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Der Mann mit dem roten Quadrat

Der Physiker Gerhard Knies verfolgt einen fantastischen Plan. Riesige Sonnenkraftwerke in der Sahara sollen Europa mit billigem Öko-Strom versorgen. Seine Idee ist übrigens gar nicht spinnert.




- Gerhard Knies hat eine Vision und eine interessante Powerpoint-Folie. Außerdem macht er gern mal einen Witz: Treffen sich zwei Planeten mittleren Alters irgendwo im Weltall. Der eine heißt Jim, der andere Jo. Jim fragt: "Na wie geht's so?" Jo sagt: "Ehrlich gesagt, nicht so gut. Ich habe Fieber und Schüttelfrost, und dann schwitze ich immer so stark." Jim rät: "Geh doch mal zum Arzt." Jo: "War ich schon. Der hat gesagt, ich hätte Menschheit." Jim: "Menschheit? Das ist nicht so schlimm. Das geht von alleine wieder weg."

Gerhard Knies ist kein Klimahysteriker, sondern ein gut gelaunter Elementarteil-chen-Physiker im Ruhestand. Seine Vision ist sehr handfest. Und seine Powerpoint-Folie zeigt eine Landkarte von Nordafrika, dem Nahen Osten und Europa. Irgendwo in der Mitte von Algerien ist ein kleines rotes Quadrat eingezeichnet. Das Gebiet, für das es steht, hat eine Länge von 290 Kilometern, also eine Fläche von 841 000 Quadratkilometern. Das ist etwas größer als Bayern. In dem roten Quadrat scheint - im Unterschied zu Bayern - an 360 Tagen im Jahr die Sonne. Knies kann seine Vision in einem Satz zusammenfassen: "Würde man das rote Quadrat mit solarthermischen Kraftwerken zubauen, könnten wir damit den Strombedarf der ganzen Welt decken." In Zahlen ausgedrückt, sind das 17 000 Terawattstunden im Jahr.

Baute man das rote Quadrat mit solarthermischen Kraftwerken zu, würde das dort niemanden stören. Kein CO2-Ausstoß, kein Atommüll, kein Ressourcenverbrauch. Keine Konkurrenz zum Lebensmittelanbau wie beim Biodiesel. Keine Landschaftsverschandelung. Zumindest keine, die irgend jemand bemerkte. Knies' Vision erklärt sich fast von selbst. Und um sie zu verwirklichen, ist lediglich Low-Tech nötig.

Das Prinzip ist kinderleicht: ein Brennglas in Groß

Solarthermie ist der etwas plumpe Bruder der Fotovoltaik. Ihr physikalisches Prinzip kapieren bereits Kinder mit dem Brennglas in der Hand recht schnell: Gebündeltes Sonnenlicht ist eine heiße Angelegenheit. Solarthermische Kraftwerke konzentrieren mit Parabolspiegel-Kollektoren direktes Sonnenlicht auf Röhren mit einem wärmeleitenden Öl. Das Öl erhitzt dann Wasser, bis es verdampft. Der Wasserdampf treibt eine Turbine an, die Turbine einen Generator, so entsteht elektrischer Strom.

Man muss auch kein Elementarteilchenphysiker sein, um zu erkennen: Der plumpe Bruder ist dem Filigrantechniker Solarzelle beim Preis-Leistungsverhältnis deutlich überlegen. Marktübliche Solarzellen für Hausdächer sehen schick aus und demonstrieren einen ökologisch-korrekten Lebensstil. Leider bringen sie es gerade mal auf einen Wirkungsgrad von fünf bis 17 Prozent. Dank extrem hoher Subventionen von 40 bis 50 Cent pro Kilowattstunde rechnet sich die Stromerzeugung für Privatleute auch in unseren Breitengraden halbwegs. Die Umwelt profitiert kaum. Eine Solarzelle braucht hierzulande allein drei bis fünf Jahre, um die Energie zu erzeugen, die zu ihrer Herstellung nötig war.

