Die Vor- und Nachteile unserer wichtigsten Stromquellen

Strom ist das Lebenselixier unserer modernen Welt. Kaum etwas funktioniert ohne die Energie aus der Steckdose.

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Umso wichtiger ist es, die Stromversorgung der Welt im Angesicht des steigenden globalen Energiehungers auf ein nachhaltiges Fundament zu stellen. Gerade in Deutschland sind wir auf einem guten Weg, liegt der Anteil erneuerbaren Energien am Strommix hierzulande im Jahr 2018 doch schon bei annähernd 38 Prozent.

Teil 1

„Energiewende ja, aber nicht in meinem Garten“

Damit dieser Weg weiter geht und wir uns in naher Zukunft beinahe komplett von fossilen Energieträgern zur Stromerzeugung verabschieden können, ist allerdings ein weiterer Ausbau nötig. Diesen wollen dem Vernehmen nach eigentlich alle. Sobald es dann aber daran geht, irgendwo eine Windkraftanlage, ein Pumpspeicherkraftwerk, einen Photovoltaikpark oder eine dringend benötigte Stromtrasse zu errichten, regt sich frei nach dem Motto „Energiewende ja, aber bitte nicht in meinem Garten“ Widerstand.
Das ist Grund genug, einmal unsere wichtigsten Stromquellen genauer unter die Lupe zu nehmen. Und das mit einem für viele Leser womöglich überraschenden Ergebnis. Denn während auch bei vielen erneuerbaren Energiequellen nicht alles Gold ist, was glänzt, haben auch fossile Energieträger und sogar die Kernenergie Vorteile.

A wie Atomenergie

Keine Energieform wird so heiß diskutiert wie die Kernenergie, weshalb wir auch gleich mit diesem Streitthema einsteigen möchten. Spätestens seit Fukushima ist klar, dass Deutschland aus der nuklearen Energiegewinnung aussteigt – zumindest was die Kernspaltung betrifft. Deutschland ist mit diesem Schritt weltweit zwar nicht ganz alleine, aber einen Grund muss es schon haben, dass unzählige Staaten weiterhin auf Atomkraftwerke setzen. In Deutschland ist der Anteil der Kernenergie zwischen dem Jahr 2000 und 2017 von 30,6 Prozent auf 11,7 Prozent gesunken.

Vorteile der Kernenergie

  • Im Vergleich zu Kohlekraftwerken stoßen Nuklearkraftwerke kein CO2 aus, was die Atomenergie aus dieser Perspektive klimafreundlicher macht.
  • Atomkraftwerke stoßen anders als andere fossile Kraftwerke keine Feinstäube aus.
  • Die in Steinkohle enthaltene Radioaktivität kann durch die Verbrennung in die Umwelt gelangen, bei Kernkraftwerken bleibt die radioaktive Strahlung im Inneren des Kraftwerks.
  • Der Kernbrennstoff Uran hat einen 2,5-Millionen-mal höheren Energiegehalt als die gleiche Menge Steinkohle.
  • Brennstäbe können mehrfach wieder aufbereitet werden.
  • Hohe Versorgungssicherheit, da keine natürlichen Schwankungen vorliegen.

Nachteile der Kernenergie

  • Die Gefahr eines GAUs oder Super-GAUs, der ganze Landstriche für Jahrtausende unbewohnbar macht, ist die wohl größte potentielle Gefahr der Kernenergie.
  • Es fällt radioaktiver Abfall an, der an besonderen Orten zwischen- und endgelagert werden muss, da dieser je nach Material ebenfalls tausende Jahre lang radioaktive Strahlung aussendet.
  • Uranvorräte für die Herstellung des Brennstoffs sind genauso endlich wie die Kohle-, Gas- und Erdöllagerstätten auf dem Globus.

Braun- und Steinkohle – Die Klassiker

Über etliche Jahrzehnte waren Kohlekraftwerke das Rückgrat der Stromerzeugung. Heute nimmt der Anteil von Braun- und Steinkohle immer weiter ab. Während die Braunkohle noch etwa bei 22,5 Prozent liegt, rangiert die Steinkohle bei rund 14 Prozent und damit noch hinter dem Windstrom (16 Prozent).

