Faktenbildung im neuen Licht am Beispiel der Meerwasserentsalzung
Scheinbar bekannte Fakten relativieren sich plötzlich, wenn sie in andere Zusammenhänge gestellt werden. Insofern sollten wir im Sinne eines wachen Geistes gelegentlich eine Übung absolvieren. Es gilt, scheinbare Wahrheiten mit anderen Fakten in Beziehung zu setzen und dabei eventuell zu neuen Einsichten zu gelangen. Dies soll am Beispiel einer persönlichen Erfahrung veranschaulicht werden.
Folgende Faktenlage hatte sich verfestigt. Anlagen zur Meerwasserentsalzung waren eine interessante Möglichkeit, die Wasserversorgung bei knappem Angebot zu ergänzen. Aufgrund des dafür notwendigen hohen Energieeinsatzes war die Übertragbarkeit auf den großflächigen Einsatz zweifelhaft. Hinzu kam, dass gerade in den Ländern mit Wassermangel zur Meerwasserentsalzung fossile Energieträger mit den entsprechenden Auswirkungen für die Umwelt eingesetzt wurden.
Aber die eigene Recherche führte zu völlig anderen Schlussfolgerungen. Bevor wir diese Betrachtung weiterführen, holen wir uns Unterstützung bei Bernhard Schmid mit dem Thema Elektromobilität.
Vom Sinn Glaubenssätze zu hinterfragen
An dieser Stelle soll nicht auf einen amerikanischen Präsidenten verwiesen werden, der eigene Maßstäbe bezüglich authentischer und gefälschter News in die Welt setzt. Derartige Erfahrungen schaffen aber genug Motivation, die Faktenlage zu bestimmten Themen mit ein wenig gesundem Menschenverstand selbst zu prüfen. Zu schnell wandelt sich eine ursprüngliche Information, die im Stille-Post-Verfahren über viele Zwischenstationen übertragen wurde, zu einer gefilterten Auslegung der Nachricht, die nach jeweiligem Bedarf benutzt wird.
In seinem Beitrag „Bilanz ziehen“ zeigt dies Bernhard Schmid von MotleyFool.de anhand von Beispielen zur Elektromobilität und zur Produktion von Batteriespeichern auf überzeugende Weise.
„Als Grund gegen Elektrofahrzeuge wird das Argument genannt, dass eine zu 100 % von Elektrofahrzeugen durchdrungene Gesellschaft das Stromnetz zum Zusammenbrechen bringen würde. Da ist sogar etwas dran. Aber auch nicht so viel, wie man aufgrund der Hitze der Debatte vermuten würde und wie man mit einer Milchmädchenrechnung schnell feststellen kann:
Laut Wikipedia hat das performancestärkste Tesla Model 3 eine Batterie mit einer Kapazität von 75 kWh und eine WLTP-Reichweite von 530 Kilometern.
Laut Kraftfahrtbundesamt beträgt „die jährliche Gesamtfahrleistung aller in Deutschland zugelassenen Kraftfahrzeuge […] 2017 […] 732,9 Milliarden Kilometer“.
Daraus folgt: Wären alle diese Kilometer im performancestärksten Tesla Model 3 zurückgelegt worden, hätte dies zu einem Energieverbrauch von 103,7 Terawattstunden geführt.
Zum Vergleich: Laut Energy Charts lag die Nettostromerzeugung in Deutschland im Jahr 2017 bei rund 550 Terawattstunden. Das hypothetische Tesla-Szenario würde daher zu einem um weniger als ein Fünftel höheren Stromverbrauch führen. Das hört sich für mich nicht wirklich extrem an.“ (B. Schmid, MotleyFool.de vom 25.02.2019)
Fakten zur weltweiten Wassernutzung
Kommen wir nach diesem Beispiel der Faktenbeurteilung nun zum Thema Wasser und Meerwasserentsalzung zurück. Auf der Erde entfallen nur drei Prozent der Wasservorräte auf Süßwasser, wobei nur ein Prozent in Form flüssigen Süßwassers vorliegt und zwei Prozent Süßwasser als Eis gebunden ist.
