Die Zukunft unserer Energiebasis als ökonomisches Problem. Wandel der Energietechnik durch Einsatz neuer Energieträger: 233. Sitzung am 9. April 1975 in Düsseldorf

119 Pages·1977·3.954 MB·German

by  Hans K. Schneider, Hans Frewer (auth.)

ZfJJ
W FII:LlSC E
Rheinisch -Westfalische Akademie der Wissenschaften
Natur-, Ingenieur-und Wirtschaftswissenschaften Vortrage . N 263
Herausgegeben von der
Rheinisch-Westfalischen Akademie der Wissenschaften
HANS K. SCHNEIDER
Die Zukunft uns erer Energiebasis
als 6konomisches Problem
HANSFREWER
Wandel der Energietechnik durch Einsatz
neuer Energietrager
Westdeutscher Verlag
233. Sitzung am 9. April 1975 in Dusseldorf
© 1977 by Westdeutscher Verlag GmbH Opladen
Gesarntherstellung: Westdeutsmer Verlag GmbH
ISBN-13: 978-3-531-08263-9 e-ISBN-13: 978-3-322-85336-3
DOl: 10.1007/978-3-322-85336-3
Inhalt
Hans K. Schneider, Kaln
Die Zukunft unserer Energiebasis als akonomisches Problem . . . . . . . . 7
Hans Frewer, Erlangen
Wandel der Energietechnik durch Einsatz neuer Energietrager . . . . . . . 25
1 Die energiewirtschaftliche Situation der Bundesrepublik
Deutschland nach der Olkrise ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.1 Struktur der Energieverbraucher und des Energieflusses . . . . . . 25
1.2 Rahmendaten fUr die weitere Entwicklung des Energiever-
brauches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.3 Energieverbrauch und Energiereserven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2 Aufgabenstellung fUr die zukiinftige Energietechnik . . . . . . . . 29
2.1 Dbergeordnete Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2 Nutzungsarten und Temperaturbereiche der Energieanwen-
dung............................................... 30
2.3 Energieumwandlung und neue Techniken . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4 Einsatz von Warmepumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 36
3 Standardisierung der erprobten Leichtwasserreaktoren . . . . . . 37
3.1 Entwicklung der nuklearen Elektrizitatsversorgung in der
Bundesrepublik Deutschland ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2 Ziele und Organisation der Standardisierung . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3 Standardisierung des Kernkraftwerkes mit DWR 1300 MW 42
4 Fernwarmeversorgung durch Kernkraftwerke mit Leichtwas-
serreaktoren ........................................ 47
4.1 Grundsatzliche Dberlegungen zum kiinftigen Ausbau von
Fernwarmenetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2 Einbindung von Kernkraftwerken in die Fernwarmeversor-
gung ............................................... 48
5 Fossile Kohlevergasung zur kombinierten Stromerzeugung . . . 52
5.1 Allgemeine Situation der Kohleverstromung . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.2 Umweltprobleme bei der Steinkohleverstromung . . . . . . . . . . . 54
6 Inhalt
5.3 Kohledruckvergasung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.4 Sonstige Kombiprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
6 Nukleare Kohlevergasung zur Erzeugung von Methan, Was-
serstoff und synthetisdten Treibstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6.1 Nukleare Kohlevergasung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
6.2 Methanoleinsatz im Verkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
6.3 Wasserstoff als Energietrager . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . . 74
7 Nukleare Fernenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 77
8 Potential alternativer Energie-Erzeugungsmoglidtkeiten . . • . . 78
8.1 Regenerative Energietrager ............................ 78
8.2 Geothermisme Energie ................................ 79
8.3 Sonnenenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
8.4 Windenergie ........................................ 84
8.5 MHD-ProzeB ....................................... 84
8.6 Fusionstedtnologie ................................... 85
9 Energieeinsparung, Energiespeidterung und Energietransporte 88
9.1 Energieeinsparung ................................... 88
9.2 Energiespeidterung .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
9.3 Energietransporte .................................... 93
10 Die Bedeutung des Smnellen Briiters . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 95
10.1 Briitereinsatz und Verbraum an Kernbrennstoff . . . . . . . . . . . . 95
10.2 Internationale Smnellbriiterprojekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
10.3 Entwicklung des Schnellbriiters in der Bundesrepublik . . . . . . . 97
11 SdtluBfolgerungen fiir die zukiinftige Energietechnik ....... 99
Literaturverzeimnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 101
Diskussionsbeitrage
Professor Dr. rer. pol., Dr. rer. pol. h. c. Horst Albach; Professor
Dr. rer. pol., Dipl.-Volksw. Hans K. Schneider; Professor Dr. rer.
nat. Wilhelm Groth t; Professor Dr. rer. nat. Wolfgang Priester;
Hans Ulrich Frhr. 'Von Wangenheim; Dr.-Ing. Hans Frewer; Dr.-
Ing. Musat Bodnarescu .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 103
Die Zukunft unserer Energiebasis
als okonomisches Problem
Von Hans K. Schneider, Koln
I.
