Wir sammeln Kilowattstunden

Nachdem ich letzte Woche eine Investition in ein eigenes Balkonkraftwerk mit dem Erwerb von Aktien einer Solar- und Windparkfirma in Bezug auf „Zusätzlich erneuerbar erzeugte Kilowattstunden pro investiertem Euro“ verglichen habe (Die Aktie hat 3:1 gewonnen), möchte ich heute mehrere in diesem Bereich tätige Aktiengesellschaften mit Blick auf genau diese Kennzahl vergleichen. Denn eine Grundregel des Investierens in Aktien lautet: Kaufe nie nur eine Firma, sondern immer mehrere, um Dein Risiko zu streuen!
Achtung: Diese Analyse stellt keine Anlageberatung oder Empfehlung dar. Die Zahlen wurden nach bestem Wissen und Gewissen aus öffentlich zugänglichen Quellen entnommen. Alle zur Verfügung gestellten Informationen (alle Gedanken, Prognosen, Kommentare, Hinweise, Ratschläge etc.) dienen allein der Bildung und der privaten Unterhaltung.

Neben der letzte Woche besprochenen Encavis schaue ich mir zwei Unternehmen aus UK von ähnlicher Größe (etwa 3000GWh/a Stromerzeugung und 3 Millarden Euro bzw. Pfund Börsenwert) an, und dazu noch drei größere Solar- und Windparkbetreiber aus den USA.

  • Encavis wird 2022 mit eigenen Anlagen etwas mehr als 3000GWh Strom produzieren und verkaufen. Von dem Geld, welchen von den Verkaufserlösen nach Abzug aller Kosten übrig bleibt (meist CAFD, „Cash Available For Distribution“ genannt), wird nur etwa 10% als Dividende an die Aktionäre ausgeschüttet. Der Rest steht für neue Investments, also den Erwerb neuer Stromerzeugungsanlagen zur Verfügung. Wenn das Geld nicht reicht, vollzieht die Encavis kleine Kapitalerhöhungen (die Aktienanzahl wächst weniger als 3% im Jahr).
    Auf diese Weise hat die Encavis zwischen 2016 und 2021 pro Jahr im Durchschnitt 324GWh pro Jahr mit (im Vorjahr) zugebauten Anlagen erzeugt.
  • Greencoat aus UK betreibt On- und Offshore Windparks, die dieses Jahr auch knapp 3000GWh Strom erzeugen werden. Greencoat schüttet vom CAFD etwa 70% an die Aktionäre aus, und finanziert den Kauf neuer Anlagen primär aus Kapitalerhöhungen. Seit 2016 hat Greencoat es geschafft, jedes Jahr 30% neue Aktien an Aktionäre zu verkaufen. So wurden zwischen 2016 und 2021 im Durchschnitt 395GWh pro Jahr mit (im Vorjahr) zugebauten Anlagen erzeugt.
  • Die TRIG mit Wind-und Solarparks in vielen Ländern Europas finanziert Investitionen in neue Anlagen ebenfalls überwiegend aus Kapitalerhöhungen von 20% neuer Aktien jedes Jahr. So erzeugt sie zwischen 2016 und 2021 im Durchschnitt 531GWh pro Jahr mit (im Vorjahr) zugebauten Anlagen.
  • Aus den USA habe ich mir die Geschäftsberichte und Ergebnispräsentationen von Atlantica, Clearway und Nextera Energy Partners angeschaut. Alle sind Ausgründungen größerer Energieversorger, welche diesen fertig gebaute Solar- und Windparks abkaufen, dann betreiben und den so erzeugten Strom verkaufen. Die Spanne reicht von 5000GWh (Atlantica) bis 20.000GWh (Nextera Energy Partners) im Jahr. Das CAFD fließt primär in Dividenden, der Rest – ergänzt um nicht ganz unerhebliche Erlöse aus regelmäßigen Kapitalerhöhungen – steht für Neuinvestitionen zu Verfügung. Ziele für die Investitionen stehen durch Bestand oder Neubau der größeren Muttergesellschaften typischerweise mehr als ausreichend zur Verfügung.