„Weltweit liegt der Süßwasserbedarf bei jährlich geschätzt 4.370 km³ (2015), wobei die Grenze der nachhaltigen Nutzung bei 4.000 km³ angegeben wird (siehe auch Welterschöpfungstag). Ein dabei bislang unterschätzter Faktor ist die Verdunstung genutzten oder zur Nutzung vorgehaltenen Wassers bspw. durch Pflanzen („Evapotranspiration“), die nach neuer Daten-Analyse mit ca. 20 % des Gesamtverbrauchs angenommen wird.“ (Wikipedia vom 25.02.2019 zum Eintrag „Wasserverbrauch“)
Sehen wir uns diese Zahlen noch ein wenig genauer an. Gebraucht werden in Deutschland 1.426 Kubikmeter (m³) pro Einwohner und Jahr (sogenannter Wasserfußabdruck). Pro Tag sind dies 3,9 m³, also 3.900 Liter. Der reale personenbezogene Einsatz von Wasser in Deutschland beträgt aber pro Tag nur 122 Liter. Der virtuelle tägliche Bedarf von 3.900 Litern resultiert aus der gesamtgesellschaftlichen Nutzung für Industrie und Landwirtschaft. Diese Gesamtbetrachtung zur Wassernutzung auf Basis der Bevölkerung von 80 Millionen in Deutschland führt zu einem jährlichen Bedarf in Höhe von 113.880.000.000 m³. Wir nutzen in unserem Land 113,88 Kubikkilometer (km³) Wasser jährlich.
Im weltweiten Durchschnitt werden pro Jahr und Erdenbürger 1.385 m³ Wasser verbraucht. Eine Weltbevölkerung, die bald die 8 Milliarden-Grenze überschreitet, benötigt also mit 11.080 km³ Wasser pro Jahr — 11.080.000.000.000 m³ — ungefähr die hundertfache Menge Wasser wie Deutschland.
Ein Teil dieses Wasserbedarfes wird durch Wasserkreisläufe mit entsprechenden Reinigungsverfahren ohne zusätzliche Süßwasserentnahme gedeckt. Es verbleibt die tatsächliche Süßwasserentnahme aus den Reservoirs der Erde, aus dem Grundwasser, aus Quellen, Flüssen und Seen sowie Eisgletschern in Hochgebirgen.
Diese Entnahme an Süßwasser beträgt 4370 km³, also 4.370.000.000.000 m³ (4,3 Billionen) oder 4.370.000.000.000.000 Liter (4,3 Billiarden) pro Jahr.
Zugang zur Wassernutzung
Nun weist ein Artikel des Presseportals Welt.de auf folgende Tatsache hin.
„900 Millionen Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Wasser. Die Gefahr neuer Kriege verschärft sich damit im Kampf um Ressourcen drastisch. Gleichzeitig verschärfen Konzerne die Lage, mit ihren Anstrengungen Wasserquellen zu privatisieren.“
(https://www.welt.de/wissenschaft/umwelt/article114678603/Der-brutale-Wettlauf-um-die-Trinkwasserquellen.html — Veröffentlicht am 22.03.2013)
Wird also die oben erläuterte Süßwasserentnahme aus dem Reservoir der Erde durch eine Bevölkerung von ungefähr 7 Milliarden auf weitere 900 Millionen Menschen übertragen, resultiert daraus ein zusätzlicher Bedarf in Höhe von 560 km³ oder von 560.000.000.000.000 Litern. Die jährliche Wasserentnahme würde auf 4930 km³ steigen. Wie ebenso bereits ausgeführt liegt der Wert der sogenannten Welterschöpfung bezüglich der Wasserentnahme bereits bei 4000 km³. Ein weiteres Wachstum der Weltbevölkerung auf über 10 Milliarden Bewohner wird bis zum Jahr 2050 prognostiziert. Damit könnte die jährliche Süßwasserentnahme auf über 6000 km³ steigen. Der Ausweg aus dieser Situation kann bei allen Sparbemühungen nur in der Meerwasserentsalzung liegen. Da mit dem Klimawandel sich auch die Wüstenbildung verstärkt und weniger Eisgletscher in den Hochgebirgen zur Abnahme von Reservoirs führen, wird die Rolle der Meerwasserentsalzung in der Zukunft noch offensichtlicher.
