Energiewende-Rechner

Wie viel Platz braucht unser Strom?

Jährlich anfallendes CO₂:* 426.1 Mio. t

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Parameter

	Bemessungsleistung pro m² in W*	Todesfälle/TWh*	Spezifische CO₂-Emiss. in g/kWh*	Ressourcenverbrauch in t/TWh*
Wind*	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle
Sonne*	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle
Kernenergie*	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle
Biomasse*	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle
Erdgas*	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle
Kohle*	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle	→ Quelle

Solarkapazität auf Dächern in TWh*

→ Quelle

Kapazität für Offshore-Windkraft in TWh*

→ Quelle

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Erläuterungen und Parameter

Der Rechner zur Energiewende

Deutschland wird klimaneutral und setzt dabei auf Strom: Auch Heizen und Mobilität werden elektrisch. Aber welche Quellen sollen den steigenden Strombedarf decken?

Da jede Form der Stromerzeugung Vor- und Nachteile hat, kommt es auf den richtigen Mix an – und den bestimmst Du! Entscheide, wie viel Strom Deutschland verbrauchen darf und woher er kommen soll. Der Stromwende-Rechner zeigt Dir, welche Auswirkungen Deine Entscheidungen auf den jährlichen Treibhausgasausstoß haben, aber auch auf den Flächen- und Ressourcenverbrauch. Da keine Energiequelle frei von Risiken ist, wird auch das statistische Todesrisiko geschätzt. Zu jedem dieser Parameter findest Du unten ausführlichere Erläuterungen.

Wissenschaftliche Grundlage

Um Ergebnisse zu liefern, muss man den Rechner mit Zahlen füttern. Diese kannst Du selbst wählen, oder aus einer Reihe wissenschaftlicher Quellen auswählen. Die jeweils verwendete Quelle ist auch stets an Ort und Stelle verlinkt, so dass Du Dir ein genaues Bild davon machen kannst, wie die Zahlen zustande kommen (Beachte hierzu aber auch unsere Erläuterungen zu den einzelnen Parametern und Energiequellen; dort steht, wie wir die Studien ausgewertet haben).

Vereinfachungen

Freilich muss der Rechner einige Zusammenhänge vereinfachen. Das gilt inbesondere für Effekte, die nicht der einzelnen Energiequelle, sondern nur dem Energiesystem als Ganzem zugeordnet werden können:

Speicherverluste: Diese betreffen insbesondere Solar- und Windenergie, deren unregelmäßige Leistung durch verlustbehaftete Speicher geglättet werden muss.
Verlust von Stromspitzen: Bei einem hohen Anteil an Solar- und Windenergie wird manchmal mehr Strom produziert als die Speicher aufnehmen können. Dieser ungenutzte Strom muss eigentlich zum angestrebten jährlichen Strombedarf addiert werden.
Um Netzschwankungen auszugleichen, müssen – insbesondere bei einem hohen Anteil von Wind- und Solarenergie – flexible Backup-Kraftwerke (Gas/Wasserstoff) vorgehalten werden. Deren Flächen- und Ressourcenverbauch ist hier nicht berücksichtigt.
Wo immer Du die Einheit Watt (W) findest, ist stets elektrische Leistung im Jahresdurchschnitt gemeint. Die mögliche direkte Nutzung der thermischen Leistung mancher Kaftwerke zum Heizen könnte den Gesamtstrombedarf reduzieren. (Siehe auch die Erläuterungen zur Kraft-Wärmekopplung)

Um diese und weitere Faktoren zu berücksichten muss ein bestimmter Mix ausführlich studiert werden. Einige unserer Quellen analysieren solche Szenarien – schau doch mal rein.

Wie funktioniert der Rechner?

Wer herausfinden will, wie der Rechner technisch funktioniert, kann den Quellcode auf GitHub einsehen. Das Programm ist Open Source und kann von jedem verbessert werden, der sich auskennt. Wenn Du den Rechner auf Deiner eigenen Seite einsetzen möchtest, wäre es nett, einen Link auf diese Originalseite zu setzen.

Kann man hier mitmachen?

Na klar! Wenn Du eine Studie kennst, die wir in den Rechner aufnehmen sollen, schick uns einfach eine Email und wir schauen, ob sie belastbare Zahlen enthält. Auch für andere Verbesserungsvorschläge und Kritik sind wir offen!

Energiequellen

Windenergie

Windkraftanlagen können sowohl on- als auch off-shore installiert werden. Onshore-Anlagen werden erst »gebaut« wenn das Potential für Offshore-Anlagen ausgereizt ist. Die Höhe dieses Potentials kann in einem separaten Parameter festgelegt werden.