Kaufe ich eine Aktie, kaufe ich einen Anteil einer Firma und ihren Betriebsmitteln. Für die Kennzahl „Zusätzlich erneuerbar erzeugte Kilowattstunden pro investiertem Euro“ kann ich nur die zusätzlichen GWh zählen, die aus dem mit diesen Betriebsmitteln verdienten Geld (CAFD) möglich wurden. Dabei tue ich so, als wenn ich von ausgeschütteten Dividenden gleich neue Aktien kaufe, das Geld fließt also zurück in meinen „Betriebsmittel“-Topf. Zusätzliche GWh, die mit Geld aus Kapitalerhöhungen erwirtschaftet wurden, muß ich herausrechnen, denn das Geld für diese haben ja andere Aktionäre als ich gegeben.

So ergibt sich folgende Tabelle:

Fünf Solar- und Windparkbetreiber im Vergleich

Man kann erkennen, daß die zusätzlichen Gigawattstunden bei Herausrechnung von aus Kapitalerhöhungen finanzierten Investitionen teilweise deutlich reduziert werden müssen, bei Greencoat zB von 395GWh auf nur noch 97GWh.

Im Ergebnis „Zusätzliche KWh nur aus CAFD pro (in Aktien) investiertem $/€/GBP über 25 Jahre“ kommen überraschend unterschiedliche Werte heraus, zwischen 9 und 35 Kilowattstunden. Diese Unterschiede sind zum Teil darauf zurückzuführen, daß die Unternehmen stark unterschiedlich viel Geld für neue Anlagen bezahlen. So kauft zB die Nextera Energy Partners (NEP) ihrer Mutter Anlagen sehr günstig ab, um den erzeugten Strom wiederum dieser Mutter dann sehr günstig zu verkaufen. Da meine Kennzahl „Neue KWh pro Dollar“ zählt, erreicht die NEP ein gutes Ergebnis. Eine Greencoat kauft Anlagen zum vollen Wert (incl. Schulden) und bekommt daher vergleichsweise wenig KWh pro Pfund. Andere lassen die Schulden zunächst in Tochtergesellschaften stehen und tilgen diese dann über eine gewisse Laufzeit, was zwar jedes Jahr das CAFD verringert, dafür aber im Folgejahr mehr KWh from Euro oder Dollar liefert.

Wieder was gelernt: So richtig lassen sich Solar- und Windparkbetreiber im Hinblick auf „Zusätzlich erneuerbar erzeugte Kilowattstunden pro investiertem Euro“ nicht vergleichen, weil das Firmendesign zu unterschiedlich ist. Aber ein Ergebnis läßt sich doch festhalten: Alle untersuchten Firmen liefern davon mindestens soviel wie ein Balkonkraftwerk, und meist bis zu Faktor 3 mehr.

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Balkonkraftwerk versus Windparkaktie

Sechs Jahre nichts geschrieben, obwohl sich auf dem Energiemarkt in der Zeit ganz viel getan hat: So enthält der deutsche Stromproduktionsmix nicht mehr 26% Erneuerbare sondern 45%, und der Preis für eine Tonne CO2 im EU Emissionshandel beträgt 80€ statt 7€. Höchste Zeit, mal wieder etwas zu rechnen!

Wie in vielen der alten Beiträge soll es auch heute darum gehen, auf welche Weise ich mit einem investierten Euro möglichst viel CO2-Emissionen einspare. Dazu möchte ich den „Erneuerbare KWh Return-on-Investment“ eines Balkonkraftwerks mit der Beteiligung an einer im Bereich der Erneuerbaren Energieerzeugung agierenden Aktiengesellschaft vergleichen:

  • Ein Balkonkraftwerk bis zu 600 Watt Leistung kann ich nach Anmeldung bei meinem örtlichen Netzbetreiber (zB dem Stadtwerk) einfach in die Steckdose stecken. Der von der Solaranlage gelieferte Strom verdrängt bei enstprechendem Verbrauch Strom, den ich sonst vom Stromversorger bezogen hätte. 600 Watt bedeuten üblicherweise zwei je knapp 2qm große Module, die ich zB senkrecht am Balkongeländer anbringen kann.

