v1.0 Diese Untertitel sind live produziert. * Titelmusik * Die kalte, dunkle Jahreszeit. Es ist in diesem Winter vermutlich nicht nur eine Redewendung. Atomausstieg beschlossen. Und dann dreht Russland im wahrsten Sinne des Wortes uns den Gashahn ab. Wie kommen wir nur durch die Energiekrise? Beleuchten wir die Fakten. Wo stecken noch Potenziale? Unter uns, neben uns oder über uns? Was hat die Wissenschaft in der Pipeline? Können wir in Deutschland überhaupt genug Energie produzieren, um unabhängig zu sein? * Spannungsvolle Musik * Servus aus dem einzigen Atomkraftwerk Österreichs. Kraftwerk, da denkt man doch, man ist an der Quelle. An der Energiequelle, hier ist es schön kuschelig warm. Von wegen. Die Energie der Kerne heizt hier nämlich nicht. Das erste und einzige Atomkraftwerk Österreichs war nie in Betrieb. Und das ist für mich ein echter Glücksfall. Ich stehe jetzt hier gleich direkt unter den Brennstäben. Das wäre völlig unmöglich. Hier könnte man es ohne Schutzanzug nur wenige Minuten aushalten, wenn das Kraftwerk jemals in Betrieb gewesen wäre. Aber so geht das schon. Atomkraftwerke laufen in Deutschland ja seit Jahrzehnten und jetzt sogar noch länger. Bis April 23, mindestens. In den letzten Wochen waren wir in einem Energiedilemma und sind es bis heute. Und ein Ende ist nicht absehbar. Könnte uns die Kernkraft retten und noch unabhängiger machen? Das war schon mal ein Thema in Deutschland. Und damals berichtete man darüber so. * Prunkvolle Musik * (Sprecher) Ohne Energie bewegt sich nichts, aber Energie ist knapp und teuer geworden. Zeit 1973 hat sich zum Beispiel der Preis für Erdöl verzehnfacht. Rückblende ins Jahr 1973: Die Preise für Benzin und Öl steigen rasant. Der Grund, die Ölförderländer drosseln ihre Lieferungen. Ein israelisch-arabischer Kriegskonflikt ist der Auslöser. Schon damals zeigt sich, wie fatal die Abhängigkeit von Rohstoffen anderer Länder sein kann. In Konsequenz ruft die Regierung zum Energiesparen auf. Im Zuge dessen ordnet sie im Winter 1973 vier autofreie Sonntage an. * Verspielte Musik * Mit dem Wirtschaftswunder wuchs der Bedarf an elektrischen Geräten, die das Leben zwar vereinfachen, aber Energie benötigen. Der Energiehunger macht die fehlenden Rohstoffe zum Druckmittel. Doch es scheint einen Weg aus dem Dilemma zu geben (Sprecher) Der Energiebedarf moderner Industriestaaten lässt sich ohne Kernkraftwerke nicht mehr decken. Davon ist die Mehrheit der deutschen Bevölkerung überzeugt. Nur mit Atomstrom kann man sich aus der Abhängigkeit vom Erdöl lösen. Atomkraft zur Energieerzeugung, die Rettung? Bereits in den 1960er-Jahren gingen in Deutschland erste Forschungsreaktoren und Anlagen ans öffentliche Netz. Weitere kommerzielle Kernkraftwerke folgen. Sie bieten die Chance, den Energiebedarf fast unabhängig von Exporten zu decken und das auf lange Sicht zu günstigen Preisen. Ende der 1980er-Jahre sind zu Spitzenzeiten 27 Reaktoren am Netz. Doch die Spaltung der Kerne spaltet auch die Meinungen. Denn während die AKWs bereits laufen, ist noch kein Endlager für die radioaktiven Abfälle gefunden. Und es besteht ein Risiko für Reaktorunfälle, wie Harrisburg 1979 und Tschernobyl 1986. Mit den schweren Störfällen drängt das Risiko den Nutzen der Atomkraft In den Hintergrund. * Trillerpfeifen * Auf den GAU von Fukushima 2011 reagiert schließlich die Politik. Er wird amtlich, der Atomausstieg für Ende 2022. Allerdings, die Krisen des Jahres 2022 machen ein erneutes Abwägen nötig. Atomkraft bedeutet weniger