Eine definitorische Herausforderung ergibt sich aus der Frage, welche Fläche durch Onshore-Windräder tatsächlich verbraucht wird: Der gesamte Windpark, die Durchmesser der Rotorblätter, oder aber nur die Fläche der einzelnen Fundamente? Die Default-Studie BMVI betrachtet die Fläche ganzer Windparks, deren einzelne Anlagen im Mindestabstand zueinander stehen (und ggf. weitere Infrastruktur). Davon abweichend kann eine Studie aus Energy Policy herangezogen werden, um nur die Fäche der Generatoren zu betrachten – entweder zuzüglich Flächen für Infrastruktur wie Zufahrtswege etc. oder ohne.

Parameter für Wind:

Kapazität für Offshore Windkraft in TWh → Quelle

Bemessungsleistung pro m² in W → Quelle

Todesfälle/TWh → Quelle

Spezifische CO₂-Emiss. in g/kWh → Quelle

Ressourcenverbrauch in t/TWh → Quelle

Photovoltaik

Sonnenenergie hat unter anderem den Vorteil, dass sie nicht nur in Form von Solarparks auf Freiflächen eingesetzt werden kann, sondern außerdem auf den Dächern bereits vorhandener Gebäude. Deren Ausbaukapazität kann daher separat angegeben werden, so dass die entsprechende Fläche beim Ausbau der Solarenergie gespart wird.

Parameter für Sonne:

Solarkapazität auf Dächern in TWh → Quelle

Bemessungsleistung pro m² in W → Quelle

Todesfälle/TWh → Quelle

Spezifische CO₂-Emiss. in g/kWh → Quelle

Ressourcenverbrauch in t/TWh → Quelle

Kernenergie

Da das CO₂-Äquivalent von Kernenergie zwischen denjenigen von Wind- und Solarenergie liegt, eignet sie sich prinzipiell für ein klimaneutrales Energiesystem. Es liegt an Dir, zu entscheiden, wie sehr Deutschland dieses Potential nutzen soll.

Parameter für Kernenergie:

Bemessungsleistung pro m² in W → Quelle

Todesfälle/TWh → Quelle

Spezifische CO₂-Emiss. in g/kWh → Quelle

Ressourcenverbrauch in t/TWh → Quelle

Biomasse

Unter den Begriff »Biomasse« fällt die Energiegewinnung durch Verbrennung sehr verschiedenartiger Stoffe biologischen Ursprungs. Dementsprechend verschieden fallen auch deren Parameter aus. Besonders umstritten ist ihr CO₂-Äquvalent, das bisweilen aufgrund von Kraft-Wärme-Kopplung sogar als negativ angegeben wird, d. h. man nimmt an, dass die entstehende Wärme nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch zum Heizen verwendet wird und dadurch z. B. Ölheizungen verdrängt (siehe etwa die Studie des Öko-Instituts, S. 7). Da dieser Verdrängungseffekt allerdings bei einer vollständigen Umstellung des Energiesystems auf Strom wegfällt wird ein solches negatives CO₂-Äquivalent – auch aus technischen Gründen – als Null übernommen.

Parameter für Biomasse:

Bemessungsleistung pro m² in W → Quelle

Todesfälle/TWh → Quelle

Spezifische CO₂-Emiss. in g/kWh → Quelle

Ressourcenverbrauch in t/TWh → Quelle

Erdgas

Erdgas gilt als Brückentechnologie auf dem Weg zu einer klimafreundlichen Stromversorgung und zudem als eine unerlässliche Ergänzung zu Wind-und Solarenergie, deren schwankende Produktion durch schnell regelbare Gaskraftwerke kompensiert werden kann. Während die CO₂-Bilanz von Erdgas rund zweimal besser als die von Kohle ist, kann durch Leckagen bei Gasgewinnung und -transport mit Methan ein Treibhausgas entweichen, das im Vergleich zu CO₂ rund 25-mal klimaschädlicher ist.

Parameter für Erdgas:

Bemessungsleistung pro m² in W → Quelle

Todesfälle/TWh → Quelle

Spezifische CO₂-Emiss. in g/kWh → Quelle

Ressourcenverbrauch in t/TWh → Quelle

Kohle

Für Kohlekraftwerke wird vereinfachend nicht zwischen Stein- und Braunkohle unterschieden. Sofern Studien zwischen beiden differenzieren wurde ein Mittelwert gebildet (ohne nach ihrem tatsächlichen Verhältnis in Deutschland zu gewichten).