  • Die nach erneuerbar erzeugten Kilowattstunden größte deutsche Aktiengesellschaft ist die Encavis AG. Diese betreibt eigene Wind- und Solarparks in Deutschland und dem europäischen Ausland. Im Jahr 2021 wurden 2755 GWh Strom erzeugt, zwei Drittel davon mit Solar, ein Drittel mit Wind. Daneben gibt es Parks, die Encavis betreibt aber nicht besitzt. Diese rechne ich für meinen heutigen Vergleich nicht mit.
Encavis, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons

Legen wir los! Ein Balkonkraftwerk mit 600 Watt kann zum Beispiel bei priwatt für 1079€ erworben werden. Montiere ich je ein Modul senkrecht an die Sturzgitter meiner Schlafzimmerfenster mit Süd-West-Ausrichtung, kann ich laut Ertragsrechner mit 444 KWh Strom pro Jahr rechnen. priwatt gibt 25 Jahre Ertragsgarantie, also kann ich 11.100 KWh erwarten, oder 10,3 KWh pro heute investiertem Euro.

Für 1079€ könnte ich auch 55 Encavis Aktien kaufen, womit ich dann 0,0000342% der Gesellschaft besäße: Mein Anteil an den existierenden Wind- und Solarparks und – ganz wichtig – der Organisation, die den so produzierten Strom verkauft und mit einem Teil der Gewinne neue, zusätzliche Windräder und Solarparks kauft. Denn ich bin ja nicht an den bereits existierenden Parks interessiert (meinen Anteil daran kaufe ich ja nur jemand anderem ab, wenn ich eine Aktie kaufe), sondern an den von einer profitablen Firma zusätzlich an das Stromnetz angeschlossenen Erzeugungseinheiten. Nur diese zusätzlichen Einheiten verdrängen weitere Kohlekraftwerke und zahlen somit auf meine „Erneuerbare KWh Return-on-Investment“ ein.


Envacis hat über die letzten fünf Jahre pro Jahr im Durchschnitt 294 MW neue Anlagen in Betrieb genommen, wie zum Beispiel 2021 den 300 MW Solarpark Talayuela in Spanien. Dieses Erweiterungstempo nimmt sich die Firma auch für die nächsten Jahre vor. In den letzten Jahren hat Encavis aus einem MW Zubau im Jahr darauf durchschnittlich 1385 MWh Strom erzeugt, wir können also über 25 Jahre (wie beim Balkonkraftwerk) hier 25 * 25 / 2 * 0,294 * 1385 = 127.017 GWh durch Zubau erzeugte Energie erwarten. Davon gehören mir 0,0000342%, oder 40,29 KWh pro investiertem Euro. Wahrscheinlich über 25 Jahr sogar mehr, weil ich Dividenden in neue Anteile investieren könnte, und eine in Zukunft größere Firma auch mehr als 294 MW pro Jahr zubauen würde.
(Hinweis vom 1. Dezember 2022: Eine detailliertere Nachrechnung – siehe nächsten Artikel – ergibt bei einem Aktienkurs von 20€ knapp 30 KWh pro investiertem Euro)

Ergebnis: Der Erwerb von Anteilen an einer Firma, die so profitabel arbeitet, daß sie jedes Jahr neue Windräder und Solarparks kaufen und betreiben kann, bringt mindestens Faktor 3 so viele zusätzlich erneuerbar erzeugte Kilowattstunden als der Erwerb eines Balkonkraftwerks.

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CO2 Bilanz 2016

Meine CO2 Bilanz in 2016 hat sich wieder auf mehr als 14 Tonnen verschlechtert – hauptsächlich, weil ich dienstlich zweimal um die Welt geflogen bin. Gut daß ich von dem so verdienten Geld wieder in Energieeffizienzprojekte investieren konnte – meist bei bettervest.

