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Samstag, 20. Januar 2018

Energie

„Fossile Energieträger werden genutzt, solange es eben geht“

Von Alexander Morhart | 19. September 2014 | Ausgabe 38

Öl, Gas und Kohle, das sind unsere sicher noch dauerhaften Begleiter in der Zukunft – egal ob wir damit Autos bewegen oder Strom erzeugen. Auch bei manchem Ersatzenergieträger hat Robert Schlögl, Chemiker und Direktor des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin, seine Bedenken und eine dezidiert andere Sicht auf die Energiezukunft.

w - Schlögl BU
Foto: Julia Zimmermann/laif

CO2 sollte als Schadstoff deklariert werden,das wäre nur folgerichtig, meint der Max-Planck-Forscher und Chemiker Robert Schlögl.

VDI nachrichten: Herr Schlögl, Sie sagen, dass noch viel länger fossile Energieträger nötig seien, als heute angenommen werde. Warum und wie lang?

Robert Schlögl: Weder Biomasse in großen Mengen noch Desertec können die dunkle Flaute überbrücken. Power-to-Gas kann das Problem grundsätzlich lösen, aber das ist so teuer, dass man fossile Quellen dafür verwenden wird, solange es noch welche gibt. Das hat nichts mit Effizienz und Technologie zu tun – das ist immer so: Die teuerste fossile Quelle wird immer günstiger sein als das günstigste Power-to-Gas-System.

Robert Schlögl

Fossile Energieträger werden noch jahrhundertelang genutzt werden – solange es eben geht. Und das ist auch nicht unbedingt schlecht. Es wäre vollkommen unschädlich, weiter Braunkohle zu verbrennen und daraus Strom zu machen, wenn der CO2-Kreislauf geschlossen würde.

Dieses Problem könnte man so lösen: Statt eines reinen Verbrennungskraftwerks nehmen Sie einen Vergaser, der Synthesegas erzeugt. Dahinter schaltet man eine Produktionskette, die aus dem Output-Anteil des Vergasers, der nicht Strom ist, Kraftstoffe macht.

Es ist letztes Jahr ein großes Kraftwerk dieser Art in den USA in Betrieb gegangen, es erzeugt 1 GW thermisch. Dort wird Braunkohle mit Windenergie kombiniert, das könnte man genauso gut bei uns in Brandenburg machen. Betrieben wird das Kraftwerk von einer Chemiefirma.

In Amerika ist das möglich, weil die Grenzen zwischen den Branchen fließender sind. Bei uns würde die Stromindustrie niemals einen CO2-Einspareffekt mit der Autoindustrie und der chemischen Industrie verrechnen, denn das sind völlig getrennte Bereiche.

Sie haben in einem Vortrag gesagt, man solle Wasserstoff wegen seiner negativen Eigenschaften nicht in die Hände der Verbraucher geben. Welche Eigenschaften meinen Sie?

Wasserstoff hat eine geringe Energiedichte, ist schwer zu handhaben und gefährlich. Wir brauchen zwar unbedingt Wasserstoff, aber es ist außerordentlich fraglich, ob der Endnutzer damit umgehen sollte. In dieser Frage widerspreche ich auch dem Umweltbundesamt.

Wir sollten uns nicht in eine Stand-alone-Lösung verkrampfen, die nicht nötig ist. Warum in unsere begrenzt vorhandenen Ressourcen investieren, um eine Infrastruktur aufzubauen, die wir nicht notwendigerweise haben müssen?

Ein Plug-in-Hybrid, der mit einem regenerativ erzeugten Treibstoff die Batterie nachlädt, ist eine perfekte Lösung. Künstliches Benzin und Dieselöl sind zwar nicht so effizient wie Wasserstoff – systemisch gesehen aber doch, denn wir ersparen uns damit das neue Infrastruktursystem. Exergie ist da kein Argument.

