Prof. Dr. André Thess Energiegespräch

 

 Energiegespräch mit Prof. Dr. André Thess

Das Gespräch bietet einen umfassenden Einblick in thermodynamische Prinzipien, die Entwicklung von Energiespeichertechnologien und die politischen Rahmenbedingungen. Thess betont, dass technologische Fortschritte und wirtschaftliche Effizienz Hand in Hand gehen müssen, wobei der Fokus auf Kosten und nicht allein auf Wirkungsgraden liegen sollte. Gleichzeitig warnt er vor den Folgen übermäßiger staatlicher Eingriffe und plädiert für mehr Freiheit in der Energiepolitik und Wirtschaft.

Das vollständige Gespräch mit Prof. Dr. André Thess auf YouTube.

1. Einführung in die Energiespeicherung: Carnot-Batterie und thermodynamische Grundlagen

Prof. Dr. André Thess beschreibt die Carnot-Batterie, ein System zur Speicherung von Energie, das elektrische Energie in Wärme umwandelt, diese speichert und später wieder zurück in Strom transformiert. Die Effizienz dieser Batterie basiert auf thermodynamischen Prinzipien, insbesondere dem Carnot-Wirkungsgrad, der von den Temperaturen der Wärmequelle und der Wärmesenke abhängt. Ein Durchbruch war die Erkenntnis, dass höhere Temperaturen die Speicherwirkungsgrade verbessern, was durch die Nutzung flüssiger Salze als Speichermedium unterstützt wird. Thess betont, dass der Wirkungsgrad technisch wichtig ist, aber aus marktwirtschaftlicher Sicht die Kosten pro erzeugter Kilowattstunde entscheidender sind.

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2. Die Rolle des Wirkungsgrads in verschiedenen Technologien

Thess erläutert, dass der Wirkungsgrad bei Technologien wie Wärmepumpen, Photovoltaik und Windkraft zwar für Ingenieure von Bedeutung ist, in der Marktwirtschaft jedoch vor allem die Kosten zählen. Er kritisiert die übermäßige Betonung des Wirkungsgrads in öffentlichen Diskussionen und betont, dass niedrige Kosten unabhängig vom Wirkungsgrad entscheidend sind. Beispielsweise zeigt er auf, dass auch mit suboptimalen Wirkungsgraden wirtschaftlich attraktive Lösungen möglich sind, solange die Technologie wettbewerbsfähig bleibt.

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3. Materialfragen und technische Herausforderungen

Ein zentraler Punkt bei der Entwicklung von Energiespeichern wie der Carnot-Batterie ist die Materialauswahl. Flüssige Salze, wie Kaliumnitrat und Natriumnitrat, haben sich als geeignet erwiesen, sind jedoch chemisch aggressiv und stellen Herausforderungen an die Behältermaterialien. Thess hebt hervor, dass Fortschritte in der Materialwissenschaft eng mit der Verbesserung thermodynamischer Systeme verbunden sind. Der Zugang zu Rohstoffen sei wirtschaftlich betrachtet prinzipiell unendlich, da steigende Preise zu effizienterem Umgang und Innovationen führen.

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4. Marktwirtschaft versus staatliche Regulierung

Thess spricht sich klar für marktwirtschaftliche Mechanismen aus und kritisiert die starke Regulierung in Deutschland. Er plädiert für die Abschaffung von Subventionen, wie dem Erneuerbare-Energien-Gesetz, und eine stärkere Rolle des Marktes bei der Wahl von Technologien. Er sieht in übermäßiger Regulierung und Bürokratie eine Gefahr für Innovation und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit. Beispiele aus Ländern wie Namibia zeigen, wie marktwirtschaftliche Prinzipien den Einsatz erneuerbarer Energien ohne staatliche Eingriffe fördern können.

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5. Klimapolitik: CO2-Reduktion und Anpassung

Thess diskutiert die Herausforderungen der globalen Klimapolitik, insbesondere bei der Reduktion von CO2-Emissionen. Er plädiert für eine ausgewogene Strategie, die sowohl CO2-Reduktion als auch Anpassungsmaßnahmen berücksichtigt, wie die Begrünung von Städten oder den Bau besserer Infrastrukturen. Er sieht keine einfache Lösung, da es keine globale Regierung gibt, die einen einheitlichen CO2-Preis durchsetzen könnte. Stattdessen sollten marktwirtschaftliche Innovationen die Transformation vorantreiben.

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Liste aller Gespräche: 

https://energiespeicher.blogspot.com/p/energiegesprache-mit-eduard-heindl.html

Kapazitätsmärkte, wozu?

Die Idee der Kapazitätsmärkte

Im Zusammenhang mit der Umstellung der Energieversorgung wird häufig eingeworfen, wir brauchen dringend Kapazitätsmärkte. Es geht um die Frage, "wann gehen die Lichter aus", wenn wir weiter erneuerbare Energien installieren. Zunächst erscheint es ja sehr merkwürdig, dass durch zusätzliche Kraftwerke die Gefahr eines Stromausfalls steigen soll. In erster Näherung stimmt das natürlich nicht, denn je mehr Kraftwerke, um so mehr Versorgungssicherheit. Allerdings ist die Sache etwas komplizierter

Der Strommarkt

Abbildung 1: Die Merit-Order Kurve, Je größer die Nachfrage, um so höher der Preis.