Die dank Investitionen aus 2014 und 2015 in diesem Jahr ersparte Menge CO2 ist mit gut 20 Tonnen zum Glück größer als mein CO2 Fußabdruck. Und wenn ich bis zum Jahresende noch in weitere 4,1 Tonnen Ersparnis investiere, erreiche ich auch mein Ziel, im gleichen Jahr so viel zukünftige CO2 Ersparnis zu ermöglichen wie ich selbst erzeugt habe. Dann könnte ich dank der Investitionen aus 2014-2016 für das Jahr 2017 schon mit 20+14=34 Tonnen erspartem CO2 rechnen.

CO2 Bilanz 2016 14,06 Tonnen
…davon privat verursacht 1,72 Tonnen
…davon dienstlich verursacht 12,34 Tonnen
CO2 Ersparnis in 2016 aus Effizienzprojekten 2014+2015 20,36 Tonnen
Zukünftige CO2 Ersparnis pro Jahr Effizienzprojekte 2016 (Ziel 14,06 Tonnen) 9,96 Tonnen

Das schöne an dieser Kompensationsmethode ist, dass jede Investition ja nicht nur für ein Jahr, sondern viele Jahre in der Zukunft wirkt. Die kumulierte Ersparnis wird mit der Zeit immer größer als der kumulierte CO2-Fussabdruck, siehe folgendes Bild (2017 und 2018 gleichen Fussabdruck und Neuinvestitionen angenommen wie 2016):

Eine Kompensation (zB bei atmosfair) der 14,04 Tonnen aus 2016 hätte übrigens 324€ gekostet. Oder – anders herum gerechnet – der Kompensationswert meiner Investitionen aus 2014+2015 erhöht die tatsächliche finanzielle Rendite meiner Energieeffizienzinvestitionen von 2,5% (nach Steuern und Zahlungsverzug bei zwei Projekten – schon nicht schlecht im aktuellen Zinsumfeld) auf 3,5%.

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Schwungradbeschleunigung

Ich wünsche allen Lesern dieses Blogs ein frohes neues Jahr! Neujahr ist eine gute Gelegenheit Bilanz zu ziehen: Vor einem Jahr hatte ich meine CO2-Bilanz für 2014 aufgestellt: 14 Tonnen habe ich für Wohnen und Mobilität erzeugt, davon 13 Tonnen dienstlich und durch einen USA-Urlaub verursacht.

Dieses Jahr nun lag ich bei 10,5 Tonnen CO2, davon neun Tonnen dienstlich verursacht.

Die neun dienstlichen Tonnen sind angefallen, während ich Geld verdient habe. Wenn ich nun einen Teil dieses Geldes einsetzen möchte, die neun Tonnen oder mehr an anderer Stelle wieder einzusparen, was wäre die effizienteste Methode?

Vor einem Jahr habe ich argumentiert, dass eine Investition in Energieeffizienz-massnahmen wie LED Beleuchtung oder Blockheizkraftwerke einen besseren „Gespartes CO2 pro eingesetztem Euro“-Faktor bieten als sich eine Solaranlage aufs Dach zu setzen (172€/Tonne) oder ein neues Elektroauto zu kaufen (5000€/Tonne).

Folgerichtig habe ich 2015 wieder in diverse Energieeffizienzprojekte bei bettervest investiert, mit einem durchschnittlichen „Euro pro über 20 Jahre eingespartes CO2“-Erwartungswert von 90,7€/Tonne. Mit 950€ Effizienzinvestionen hätte ich also bereits meinen CO2-Fußabdruck 2015 durch zukünftig erwartete Einsparungen kompensiert. Gut, aber rechnen wir als Gegenprobe auch die Rückschau: Ich hatte ja im Jahr 2014 bereits in erste Projekte investiert: War die im Jahr 2015 erzielte CO2-Einsparung aus diesen Projekten höher als mein eigener CO2-Fußabdruck im gleichen Jahr? Ganz knapp ja: 12,2 Tonnen Einsparungen in 2015 verglichen mit meinen Fußabdruck von 10,5 Tonnen. Und auch ohne Neuinvestitionen würden diese 12,2 Tonnen in 2016 wieder gespart. Und 2017 auch, und…