Die großtechnischen Spiegel-Anlagen schaffen bei einem Bruchteil der Anschaffungskosten den doppelten Wirkungsgrad. In Südeuropa amortisieren sie sich, was die eigene Energiebilanz angeht, in vier bis sieben Monaten. In der Wüste geht es noch schneller. Solarthermische Kraftwerke können mit Wärmespeichern ausgestattet werden, das heißt ein Teil der Sonnenwärme am Tage heizt flüssige Salze auf ein paar Hundert Grad. Die Wärmeenergie in den Salzspeichern wiederum wird dann nachts oder an Regentagen in Strom verwandelt. Ein Solarkraftwerk mit dieser Speichertechnik wird gerade in Spanien auf der andalusischen Hochebene gebaut. 50 Megawatt soll das Kraftwerk Andasol 1 ab dem Frühsommer ins spanische Netz speisen für einen garantierten Abnahmepreis von 21 Cent pro Kilowattstunde. Die Spanier haben nach deutschem Vorbild ebenfalls ein Erneuerbares Energien-Gesetz (EEG) erlassen, sodass sich die 300-Millionen-Euro-Investition rechnet. Andasol 2 soll 2009 ans Netz gehen. Ein dritter Block ist projektiert. Der spanische Netzbetreiber hält diese Sonnenkraftwerke für ebenso zuverlässig wie die fossil beheizten.

Einen weiteren Vorteil formuliert Knies so: "Solarthermische Kraftwerke können hybridisiert werden." Das heißt: Für die Schatten-Zeiten des Kraftwerklebens wird ein relativ sauberer Gasbrenner eingebaut. Wenn der an mittelmäßigen Standorten etwa in Südeuropa - zu einem Viertel der Betriebszeit laufen muss, um Strom zu erzeugen, verbessert das die Ökobilanz im Vergleich zu einem reinen Gas-Kraftwerk immer noch um 75 Prozent.

Auch Kraft-Wärmekopplung - also Nutzung der Restwärme - ist bei solarthermischen Kraftwerken möglich. Nun braucht man in der Nähe der Wüsten keine Fernwärme, um Wohnungen zu heizen. Aber zur Wasserentsalzung eignet sich die überschüssige Wärme aus Kraftwerksprozessen hervorragend. Und Süßwasser ist in und um die Wüsten herum bekanntlich ein wertvolles Gut.

Bliebe ein Problem: Der Strom muss aus den Wüsten des Südens zu den Stromfressern im Norden kommen. Das Problem ist mit vorhandener Technik zu einem bezahlbaren Preis lösbar. Die Lösung hat das Kürzel HGÜ, das für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnik steht. Dazu später mehr, denn HG Ü ist ein zentrales Element für eine zweite, sehr konkrete Vision von Knies mit einem deutlich kleineren roten Quadrat irgendwo im Sahara-Sand.

Man muss nicht forschen. Sondern einfach nur bauen

Vorerst steht fest: Der plumpe Bruder der Fotovoltaik ist anspruchslos und hat alle Voraussetzungen, ein Riese zu werden. Gerhard Knies fällt es nach wie vor schwer zu verstehen, warum bis vor Kurzem niemand seine Vision verstehen wollte. "Alles, was wir brauchen, ist vorhanden. Wir müssen nicht forschen, wir müssen bauen", sagt er. Seine kurzen Sätze sind seine überzeugendsten. Knies braucht viele lange Sätze, um zu den kurzen zu kommen.

Der Mann ist kein begnadeter Redner. Auf Podien vor zeitgeistig klimahysterisiertem Publikum - die Karte mit dem roten Quadrat im Rücken und den Laserpointer in der Hand - verspricht der 70-Jährige sich bei jedem dritten Satz. Aufregung scheint nicht das Problem. Im persönlichen Gespräch ist es nicht anders. Der Naturwissenschaftler packt zu viele Informationen in kleine Zeiteinheiten. Und er möchte Zweifeln, die beim Zuhörer an irgendeiner Stelle theoretisch aufkommen könnten, vorauseilend mit einem Gegenargument den Wind aus den Segeln nehmen, was praktisch zum Gegenteil von Klarheit führt.