Fur die Behandlung des Themas wird als Zeitaspekt eine mittelfristige
Perspektive und als diumliche Begrenzung der sogenannte OECD-Wirt
schaftsraum gewahlt1• Die Wahl dieser Begrenzung beruht auf den folgenden
Uberlegungen:
Aus der Sicht des Okonomen interessieren im Energiebereich heute in erster
Linie die strukturellen Knderungen von Energienachfrage und Energieange
bot, die der Olpreissprung des Winters 1973/74 und die u. a. dadurch indu
zierten wirtschaftspolitischen MaBnahmen bewirken werden bzw. bewirken
konnten. Kurzfristig sind die Strukturen durch die vorhandenen Anlagen der
Primarenergie-Gewinnung, der Umwandlung von Primarenergie in Sekun
darenergie und der Energieanwendung praktisch festgeschrieben. Veranderun
gen groBeren Umfanges setzen eine Neuorientierung der Investitionen voraus,
die, selbst wenn sie ohne groBere Verzogerung und massiv einsetzt, wegen
der durchweg langen Ausreifungszeiten der Investitionen erst nach einem
Jahrzehnt die bis heute giiltigen Trends der Angebots- und Nachfrageent
wicklung wesentlich andern konnte. Wahlt man dementsprechend die Mitte
der SOer Jahre als zeitliche Begrenzung, so wird dadurch implizit unterstellt,
daB das zur Verfiigung stehende Spektrum der Energiearten keine nennens
werte Erweiterung erfahrt und daB nur die bekannten, in der Praxis erprob
ten Techniken Anwendung finden werden. Die sogenannten neuen Energien
(Sonnenenergie, geotherrnische Energie, synthetische Kohlenwasserstoffe,
thermonukleare Fusion u. a. m.) und die sogenannten neuen Energietechniken
(z. B. fortgeschrittene Reaktortypen) werden in den SOer Jahren einen nur
marginalen Beitrag zur Energieversorgung im Untersuchungsraum leisten
konnen; die Nutzung der geothermischen Energie z. B. ist durch die nutz
baren Vorkommen begrenzt, die der Sonnenenergie z. B. nur begrenzt an
wendbar, und fur die anderen neuen Energien bzw. Energietechniken ist der
erreichte technische Entwicklungsstand noch weit von der Anwendungsreife
entfernt.
1 Die MitgliedsHinder der OEeD sind die USA und Kanada, die westeuropaischen Lander,
Griechenland, Jugoslawien und die Tiirkei, Japan, Australien und Neuseeland, Island.
8 Hans K. Schneider
Fiir die Begrenzung auf den Raum der OECD-MitgliedsHinder sprechen
grundsatzliche und praktische Gesichtspunkte. Der OECD-Wirtschaftsraum
bildet die, gemessen am Wirtschaftspotential und am internationalen Wa
renhandel, mit Abstand groBte wirtschaftliche Raumeinheit auf der Welt, die
zugleich den hochsten Grad der wirtschaftlichen Integration aufweist. Das
BewuBtsein dieser wirtschaftlichen Interdependenz hat die Regierungen der
OECD-Lander schon wahrend der Olkrise 1973/74 dazu veranlaBt, ihre Zu
sammenarbeit auf dem Gebiet der Energiewirtschaftspolitik zu verstarken,
urn die gesamtwirtschaftlichen Auswirkungen von Storungen in der Energie
versorgung zu begrenzen und urn insgesamt eine hohere Sicherheit der Ener
gieversorgung zu erreichen. Die Griindung der Internationalen Energieagen
tur, in der 19 der 24 OECD-Staaten zusammenarbeiten, kann als ein weiterer
Schritt in Richtung auf die verstarkte Zusammenarbeit angesehen werden.
