Rohstoffe: Die Energiewende ist ressourcenblind

Rohstoffe: Die Energiewende ist ressourcenblind

von Stefan Bringezu

Die Energiewende würde von einem sparsameren Umgang mit Rohstoffen profitieren – das Potenzial wird bisher ignoriert.

Die Energiewende ist auf einem Auge blind. Zwar sprechen Politiker und Experten sehr viel darüber, Strom und Wärme nachhaltiger und umweltfreundlicher zu erzeugen – wie viel Potenzial der sparsame Umgang mit Rohstoffen und generell mit Materialien für den Erfolg der Energiewende hat, das aber ignorieren sie bisher.

Dabei geht es nicht nur um die Technologien selbst, also wie viel Stahl oder Beton Windräder verbrauchen, sondern auch umgekehrt darum, wie viel Material wir in der Wirtschaft einsetzen. Denn je sparsamer wir hier mit Materialien umgehen, desto weniger Energie brauchen wir, von der Gewinnung der Rohstoffe bis zur Fertigung der Endprodukte.

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An der Rohstoffschraube drehenBeispielsweise ist die Erzeugung von Grundstoffen wie Stahl und Zement mit einem erheblichen Energieverbrauch verbunden. In Deutschland hatte das verarbeitende Gewerbe im Jahr 2013 einen Anteil am Endenergieverbrauch von immerhin 28 Prozent. Die Spitzenreiter dabei sind die chemische Industrie, die Metallindustrie und die Papierindustrie.

Ein erster Punkt, an dem Unternehmen ansetzen können, um sparsamer mit Energie umzugehen ist, mehr recycelte Materialien zu nutzen. So benötigt schrottbasierter Recyclingstahl im Vergleich mit erzbasiertem Primärstahl nur ein Viertel der Herstellungsenergie.

Stahl ist aber nur ein Beispiel. Bei den meisten Rohstoffen führt Recycling zu mehr Energieeffizienz und damit zu einem Erfolg der Energiewende – frei nach Motto, die umweltfreundlichste Kilowattstunde ist die, die gar nicht erst verbraucht wird.

Papierrecycling lässt die Bäume im Wald und spart Energie. Jede Packung Druckerpapier aus Recycling spart im Vergleich zu Frischfaserpapier ein halbes bis ein ganzes Kilogramm Treibhausgase (verzichtet man auf das Ausdrucken, spart man zusätzlich mindestens zwei Kilogramm). Zum Vergleich: Ein Kilogramm CO2 stoßen moderne Pkw auf zehn Kilometern Strecke aus.

Materialeffizienz bringt EnergieeffizienzFreilich lassen sich nicht alle Materialien wiederverwerten und im Kampf für mehr Energieeffizienz nutzen. Während Recycling bei Kunststoffen etabliert ist, wird es bei Seifen und Waschmitteln schwierig. Lösemittel werden in der Industrie häufig in geschlossenen Systemen angewandt und rückgewonnen, bei Lacken und Farben gehen die Bestandteile aber meist durch Verdunstung und Abrieb verloren.

Neben dem Recycling spart aber auch der Umgang mit Material selbst Energie. Wenn es gelingt, durch eine gesteigerte Materialeffizienz mit weniger Grundwerkstoffen und materiellen Vorleistungen (also der Förderung der Rohstoffe) auszukommen, dann trägt dies sowohl zur Energieeinsparung als auch zum Ressourcenschutz bei.

Das Potenzial von einem schonenderen Umgang mit Rohstoffen zeigt folgende Rechnung: Wenn zum Beispiel die zwölf ressourcenintensivsten Branchen Deutschlands bei gleichbleibendem Umsatz zehn Prozent weniger Material verbrauchten, würden insgesamt die Treibhausgasemissionen um 15 Prozent und der Primärmaterialaufwand (also alle Materialien von der Förderung bis zum endgültigen Produkt) um 19 Prozent vermindert werden.

Der Clou dabei: Ein mehr an Materialeffizienz spart nicht nur Energie sondern auch Geld. Berechnungen des Ökonomen Bernd Meyer und seinen Kollegen haben für Deutschland und die EU ein hohes Potenzial zur Steigerung der Effizienz beim Umgang mit stofflichen und energetischen Ressourcen aufgezeigt, ohne dass darunter die Wirtschaftskraft oder die Umsätze in den Unternehmen leiden würde.

Einsparungen von 200.000 Euro im SchnittDass Einsparungen von Material im verarbeitenden Gewerbe in erheblichem Maße möglich sind und dass sie sich lohnen, zeigen auch die Erfahrungen der Effizienzagentur efa in NRW, der Deutschen Materialeffizienagentur DEMEA und des VDI Zentrums für Ressourceneffizienz.

Bei diesen Einrichtungen können Unternehmen sich beraten lassen, mit welchen Maßnahmen sie ihre Potenzialschätze heben können. Wesentlicher Anreiz dabei sind die Kosteneinsparungen. Jede Tonne Material, die nicht eingekauft, gelagert und als Abfall entsorgt werden muss, spart dreimal Kosten. Und jede Tonne, die nicht hergestellt werden muss, spart ihren Ressourcen- und Energieaufwand.