Das macht aber nichts. Denn zwischen den Hasplern und Antworten auf Fragen, die niemand stellt, kommen die Art Sätze, die Briten und Amerikaner Punch-Lines nennen: "Die Sonne liefert 700-mal so viel Energie auf die Erde, wie die Menschheit zurzeit verbraucht." Oder: "Ein Drittel der Landmasse sind Wüsten. Und die sind geografisch recht günstig verteilt." Oder: "Der Sonnengürtel und der Technologiegürtel müssen nur zusammenarbeiten."

In letztem Punkt haben es die USA am leichtesten. Die haben Sonne und Technik in einem Land. In der kalifornischen Mojave-Wüste, 160 Kilometer von Los Angeles entfernt, stehen die ältesten solarthermischen Großkraftwerke der Welt mit einer Gesamtkapazität von 354 Megawatt. Unter dem Eindruck der Ölkrisen der siebziger Jahre beschloss die Carter-Regierung, Solarwärmekraftwerke zu fördern. Seit fast 20 Jahren versorgen sie 200 000 Haushalte zuverlässig mit Strom und sind nach wie vor das wichtigste Referenzprojekt in der Argumentation von Gerhard Knies. Denn an ihm lässt sich am besten demonstrieren: " Je langfristiger man denkt, desto mehr Sinn hat Solarthermie."

Bei einem fossil beheizten Kraftwerk machen die Investitionen für den Bau nur 20 Prozent der Gesamtkosten über den gesamten Lebenszyklus der Anlage aus. Der Betrieb und die Brennstoffe sind für 80 Prozent der Kosten verantwortlich. Bei solarthermischen Kraftwerken ist es umgekehrt: Sonnenenergie ist bekanntlich ein Geschenk des Himmels. Die Betriebskosten konnten nach Angaben des Mainzer Spezialglas-Herstellers Schott - einer der Technologieführer der bis dato kleinen Branche - an den guten Standorten in den vergangenen Jahren auf drei Cent pro Kilowattstunde gesenkt werden. Rechnet man die Kapitalkosten hinzu, heißt das unter dem Strich: Eine Kilowattstunde solarthermischer Strom kostet in Kalifornien zurzeit in der Herstellung je nach Standort zwischen 12 und 18 US-Cent. Das ist nur in den Spitzenlasten - wenn Strom wegen der hohen Nachfrage am teuersten ist - halbwegs konkurrenzfähig. In zehn Jahren werden die ersten kalifornischen Anlagen abgeschrieben sein. Dann kostet die Herstellung nur noch die Betriebskosten, also drei Cent. So billig lässt sich heute nur mit abgeschriebenen Wasserkraftwerken produzieren.

Zudem gilt: Auch bei der Solarthermie greifen die Grundregeln der Marktwirtschaft und ihrer Skaleneffekte. Knies setzt zu einer weiteren Punch-Line an: " Je mehr gebaut wird, desto billiger wird es." Das ist nicht überraschend, aber entscheidend. Sollte es gelingen, in den kommenden zehn bis fünfzehn Jahren weltweit solarthermische Kraftwerke mit einer Kapazität von 5000 Megawatt zu bauen, dürften die Kosten vom ersten Betriebstag an auf sechs Cent pro Kilowattstunde fallen. Die Internationale Energie-Agentur in Paris geht davon aus, dass dieser Preis spätestens 2020 realistisch ist. Sechs Cent pro Kilowattstunde kostet heute in etwa fossil erzeugter Strom in der Mittellast. Die Zeit spielt für Knies: "Fossile Brennstoffe werden im Preis steigen. Das dürfte sich langsam herumgesprochen haben." Die Betonung liegt auf langsam. Er hat gelernt, geduldig zu sein.

Bringt der Verstand die Intelligenz zur Vernunft?

In der Elementarteilchenphysik geht es nicht wirklich um Anwendungsfragen. Lange hat die Disziplin so getan, als ob sie dabei helfe, Kernenergie effizienter nutzbar zu machen. Aber das war im Wesentlichen ein Bluff, um an die Fleischtöpfe der Kernforschungsförderung zu kommen. Elementarteilchenphysiker wollen eigentlich nur wissen, wie das Universum im Großen funktioniert, und schauen dazu auf das Verhalten seiner kleinsten Teilchen. Das hat auch Knies sein Berufleben lang gemacht. Den wesentlichen Teil verbrachte er am Teilchenbeschleuniger des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (Desy) in Hamburg, der jede Menge Energie schluckte. Nach Tschernobyl hatte er den Eindruck, dass Kernkraft nicht die richtige Quelle war, diese Energie zu liefern.