Praktisch spricht flir die Begrenzung auf den OECD-Raum auBerdem, daB
die erste umfassende Untersuchung iiber die als Folge der Olkrise eingetre
tene neue Situation sich auf diesen Raum bezieht2•
Die Wahl einer mittelfristigen Zeitperspektive mag vielen im Lichte der
sehr langfristigen Probleme der Energieversorgung als unbefriedigend er
scheinen, weil Entscheidungen, die unter dieser Perspektive getroffen werden,
die energiewirtschaftliche Problemlage dauerhaft verscharfen konnten. In
diesem Zusammenhang wird auf zwei Sachverhalte hingewiesen, die - nach
Meinung vieler - eine langfristige Ausrichtung der Problemsicht verlangen
und daher radikal andere Strategien nahelegten als solche, die sich aus einer
mittelfristigen Problemanalyse ergeben.
So wird erstens hervorgehoben, daB eine Energieversorgung, bei der, wie
heute, mehr als 95010 des Weltenergieverbrauchs aus sich nicht regenerierbaren
Energiequellen stammt, nicht von Dauer sein kann. Richtig ist, daB wir hier
bei von einem Kapital zehren, daB die Natur in vielen tausend Jahren auf
gebaut und uns zur Nutzung iiberlassen hat. Richtig ist auch die Folgerung
bzw. die Forderung, daB der Wissenschaft aufgetragen ist, ihre Suche nach
vollig neuen Wegen der Energiebereitstellung fortzusetzen und womoglich
noch zu intensivieren. Nicht haltbar ware jedoch die Forderung, den Ener
gieverbrauch, ohne die dadurch entstehenden sozialen Kosten zu beriicksich
tigen, bewuBt zu drosseln, urn die sich nicht regenerierenden Energievorrate
flir die Generationen des 22. Jahrhunderts oder danach zu bewahren. Denn
diese bewuBte Drosselung des Energieverbrauchs miiBte - im Unterschied zu
einer an okonomischen Daten orientierten Politik des Energiesparens - das
2 Vgl. Energy Prospect to 1985, 2 Bde., Paris 1974. - Die UntersudlUng entstand unter
der Leitung des Verfassers.
Die Zukunft unserer Energiebasis als 6konomisches Problem 9
wirtschaftliche Wachs tum und die Investitionstatigkeit verringern und wlirde
dadurch auch die Hilfsmoglichkeiten der reichen Lander zugunsten der Lan
der der Dritten und Vierten Welt beeintrachtigen. Diesen sozialen Kosten
steht als moglicher sozialer oder humaner Nutzen gegenuber, daB eine zeit
liche Streckung der Nutzung erschopfbarer Energiequellen eine Verlange
rung menschlichen Lebens auf der Erde flir den Fall ermoglicht, daB es der
Wissenschaft auch in zwei Jahrhunderten nicht gelingen sollte, neue Losun
gen fur das Energieproblem zu finden. Das in dieser Einstellung versteckte
Werturteil, daB mehr menschliches Leben einem weniger, daflir aber materiell
besseren Leben vorzuziehen sei, durfte kaum die erwartete breite Zustim
mung finden, weder in dieser noch in einer spateren Generation, weder in
den reichen noch in den armen Gesellschaften. Vberspitzt gefragt: Was nutzt
es den Armen dieser Welt, wenn sie arm bleiben, wahrscheinlich noch armer
werden und nur durch die Erwartung "belohnt" werden, daB ihnen noch
viele Generationen von Armen folgen werden?
Eine viclleicht noch groBere Bedeutung wird in der offentlichen Diskussion
zweitens dem Sachverhalt beigemessen, daB eine groBe Diskrepanz zwischen
den Verbrauchsanteilen der wichtigsten Primarenergien und ihren Anteilen
an den Weltreserven besteht. Unbeschadet der Probleme, die sich aus der Un
terschiedlichkeit der Schatzansatze fur die einzelnen Energiereserven erge
ben, unbeschadet auch des immer noch luckenhaften Wissens uber die insge
samt erschlieBbaren Vorrate der einzelnen Energietrager, ist als Wichtigstes
festzustellen, daB auf das Mineralol mit einem Verbrauchsanteil von fast
der Halfte des Weltenergieverbrauchs kaum mehr als 5% der nachgewiese
nen und geschatzten Primarenergiereserven entfallen, wah rend die Kohle
mit einem Verbrauchsanteil von rund einem Drittel etwa zwei Drittel der
gegenwartigen Weltreserven an Primarenergie erreicht. Nimmt man die
heute meistgenannten knapp 300 Mrd. Tonnen als die insgesamt gewinn
baren Vorrate des Mineralols an, so laBt sich das Ende des tHzeitalters ab
sehen: Der Weltolverbrauch des Jahres 1974 konnte maximal noch etwa 75
Jahre gedeckt werden; bei einer Fortsetzung des Verbrauchsanstiegs mit der
bisherigen Wachstumsrate wurden die Vorrate schon zu Beginn des nachsten
J ahrhunderts erschopft sein.
