Im Sommersemester 2008 fand die erste Vortragsreihe im Rahmen des Arbeitskreises statt. Außerdem war am 21. Mai der Tübinger Oberbürgermeister Boris Palmer als externer Referent unser Gast. Er stellte uns die Maßnahmen der Stadt vor (Energieeffizienz, Bebauungspläne, Kraftwerke im Kreis und in Brunsbüttel, Solardächer, Ökostrom) und diskutierte mit uns. Zur Dokumentation gibt es auf dieser Seite eine Übersicht über die einzelnen Vorträge.

Folien zu den Vorträgen gibt es nach Login hier.

Marie und Lion stellten zunächst die wirtschaftstheoretischen Grundlagen für den Emissionshandel vor und machten die Vorteile gegenüber anderen politischen Maßnahmen deutlich: Der CO₂-Ausstoß wird zu einem handelbaren Gut, das in die Kostenkalkulationen der Unternehmen aufgenommen wird, und kann so am effizientesten reduziert werden.

Die zugegebenermaßen bestehenden Problematiken des Systems schienen dann im zweiten Teil des Vortrags auf, in dem es um die konkrete Umsetzung in der EU ging. Das European Emission Trading Scheme (ETS) bestimmt die Industriezweige, die am Emissionshandel teilnehmen, sowie die Reduktionsziele der einzelnen Länder. In Nationalen Allokationsplänen (NAPs) können die Länder die Vorgaben individuell umsetzen und beispielsweise selbst entscheiden, welcher Anteil der Zertifikate „verschenkt“ bzw. versteigert wird.

Dass derartige Pläne voll komplizierter Sonderregeln nicht mehr den Träumen eines Ökonomen vom effizienten freien Markt entsprechen, ist offensichtlich. Diskussionsbedürftig ist neben dem Verwaltungsaufwand immer wieder die Frage nach Leakage (dem Import energieintensiver Produkte aus Nicht-EU-Ländern) und dem Basisjahr, aufgrund dessen die Reduktionsziele festgelegt werden. Außerdem wird die Einbeziehung weiterer Industriezweige gefordert (wie z. B. Luftfahrt) – wobei man nicht aus dem Auge verlieren darf, dass der CO₂-Handel generell auf die Industrie beschränkt bleibt und für die Emissionen der Haushalte zumindest in naher Zukunft eine andere Lösung gefunden werden muss.

1. Funktionsweise von Solarzellen

Zuerst stellte Jonas einige wichtige Prinzipen der Quantenmechanik dar, insbesondere das Bändermodell und Halbleiter. Für Solarzellen entscheidend ist das Verfahren der sogenannten Dotierung: Beim Dotieren nimmt man z. B. reines Silizium und baut sehr vereinzelt Atome eines anderen Materials ein (Störatome). Hierdurch entstehen einzelne Ladungen, die nur sehr schwach an die Atomrümpfe gebunden sind. Bei geringer Energiezufuhr (z. B. Temperaturerhöhung) können sich diese überschüssigen Ladungen frei bewegen, das Material wird also elektrisch leitend.

In der Praxis nimmt man als Störatome beispielsweise Bor (zusätzliche positive Ladungen, man nennt dies p-dotiert) oder Phosphor (zusätzliche negative Ladungen, man nennt dies n-dotiert). Da man dafür aber sehr reines Silizium braucht (auf ein Fremdatom kommen ungefähr 10.000 bis 10 Millionen Siliziumatome), benötigt man zur Herstellung von solchen Materialien sehr viel Energie. Diese macht auch den Hauptanteil an benötigter Energie bei der Produktion von Solarzellen aus.

In einer Solarzelle werden nun p- und n-dotiertes Material aneinander gebaut. Treffen Sonnenstrahlen auf die Solarzelle, werden die Ladungsträger frei beweglich und neutralisieren sich im Grenzbereich der beiden Schichten. Dadurch entsteht ein elektrisches Feld, man hat „Strom erzeugt“ (siehe z. B. diese Abbildung).

Desweiteren ging Jonas auf verschiedene Arten von Solarzellen ein und erklärte, was es mit dem Wirkungsgrad auf sich hat und warum uns Solarzellen blau erscheinen.

2. Solarzellen als Erneuerbare Energie (Energiebilanz, Subventionen)

Oft hört man, dass die Herstellung einer Solarzelle mehr Energie kostet, als sie später produziert. Wie Jonas zeigte, ist dies allerdings falsch. Die derzeit in Deutschland eingesetzten Solarzellen haben nach durchschnittlich 1,1–2,7 Jahren ihre Herstellungsenergie produziert. Hersteller garantieren eine 80%ige Leistungsfähigkeit auch noch nach 20 Jahren.

Jonas stellte dann die Grundzüge des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes (EEG) vor. Je nach Anlage betragen die Subventionen zwischen 35,5 und 57,4 Cent pro erzeugter kWh, bei Windkraft hingegen sind es nur 5,5 bis 8,2 Cent. Der Rückgang der Förderungen ist derzeit mit 5 Prozent in Planung, Kritikern ist dies allerdings zu langsam. Im Anschluss hieran wurden die Investitionskosten für Solaranlagen und ihre Rentabilität diskutiert.

Zuletzt zeigte Jonas die Entwicklung des Anteils des Solarstroms am gesamten Energiemix Deutschlands auf und berichtete von einigen geplanten Photovoltaik-Großprojekten.

