Verdammter Wirkungsgrad: Scheitert die Wärmewende an schwarzer Physik?

Finger in die Wunde: Es ist das Gesetz, das geändert werden muss, damit die Wärmewende gelingt.

Sie sind in Sorge, in großer Sorge. Eine ganze Reihe von bundesweit bekannten Naturwissenschaftlernden, Forscherinnen, Grundlagenexperte und grünen Energiewendern hat das  Bundeskabinett vor einer vorschnellen Änderung des Gebäudeenergiespargesetzes gewarnt. Die bisher geplante Novelle soll eigentlich dem Klimaschutz im Gebäudesektor zum Durchbruch verhelfen, könne aber aufgrund weiterhin geltender physikalischer Gesetze das Gegenteil bewirken, so die Wissenschaftler*innen.  

Experten in Aufruhr

Durch ein ganzes Paket von traditionellen Regelungen wie dem Ohmschen Gesetz, dem Energieerhaltungssatz und den Vorschriften über die Beschleunigungsdynamik könnten die ehrgeizigen Ampel-Pläne zur raschen Elektrifizierung des ganzen Landes ausgebremst werden, fürchten die Spezialisten. Man halte den Zeitplan der Koalition für überzogen, so lange grundlegende Weichen nicht gestellt seien. 

Bedenken mit großem Gewicht, denn hier sprechen erstmals nicht Fernsehmoderatoren, Zeitungskolumnisten oder Bundespolitiker ohne abgeschlossene Berufsausbildung über Dingen, die sie nicht verstehen, sondern wirkliche Koryphäen. Herbert Haase etwa, der Initiatoren des "Energieaufrufs der 2.000" gehört, ist Gründungsdekan des Climate Watch Institutes im sächsischen Grimma, Mitunterzeichner Jan Sammsun baut als Firmenchef und Praktiker selbst Wärmepumpen, der junge Erfinder und Entrepeneur Jens Urban hingegen widmet sich der Grundlagenforschung zum Energieausstieg. Sie alle sagen: So geht es nicht! 

Ein Tort für das Klima

Die von der Ampel favorisiere einseitige Orientierung auf Wärmepumpen tue dem Klima einen Tort an, so lange sich Koalitionspartnern weigerten  im parlamentarischen Verfahren die notwendigen Änderungen am ersten und zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, an den Ohmschen Gesetzen und an anderen Grundregeln der Physik anzugehen, die bisher als tabu gelten.

Und das, obwohl ihre Wirkungen auf die geplante Wärmewende verheerend ausfallen. Schuld sind lange zurückliegende Vereinbarungen, nach denen es sich bei Energie um eine Erhaltungsgröße handelt, die beim Betrieb von Heizungen, Maschinen, Geräten und Anlagen "entwertet" wird, wie es der Gesetzgeber nennt. Gemeint ist damit ein sogenannter Energieverlust: Noch ehe eine Wärmepumpe auch nur ein Grad Temperaturerhöhung in einem modernen, rundum sicher gedämmten Haus bewirken kann, sind je nach ursprünglich benutztem Betriebsstoff bereits 30 bis 70 Prozent der eingesetzten Energie verloren. 

Wärmewendeerzeugende Maschinen

Ein bekanntes Beispiel für diesen Effekt ist die Glühbirne (Lesen Sie hier: Die Rückkehr der Heatballs): Bei ihrem Betrieb wird elektrische Energie zu etwa 95 Prozent in Wärme umgewandelt, fünf Prozent werden als Kontrollenergie genutzt - sie lassen einen Glühfaden leuchten, der anzeigt, dass die Heizung läuft. Die EU hat diese kleinen, überaus effektiven Wärmemaschinen allerdings dennoch vor Jahren bereits verboten, weil die zum Betrieb benutzte Elektroenergie zumeist mit fossilen Methoden erzeugt wurde. Kohle wird verbrannt, Wasser erhitzt, Dampf erzeugt, der Generatoren antreibt, die schließlich elektrischen Strom liefern, der über Überlandleitungen zu den Abnehmern transportiert wird.