Vorteile der Kohlekraft

  • Braunkohle ist in vielen Regionen Deutschlands günstig im Tagebau zu gewinnen. Die Vorräte sind hierzulande zudem vergleichsweise groß.
  • Kohlestrom ist ein hervorragender „Grundlaststrom“, da dieser sehr gut regelbar und zudem günstig ist.
  • Die weltweiten Kohlevorräte reichen noch für mehr als 200 Jahre. Damit hat Kohle nach dem aktuellen Stand die größte Reichweite aller fossilen Energieträger.
  • Die Kohleversorgung ist hierzulande nicht von politischen Krisen abhängig. Anders sieht das beispielsweise bei Erdgas aus, das aktuell zu großen Teilen aus Russland bezogen wird.
  • Die CCS-Technologie ermöglicht die Abscheidung von CO2, sodass Kohle zu einem beinahe sauberen Energieträger wird. Allerdings muss das Verfahren noch die Praxisreife erreichen.

Nachteile der Stromerzeugung aus Kohle

  • Stein- und Braunkohle werden oftmals in riesigen Tagebaugebieten gewonnen, die nach dem Kohleabbau wie Mondlandschaften aussehen und mit Hilfe hoher Investitionen wieder zu funktionierenden Ökosystemen umgewandelt werden müssen.
  • Kohlebergbau im Untergrund hat vielerorts bereits zum Absacken ganzer Städte und zum Einsturz von Häusern geführt.
  • Steinkohleförderung ist gerade in einem Hochlohnland wie Deutschland viel zu teuer, zumal die Vorkommen nunmehr sehr tief in der Erde liegen.
  • Selbst energieeffiziente Kohlekraftwerke, die mit Filtern ausgestattet sind, stoßen riesige Mengen an CO2 und Feinstäuben aus.

E wie Erdgas

Auch Erdgas spielt bei der Stromversorgung eine wichtige Rolle. Aktuell liegt der Erdgasanteil am Strommix bei etwa 13,2 Prozent. Wesentlich interessanter ist jedoch, dass Erdgaskraftwerke auch in Zukunft noch einen wichtigen Teil zur Energiewende beitragen können und damit im Gegensatz zu den meisten Kohle- und Nuklearkraftwerken eine Sonderstellung einnehmen werden.

Vorteile von Erdgas bzw. Erdgaskraftwerken

  • Erdgaskraftwerke bzw. Gaskraftwerke können kostengünstig und schnell errichtet werden.
  • Die Versorgungsinfrastruktur und die Versorgung von Gaskraftwerken sind vergleichsweise günstig.
  • Gerade große Gaskraftwerke verfügen über eine hohe Leistung und Energieeffizienz.
  • Gaskraftwerke sind bei Bedarf schnell zu- und abgeschaltet. Das macht sie zu einem wichtigen Baustein, um Schwankungen im Stromnetz auszugleichen. Dieser Aspekt ist gerade im Hinblick auf den steigenden Anteil der Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie wichtig.
  • Erdgaskraftwerke können auch mit nachhaltig erzeugtem Biogas betrieben werden.
  • Überschüssiger Wind- und Sonnenstrom kann mittels des Power-to-Gas-Verfahrens in Gas umgewandelt und gespeichert werden. Dieses Gas wiederum lässt sich im Bedarfsfall ebenso wie Biogas in Gaskraftwerken verstromen.

Nachteile von Erdgas als Stromquelle

  • Wie bei allen fossilen Energieträgern setzt auch die Verbrennung von Gas große Mengen CO2 frei. Allerdings hat Erdgas auch die geringsten Treibhausgasemissionen von allen fossilen Brennstoffen.
  • Neben CO2 verursacht die Verbrennung von Erdgas auch Schwefel- und Stickoxydemissionen. Diese können nur durch teure Aufbereitungs- und Filterverfahren eingedämmt werden.
  • Ebenso wie Kohle und Öl sind auch die Gasvorkommen endlich. Laut aktuellen Angaben über die Ressourcenreichweite reichen die aktuell bekannten Gasvorkommen noch für ca. 70 Jahre.
  • Der Gaspreis ist an den Ölpreis gekoppelt, was Erdgas im Vergleich zu Kohle zu einem vergleichsweise teuren Energieträger macht. Dieses Problem besteht freilich nicht, wenn Biogas oder durch Überschussstrom erzeugtes Gas verstromt werden.
  • Bei Erdgas herrscht eine große Import- und Preisabhängigkeit insbesondere gegenüber Russland und dem Nahen Osten.