Mit den nicht zivilen Ambitionen seiner Kernphysik-Kollegen war er zu diesem Zeitpunkt schon lange zuvor nicht einverstanden gewesen. Anfang der achtziger Jahre hatte er den Verein "Naturwissen-schaftler-Initiative Verantwortung für den Frieden" mitgegründet. Die Initiative erregte internationales Aufsehen. Knies wurde nach Amerika und in die Sowjetunion eingeladen, um seine Ansichten zu der Frage zu präsentieren: Wird es dem Menschen bald egal sein können, wie sich gespaltene Atomkerne unter welchen Bedingungen genau verhalten, weil es den Menschen aufgrund praktischer Anwendung nicht ziviler Kernforschung bald nicht mehr gibt?

Mit dem Ende des Ost-West-Konfliktes rückte die Frage aus dem Blickfeld des globalen Interesses. Knies, Jahrgang 1937 und fast am Ende seines aktiven Berufslebens angelangt, zog sich auf die Rolle des Beobachters der zeitgenössischen Großprobleme zurück. Ein gutes Jahrzehnt vor Al Gores unbequemer Wahrheit entwickelte er ein besonderes Interesse für die in ökologisch orientierten Kreisen bereits damals intensiv geführte Klimadebatte. Knies formuliert seine alte Frage aus der Zeit des Kalten Krieges neu: "Gelingt es uns, unsere Intelligenz mit unserem Verstand zu beherrschen, um so zur Vernunft zu kommen?" Beim atomaren Rüstungswettlauf zwischen Ost und West hat das halbwegs hingehauen (auch wenn kleinere Spätfolgekatastrophen dank Proliferation von Wissen und Material in den kommenden Jahren und Jahrzehnten nicht ausgeschlossen sind). Knies glaubt auch in der Klimafrage an den Sieg des Verstandes.

Seit 2003 hat er sich entschieden, der Vernunft wieder auf die Sprünge zu helfen. Ein Gewerkschafter aus Nordrhein-Westfalen verhalf ihm zu einem Schlüsselerlebnis. Der hielt bei einer Veranstaltung zum Klimawandel, die Knies besuchte, eine flammende Rede mit zwei Kernbotschaften. Erstens: Die globale Klimaerwärmung bedroht die Menschheit, kein globales Problem ist drängender. Zweitens: Dieses Problem darf auf keinen Fall auf Kosten des Kohle-Bergbaus in Nordrhein-Westfalen gelöst werden. Knies schaute den Mann an und dachte: "Es kann nicht sein, dass wir es auf dieser Welt nur mit Verrückten zu tun haben."

Er dachte ein paar Monate nach, beschäftigte sich noch intensiver mit den technischen und wirtschaftlichen Aspekten der Solarthermie und gründete im September 2003 mit Unterstützung des Hamburger Klimaschutz-Fonds und des Club of Rome die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, kurz TREC.

Auch die Übertragungstechnik für den Wüstenstrom existiert

Neben dem roten Quadrat, das der Größe Bayerns entspricht, hat der Physiker ein deutlich kleineres in den algerischen Wüstensand gemalt, Kantenlänge 130 Kilometer in der Realität. Es hat ungefähr die Fläche von Schleswig-Holstein. Über dem kleineren Quadrat steht das Kürzel EU-25, darunter 600 Terawattstunden pro Jahr. An der Stelle wird Knies' Vision sehr konkret. Sahara-Strom in die USA zu transportieren dürfte schwierig sein. Nach Deutschland kostet es rund zwei Cent pro Kilowattstunde - vorausgesetzt, man baut Stromfernleitungen auf Basis von Hoch-spannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnik. HGÜ ist in China, Indien und den USA nichts Besonderes, sondern lange erprobt. Sie kommt immer dann zum Einsatz, wenn Strom fernab von Ballungszentren produziert wird, also meist bei großen Wasserkraftwerken.