Abhängigkeit. Ganz unabhängig ist sie jedoch nicht. Der benötigte Rohstoff Uran kommt beispielsweise auch aus Staaten wie Russland. Heute gibt es mit Schacht Konrad ein genehmigtes Endlager, allerdings nur für schwach und mittelradioaktive Abfälle. Und auch erst in fünf Jahren. Ein Endlager für hochradioaktive Abfälle ist noch nicht gefunden. Bau, Erhalt und Rückbau sind große Kostenfaktoren. Der Energiegewinn liegt dagegen nach momentaner Auslastung nur bei etwa sechs Prozent des Gesamtverbrauchs. Neue Sicherheitstechnik minimiert das Risiko eines GAUs. Aber das berühmte Restrisiko bleibt, ganz zu schweigen von der Gefahr gezielter Sabotage. Ein wichtiger Parameter ist aus heutiger Sicht das Klima. AKWs gelten als klimafreundlich durch den sehr geringen CO2-Ausstoß. Aber ihr Bau und ihr Ressourcenverbrauch belasten dennoch die Umwelt. Welches Argument das Zünglein an der Waage ist, muss jede Gesellschaft nun für sich entscheiden. Die Energiefrage geht in jedem Land alle an. Und deshalb geht sie auch an alle. Woher wir unsere Energie beziehen, das müssen Gesellschaft, Politik, und Wissenschaft zusammen entscheiden. In Österreich lief das damals so: Zwentendorf wurde gebaut. Der Spatenstich erfolgte am 4. April 1972, aber der Bau zog sich hin, und die Proteste dagegen stiegen an. Die Regierung entschied sich deshalb für eine Volksbefragung. Aus dem sicher erwarteten "Ja, bitte" wurde ein hauchdünnes "Nein, danke" und Zwentendorf ging nie ans Netz. Und so wurde es das sicherste Atomkraftwerk der Welt. Österreich konnte sich das damals leisten. Es setzte vor allen Dingen auf Wasserkraft. Heute sind viele Länder in Europa, vor allem auch wir in Deutschland, in einer echten Notlage. Denn die Pläne, Erdgas als Brückentechnologie bis 2040 zu verwenden, um währenddessen die erneuerbaren Energien auszubauen, um die Energiewende voranzubringen. Diese Pläne sind Makulatur, es geht alles viel zu schnell. Erdgas fehlt heute an allen Ecken und Enden. Und zwar nicht nur für die Produktion von Strom, sondern auch fürs Heizen. Es fehlt als Wärme für die privaten Haushalte und als Prozesswärme für die Industrie. Keine Gurken ohne Glas, keine Gesichtscreme ohne Tube. Ob Kosmetik, Medizin, Haushaltsartikel oder Elektronik, beinahe überall steckt auf die ein oder andere Art Erdgas mit drin. 30 Prozent des Erdgases verbraucht in Deutschland die Industrie. Der Rohstoff ist kostbar und nicht überall vorhanden. Die Entstehung dauerte viele Millionen Jahre. Weite Teile der Erde waren einst von Wasser bedeckt. In diesen eher flachen Urmeeren fanden sich die Voraussetzungen für die Bildung von Erdgas. Abgestorbene Kleinstlebewesen wie Plankton versinken und lagern sich am Meeresgrund ab. Dort werden sie zu einer Art Faulschlamm. Von Sand und Geröll bedeckt, wandelt er sich bei hohen Temperaturen und unter großem Druck im Laufe der Zeit in Erdgas um. Die jeweiligen geologischen Bedingungen bestimmen die Größe einer Lagerstätte. Zur Gewinnung werden konventionelle Lagerstätten angezapft und das Erdgas aufbereitet. Durch Pipelines gelangt es an seinen Bestimmungsort. Auch Deutschland verfügt über konventionelle Erdgasvorkommen. Hauptsächlich in Niedersachsen. Über 97 Prozent des verfügbaren Gases werden hier in der Region um Weser und Ems gefördert. Das entspricht allerdings nur etwa einem Anteil von fünf Prozent unseres gesamten Verbrauchs. 