Teil 2

Nachdem wir uns mit den fossilen Energieträgern beschäftigt haben, geht es im zweiten Teil weiter mit den Vor- und Nachteilen regenerativer Energiequellen.
Wie wir im ersten Teil unseres Beitrags gesehen haben, sind auch konventionelle Energieträger mit zahlreichen Vorteilen behaftet, die ernsthaft im Kontext einer sicheren Energiewende diskutiert werden müssen. Weiter geht es nun im zweiten Teil mit der Betrachtung der Vor- und Nachteile der wichtigsten regenerativen Stromquellen.

Wasserkraft – Die älteste regenerative Energiequelle der Menschheit

Die Wasserkraft haben sich die Menschen bereits im alten Ägypten vor über 5.000 Jahren zunutze gemacht, um so mit Schaufelrädern ihre Felder zu bewässern oder Getreide zu mahlen. Auch heute noch stehen Wasserkraftwerke an Fließgewässern und nutzen die natürliche Kraft des fließenden Wassers zur Stromgewinnung. Hinzu kommen Stauseen und Pumpspeicherkraftwerke, wie sie beispielsweise verwendet werden, um Wind- oder Sonnenstrom zwischenzuspeichern.
Während Norwegen seinen Strom zu 100 Prozent aus Wasserkraft bezieht und es Österreich immerhin auf gut 79 Prozent bringt, macht die Wasserkraft hierzulande lediglich vier Prozent im Strommix aus. Das hängt einerseits damit zusammen, dass unsere Flüsse wichtige Verkehrsadern sind, die nicht mit Kraftwerken zugepflastert werden können. Andererseits fehlen in Deutschland ausreichend geeignete Täler für die Errichtung von Speicherseen und Pumpspeicherkraftwerken. Aktuell forscht man jedoch eifrig an Gezeiten- und Wellenkraftwerken für den Einsatz an der Küste.

Vorteile der Stromgewinnung aus Wasserkraft

  • Die Wasserkraft ist anders als Wind- und Sonnenenergie unabhängig von Tageszeit und Wetter nutzbar.
  • Die Energieerzeugung in Fließ- und Speicherkraftwerken lässt sich sehr schnell und genau regulieren. Damit sind vor allem Flusskraftwerke ideal zur Abdeckung der Grundlast.
  • Wasserkraft ist eine erneuerbare Energieform mit sehr hohem Wirkungsgrad.
  • Im Betrieb entstehen keine CO2-Emissionen.
  • Wasserkraftwerke können einen Teil der Speicherproblematik der Energiewende lösen. Mit dem überschüssigen Strom aus Wind- und Sonnenenergie können Pumpen betrieben werden, die Wasser aus dem Tal in einen Speichersee pumpen, sodass die elektrische Energie zu potentieller Energie wird. Sobald Strombedarf besteht, wird das Wasser wieder in Richtung Tal abgelassen und durchströmt dabei die Turbinen des Kraftwerks.
  • Wasserkraftwerke sorgen dafür, dass Flüsse besser schiffbar sind, und können direkt in den Hochwasserschutz integriert werden.

Nachteile der Wasserkraft

  • Insbesondere Speicherseen verbrauchen große Flächen. Das kann dazu führen, dass erhaltenswerte Kulturgüter zerstört werden oder Menschen umgesiedelt werden müssen. Dünn besiedelte Länder wie Norwegen haben dieses Problem nicht.
  • Der Bau von künstlichen Dämmen und Seen hat einen Einfluss auf bestehende Ökosysteme. Dieser muss allerdings nicht immer negativ sein, zumal ein neu geschaffener See, der als Naturschutzgebiet ausgezeichnet wird, die Lebensgrundlage für viele Tierarten bietet.
  • Fischen wird das Durchschwimmen von Fließgewässern erschwert.
  • Mit der Zeit können Staudämme durch Sedimentablagerungen und das Absinken von Schwebstoffen versanden bzw. verschlammen. Das wiederum verringert das Volumen des Stauraums und damit die potentielle Speicherkapazität.

