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Erneuerbar statt fossil — Zahlen, Bilanzen und Argumente

Zwei Aufgaben: die Emissionen für einen konkreten Fall selbst berechnen und ein vorgebrachtes Argument mit Zahlen kritisch überprüfen. Mit ausführlichem Lösungsweg zum genauen Nachvollziehen.

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Die Jahresbilanz einer Familie

AFB I–II

Eine Familie verbraucht 4200 kWh elektrische Energie im Jahr. Als Emissionsfaktoren gelten näherungsweise: deutscher Strommix rund 350 g/kWh, Braunkohlestrom rund 1000 g/kWh, Windstrom rund 10 g/kWh.

  1. Erstellen Sie eine Tabelle mit dem jährlichen Kohlenstoffdioxid-Ausstoß für die drei Quellen.
  2. Bestätigen Sie durch eine eigene Rechnung, dass der Wechsel vom Strommix zu Windstrom mehr als 95 % der Emissionen vermeidet.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Eine Zeile je Quelle, Spalten für Emissionsfaktor und jährlichen Ausstoß. Rechne mit \(m = E \cdot f\) und gib das Ergebnis in Kilogramm an.Erstellen verlangt eine beschriftete, vollständige Darstellung.
Hinweis zu Aufgabe b)
Bilde die Differenz zum Ausgangswert und teile sie durch den Ausgangswert.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Strommix: \(4200 \cdot 350\,\mathrm{g} = 1\,470\,000\,\mathrm{g} = 1470\,\mathrm{kg}\).
Braunkohle: \(4200 \cdot 1000\,\mathrm{g} = 4200\,\mathrm{kg}\).
Windstrom: \(4200 \cdot 10\,\mathrm{g} = 42\,\mathrm{kg}\).

Die Tabelle enthält diese drei Zeilen mit Einheiten.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Vermiedene Masse: \(1470\,\mathrm{kg} - 42\,\mathrm{kg} = 1428\,\mathrm{kg}\).

Anteil: \(\frac{1428}{1470} = 0{,}971 = 97{,}1\,\%\).

Antwort: Es werden rund 97 % der Emissionen vermieden, also mehr als 95 %.

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Streit auf dem Podium

AFB II–III

In einer Podiumsdiskussion behauptet A: „Windkraft ist emissionsfrei.“ B hält dagegen: „Solarmodule verbrauchen bei der Herstellung so viel Energie, dass sich Photovoltaik nie lohnt.“ Bekannt sind: Emissionsfaktor Windkraft rund 10 g/kWh, Photovoltaik rund 50 g/kWh, deutscher Strommix rund 350 g/kWh; ein Solarmodul holt seine Herstellungsenergie nach rund ein bis zwei Jahren herein und hält rund 25 Jahre. Rund 60 % des Stroms stammen inzwischen aus erneuerbaren Quellen, die aber schwankend liefern.

  1. Interpretieren Sie was der Emissionsfaktor von rund 10 g/kWh über die Windkraft aussagt.
  2. Überprüfen Sie die Aussage von B anhand der Energierücklaufzeit.
  3. Diskutieren Sie welche Argumente für und gegen einen schnellen Ausbau der erneuerbaren Energien sprechen.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Frage dich, woher die 10 g überhaupt stammen, wenn im Betrieb nichts verbrannt wird.
Hinweis zu Aufgabe b)
Setze die Lebensdauer ins Verhältnis zur Energierücklaufzeit. Das Ergebnis ist ein Faktor.
Hinweis zu Aufgabe c)
Ordne die Argumente in Pro und Contra: Emissionen, Kosten, Versorgungssicherheit, Speicher, Rohstoffe. Erst danach folgt dein Ergebnis.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Der Faktor ist klein, aber nicht null: Im Betrieb entstehen keine Emissionen, der Wert stammt fast vollständig aus Bau, Transport und Rückbau der Anlage. Die Aussage von A ist also zu absolut — richtig ist: rund 35-mal weniger als der Strommix.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Das Modul erntet in rund 25 Jahren die Herstellungsenergie \(25 : 2 \approx 12\) bis \(25 : 1 = 25\)-mal.

Auch der Emissionsfaktor von rund 50 g/kWh liegt weit unter den rund 350 g/kWh des Strommixes. Die Aussage von B ist damit widerlegt.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Pro: deutlich kleinere Emissionsfaktoren, keine Brennstoffkosten, kurze Energierücklaufzeit, bereits rund 60 % Anteil. Contra: schwankende Erzeugung, nötiger Ausbau von Speichern und Netzen, Rohstoffbedarf und Flächenverbrauch. Vollständig ist die Antwort, wenn beide Seiten mit Zahlen belegt sind und ein begründetes Ergebnis folgt — etwa: Der Ausbau lohnt sich, muss aber zusammen mit Speichern und Netzen geplant werden.