Technologie zur Meerwasserentsalzung
Leider gibt es ein Problem. Die Meerwasserentsalzung erfordert einen hohen Energieeinsatz. Gerade in den Wüstenländern der arabischen Welt nutzen entsprechende Anlagen die fossilen Energieträger der Region. Ein ausreichendes Angebot von Wasser für alle Menschen kollidiert also mit den Klimazielen, die nur durch den Abbau des Kohlendioxidausstosses zu erreichen sind. Der Konflikt kann aufgelöst werden, wenn Meerwasserentsalzung zukünftig auf der Nutzung Erneuerbarer Energien beruht. Aber wieviel Energie wird benötigt und welche Kosten entstehen?
Dabei wird an dieser Stelle nicht auf die verschiedenen Verfahren zur Meerwasserentsalzung eingegangen, sondern wir nähern uns der Thematik mit einer ausgewählten Technologie.
Die Meerwasserentsalzung durch Umkehrosmose (Wikipedia, 01.03.2019) produziert Süßwasser aktuell zu Kosten von bis zu 80 US-Cent pro Kubikmeter. Eine zukünftige Senkung auf 40 bis 50 US-Cent wird als realistisch eingeschätzt. Der zusätzliche Bedarf für Regionen ohne ausreichenden Zugriff auf Süßwasser wurde oben mit 560.000.000.000 m³ pro Jahr beziffert. Eine zukünftige Deckung dieses Bedarfes durch Meerwasserentsalzung würde also jährlich 224 Milliarden Dollar bis 280 Milliarden Dollar erfordern.
Der Aufwand resultiert insbesondere aus den Kosten der benötigten Energie und den Kosten aus der Abschreibung der dazu benötigten Anlageninvestitionen. Deshalb vertiefen wir diese Kosten noch einmal aus zwei Richtungen.
Energie für die Meerwasserentsalzung
Zuerst überschlagen wir die benötigte Energie und die folgenden gesamten Erzeugungskosten, um Wassermangel weltweit durch Meerwasserentsalzung zu beseitigen. Während bisherige großtechnische Verfahren einige zehn Kilowattstunden Energie pro Kubikmeter Wasser einsetzten, benötigen moderne Verfahren nur noch fünf Kilowattstunden je Kubikmeter. Aktuelle Entwicklungen deuten auf eine weitere Senkung bis zu einer Kilowattstunde je Kubikmeter hin.
Der genannte Zusatzbedarf an Wasser in Höhe von 560 km³ führt mit einem angenommen Wert von durchschnittlich drei Kilowattstunden je Kubikmeter bei einer weltweiten Umstellung auf moderne Entsalzungsverfahren in den nächsten Jahrzehnten zu einem jährlichen Energieeinsatz von ungefähr 1.700 TWh (Terrawattstunden). Der gesamte Endenergiebedarf der Menschheit wird heute mit einem Wert zwischen 150.000 und 200.000 TWh beziffert. Der jährliche Endenergiebedarf in Deutschland beträgt 2.500 TWh. Somit reicht der gesamte Energieeinsatz in Deutschland also, um durch Meerwasserentsalzung den Wassermangel der Welt zu decken. Der weltweite Energiebedarf würde nur um ungefähr ein Prozent steigen!