95 Prozent müssen importiert werden. Ein Teil davon kommt aus Ländern wie Norwegen, Belgien, und den Niederlanden. Der größte Anteil, etwas über die Hälfte, kam bislang aus Russland. Hier herrschten vor Urzeiten Bedingungen, die die Bildung gewaltiger Erdgasvorkommen begünstigen. Auch in Nordamerika findet man große Lagerstätten, sowie im Nahen Osten. Das Erdgas aus Norddeutschland ist bald ausgeschöpft. Zudem hat es ein Qualitätsdefizit, der Brennwert bis geringer. Dieses sogenannte L-Gas entwickelte beim Entstehungsprozess weniger Methan als das H-Gas, das aus Russland kommt. H steht für high calorific. H-Gas hat einen höheren Brennwert als L-Gas, also Low-Calorific-Gas und liefert auch mehr Energie. Und die benötigt die Industrie, um die Produktionswärme zu erzeugen. Zum Beispiel bei der Glasherstellung. In den Schmelzwannen herrschen Temperaturen bis zu 1600 Grad, Tag und Nacht. Auch die Papier und Metallindustrie sind deshalb nach wie vor als energieintensive Branchen auf das H-Gas angewiesen. Den höchsten Gasbedarf in Deutschland hat die chemische Industrie. Fast ein Drittel des Gasverbrauchs im Industriesektor geht auf ihr Konto. Und im chemisch-pharmazeutischen Bereich ist man nicht nur auf die Energie des Gases angewiesen. Dort ist es auch ein Rohstoff, der Stoff, aus dem die Dinge sind. Und daraus soll er entstehen: Müll. Ein Stoff, der es in sich hat. Forschende der Universität Stuttgart interessieren sich für den Rest vom Rest des Plastikmülls. Den Kohlenstoff. Was sie mit ihm erzeugen wollen, ist Synthesegas. Synthesegas braucht die Industrie unter anderem für die Produktion von Schäumen, Lacken oder Farben. Der Ausgangsstoff für Synthesegas ist normalerweise kein Müll, sondern Erdgas. Nur wie lange ist es noch in genügend großen Mengen verfügbar? Das Team der Arbeitsgruppe Energiespeichersystem will ein Verfahren zur Gewinnung von Synthesegas entwickeln, das ganz ohne Erdgas auskommt. Die Forschenden setzen dafür auf einen äußerst energiereichen Stoff, ein ionisiertes Gas, ein Plasma. Zunächst kommt der Kunststoffabfall in einen Reaktor. Das Ziel, der Kunststoff soll durch eine chemische Reaktion mit dem Plasma in kleinste Teile zerlegt werden. * Spannungsvolle Musik * Die entstehende Wärme erhitzt den Reaktor. Es wird Kohlendioxid zugegeben, sobald Temperaturen von über 250 Grad erreicht werden. Der Kunststoff im Innern fängt an zu schmelzen. Aus fest wird flüssig, aus flüssig wird gasförmig. 360 Grad. Zeit, das Plasma durch elektrische Spannung zu zünden. Das Plasma kann nun den gasförmigen Kunststoff mit Kohlendioxid zum Synthesegas reformieren. Es zerlegt die Molekülketten wie Bauklötzchen in ihre Einzelteile. Das Produkt strömt durch diese dünne Leitung. Vom Synthesegas wird nun eine Probe entnommen und anschließend analysiert. Die Forschenden interessieren sich für die Anteile der Stoffe des entstandenen Gasgemischs. Die Analyse zeigt: Alle Mengen sind in den erhofften Verhältnissen vorhanden. Ein Erfolg. Die Ausschläge zeigen die Mengenverhältnisse von Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Das Verfahren funktioniert. Ein Synthesegas ist entstanden, das ganz ohne Erdgas industriell nutzbar sein wird. Mit diesem nur handgroßen Reaktor startete das Team die Versuchsphase vor zwei Jahren. Der aktuelle Reaktor fasst schon vier Liter Gasvolumen. Und nun geht die Arbeit in die nächste Phase. Das Zweigleis-System muss weiter hochskaliert werden, um es in industriellem Maßstab einzusetzen. Der nächste Aufbau wird in einem Container stehen. Von handgroß bis zur Größe eines kleinen Hauses, so der Plan. In drei Jahren soll ihre Technologie in der Anwendung