Auf 3000 Kilometern Wegstrecke gehen rund zehn Prozent Strom verloren. "Wenn Strom emissionsfrei und günstig produziert werden kann, ist das nun wirklich kein Problem", sagt Knies. Auch er weiß, dass Energie-Infrastruktur nicht von heute auf morgen entsteht. Doch bis spätestens 2030 könnte Europa einen erheblichen Teil seines Stroms zu einem sehr günstigen Preis aus Nordafrika beziehen. Saubere Energie für das kalte Europa. Arbeit, Einkommen und Trinkwasser für die armen Länder südlich des Mittelmeers. "Nichts steht im Weg. Man braucht nur den Willen, die Idee umzusetzen", sagt der 70-Jährige. TREC ist sein Mittel, Willensbildung zu beeinflussen. Und es ist schon erstaunlich, welche Köpfe ein pensionierter Elementarteilchen-Physiker mit einer guten Idee erreichen kann.

Die Organisation versteht sich als Netzwerk. Dem gehören heute 50 Wissenschaftler, Politiker und Experten für erneuerbare Energien an. Als Knies 2003 mit seiner Idee an die ersten Türen klopfte, stellte er überrascht fest: "Die schienen alle nur auf mich gewartet zu haben." Den Hamburger Klimaschutz-Fonds, bei dem er bereits Mitglied war, hatte er sofort auf seiner Seite. Als Nächstes kontaktierte der Wissenschaftler den Club of Rome, dessen Präsident damals Prinz Hassan bin Talal von Jordanien war. Der Prinz, Onkel des amtierenden Königs, wachte zudem über das jordanische Energieforschungszentrum - und war sofort begeistert. Kaum war das Netzwerk gegründet, wurde auch das Bundesumweltministerium auf das Thema Solarthermie in Nordafrika aufmerksam. Das Ministerium gab beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zwei große Studien in Auftrag, die klären sollten: Sind die Ideen von Knies und seinen Mitstreitern Luftnummern oder wirklich realisierbar?

Die Studien stützen Knies auf voller Linie. Demnach reichten 0,3 Prozent der Wüstenflächen in Nordafrika und im Mittleren Osten aus, um mit solarthermischen Kraftwerken den gesamten Energiebedarf Europas, Nordafrikas und des Mittleren Ostens zu decken. Ab Ende des kommenden Jahrzehnts, rechnen die Forscher vor, wird Solarstrom von der anderen Seite des Mittelmeers billiger sein als fossiler Strom, der in Europa produziert wird. Bei der heute so billigen Kohle werden dann noch die Kosten für die Kohlendioxid-Abspaltung und Speicherung hinzukommen (siehe auch brand eins 10/2007).

Zur Lösung des Transportproblems schlagen die Forscher vor, Zug um Zug den EU-MENA-Supergrid aufzubauen (M ENA steht für Middle East and North Africa), ein dezentrales, interkontinentales HG Ü-Netz, in das alle anderen regenerativen Energieproduzenten - zum Beispiel Windräder in Gibraltar oder Wasserkraftwerke in Norwegen, ebenfalls einspeisen sollen. In der ersten fünf Millarden Euro teuren Ausbaustufe könnten die Fernleitungstrassen im Jahr 2020 zehn Gigawatt Strom transportieren. Für die Sonnenkraftwerke müsste mit Baukosten von 42 Milliarden Euro gerechnet werden.

"Das hört sich nur nach wahnsinnig viel Geld an", sagt Knies. Seine Gegenrechnung: Das neue Atomkraftwerk, das zurzeit in Finnland gebaut wird, leistet ein Gigawatt und wird unter dem Strich rund fünf Milliarden Baukosten verschlingen. Der Investitionsbedarf sei also durchaus vergleichbar. Der große Unterschied: Solarthermische Kraftwerke brauchen kein Uran und produzieren keinen Atommüll, der entsorgt werden muss. Und zehn Gigawatt sind eine ganze Menge Strom sie reichen, um zehn Millionen Menschen zu versorgen.