Parameter für Kohle:

Bemessungsleistung pro m² in W → Quelle

Todesfälle/TWh → Quelle

Spezifische CO₂-Emiss. in g/kWh → Quelle

Ressourcenverbrauch in t/TWh → Quelle

Parameter

Bemessungsleistung pro m²

Je weniger Landfläche benötigt wird, um eine bestimmte Energiemenge zu erzeugen, desto höher ist die Leistungsdichte der eingesetzten Energiequelle, also die elektrische Leistung in Watt geteilt durch die Fläche in Quadratmetern. Grundlage ist hier allerdings nicht die installierte Leistung (ein theoretischer Maximalwert), sondern die tatsächliche, sogenannte Bemessungsleistung. Diese berücksichtigt, dass kein Kraftwerk das ganze Jahr über mit Volllast läuft, sondern aufgrund von Wartungsarbeiten oder – besonders im Fall von Wind und Sonne – von Tageszeit und Wetter seine Maximalleistung nur teilweise erreicht.

Was die Fläche anbelangt, ergibt sich das definitorische Problem, welche Flächen man einer bestimmten Energiequelle zuordnet. Die verwendeten Default-Studien treffen folgende Entscheidungen:

Abgesehen vom Pflanzenanbau für Biomasse wird die Brennstoffgewinnung für thermische Kraftwerke (z. B. Kohle- und Uranabbau) nicht berücksichtigt, ebenso wie andere Infrastruktur neben den eigentlichen Kraftwerken.
Für Windkraftanlagen wird die Fläche des gesamten Windparks mit Einzelanlagen im Mindestabstand zugrunde gelegt – nicht nur die Fundamente.

Wenn Du die Brennstoffgewinnung, also Kohle- und Uranabbau, sowie Infrastruktur berücksichtigen möchtest, kannst Du in den Parametern die Studie »Energy Policy (inkl. Infrastruktur)« auswählen.

Statistisch erwartbare Todesfälle pro TWh

Jede Art der Energieerzeugung kostet Menschenleben – sei es beim Abbau der Rohstoffe, im Betrieb oder durch Abfallprodukte. Die Studienlage dazu, wie viele vorzeitige Todesfälle für die Erzeugung einer bestimmten Energiemenge (hier: eine Terawattstunde) in Kauf genommen werden, ist vergleichsweise eindeutig. Sehr viel weniger eindeutig ist deren ethische Interpretation. Denn eine vergleichsweise grobe, rein quantitative Betrachtung lässt unweigerlich mehrere ethisch relevante Fragen unbeantwortet:

Wie viele qualitätskorrigerte Lebensjahre gehen verloren?
Ist das Risiko gerecht verteilt oder werden einzelne Personen willkürlich einem höheren Risiko ausgesetzt als andere?
Sind die Todesfälle Folge eines bewussten Berufsrisikos oder wurden Menschen gegen Ihren Willen einem Todesrisiko ausgesetzt?
Ist eine Aufrechnung von Todeszahlen ethisch überhaupt zulässig?

Je nach ethischer Position sind diese Fragen für eine Bewertung der hier berechneten Todeszahlen maßgeblich – dieses Rechentool will die Zahl nur veranschaulichen, nicht aber ihre Bewertung vorgeben.

Spezifische CO₂-Emissionen

Solange der Gesamtenergiemix noch nicht weltweit klimaneutral ist, fallen auch bei verbrennungsfreien Energiequellen indirekte Treibhausgasemissionen an, z.B. für die Herstellung von Solarmodulen oder die Urangewinnung. Diese indirekten Emissionen werden in die CO₂-Bilanz eingerechnet, so dass man die spezifischen CO₂-Emissionen der betreffenden Energiequelle erhält. Es ist anzumerken, dass es sich bei den indirekten Treibhausgasemissionen jeweils um Momentaufnahmen handelt und sich deren Werte verbessern, wenn der Gesamtenergiemix klimaneutraler wird (siehe z. B. hier, S. 5). Dieser Effekt wird vom Rechner nicht berücksichtigt.

Ressourcenverbrauch

Dieser Parameter legt die Masse an Material, die für den Bau eines Kraftwerks verwendet wird, auf die Strommenge um, welche dieses Kraftwerk während seiner Lebenszeit liefert. Vereinfachend werden alle Arten von Materialien (Beton, Metalle, etc.) zusammengefasst. Eine detaillierte Aufschlüsselung gibt die Default-Studie (Quadrennial Technology Review) auf S. 390. Diese Studie unterscheidet außerdem zwischen dem Materialeinsatz für den eigentlichen Generator und demjenigen für die Gewinnung der Primärenergie (etwa Kohle oder die kinetische Energie des Windes). Da im Fall von Sonnen- und Windenergie beides in ein und derselben Anlage geschieht, zählt die Studie hier beide Werte zusammen. Für alle anderen Energiequellen ist nur der Materialeinsatz für den Generator (also das eigentliche Kraftwerk) angegeben.