Die Stromerzeugungskosten mit Erneuerbaren Energien werden für das Jahr 2030 bei Sonnen‑, Wind‑, Gezeiten- oder Wellenenergie je nach Anlagenart und Installationsort zwischen 5 und 15 Cent je Kilowattstunde prognostiziert. Mit dem Mittelwert dieses Korridors in Höhe von 10 Cent je Kilowattstunde führt der jährliche Energiebedarf von 1.700 TWh zu Kosten von 170 Milliarden Euro Erzeugungskosten.
Investitionen in die Meerwasserentsalzung
Nun wollen wir die notwendigen Investitionen am Beispiel aktuell in Betrieb genommener Anlagen hochrechnen.
Israel ist Vorreiter bei der breiten Nutzung der Meerwasserentsalzung. Das Land besitzt derzeit fünf der weltweit zwölf größten Entsalzungsanlagen und beabsichtigt bis zum Jahre 2020 die gesamte Trinkwasserversorgung der Bevölkerung mit neuen Anlagen abzusichern. Das Nachrichtenportal “Arutz Scheva” berichtet im Jahre 2010 zur Inbetriebnahme einer neuen Anlage, dass deren Betrieb jährlich rund 127 Millionen Kubikmeter Wasser liefert – mehr als zehn Prozent des israelischen Bedarfs. Sie funktioniert mit Hilfe der Umkehrosmose und kostete rund 400 Millionen Dollar.
Mit einer Investition in Höhe von 400 Millionen Dollar entsalzt diese Anlage für die Bevölkerung Israels jährlich 0,127 km³ Wasser. Bei linearer Skalierung erfordert die Meerwasserentsalzung von einem Kubikkilometer eine Investition von über 3 Milliarden Dollar. Schlussendlich folgt daraus für 560 km³ weltweiten Zusatzbedarf an Wasser eine Investition von 1680 Milliarden Dollar.
Mit der Annahme, dass diese Investitionen über einen Zeitraum von 15 Jahren getätigt und gleichzeitig auch über 15 Jahre abgeschrieben werden, resultieren aus der ermittelten Höhe des gesamten Investitionsbedarfes jährliche Kosten in der Größenordnung von 100 Millarden Dollar.
Dies Summe der abgeschätzten jährlichen Energiekosten in Höhe von 170 Milliarden Dollar zuzüglich der jährlichen Kosten aus Investition und zugehöriger Abschreibung beträgt somit 270 Milliarden Dollar jährlich. Wir erhalten wiederum den schon oben genannten Wert von 50 Cent Kosten je Kubikmeter entsalztes Wasser.
Lassen sie uns auf diese Zahl später zurückkommen. Vorher sollen aber auch die mit der Meerwasserentsalzung verbundenen Probleme nicht verschwiegen werden.
Kein Fortschritt ohne Tücken
Zwar gelangt die Menschheit mit einer zunehmenden Anzahl von Anlagen an frisches Trinkwasser, doch richtig umweltfreundlich ist die Entsalzung noch nicht.
„Durch das Absaugen des Meerwassers werden Fische, Plankton und andere Organismen in die Anlage geschleust, die dort im Filtersystem verenden. Des Weiteren werden die Unreinheiten, die von den Wassermolekülen getrennt werden, zurück ins Meer geleitet. Dieses Abwasser hat einen sehr hohen Salzgehalt, sodass Tier- und Pflanzenwelt im Umfeld der Anlage nachhaltig beeinflusst werden.“
http://www.3sat.de, 07. September 2015, Meerwasserentsalzung — Technologie mit Tücken
Trotz aller Sparbemühungen bei der Wassernutzung, der Erschließung neuer Wasserreservoirs in tiefen Erdschichten, der Nutzung von auf dem Wasser schwimmenden Eisbergen sowie der Regeneration von Wasser, ist die Meerwasserentsalzung im Hinblick auf die weiterhin steigende Weltbevölkerung alternativlos. Insofern sind umweltfreundlichere Methoden zur Meerwasserentsalzung zu entwickeln.