Etwa ein Drittel bis zu 40 Prozent des Strom in Deutschland entsteht derzeit auf diese Art - jede einzelne Kilowattstunde Elektroenergie wird dabei erkauft durch den Einsatz von bis zu 2,5 Kilowattstunden Kohle- oder Erdgasenergie. In ihrem offenen Brief warnen die Physiker die Bundesregierung vor diesem sogenannten Umwandlungseffekt, der vor allem die sogenannte erneuerbare Wärme betrifft.

Verdammter Wirkungsgrad

Während ein Erdgas-Brennwertkessel seinen Betriebsstoff mit einem Wirkungsgrad von bis zu 95 Prozent direkt in Wärme umwandle, die als Heizungsenergie oder warmes Wasser im Haushalt genutzt werden könne, müssten zur Erzeugung von elektrischer Energie zahlreiche Umwandlungsvorgänge vonstatten gehen. "Ehe Strom einem Haushalt die gleiche Menge an Wärme liefern kann, muss in einem Kohlekraftwerk mehr als doppelt so viel Brennstoff verbrannt werden, weil der Wirkungsgrad eines Kohlekraftwerkes nur bei etwa 40 Prozent liegt" warnen die Geforschthabenden.

Nach den im politischen Berlin unwidersprochen gebliebenen Zahlen aus der Wissenschaft führt ein rascher Gesamtumbau des Landes auf Wärmepumpentechnologie dadurch nicht zu eingesparten Treibhausgasen und Klimagiften, sondern vielmehr zu einer Erhöhung des Ausstoßes. Ursache, so die Forschen, seien bisher unverändert gebliebene Gesetze der Physik wie etwa der Energieerhaltungssatz. Mit einer Wärmepumpenpflicht könne aufgrund der bisherig benutzten physikalischen Vorschriften keine Energie gespart werden, weil die beiden bundesweit geltenden Hauptsätzen der Wärmelehre (Thermodynamik) für eine fortdauernde Energieentwertung bei jeder Energieumwandlung und -übertragung sorgten. 

Warnung vor Ohmschem Gesetz

Die gesamtgesellschaftliche Rechnung fällt sogar noch verheerender aus, obwohl Windkraftanlagen und Solarparks die Bilanz zumindest zeitweise schönen und keine Rechnung schreiben. Zu den Verlusten bei der Erzeugung kämen aufgrund der Bestimmungen des vom Erlanger Physiklehrer Georg Simon Ohm festgelegten Vorschriften Übertragungsverluste von etwa sechs Prozent je 100 Kilometer 110-kV-Leitung. Ohms sogenannte "schwarze Physik" schreibt für Energieumwandlung Verluste vor, die das Klima immens belasten.

Nach Angaben der Internationalen Elektrotechnischen Kommission addieren sich dazu mit spannungsabhängige weitere Verluste durch Koronaentladung, Verluste im Rahmen der Blindleistungskompensation und Verluste in den Leistungstransformatoren vor allem auf den neuen Stromautobahnen  zu einem Übertragungsverlust vom Kraftwerk bis zum Verbraucher, so dass am Ende ein ganzes Sechstel der ursprünglich erzeugten und damit ein Drittel der ursprünglich eingesetzten Energie ungenutzt verlorengeht. 

Energie, die das Klima heizt

Energie, die direkt das Klima weiter anheizt, weil alle Verluste als Wärmeenergie in die Atmosphäre abgegeben werden, heißt es im Brief der Physiker an die Bundesregierung. Mit dem Ausbau der Elektrifizierung drohe eine weitere Erhitzung von Feld, Wald und Flur. Die Forscher dringen deshalb vorbeugend auf eine Änderung der physikalischen Gesetze, die einer besseren Integration der Naturwissenschaften in die große Transformation den Weg ebnen müsse. 

Eine Novelle der Gesetze der Thermodynamik wie auch umfassende Änderungen im Bereich der Gesetze der klassischen Mechanik sei umgehend geboten, um Firmen und Privathaushalte nicht mit überkommenen Vorgaben bei der ihrer Wärmewende zu behindern. Abzuschaffen seien beispielsweise das Ohmsche Gesetz, das zu eklatanten Leitungsverlusten führe. Nur so könne Deutschland weltweit ein  deutliches Zeichen für andere, noch zögerliche Länder setzen und seine Pariser Klimaziele erreichen.