Die unendliche Kraft der Sonne zur Stromerzeugung nutzen

Nur die wenigsten Menschen sind sich dessen bewusst, dass unsere Sonne eigentlich ein riesiges Nuklearkraftwerk ist, das uns noch für etwa 4,5 Milliarden Jahre Energie spendet. Allerdings haben wir die Sonnenstrahlung einer noch viel stärkeren Kraft als der Kernspaltung zu verdanken: der Kernfusion, an der Wissenschaftler bereits seit Jahrzehnten forschen. Kein Wunder, dass vor allem im Süden Deutschlands und in den sonnigen Regionen an Mosel und Rhein zahlreiche private und gewerbliche Solarparks aus dem Boden sprießen und ihren Teil zur sauberen Stromversorgung beitragen.

Vorteile der Photovoltaik

  • Jedes Jahr schickt die Sonne uns Strahlungsenergie von rund 1.500 x 10 hoch 18 Wattstunden. Auch wenn davon nur rund 60 Prozent an der Erdoberfläche ankommen, entspricht die Energie noch immer dem 37.000-fachen der jährlichen Weltstromerzeugung. Sonnenenergie ist also im Überfluss vorhanden.
  • Wartungsaufwand und Betriebskosten von Photovoltaikanlagen sind vergleichsweise gering. Mit jedem Jahr, das eine Anlage in Betrieb ist, wird der so erzeugte Strom günstiger.
  • Sonnenstrom ist völlig emissionsfrei. Das gilt sowohl für Treibhausgase wie CO2, Feinstäube oder Stickoxyde als auch für Lärmemissionen.
  • Private Photovoltaikanlagen machen Stromkunden in der sonnenreichen Jahreszeit unabhängiger von großen Stromversorgern und Preisschwankungen am Strommarkt.
  • Die Nutzung von Solaranlagen bringt keine elementaren Schäden oder Schadenspotentiale mit sich.
  • Photovoltaikanlagen können auch in kleinen Einheiten dezentral errichtet oder in Gebäude integriert werden. Neben mit Solarmodulen bestückten Dächern kommen auch Fassaden infrage, die mit transparenten Solarpanelen ausgestattet sind. Damit würde Strom genau dort erzeugt, wo er verbraucht wird, was wiederum die Transportwege verkürzt und Ressourcen schont.

Die Schattenseiten der Sonnenenergie

  • Die Stromerzeugung mittels Photovoltaikanlage ist stark von Wetter und Tageszeiten sowie der Beschattung der Zellen durch Häuser und Bäume abhängig. Daher ist Solarstrom nicht kontinuierlich verfügbar.
  • Viele Regionen in Deutschland sind aufgrund der geringen Anzahl an Sonnenstunden und der geringen Strahlungsintensität für den wirtschaftlichen Betrieb von Photovoltaikanlagen nicht geeignet.
  • Für die effiziente Nutzung von Solarstrom werden gute Speichertechnologien benötigt.
  • Photovoltaikanlagen sind im Vergleich zu Windkraftwerken immer noch vergleichsweise teuer. Aktuell in Entwicklung befindliche Tandemzellen, die günstig produziert werden können, aber dennoch einen hohen Wirkungsgrad haben, könnten dies ändern.
  • Für die Produktion mancher Photovoltaikzellen werden giftige Stoffe benötigt, wenn auch nur in sehr geringen Mengen. Aktuell arbeitet die Forschung auch hier an ungiftigen und leistungsstarken Varianten.