 Doch irgendwann kann die  Nachfrage die Kapazität übertreffen, dann kommt es zu einem Stromausfall.

In Deutschland gibt es einen Strommarkt [1], der nach dem Prinzip Merit-Order funktioniert. Das bedeutet, alle Kraftwerke werden nach den Grenzkostenpreis sortiert. Grenzkosten, das ist der Preis für Strom der zwischen abgeschalteten Kraftwerk und eingeschaltetem Kraftwerk liegt. Etwa bei einem Kohlekraftwerk der Kohlepreis pro Kilowattstunde. Bei einer Solarzelle liegt der Preis praktisch bei Null. Am höchsten ist der Preis bei Gas und Ölkraftwerken, in der Abbildung 1 ganz rechts. Je nach Nachfrage wird dann für alle Teilnehmer der gleiche Marktpreis bestimmt. Das Problem ist aber, der Verbraucher merkt davon nichts, der Strom ist immer gleich teuer. Die Folge ist, die Nachfragekurve wirkt nicht.

Nachfrage

Abbildung 2. Die Nachfragekurve, je höher der Preis, um so geringer wird die Nachfrage.

Ein funktionierender Markt arbeitet mit der Nachfragekurve, Abbildung 2, das bedeutet, je niedriger der Preis, um so höher die Nachfrage. Hohe Preise reduzieren die Nachfrage. Da im Strommarkt praktisch kein Kunde den aktuellen Börsenpreis zahlen muss, entsteht ein Problem. Selbst wenn der Preis an der Strombörse stark ansteigt, wird keiner seine Klimaanlage oder Aluminiumschmelze etwas herunterfahren, da er kein Marktsignal empfängt.

Damit ist aber die Gefahr vorhanden, dass plötzlich mehr Strom verbraucht wird, als Kapazität vorhanden ist, insbesondere, wenn bestimmte Kapazitäten, wie Wind und Sonne, nicht verfügbar sind. Dies führt zu einem Stromausfall, den keiner will.

Lösungsmöglichkeiten

Die einfachste Lösung ist, der Staat schreibt vor, wie viele Kraftwerke vorhanden sein müssen und zahlt dafür einen festen Betrag, das ist ein sogenannter Kapazitätsmarkt. Diese Lösung ist für Stromkonzerne sehr attraktiv, da diese immer noch riesige Kraftwerke besitzen, die aufgrund der Solar- und Windkraftwerke immer häufiger abgeschaltet bleiben und damit keine Einnahmen erwirtschaften. 

Nachteil dieser Lösung ist, dass der Staat immer sehr schlecht ist den Bedarf richtig zu ermitteln, wir erinnern uns an Milchseen in der EU und an die Autoproduktion in der DDR. Der Grund liegt zumeist an Interessen, so wird die lobbystarke Stromwirtschaft eher etwas zu viel Kapazitätsbedarf prognostizieren.

Alternative: Echter Markt

Das wichtigste ist, dass in einem Markt der Käufer die tatsächlichen Kosten zahlt, in diesem Fall den Preis des Stroms wie er gerade an der Börse gehandelt wird. Daher wären flexible Stromtarife, die den aktuellen Marktpreis einrechnen sinnvoll. An vielen Stellen könnte dann der Strombedarf etwas gesenkt werden, wenn die Produktion wirklich an die Kapazitätsgrenze kommt. Das wird auch in Zukunft eher selten sein, aber im Grenzfall sehr wirksam und zudem ein guter Schutz gegen Stromausfälle [2].

Versicherungslösung

Eine weitere Lösung wäre eine Art Versicherung gegen Stromausfall. Schon heute gibt es viele Dienstleistungen, die nicht 100% funktionieren, so steht im Vertrag der Telekom nur eine 97% Verfügbarkeit, wer mehr will zahlt etwas mehr. Kunden die eine hohe Verfügbarkeit benötigen zahlen dann etwas mehr, vielleicht 5%, und haben dann 99,9% Liefersicherheit für Strom. Diese Versicherungen würden sehr schnell beginnen, Speicher für Strom anzulegen, da es jetzt sehr lohnend ist, immer Strom zu liefern.

Staat oder Markt

Ich will kein abschließendes Urteil abgeben, aber meine Erfahrung ist bisher immer gewesen, dass der Staat oder eine Regulierungsbehörde nicht besonders gut den Bedarf eingeschätzt haben. So hat etwa die Bundes-Post Anfang der 1990er Jahre den Handybedarf auf 100.000 Handys in Deutschland eingeschätzt. Welche ein Irrtum.

Die Vorhersagen für Solarenergie und Windkraft sind vergleichbar schlecht, wie die Diskussion um die Sätze des EEG zeigen. Ich hoffe, bei der Weiterentwicklung des Stromnetzes wird mehr auf Markt als auf Plan gesetzt.