Eine Auswertung der DEMEA von 92 Potenzialanalysen in Unternehmen ergab, dass mit einer einmaligen durchschnittlichen Investition von knapp 130.000 Euro Einsparungen von fast 200.000 Euro jährlich erreicht werden können.

Energiewende führt zu höherem RessourcenaufwandDass also mehr Materialeffizienz in Unternehmen Energie spart, ist klar geworden. Aber wie sieht es aus, wenn wir uns die Energiewende insgesamt ansehen? Hat sie bisher zu mehr Rohstoffeffizienz geführt?

Die Antwort: Leider nein, sie leistet vielmehr Vorschub zu erheblichen Problemverlagerungen.

Die Energiewende wurde in Deutschland nach dem Desaster im japanischen Atomkraftwerk in Fukushima beschlossen. Vom Jahr der Katastrophe 2011 bis 2014 wurde zehn Prozent weniger Atomstrom erzeugt, die erneuerbaren Energien legten um 27 Prozent zu und erreichten das absolute Niveau der Braunkohle. Zugleich nahm aber auch die Braunkohlenverstromung um vier Prozent zu, während die Produktion aus Erdgaskraftwerken um 32 Prozent abnahm.

Braunkohle ist der mit Abstand umweltbelastendste Energieträger. Für jede Kilowattstunde werden 11 Kilogramm Landschaft in den deutschen Tagebauen abgebaggert. 2014 kamen so 1,8 Milliarden Tonnen Erde zusammen.

Um an eine Tonne Braunkohle zu gelangen, müssen neun Tonnen Abraum beiseite geschafft werden. Die geförderte Braunkohle besteht zur Hälfte aus Wasser. Der geringe Energiegehalt wird in den Kraftwerken im Schnitt nur zu 38 Prozent genutzt. Letztlich wird pro Kilowattstunde Strom über ein Kilogramm CO2 freigesetzt, mehr als das Doppelte im Vergleich zum Erdgas.

Auch Grünstrom braucht RessourcenErdgas ist nicht nur deutlich weniger schädlich für das Klima, der Primärmaterialaufwand beträgt pro Kilowattstunde nur ein Fünfzigstel der Größenordnung der Braunkohle.

Würde man hierzulande ein Viertel des bislang mit Braunkohle erzeugten Stroms durch zusätzliche Windkraftanlagen erzeugen, so könnte der Primärmaterialaufwand des deutschen Strommixes um ein Fünftel und der der gesamten Volkswirtschaft um immerhin sechs Prozent sinken. Die Materialintensität von Windstrom liegt selbst bei Offshore-Anlagen nur bei 1,6 Prozent des Wertes der Braunkohle.

Doch auch die Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien brauchen Ressourcen. Seltene Erden wie Neodym und Dysprosium zum Beispiel verringern das Gewicht von Permanentmagneten, wie sie in Windkraftanlagen vor allem auf dem Meer zum Einsatz kommen.

Zwar können weltweit ausreichende Mengen dieser Metalle aus geologischen Lagerstätten gewonnen werden, doch gehen in diesem Prozess häufig noch 90 Prozent des Materials verloren. Abbau und Aufbereitung sind in den Förderländern teilweise extrem umweltbelastend. Für Windanlagen an Land ist der Einsatz von Neodym und Dysprosium nicht unbedingt erforderlich, da die höheren Gewichte der Gondel dort weniger Aufwand bereiten.

Enormer Rohstoffaufwand für SpeicherAber auch bei Offshore-Anlagen sind neue Technologien in Entwicklung, wodurch das Gewicht der Generatoren durch den teilweisen Ersatz von Kupfer vermindert werden kann. Auch dabei wird es darauf ankommen, den Primärmaterialaufwand in der gesamten Produktionskette möglichst gering zu halten.

Die Materialintensität von Fotovoltaik-Anlagen ist in etwa doppelt so hoch wie die der Windkraft, aber mit circa drei Prozent des Wertes von Braunkohle allemal ressourcenentlastend. Die meisten Module stellen die Unternehmen auf Siliziumbasis her.

Bei Dünnschichtmodulen werden Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid Kombinationen oder Kadmium-Tellurid verwendet. Werden ökotoxische Substanzen verwendet, so muss gewährleistet werden, dass die Module nicht beschädigt und nach Gebrauch rezykliert oder sicher entsorgt werden.

Aber nicht nur die Energieerzeugung ist in Bezug auf den Rohstoffverbrauch wichtig. Die Energiewende erfordert auch Speichertechnologien.

Eine großskalige Batteriespeicherung durch die derzeit gängigen Redox-Flow-Batterien wäre kritisch, weil das benötigte Vanadium in großer Nutzungskonkurrenz zum Einsatz in Werkzeugmaterialien steht. Mit China, Russland und Südafrika gibt es derzeit nur drei relevante Lieferländer. Daher sind Alternativen gefragt.