Der oben genannte Artikel auf 3sat.de führt dazu weiter aus:
„Beispielsweise spezialisiert sich ein Startup-Unternehmen der TU Berlin auf die Reinigung des Meerwassers, noch bevor es entsalzt wird. Durch mangelnde Vorreinigung des Wassers verstopfen Algen und Schmutz die Anlagen. Akvolution, wie sich das Unternehmen nennt, entwickelte eine Technologie, bei der durch einen Luftfilter Algen an Luftblasen gebunden werden, anschließend wird das Wasser nochmals durch Keramikfilter gereinigt. So fließt das Wasser gesäubert in die Entsalzungsanlage. Da die ersten Tests erfolgreich waren, darf sich die Technologie schon bald in den Golfstaaten beweisen. Akvolution verspricht hierbei 20% niedrigere Betriebskosten und einen signifikant niedrigeren Energieverbrauch gegenüber traditionellen Technologien.“
Die Forscher und natürlich auch die Menschenrechtsorganisationen hoffen, dass sich diese und weitere Methoden der Entsalzung bewähren. Fakt ist, dass immer mehr Länder von der Meerwasserentsalzung abhängig sind, da das Grundwasser immer knapper wird.
Querdenken zur Finanzierung der Meerwasserentsalzung
Kommen wir nun zu den abgeschätzten, jährlichen Kosten in Höhe von 270 Milliarden Dollar für die Meerwasserentsalzung zur Deckung des Wasserzusatzbedarfes mit 560 Kubikkilometern zurück.
Bei einer weltweiten Betrachtung relativieren sich solche Summen schnell. Deshalb unternehmen wir abschließend einen kleinen Ausflug in eine unerwartete Richtung. Folgende Grafik stellt die Rüstungsausgaben der führenden Industrieländer im Jahre 2017 dar.
Dabei springt sofort der exorbitante Vorsprung der USA bei den Rüstungsausgaben mit 610 Milliarden Dollar pro Jahr gegenüber dem zweiten Platz China mit 230 Milliarden Dollar auf. Würde nun in einem fiktiven Szenario die USA auf 270 Milliarden ihrer jährlichen Rüstungsausgeben verzichten, verblieben immer noch 340 Milliarden und damit weiterhin eine deutliche Überlegenheit zu den anderen Ländern.
In der Folge wären aber der Wassermangel in der Welt und damit vielfältige Ursachen für Kriege beseitigt. Der Bedarf an Rüstungsausgaben würde wahrscheinlich sinken, womit die Ausgaben auch volkswirtschaftlich sinnvoll für das investierende Land wären.
Könnte dies nicht eine schöne neue Welt sein oder bin ich ein hoffnungsloser Idealist?
Auf alle Fälle lohnt sich gelegentlich der Blick auf die Fakten und deren Kombination im neuen Licht.
Andreas Kießling, Leimen, 09. März 2019
Vom tiefen Sinn, Glaubensgrundsätze zu hinterfragen, handelt u.a. der Beitrag. M.E. auch eine Grundsatzfrage der gesamtgesellschaftlichen Entwicklung, wenn sich doch eine dringend benötigte Entwicklung an Demokratie einstellen soll. Wer an alten Glaubensgrundsätzen festhält, bringt Stillstand und gefährdet das Ganze. Die Gegenwart zeigt das eindrucksvoll. Ein großartigem Artikel, der auch offen für mehr Mut plädiert, althergebrachte Vorstellungen oder angeblich “Feststehendes” zu hinterfragen. Potenzial und Fortschritt kann sich nur entfalten, wo man alte Pfade verlässt oder sich der Manipulation des Scheinbaren (oder Mächtigen) entzieht.
In Zeiten von Dürre und Hitze, habe ich sehr schnell fatalistische Gedanken und verliere Lebensmut. Der Artikel hat mir gerade echt den Abend gerettet, auch mal Licht zu sehen, statt immer nur den Schatten. Liebe Dank
Es freut mich, wenn ich etwas Hoffnung vermitteln konnte. Gern geschehen.