Es muss doch einen Haken geben. Oder etwa nicht?

Das alles hört sich zu schön an, um wahr zu sein. Und es bleibt die große Frage nach dem Haken. Wenn alles so einfach ist, warum ist keiner früher auf die Idee gekommen? Warum fängt keiner an? Wird der Traum vom Riesen-Solarthermiekraftwerk in der Sahara versanden - so, wie die Wasserstoff-Pipelines des Wasserstoff-Pioniers Ludwig Bölkow nie gebaut wurden, der europäischen Energiehunger klimaneutral mit einer solar getriebenen Wasserstoffwirtschaft in Nordafrika stillen wollte?

Knies kennt die Gegenargumente der Zweifler. Und auch an Gegenargumenten zu Gegenargumenten fehlt es ihm nicht. Da wäre zum einen die Versorgungssicherheit. Von Algerien, Libyen oder dem Jemen abhängig zu sein ist für die meisten Politiker keine Traumvorstellung. "Heute beziehen wir unser Öl auch aus dem Iran, aus Nigeria oder Venezuela", kontert Gerhard Knies, macht eine Pause und ergänzt: "Und aus Russland kommt der größte Teil von unserem Gas." Solarstrom aus Nordafrika erhöhe die Sicherheit, weil er eine zusätzliche Energiequelle sei.

Nächster Punkt: Wie soll es gelingen, Energie von Marokko nach Dänemark zu leiten, wenn es heute nicht einmal möglich ist, die spärlichen Koppelstellen zwischen Frankreich und Spanien auszubauen, weil Frankreich seinen Markt schützen möchte? "Zurzeit haben wir im europäischen Netz Landstraßen. Wenn die Superhighways stehen, läuft der Verkehr flüssiger", antwortet Knies.

Und wenn Solarthermie eine so schlüssige Lösung auf unser Klima- und Energieproblem ist, warum nehmen sich nicht diejenigen der Idee an, die zurzeit mit allen Mitteln versuchen, sich selbst ein grünes Mäntelchen umzuhängen? Zum Beispiel konservative Politiker, Energieversorger oder die großen Öl-Multis? Bei dieser Frage sprudelt es aus Gerhard Knies nur so heraus. Die Sätze werden wieder sehr lang und die Gegenargumentationsketten komplex wie Teilchenreaktionen beim Urknall. Da ist von Kernfusionsschwindlern die Rede und davon, dass man über Solarthermie-Technik keine Doktorarbeit schreiben kann, weil sie zu simpel ist. Sich also keine Forschergemeinde entwickelt hat, die das Thema voranbringen möchte.

Knies spricht über den französischen Präsidenten Nicolas Sarkozy, der durch Nordafrika reist und Atomkraft-Verträge abschließt. Und über die Kanzlerin Angela Merkel, die nicht durch Nordafrika reist und keine Solarthermie-Verträge verhandelt, obwohl deutsche Unternehmen Technologieführer und oft auch Weltmarktführer seien. Und er sagt, dass sich Solarzellen auf Reihenhäusern, Biogasanlagen in Brandenburg und Wasserkraft aus dem Gebirgsbach von Öl- und Gas-Multis prima als Beimischung zum eigenen Kerngeschäft eignen, denn sie könnten in den kommenden Jahrzehnten die fossile Gelddruckmaschine ganz gewiss nicht gefährden. Am Ende der Suada kommt dann doch noch ein kurzer Satz: "Solarthermie ist eine echte Alternative zu den Kraftwerken, wie wir sie kennen."

Die DLR-Forscher haben für ihr Szenario im Jahr 2050 angepeilt, dass 65 Prozent der Energie in Europa aus regenerativen Quellen kommen. 10 bis 25 Prozent könnten die Wüsten beisteuern. Und nach heutigem Stand der Technik sieht es so aus, als ob dies die sichersten, billigsten und grundlastfähigsten Prozente wären. Eine Vision ist auch dann eine Vision, wenn sie nur Teil einer Gesamtlösung ist.-

Mehr Informationen: www.trec-eumena.net www.clubofrome.de