Einmal getätigte Energieeffizienzinvestitionen lassen also mein CO2-Minimierungsschwungrad immer schneller drehen:

  • Ich investiere im Jahr 2014 einen Teil meines verdienten Geldes in Energieeffizienzprojekte, um meine maßgeblich durch den Job bestimmten CO2 Emissionen auszugleichen
  • Durch diese Projekte wird (umgerechnet auf mein Investment) im Folgejahr 2015 bereits etwas mehr CO2 gespart, als ich in dem Jahr erzeuge. Die Beschleunigungskräfte (Ersparnis) sind höher als die Bremskräfte (Erzeugung) – das CO2-Minimierungsschwungrad beginnt sich zu drehen.
  • Das in 2015 neu erzeugte CO2 wird ja immer noch maßgeblich vom Job bestimmt, der allerdings auch Einkommen bringt, ich kann also wieder in neue Projekte investieren: Gleiche Bremskraft, aber zusätzliche Beschleunigung – das Schwungrad dreht schneller.
  • Gleichzeitig bringen auch die Projekte aus 2014 bereits Einkommen: Zins und Tilgung (ja – alle Projektpartner aus 2014 haben 2015 ihre Annuität gezahlt), die ich ebenfalls in neue Projekte investieren kann: Noch mehr Anschub für das Schwungrad
  • So dreht sich das CO2-Minimierungsschwungrad immer schneller!
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Ohne Netz aber mit doppeltem Boden

Update 27.06.15: Der erste Solarcontainer wurde über Bettervest erfolgreich finanziert und steht kurz vor der Auslieferung. Aktuell sucht die Plattform Greenvesting Investoren für einen zweiten Container. Gleiche technische Daten und Finanzierungskonditionen, ebenfalls Mali. Daher habe ich meinen Blogbeitrag entsprechend modifiziert.

Manchmal kommt mir das Wattrechnen ja wie eine Luxusbeschäftigung vor. Cloudspeicher oder Homeserver, Stromfressersuche im Haushalt – all das geht von einem rund um die Uhr zur Verfügung stehenden Netz aus – es muß halt erst einmal etwas da sein, bevor die Nutzung optimiert werden kann. Wobei „optimal“ niemals „Null Verbrauch“ bedeuten wird – zu wertvoll sind mir Dienste wie Kühlschrank, Licht, Computer usw.

Doch wo kommt der Strom für solche Dienste in Gemeinden ohne Netzanschluß her, zB in Afrika? Die effizienteste Lösung nach Kapitaleinsatz und Betriebskosten sind dort Dieselgeneratoren, die aktuell Strom für ca. 42 €-Cent die Kilowattstunde produzieren können. Vorteil: Das Verhältnis von Investitionskosten zu Betriebskosten ist nur 1:10. Nachteil: Die Betriebskosten folgen dem Dieselpreis, welcher über die nächsten Jahre (inbesondere vom aktuellen Niveau Anfang 2015) höchstwahrscheinlich weiter steigen wird. In Deutschland hat er das die letzten 15 Jahre mit im Durchschnitt 4% pro Jahr getan.

Nun liest man ja überall, daß die Gestehungskosten für Solarstrom in den letzten Jahren kräftig gefallen sind: Panel, Wechselrichter usw. seit 2006 um den Faktor Fünf, Speicher um den Faktor Drei. Trotzdem kostet ein Solarkraftwerk immer noch 8x so viel wie ein vergleichbares Dieselaggregat. Dafür sind über die Wartungskosten hinaus die Betriebskosten gleich Null. Stellt sich also die Frage, ob sich das ganze mit heutigen Preisen für autarken Solarstrom schon rechnet. Sowohl für Investoren wie auch für die Stromverbraucher.