W wie Windenergie

Ähnlich wie die Wasserkraft wird auch die Windkraft schon seit Jahrtausenden genutzt. Das belegen bereits uralte Ruinen von Windmühlen an den Ufern von Euphrat und Tigris. In Deutschland ist die Windenergie zu einem Symbol der Energiewende geworden. Schon im Jahr 2017 stammten satte 16,3 Prozent der Bruttostromerzeugung aus der Windkraft, womit sich diese für sich genommen auf Rang zwei hinter die Braunkohle schiebt.
Die zahlreichen Windprojekte an der Küste und auf den Höhenzügen der Mittelgebirge treffen allerdings nicht überall auf Gegenliebe. Mancherorts ist ganz nach dem eingangs erwähnten Motto „Energiewende ja, aber nicht in meinem Garten“ von „Verspargelung“ die Rede. Und so ist die Windenergie tatsächlich die regenerative Energieform, die den heftigsten Gegenwind erntet, obwohl sie hierzulande die wohl effizienteste Form der regenerativen Energiegewinnung ist.

Vorteile der Windenergie

  • Windenergie ist ebenso wie die Sonnenenergie eine prinzipiell kostenfreie und sich nachhaltig selbst erneuernde Energieform.
  • Deutschland ist aufgrund seiner windigen Küstenregionen und der ebenfalls windreichen Mittelgebirge für die Nutzung von Windenergie prädestiniert.
  • Die Erzeugung von Windstrom zieht keinen Ausstoß von CO2-Emissionen oder anderen Schadstoffe nach sich.
  • Moderne Windkraftwerke haben eine deutlich positive Energie- und CO2-Bilanz. Das bedeutet, dass sie über ihre langjährige Betriebsdauer ein Vielfaches der Energie erzeugen als für deren Produktion, Installation, Wartung und den Betrieb nötig ist.
  • Insbesondere wenn die Folgekosten der konventionellen Stromerzeugung miteinbezogen werden (z.B. Renaturierung von Tagebaukratern, Endlagerung von radioaktivem Abfall etc.), ist die Windkraft deutlich günstiger als alle heutigen konventionellen Energiequellen.

Nachteile der Windenergie

  • Windstrom kann nur dann erzeugt werden, wenn der Wind weht. Damit müssen Backup-Systeme für die Stromversorgung bei einer Windflaute geschaffen werden. Auf der anderen Seite müssen für die effiziente Nutzung von Windstrom Speichersysteme vorhanden sein, die den überschüssigen Ökostrom aufnehmen, der aktuell nicht verbraucht wird.
  • Viele Menschen fühlen sich durch den Anblick von Windkraftanlagen gestört. Stichwort: „Verspargelung“. Das ist insbesondere bei großen Windparks der Fall, die für eine optimale Windausbeute auf eine weite Fläche aufgeteilt werden müssen. Aus diesem Grund können Wohnimmobilien und Grundstücke in der Nähe von Windparks an Wert einbüßen.
  • Windkraftanlagen können je nach Bauart störende Schallemissionen erzeugen.
  • Insbesondere im Bereich stark frequentierter Vogelflugrouten kommt es in Windparks stellenweise zu Beeinträchtigungen der Tiere und zu vereinzeltem Vogelschlag.
  • Für die Installation von Windkraftanlagen, die inklusive Rotordurchmesser leicht 200 Meter hoch sind, braucht es massive Fundamente. Gerade im Vergleich zur Energiegewinnung über Photovoltaikanlagen ist das ein massiver Eingriff in die Natur, zumal nicht klar ist, wann, wie und ob die Millionen Tonnen Stahlbeton überhaupt wieder entfernt werden sollen.

Fazit – Ohne Kompromisse keine Energiewende

Wie wir sehen, haben alle Energieformen ihre Stärken und Schwächen, die uns bei ihrer Beurteilung im Gesamtkontext bewusst sein sollten. Was uns die Betrachtung der Vor- und Nachteile ganz deutlich zeigt, ist, dass es keine „beste Energieform“ gibt und wir in puncto Energiewende ohne Kompromisse keinen Schritt vorankommen werden.
Gerade hierzulande haben wir den Luxus, eine Energiewende auf mehrere Füße stellen zu können. Diese Chance sollten wir nutzen, anstatt uns in ideologischen Grabenkämpfen zu verstricken und damit eine für die Umwelt, die Menschen, das Klima und die Wirtschaft tragbare Lösung zu verhindern.