Richtig ist, wenn aus solchen Vberlegungen die Forderung abgeleitet wird,
daB die Zusammensetzung des Energieverbrauchs grundlegend verandert
und diese Umschichtung "schon bald" eingeleitet werden musse. Eine Vber
ziehung der Forderung derart, daB die Angleichung der Verbrauchsanteile
an die Vorratsanteile postuliert wird, ware jedoch yom okonomischen Stand
punkt ebenso unhaltbar wie die immer wieder geauBerte verwandte Forde
rung, die Nutzung der Primarenergietrager in der Rang- und Reihenfolge
10 Hans K. Schneider
ihrer relativen natiirlichen VerfUgbarkeiten vorzunehmen. Diese Forderun
gen sind okonomisch unhaltbar, weil die real en Kosten einer Nutzung der
einzelnen Energietrager nicht mit ihren relativen natiirlichen Verfiigbarkei
ten korrespondieren, so daB der Gegenwanswert der diskontierten Gesamt
kosten einer solchen Ausbeutepolitik der Primarenergievorrate bei jedem
positiven Diskontierungssatz fUr die Welt als Ganzes hoher sein miiBte als
bei einer Orientierung an den realen Kosten der einzelnen Primarenergie
trager. Die realen Gesamtkosten einer Nutzung des Mineralols (und auch
des Naturgases), von der Forderung bis einschlieBlich der Verwendung ge
rechnet, sind in der Gegenwart bei wei tern niedriger als die fUr die Masse der
Kohleangebote, und es gibt keine Anzeichen dafUr, daB sich diese Kosten
verhaltnisse schon im nachsten Jahrzehnt grundlegend umkehren konnten.
Aus den Oberlegungen zur auf langere Sicht schnell wachsenden Verknap
pung des Mineralols ergeben sich Folgerungen fUr eine aus aktuellem AnlaB
gewahlte mittelfristig angelegte Analyse, die an den jiingsten Olpreisanstieg
ankniipft. Eine in der Hauptsache durch Marktkrafte getragene, in jedem
FaIle aber am Knappheitssignal der Marktpreise orientierte strukturelle Ent
wicklung des Energiesektors kann offenbar nur dann zu okonomisch sinn
vollen Ergebnissen fUhren, wenn das Niveau und die Struktur der Energie
preise den relativen Knappheiten der Energietrager und deren Entwicklung
im groBen und ganzen entsprechen. Andernfalls ware eine Selbststeuerung
durch die Marktkrafte nicht akzeptabel, vielmehr miiBte sie durch wirt
schaftspolitische Interventionen zumindest korrigiert werden. Deshalb ist
zuerst die Frage nach der aktuellen Qualitat des Preissignals zu stellen.
Die Frage nach der Leistungsfahigkeit des Preissignals stellt sich auch un
ter einem anderen Gesichtspunkt. Die durch das Teilembargo des Winters
1973/74 erneut und deutlicher als je zuvor evident gewordene Unsicherheit
der Olversorgung aus OPEC-Quellen hat bei den Regierungen der meisten
Olverbraucherlander zu Entscheidungen gefUhrt, die darauf abzielen, die
Abhangigkeit yom OPEC-OI zu verringern. Somit ist zu fragen, ob die
neue Preissituation beim Mineralol Anpassungen auf Nachfrage- und Ange
botsseite in Gang setzen konnte, die geeignet sind, dieses Ziel zu erreichen
oder zumindest wesentlich zu fOrdern.
II.
Fiir die Oberpriifung der Qualitat des Preissignals als Indikator der lang
fristigen Knappheitsverhaltnisse sei vorlaufig ungepriift angenommen, daB
der PreisfUhrer OPEC das mit der Vervierfachung des Roholpreises im Win-