Eine weitere Alternative ist ein linearer Strommarkt.
Merkwürdig sind die paradoxen Marktsignale.

  

Quellen:

[1] Tietjen, Oliver, Kapazitätsmärkte, Germanwatch, April 2012

[2] Siegmeier, Jan, Kapazitätsinstrumente in einem von erneuerbaren Energien geprägten Stromsystem, Electricity Markets Working Papers WP-EM-45, Juli 2011

Benzin ein teurer Energiespeicher?

Jedes Jahr an Ostern brandet die Diskussion auf, warum ist das Benzin so teuer?
Als erstes sind da natürlich die Mineralölkonzerne schuld, halt, so einfach ist das nicht!

Ölpreis in Dollar pro Barrel ab Rotterdam,
Quelle: http://www.finanzen.net/rohstoffe/oelpreis 

Ich will mal versuchen, sachlich einige Aspekte des Beninpreises darzustellen.

Der Rohölpreis

Der Rohölpreis hat direkten Einfluss auf den Benzinpreis, eine ganz stark vereinfachte Rechnung besagt, aus einem Barrel kann man 150 Liter Benzin gewinnen. Kostet also ein Barrel 125$, was um Ostern 2012 der Fall ist, dann kostet ein Liter 0,83$ oder 0,64€/Liter, bei einem Dollarkurs von 1,30€/$.
Das war vor einem Jahr noch anders, da kostete ein Barrel 110$ und der Euro war noch 1,45€/$ wert. Damit kostete das Benzin im Einkauf 0,51€/Liter, damit ist der Einkaufspreis um über 25% gestiegen.
Warum das so ist, liegt an zwei wichtigen Faktoren, Öl wird immer knapper, zudem benötigt Japan sehr viel Öl, da es seine gesamten Kernkraftwerke abgeschaltet hat. Das andere Problem ist der Euro, aufgrund einer starken Ausweitung der Geldmenge, bekannt unter "Eurorettung" hat der Euro weltweit eine schwächere Kaufkraft.
Wir es eine Änderung beim Rohölpreis geben? Vermutlich wird der Preis nicht mehr längerfristig sinken, da es noch keinen Ersatz für diesen optimalen Energiespeicher gibt. Jeder Liter enthält 10kWh, würde man das in einem Bleiakku abspeichern, benötigt man für einen Liter bereits zehn Akkumulatoren. Es gibt aber eine gewisse Preisgrenze nach oben, da es ab einem Ölpreis von 150$/Barrel ökonomisch ist, aus Kohle Öl herzustellen.

Die Steuern

In Deutschland wird Treibstoff besteuert, merkwürdigerweise nicht nach Energiegehalt, sondern nach Treibstoffsorte. So wird Benzin höher (65ct/l) besteuert, als Diesel (47ct/l) und Erdgas (18ct/l) fast überhaupt nicht. Damit versuchen die Politiker den LKW Verkehr zu stärken, viele LKW finden Politiker gut, Autofahrer haben da manchmal eine andere Meinung. 

Der Grund für diese Steuer ist im Prinzip nachvollziehbar, damit sollen die Straßen finanziert werden. Zusätzlich hat man aber auch eine sogenannte Ökosteuer eingeführt, aus der die Renten finanziert werden sollen. 

Interessanterweise kommt auf diese Steuer und den Benzinpreis noch die Mehrwertsteuer hinzu, diese macht 19% aus, was bei einem Tankstellenpreis von 1,70€/Liter immerhin 27ct/l sind. Die Gesamtsteuer pro Liter beträgt damit 0,92€/Liter.

Die Mineralölkonzerne

Die verbleibenden 0,14€/Liter (1,70€-0,64€-0,92€) teilen sich nun die Mineralölindustrie, der Tankstellenbetreiber und der arme Mitarbeiter, der in der Nacht vom Ostersonntag zum Ostermontag in der Tankstelle stehen muss. Ehrlich gesagt sehe ich da nicht all zuviel Luft für Preissenkungen durch die Tankstellen.

Aber aus irgendeinem Grund wird in den Medien jedesmal auf die Mineralölkonzerne losgegangen. Ich will nicht sagen, dass ich jede Aktion der Konzerne so toll finde, man denke nur an die Ölkatastrophen, aber für den hohen Benzinpreis können sie nichts.

Schuldig am hohem Benzinpreis sind:

1. Der Staat  (54%)  mit seinen Steuern, aber das sind wir, wir bekommen das Geld wieder zurück, in Form von Rente, Straßen und vielleicht sogar Bildung.
2. Die Ölknappheit (23%), seit 1972 wird weniger Öl gefunden als verbraucht. Solange wir keine anderen Energiespeicher haben, wird fast jeder Preis gezahlt werden.
3. Die Europolitiker, durch den Kaufkraftverlust des Euros wird Öl teurer.
4. An letzter Stelle die, die sich darum kümmern, dass überall immer Benzin verfügbar ist. 

Wie wertvoll ist Energie?
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