Der Vortrag befasste sich mit chemischen und technischen Aspekten unserer Energieerzeugung und -versorgung. Zunächst ging es um den chemischen Aufbau und den spezifischen Energiegehalt der verschiedenen fossilen Energieträger: Kohle, Erdgas, Benzin und Diesel. Basierend auf den chemischen Zusammenhängen berechneten wir dann den spezifischen CO₂-Ausstoß pro Energieeinheit. Schließlich stellte Valentin den aktuellen Primäreenergieverbrauch in Deutschland den prognostizierten Rohstoffressourcen gegenüber.

Im zweiten Teil ging Valentin zunächst auf das Funktionsprinzip von Dampfkraftwerken ein. Dabei legt er großen Wert darauf, dass aus thermodynamischen Gründen zwangsläufig nur ein relativ kleiner Teil der erzeugten Wärme in der Turbine in Kraft und Strom umgewandelt werden kann. Der Wirkungsgrad des Clausius-Rankine-Kreisprozesses, der in einem Dampfkraftwerk abläuft, kann nicht den des physikalische Ideals, des Carnot-Prozesses, übertreffen. Der Wirkungsgrad liegt bei modernen Kraftwerken zwischen 40–45 (Kohle) und knapp 60 Prozent (Gas-und-Dampf) und lässt sich aus Werkstoffgründen kaum noch erhöhen. Ein Ausweg ist hier die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK).

Anschließend folgte eine kurze Vorstellung verschiedener Kraftwerke (Kohle, Gas, Kern, solarthermische, Wasser u. a.), zusammen mit ihren jeweils wichtigsten Eigenschaften. Dabei wurden auch die Anforderungen an das Stromnetz und die ökonomische Lastverteilung (Grund-, Mittel und Spitzenlast) berücksichtigt.

Schließlich stellte Valentin im dritten Teil exemplarisch seinen persönlichen CO₂-Ausstoß vor.

In seinem Vortrag stellte Matthias die beiden flexiblen Mechanismen des Kyoto-Protokolls, Clean Development Mechanism (CDM) und Joint Implementation (JI) vor, mit denen die Kosten für die Reduzierung der Treibhausgase verringert werden sollen. Idee hierbei ist, Klimagase dort einzusparen, wo die Einsparung am günstigsten ist, da es für den Treibhauseffekt unerheblich ist, wo die Emissionen entstehen.

Nach einer Einführung über den technischen Ablauf, die Verbindung zum European Emission Trading Scheme (ETS) und die Berechnungsmethoden für Zertifikate, stellte Matthias einige konkrete CDM- und JI-Projekte vor. Da die Mechanismen noch nicht allzu lange existieren, ist mit einer Ausweitung der Projekte zu rechnen.

Anschließend wurden die Anreize, die für Unternehmen und Länder entstehen, untersucht. Obwohl die Kosten durch den bürokratischen Überbau nicht gering sind, erfreuen sich die Maßnahmen bei Unternehmen großer Beliebtheit, so dass der gesetzlich maximal mögliche Rahmen z. B. bei RWE ausgeschöpft werden soll. Für die Länder, in denen die Projekte durchgeführt werden sollen, ergeben sich so Anreize, Investitionen anzulocken, indem relativ günstige CO₂-Zertifikate angeboten werden. Dies wird z. B. durch laxe Gesetze für inländische Firmen erreicht, die Möglichkeiten für ausländische Firmen schaffen, die Emissionen anschließend zu reduzieren.

Matthias folgerte, dass die in theoretischen Modellen erreichte Effizienz in der Praxis (noch) nicht erreicht wird, die Maßnahmen jedoch eine Möglichkeit darstellen, die Kosten für das Erreichen der Klimaziele zu verringern, welche aber eine strikte Kontrolle erfordert, da es sowohl für die Unternehmen als auch die beteiligten Länder vorteilhaft ist, die Menge der CO₂-Einsparungen größer darzustellen, als sie in Wirklichkeit ist (Gefahr der „Baseline-Inflation“).

Sybilles Vortrag befasste sich mit erneuerbaren Energien in der globalen Strukturpolitik und dem Potenzial einer diesbezüglichen strategischen Partnerschaft zwischen Deutschland und Brasilien.

Zuerst stellte sie das Verständnis von Entwicklungspolitik als Beitrag zur globalen Strukturpolitik des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) vor. Das BMZ zählt nun auch die politische Gestaltung der Globalisierung zum Aufgabenbereich der Entwicklungspolitik und sieht dafür in den sogenannten Ankerländern primäre Partner der deutschen Entwicklungspolitik. Die Entwicklungspolitik mit diesen, in ihrer jeweiligen Region wirtschaftlich bedeutsamen, Ländern möchte das BMZ zu einer strategischen Partnerschaft weiterentwickeln, in Rahmen derer gemeinsamer Interessen in der globalen Strukturpolitik verfolgt werden sollen.

Die energie- und klimapolitische Kooperation mit Ankerländern ist von Bedeutung, da eine aktive Mitwirkung dieser Länder im globalen Klimaschutz nur dann zu erwarten ist, wenn Klimaschutz und wirtschaftliche Entwicklung kombiniert werden können.

Seit Ende letzten Jahres bilden erneuerbare Energien einen neuen Schwerpunkt der deutsch-brasilianischen Entwicklungszusammenarbeit. Sybille wies darauf hin, dass trotzt der anscheinend positiven Ausgangsbedingungen eine strategische Partnerschaft zwischen Deutschland und Brasilien als wenig wahrscheinlich zu beurteilen ist, da die Positionen beider Regierungen bezüglich der Förderung von Agrartreibstoffen weitgehend divergieren.