Ich halte die Annahme für falsch, die beste Lösung für das Energiesystem sei die mit der geringsten exergetischen Verschwendung. Wenn sie es wirtschaftlich, systemisch und handhabungsmäßig betrachten, ist das Quatsch.

Sie halten also nichts vom Wasserstoffauto. Und was ist mit Methanol als Kraftstoff?

Zum Autofahren würde ich weder Wasserstoff noch Methanol nehmen. Ich würde das weiter mit CO2 umsetzen und zu Kraftstoffen kommen, die möglichst Eigenschaften der Verbrennung haben wie heutige – oder vielleicht sogar bessere.

Ich würde mit einem Polyoligomer von Methanol fahren: Oxymethy­lenether-4. Das ist ein Molekül, das dieselben Eigenschaften hat wie Dieselöl – auch dieselbe Temperaturstabilität – und in einem Dieselmotor so verbrannt werden kann, dass keine Partikel entstehen. Da kann man sich den Partikelfilter sparen. Und die Synthese dieses Moleküls ist primitiv.

Skeptisch sind Sie auch gegenüber der Idee, Kohlendioxid aus Braunkohlekraftwerken und Zementfabriken unterirdisch einzulagern, das sogenannte CCS (Carbon Capture and Storage). Sie wollen es zur Methanisierung verwenden. Warum?

Wir beginnen gerade erst, das Geosystem Erde zu verstehen. Wir sollten jetzt kein Experiment beginnen, dessen Folgen wir nicht abschätzen können. Der Ansatz, das Kohlendioxid nicht einfach in die Atmosphäre zu blasen, ist richtig, aber wir sollten es weiter nutzen. Und dazu brauchen wir Wasserstoff. Deshalb glaube ich persönlich: Die größte Herausforderung für Forschung und Entwicklung ist die Elektrolyse von Wasser. Da brauchen Sie Edelmetalle: Rhodium, Ruthenium oder Iridium, und das ist teuer ...

... das gilt für die Membranelektrolyse, aber nicht für die alkalische ...

... ja, es gibt die alkalische Elektrolyse mit Nickel als Elektrodenmaterial, aber die hat das Problem der mangelnden Stabilität, Korrosions- und Effizienzprobleme. Das ist eine Krücke, aber wir wissen nicht, wie gut sie wirklich funktioniert. Es werden nämlich zu wenig belastbare Performance-Daten publiziert. Es gibt viele Zeitschriftenartikel in Europa über angefangene Projekte, aber sie hören nie etwas darüber, was dabei herausgekommen ist – weil die Ergebnisse meist nicht so ausfallen, wie man sich das vorgestellt hat.

Der nächste Schritt könnte das Methanisieren des Wasserstoffs sein. Wo liegen da die Probleme?

Im Labor nehmen Sie das CO2 hochrein aus der Flasche, und Sie nehmen 99,999-prozentigen Wasserstoff. Beim industriellen Methanisierungsprozess ist das anders. Der fängt mit CO2 aus einem Braunkohlekraftwerk an. Das ist dreckig und enthält Hunderte von Komponenten, die fast alle den Katalysator töten. Diese Komponenten müssen Sie erst einmal alle rausbekommen, doch beim Prozess der Gasreinigung kriegen Sie keinen Vollumsatz. Denn sonst stirbt Ihnen der Katalysator.

Sie bekommen erst mal ein Gemisch aus Methan, Wasserstoff und Wasser. Das Abtrennen von Wasserstoff aus diesem Gasgemisch ist dann ein sehr teures Verfahren. Das ist typisch: Der eigentliche Syntheseschritt geht meistens ganz gut. Die Reinigungsschritte sind jedoch mit exergetischen Verlusten und hohen Kosten verbunden.

Sie sagen, dass Energie umso eher eingespart wird, je teurer sie ist. Eine Binsenweisheit, die aber zum Beispiel Politiker selten zu sagen wagen. Wäre es aus Ihrer Sicht richtig, die umweltbezogenen Steuern, deren Aufkommen ja seit 2003 stagniert, zu erhöhen?