sein. Produkte hergestellt mit dem neuen Synthesegas aus Plastikmüll. So könnte man in Zukunft aus Kunststoffabfall Gas produzieren, aus dem man wieder neuen Kunststoff machen kann. Das wäre ein ideales Beispiel für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft. Das ist sowieso nötig, denn je schneller wir effiziente und sparsam Recyclingmaßnahmen entwickeln, um so besser. Das wäre doch mal eine Maßnahme für die Zukunft unserer Kinder und Enkel. Was man allerdings braucht für diese märchenhaft klingende, immerwährende Wiederverwendung: Das ist Energie. Und die gibt es nicht nur in der Form von fossilen Stoffen von vor über 300 Millionen Jahren, sondern auch in heutiger Form. Und diese Energie, der Muttererde, die strömt und drückt nach oben, nicht überall, aber immerhin. Im Land der Geysire, Vulkane und heißen Quellen muss man nicht tief bohren, bis die Wärme der Erde hervortritt und die Menschen mit Energie versorgt. Mehr als 90 Prozent der Haushalte Islands können damit fast alle Bedürfnisse vom Heizen bis zum Kochen stillen. Island ist das Land der Geothermie. Wir alle leben nicht nur auf einem blauen Planeten, sondern auch auf einem mit einer warmen Erdkruste. Das Problem: Nicht überall ist die Erdwärme in gleichem Maß verfügbar. Trotzdem könnte in Deutschland die Geothermie etwa ein Viertel des Bedarfs fürs Heizen und Warmwasser decken. Bisher wird sie jedoch nur spärlich genutzt. Drei Regionen bieten gute geologische Voraussetzungen, um nach heißem Wasser in der Erde zu bohren: Das norddeutsche Becken, der oberrheinische Graben und das Molassebecken. Mitten im voralpinen Molassebecken liegt München. Eigentlich ein idealer Standort zur Nutzung der Geothermie. Dafür benötigt man um 90 Grad heißes Wasser. Und das findet sich in einer wasserführenden Schicht unter der Großstadt in 3000 Metern Tiefe. Bis dort hinunter müsste gebohrt werden. Doch das ist nicht so einfach. Andernorts ging bereits einiges schief. In Staufen im Breisgau beispielsweise hob sich nach einer fehlerhaften Erdwärmebohrung 2007 das Erdreich an. Die Folge: stark beschädigte Häuser. Auch Erdstöße wurden nach Erdwärmebohrungen registriert. In München will man jedwedes Risiko ausschließen. Das Projekt Schäftlarnstraße der Münchner Stadtwerke begleiten deshalb Forschende verschiedener Wissenschaften. Wie das Geophysiker Team des Karlsruher Technologieinstituts. Sie erkunden im gemeinsamen Projekt "Insight" die Gesteinsschichten unter München. Dafür wird der Untergrund im Detail erfasst. So erkennen die Forschenden, wo Gesteinsschichten Verschiebung und Risse aufweisen. Im Anschluss werden die optimalen Bohrwege festgelegt. Angepasst an geophysikalische Besonderheiten, wie Druck oder Porosität. 2018, das Projekt kann beginnen. Insgesamt sind sechs Bohrungen geplant. Zunächst verlaufen sie senkrecht nach unten. Die Herausforderung: Nach etwa 800 Metern werden die Bohrungen seitlich abgelenkt. Das heißt Bohrer und Leitungsrohre graben sich nach unten und schräg in das Gestein. Dadurch werden die späteren Belastungen auf mehrere Stellen verteilt. Zum ersten Mal schießt heißes Wasser dampfend aus dem Boden. Das Ergebnis: Wassermenge und Temperatur erfüllen die Anforderungen. Mittlerweile sind die Bohrungen auf dem Gelände Schäftlarnstraße mit Rohren überbaut, das Wasser aus der Tiefe sprudelt kontinuierlich. Zunächst läuft der Probebetrieb. Dabei werden Funktion der Anlage sowie die Qualität und Temperatur des Thermalwassers regelmäßig überprüft. Die Temperatur hat sich mittlerweile