Für die Kurzzeitspeicherung kommen Lithium-Ionen-Batterien in Betracht, die bereits in vielen Elektrogeräten und auch Fahrzeugen zum Einsatz kommen.

Führen E-Autos anderswo zu Wasserknappheit?Zwar gibt es weltweit ausreichend Lithiumvorkommen, aber die massive Ausweitung des Rohstoffeinsatzes könnte in den Ursprungsregionen zu erheblichen Problemen führen. Lithium wird aktuell beispielsweise in Südamerika aus Laugen der großen Salzseen im Hochland der Anden gewonnen.

Für die Aufbereitung müssen die Unternehmen erhebliche Mengen an Wasser einsetzen, das in jenen trockenen Regionen knapp ist und den Bauern bereits jetzt nur eine kärgliche Ernte erlaubt. Graben großtechnische Anlagen das wenig verfügbare Wasser ab, könnte das einfachen Bauern die Existenz kosten.

Die deutsche und europäische Politik übernimmt zunehmend Verantwortung für die Auswirkungen unseres Handelns in anderen Regionen. Doch im Zweifel bestimmt immer noch das Prinzip, wonach einem das Hemd näher ist als die Hose.

Versorgungssicherheit im eigenen Land geht vor dem Risiko der Problemverlagerung in andere Regionen. Das betrifft nicht nur die Braunkohle, das betrifft auch die Bioenergie vom Acker. Biomasse lässt sich lagern, auch das Biogas kann in Tanks zwischengelagert oder in das Pipelinenetz eingespeist werden, wodurch sich Flauten bei Sonne und Wind überbrücken lassen. Außerdem ist die Bioenergie ein lokal verfügbarer Energieträger.

Vermehrte Importe durch Bioenergie2014 belegen Energiepflanzen in Deutschland über zwei Millionen Hektar von insgesamt zwölf Millionen Hektar ackerbaulich genutzter Fläche. Davon wachsen auf 1,3 Millionen Hektar Pflanzen (hauptsächlich Mais) für die Biogasherstellung, 600.000 Hektar sind für Biodiesel samt Pflanzenöl bestimmt und 200.000 Hektar für Bioethanol.

Dass der Verbrauch von Biokraftstoffen zur weltweiten Ausdehnung der Anbauflächen beiträgt und dadurch vorwiegend in den Tropen Ökosysteme umgegraben und vermehrt Treibhausgase freigesetzt werden, habe ich in einem früheren Beitrag erläutert.

Die Produktion von Biogas, kräftig gefördert durch die Einspeisetarife des Erneuerbare-Energien-Gesetzes, bietet den Landwirten zusätzliche Einnahmen. Doch der Mais, der in die „Betonkuh“ wandert, steht nicht mehr als Futter zu Verfügung.

Die Folge: Futtermittel oder Fleisch werden verstärkt importiert. Jene Flächen fallen auch für den Anbau von Brotgetreide aus. Die höhere Versorgungssicherheit bei der Energie geht zu Lasten einer verminderten Versorgungssicherheit und regionalen Versorgung mit Nahrungsmitteln.

Synergien besser nutzenDeutschland kann seinen Verbrauch agrarischer Güter – vorwiegend Nahrungs- und Futtermittel – nur etwa zur Hälfte auf der eigenen Anbaufläche decken. Die im Inland und Ausland durch unseren Verbrauch belegte Fläche liegt nicht nur über dem weltweiten Durchschnitt. Sie übersteigt auch das mittelfristig anzustrebende ökologische sichere und sozial faire Niveau um ein Drittel.

Zu all den hier beschriebenen Phänomenen trägt also die bereits vor Fukushima mit vielen guten Absichten angepeilte Energiewende bei.

Es wird höchste Zeit, die Synergien zwischen Ressourcen- und Energiewende besser zu nutzen und die bestehenden Widersprüche aufzulösen. Es ist möglich, Energie- und Ressourcenwende zu versöhnen und einen gemeinsamen Rahmen aufzuspannen für eine nachhaltige Nutzung von stofflichen und energetischen Ressourcen, effizient und regenerativ.

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Stefan Bringezu leitet die Forschungsgruppe Stoffströme und Ressourcenmanagement am Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie. Seit 2011 ist er außerdem Professor für Nachhaltiges Ressourcenmanagement beim Center for Environmental Systems Research (CESR) an der Universität Kassel. Stefan Bringezu beschreibt in einer Artikelserie bei WiWo Green, welche Herausforderung im Bereich der Rohstoffversorgung auf uns warten und wie wir sie meistern können. 

Bisher ist von Stefan Bringezu auf WiWo Green erschienen:

1. Bei Rohstoffen beginnt die Ära der Hochrisiko-Förderung

2. Warum wir von Biosprit und Biodiesel die Finger lassen sollten

3. Die Ressourcenwende droht am Recycling zu scheitern

4. Baustoffe: Die unerwartete Rohstoffschwemme

5. Urban Mining – der Ressourcenschatz in unseren Städten

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