Molten-Salt-Reaktoren. Hahn, der inzwischen im Aufsichtsrat von Copenhagen Atomics tätig ist, teilt seine Einblicke aus seiner unternehmerischen Erfahrung und seinem Engagement für innovative Energielösungen.

Energieversorgung in der Industrie: Herausforderungen und Kosten

Wilfried Hahn betont, wie essenziell eine zuverlässige und kostengünstige Energieversorgung für die Industrie ist. Sein Unternehmen Wiha, ein weltweit führender Hersteller von Handwerkzeugen, betreibt energieintensive Prozesse wie Härtereien und Spritzgussanlagen. Diese Prozesse erfordern stabile Strom- und Gasquellen. In Deutschland sind die Energiekosten in den letzten Jahren stark gestiegen, was die Wettbewerbsfähigkeit beeinträchtigt, insbesondere im Vergleich zu Ländern wie Polen oder Vietnam, wo Energiekosten deutlich niedriger sind. Hahn hebt hervor, dass die Energiekrise und die Abhängigkeit von Gas die Produktionskosten erheblich erhöht haben. Eine Unterbrechung der Stromversorgung wäre für ein Unternehmen wie Wiha katastrophal, da Produktion und Kommunikation vollständig zum Erliegen kämen.

Globale Standorte und Energiepolitik

Wiha betreibt Produktionsstätten nicht nur in Deutschland, sondern auch in Polen und Vietnam. Hahn erklärt, dass die Energieversorgung in Vietnam zwar verbessert wurde, aber immer noch nicht die Stabilität westlicher Länder erreicht. Dennoch ist Vietnam ein attraktiver Standort, da viele Unternehmen aufgrund steigender Löhne in China dorthin ausweichen. In Deutschland hingegen ist die Versorgungssicherheit derzeit noch hoch, doch die hohen Energiepreise belasten die Industrie. Hahn betont, dass eine stabile Energiepolitik entscheidend ist, um im globalen Wettbewerb mit Ländern wie den USA oder China konkurrenzfähig zu bleiben, wo Energie oft günstiger verfügbar ist.

Der Atomausstieg in Deutschland: Eine kritische Betrachtung

Hahn kritisiert den deutschen Atomausstieg, der nach dem Fukushima-Unfall 2011 beschleunigt wurde. Er sieht darin eine Entscheidung, die unter gesellschaftlichem und medialem Druck gefällt wurde, obwohl Deutschland über einige der sichersten Kernkraftwerke der Welt verfügte. Die Abschaltung dieser Kraftwerke ohne adäquaten Ersatz durch erneuerbare Energien oder andere zuverlässEnergieversorgung, Industrie, Thorium-Reaktoren, Atomausstieg, Copenhagen Atomicsige Quellen gefährdet laut Hahn die langfristige Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands als Industriestandort. Er plädiert dafür, die verbleibenden Kernkraftwerke wieder in Betrieb zu nehmen, da sie eine sichere und effiziente Energiequelle darstellen.

Thorium-Reaktoren: Eine nachhaltige Zukunft?

Ein zentrales Thema des Gesprächs ist Hahns Engagement bei Copenhagen Atomics, einem Unternehmen, das Molten-Salt-Reaktoren mit Thorium entwickelt. Diese Technologie, die in den 1960er Jahren in den USA erforscht, aber aus politischen Gründen eingestellt wurde, bietet mehrere Vorteile: Thorium ist 500-mal häufiger als spaltbares Uran, die Reaktoren produzieren kein Plutonium (was die Gefahr der Waffenproduktion reduziert), und sie können sogar langlebigen Atommüll verbrennen. Hahn erklärt, dass die Reaktoren kompakt (Container-Größe), in Serie produzierbar und kostengünstig sind. Copenhagen Atomics zielt darauf ab, Strom zu weniger als zwei Cent pro Kilowattstunde zu liefern, was die Technologie wirtschaftlich attraktiv macht. Zudem sind die Reaktoren sicherer, da sie unter Normaldruck arbeiten und im Notfall die Reaktion automatisch stoppt.

Anwendungen und Visionen für Thorium-Reaktoren

Die Reaktoren von Copenhagen Atomics könnten vielseitig eingesetzt werden, etwa zur Wasserstoff- und Ammoniakproduktion, als Ersatz für Kohlekraftwerke oder sogar zur Energieversorgung von Schiffen. Hahn betont die Dezentralität dieser Technologie, die unabhängig von großen Stromnetzen funktioniert und damit geopolitische Abhängigkeiten reduziert. Ein weiterer Vorteil ist die Lösung des Endlagerproblems: Die Spaltprodukte der Thorium-Reaktoren haben eine deutlich kürzere Halbwertszeit (10–300 Jahre) im Vergleich zu herkömmlichen Reaktoren, wodurch das Problem langlebiger radioaktiver Abfälle minimiert wird.

Persönliches Engagement und Ausblick

Neben seiner unternehmerischen Karriere ist Hahn auch sportlich aktiv, etwa als Basketballer und Trainer. Sein Interesse an Technik und Wissenschaft treibt sein Engagement für die Kernenergie und den Klimaschutz an. Er plädiert für eine offene, wissenschaftsbasierte Diskussion über Energielösungen, die frei von Ideologien ist. Für die Zukunft sieht Hahn eine Energiewelt, die auf einem Mix aus Solar, Wind und Kernenergie basiert, wobei die Kernenergie eine stabile Grundversorgung bietet. Er betont die Notwendigkeit besserer Bildung, um die nächste Generation auf die Herausforderungen der Energiewende vorzubereiten.

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