auf stabile 107 Grad erhöht. Beste Voraussetzungen für die Nutzung. Während nun heißes Wasser, hier rot, aus dem Erdreich nach oben gepumpt wird, fließt kaltes Wasser, in blau, wieder hinein. Damit keine Störungen im Untergrund entstehen, liegen die Enden der Leitung etwa zwei Kilometer auseinander. Um jede Veränderung in der Tiefe, wie Mikrobeben, erkennen zu können, wurde ein Kabel mit einem Glasfaser-optischen Sensor in den Untergrund eingelassen. Feinste Vibration werden so in Echtzeit detektiert. Ein Novum. Anhand dieser Ausschläge und einiger weiterer Daten kann das Forscherteam die Reaktion in der Tiefe auf die geothermische Nutzung analysieren und rechtzeitig vor seismischen Aktivitäten warnen. Sie erarbeiten auch Vorhersagemodelle, wie das Gestein in 10, 20 Jahren auf Entnahme und Rückfluss des Thermalwassers reagieren könnte. Wenn Geothermie in der Bohrphase auch kostenintensiv ist, so liegt der Vorteil in der langlaufenden und unkomplizierten Nutzung für Ballungsräume wie München. Mit dem Thermalwasser aus der Schäftlarnstraße können etwa 80.000 Menschen zentral und regional mit Wärme versorgt werden. So viel zu dem, was ich unter unseren Füßen an Restwärme von der Erdentstehung befindet, an Heizbarem. Die Erde bietet viele Energiequellen zu Lande, zu Wasser und zu Luft, die wir für unsere Zwecke und Ziele verwenden können. In Österreich hatte man sich schon lange vor, aber erst recht nach dem Ende des AKW Zwentendorf, für die Wasserkraft entschieden als Energiealternative. Eine weitere Alternative findet man direkt hier am AKW. Bemerkenswert, es ist nicht die Energie der Kernspaltung, sondern die Energie der Kernfusion der Sonne, die man hier nutzt. Und es wird daraus elektrische Energie mittels der Photovoltaik. Und zwar jeden Tag immer wieder neu und deshalb erneuerbar. Wenn der Tag anbricht, und irgendwo auf der Erde beginnt immer ein neuer Tag, spendet uns das wohl größte Kraftwerk Wärme und Licht. Bei den erneuerbaren Energien aus Wind und Sonne sehen Forschende für Deutschland das größte Ausbaupotenzial. Die Flächen der Photovoltaik beispielsweise könnten noch rund um das Zehnfache vergrößert. Im Gegensatz zu Erdwärme und Erdgasvorkommen scheint die Sonne über ganz Deutschland, im Süden etwas mehr als im Norden. 1.650 Sonnenstunden zählt der Deutsche Wetterdienst 2021 im Jahresmittel. Die chinesische Provinz Qinghai macht es vor. Der dortige Mega-Solarpark hat eine Fläche von der Größe Mannheims. Er erreicht eine Leistung durch Photovoltaik von rund 2,2 Gigawatt. Damit ließen sich rund drei Prozent des Bedarfs von ganz Deutschland an einem normalen Tag decken. Platz spielt in großen Flächenländern wie China nicht die entscheidende Rolle. Doch bei uns sieht das natürlich anders aus. Der momentan größte Solarpark Deutschlands ist bei Berlin installiert. Auf 164 Hektar liefern 465.000 Solarmodule für rund 50.000 Haushalte Strom. Allerdings sind solche weiten Freiflächen eher die Ausnahme und nicht überall verfügbar. Zwei Fliegen mit einer Klappe schlägt die sogenannte Agri-PV. Landwirtschaft und Photovoltaik auf einem Feld. Das Fraunhofer-Institut Freiburg erprobt mit Landwirten, wie Stromerzeugung und gleichzeitig gute, reiche Ernten gelingen können. Konventionelle und Solar überdachte Nutzflächen werden nebeneinander bewirtschaftet. Der direkte Vergleich soll zeigen, ob die Solarpaneele das Pflanzenwachstum stören. Beim Obstanbau testen die Forschenden auch Solarmodule mit lichtdurchlässig angeordneten Zellen, um zu viel