Ich bin kein Wirtschaftswissenschaftler. Aber Steuern haben den großen Nachteil, dass sie nur dann wirken, wenn man genau versteht, welche systemischen Folgen sie haben. Indirekte Anreize sind sehr schwierig zu steuern.

Wir wissen nicht, ob der ETS, der Europäische Emissionshandel, wirkt. Wir meinen, der hat einen Markt, weil da etwas gehandelt wird. Aber er greift eben nicht direkt an den CO2-Emissionen an, sondern deckelt sie. Und der Deckel ist politisch gewollt, er lässt sich nach Belieben modifizieren.

Aus meiner naturwissenschaftlichen Sicht würde ich sagen: Das CO2 wird eingestuft wie ein Schadstoff, also sollte es einen Grenzwert dafür geben. Bei Autos hat man das ja auch gemacht. Da hat man gesagt: 95 g/km ist ein Grenzwert.

Das kann ich für Strom auch machen, und auch bei Gebäuden. Natürlich würden da Kosten entstehen, aber die helfen unmittelbar dem Zweck, und es verdienen nicht irgendwelche Leute Geld daran wie beim Emissionshandel oder dem EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz, Anm. d. Red.).

Die Mechanismen für den Umgang mit Schadstoffen und Grenzwerten sind sehr gut entwickelt. Die Kreativität der Wirtschaft würde freigesetzt, um den Grenzwert einzuhalten. Wir sollten CO2 also zum Schadstoff erklären. Natürlich müsste man das flottenbezogen machen: Ein Braunkohlekraftwerksbetreiber muss dann eben zehn Windräder besitzen.

Was meinen Sie mit „systemischen Folgen“?

Das Engineering von Systemen setzt voraus, dass man sie versteht. Das ist eigentlich trivial, wird aber in der Energiepolitik nicht ausreichend beachtet.

Niemand weiß, was jetzt passiert, wenn man an den im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegten Einspeisevergütungen dreht. Aber man dreht mal dran. Man macht Experimente mit dem System, aber das System reagiert anders als gewünscht.

Ich halte das für einen schlechten Weg. Es wäre geschickter, wenn wir uns zuerst hinsetzen und darüber nachdenken würden. Wir müssen nicht alle paar Monate ein neues Gesetz erlassen und schauen, was dann passiert.

Wie schafft man es, energietechnische Innovationen voranzubringen? Japan ist bei Brennstoffzellen weiter als Deutschland. Manche sagen, das liege auch daran, dass es in Japan vier spezialisierte Forschungszentren gebe – in Deutschland dagegen 27 Institute mit jeweils geringer Spezialisierung.

Das spielt sicher eine Rolle. Die Energiewende muss so etwas werden wie die Mondlandung: Wir haben genug gute Leute, die in der Lage sind, Technologien vom Labor in den Gigawatt-Maßstab zu übertragen. Die müssen wir zusammenbringen.

Und ja, aus meiner Sicht müssen auch die großen Forschungsorganisationen in Deutschland Verantwortung übernehmen und enger zusammenrücken.

Manche fordern einen „Masterplan“ für die Energiewende. Sie auch?

Nein, den kann es zurzeit nicht geben. Die Monitoring-Kommission zum Fortschritt der Energiewende hat herausgefunden, dass es 48 Ziele der Energiewende gibt. Das kann nicht funktionieren.

Es wäre jetzt das Wichtigste, dafür zu sorgen, dass alle Beteiligten an einem Strang ziehen und offen mit der Gesellschaft diskutieren, was das Ziel der Energiewende ist. Dann könnten wir mit unserer Wissenschaft kommen und sagen: Dies und jenes müssen wir jetzt tun, damit wir dieses Ziel erreichen.

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