Schatten am Boden zu verhindern. Die ersten Ergebnisse fielen gut aus, brachten einen Ertrag von beinahe 100 Prozent und die Stromernte dazu. Und die Paneele schützten sogar die Apfelernte vor Hagelschäden. Die Kombination ist der Schlüssel. Auch urbane Räume können mehrfach genutzt werden, wie hier: Parkplätze, Stromerzeugung und Schattenspender unter einem Dach. Aktuell sind in Deutschland 2,2 Millionen Photovoltaikanlagen verbaut. Doch Forschende sehen noch viel Luft nach oben. Bei Neubauten lässt sich Solartechnik direkt mitplanen. Bauwerks-integrierte Photovoltaik auf Dach und an Fassaden, wie hier am Freiburger Rathaus, weist den Weg. Es erzeugt seine Energie autark, kann davon sogar noch etwas abgeben und arbeitet klimafreundlich. Doch nicht überall haben die schwarz-blauen Solarplatten Platz oder dürfen aufgestellt werden. Zum Beispiel nicht im historischen Stadtkern. Damit auch das kein verschenkter Raum bleibt, hat man bereits Solarzellen entwickelt, die in Dachziegeln integriert sind. Solar, Ästhetik und Effizienz spielen für die Zukunft die große Rolle. Das Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme in Freiburg forscht zu neuen Oberflächenbeschichtungen. Mit neuen Materialien oder mehreren Lagen lässt sich der Wirkungsgrad Schritt für Schritt erhöhen. Solarmodule könnten unsere Städte sogar ein bisschen bunter machen. Die Forschenden entwickelten ein neues Verfahren, in dem der Farbeindruck nicht durch bunte Pigmente auf dem Deckglas, sondern durch einen optischen Reflektionseffekt auf der Beschichtung entsteht. Und auch das bietet Potenzial. Baggerseen mit schwimmender Photovoltaik. In den Niederlanden werden bereits die Auswirkungen auf die Ökologie der Gewässer untersucht Mit optimistisch stimmenden Ergebnissen. Es gibt also noch viele Ideen und Möglichkeiten, um auch Deutschland in der Energieerzeugung unabhängiger zu machen. Eine Situation, in der wir alle gewinnen, sagt uns die Forschung. Denn mit der Nutzung der Sonnenenergie greifen wir in keine irdischen Stoffkreisläufe ein. Weder in die Kreisläufe des Wassers noch in die Windströmung. Überhaupt die Forschung, sie wird einen ganz wichtigen Beirtag leisten für die Lösung der Energiekrise. Denn wir in Europa, wir brauchen einen bestimmten Energiemix. Und wie der gestaltet werden kann, das untersucht und prognostiziert die Energieforschung an verschiedenen Institutionen. Und im Idealfall könnte so die Wissenschaft, Politik und Gesellschaft informieren und damit die sachlichen Grundlagen legen für Entscheidungen, die von allen verstanden und akzeptiert werden können. Ach und übrigens: Die schnellste, effektivste und effizienteste Methode, durch diesen Winter zu kommen und die Energiekrise zu lösen: Es geht was, was jetzt sofort geht, also jetzt unmittelbar, hier. Es ist uns doch allen klar, oder? Also jetzt mal ehrlich. Dadurch, dass Sie. . . Muss ich es aussprechen? Soll ich? Ja, meine Güte, Energie sparen. Ist doch klar. Ich will es aber gar nicht so nennen, denn das kommt irgendwie so schlecht. "Energien nicht zu verbrauchen" ist doch viel besser. Wenn wir das alle verstanden haben und auch wirklich in die Tat umsetzen, dann wird die Energiewende gelingen, weil wir uns verwandelt haben. Jede nicht verbrauchte Kilowattstunde ist eine gute Kilowattstunde. Ach und wenn Sie nicht wissen, was eine Kilowattstunde ist, dann setzen Sie sich einfach mal auf ein Fahrradergometer und treten Sie mal 100 Watt. Aber nicht nur eine Stunde, sondern zehn Stunden. Dann wissen Sie es.