Die Mobile Solarkraftwerke Afrika GmbH und Co. KG möchte Solarkraftwerke in Afrika betreiben. Der erste Container für Mourdiah in Mali wurde bereits über Bettervest finanziert. Greenvesting sucht gerade Investoren für einen zweiten Solarcontainer in Konna (ebenfalls in Mali). Die Investition wird mit 9% verzinst über sieben Jahre getilgt. Der Betreiber erwartet, daß das Solarkraftwerk 46.477 KWh Strom pro Jahr produziert.

Schauen wir uns die Kennzahlen im Zeitverlauf an (auf die Grafik klicken für größere Version):

Die Grafik zeigt die jährlichen Aufwände für 46.477 KWh pro Jahr autark erzeugten Strom, als „was wäre wenn“ Szenario zehn Jahre zurück und zwanzig Jahre in die Zukunft. In Blau die Kosten für einen Dieselgenerator, in dunkelgelb die Kosten des Solarcontainers. Das Dorf in Mali zahlt die ersten zehn Jahre 24.000€ inkl. Wartungskosten an die Projektgesellschaft. Dieser Preis erlaubt, über neun Jahre die Annuitäten an die Crowd-Investoren auszuzahlen (grüne Balken). Nach dem zehnten Jahr ist der Container abgeschrieben. Bis zum Ende seiner Lebensdauer fallen für die Nutzer nur noch Wartungskosten an. Die dunkelgelben Balken für die Vergangenheit spiegeln die Preisentwicklung für Panels und Batterien im Container (mit 50% der Systemkosten angenommen). Es ist zu erkennen, daß:

  • Erst in 2015 die Solarkosten in „Sichtweite“ des vergleichbaren Dieselpreises für das erste Betriebsjahr kommen.
  • Für die ersten zehn Jahre gerechnet, liegen Diesel- und Solarkosten gleichauf (bettervest nimmt einen etwas höheren Dieselpreis an und kommt auf einen leichten Vorteil für Solar).
  • Der große Sprung kommt in Jahr 11: Ab dann 4.000€ Wartungskosten (4% Steigerung pro Jahr) statt 30.000€ Dieselkosten – da könnten die Einsparungen schon nach vier Jahren einen weiteren Container finanzieren, der ab dem ersten Jahr (2030) für die Wartungskosten von dann 9cent/KWh Strom erzeugt.

Das ist der im Titel angesprochene „Doppelte Boden“: 1. Heutige Kosten für netzautarken Solarstrom in Afrika sind weit genug gefallen, daß die Annuität an Investoren und Betriebsgesellschaft über zehn Jahre komfortabel aus erspartem Diesel gezahlt werden kann. 2. Ab dem elften Jahr fallen nur noch Wartungskosten an.

Postscriptum: In Deutschland rechnet sich das Szenario „Autark mit Solarstrom“ noch nicht: Die Linie „Netzstrompreis Deutschland“ (aktuell ca. 30cent/KWh) schneidet die dunkelgelben Balken (die für deutsche Sonnenverhältnisse auch noch verdoppelt werden müßten) noch lange nicht – aber wer weiß wie das Bild in zehn Jahren aussieht?

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Minimierungsmaximierung

Wenn ich CO2-Einsparung auslösen möchte, kann ich etwas tun (mit dem Fahrrad statt mit dem Auto zur Arbeit fahren) oder in etwas investieren (eine kaputte konventionelle Glühlampe durch eine LED-Lampe ersetzen). Durch sparsameres Verhalten hätte ich in 2014 maximal 14 Tonnen CO2 weniger erzeugen können – 14 Tonnen war mein persönlicher CO2-Fußabdruck für Strom, Heizen und Transport. Ohne Dienstreisen und USA-Urlaub hätte ich diesen Abdruck auf etwa eine Tonne senken, also 13 Tonnen einsparen können.

Aber warum den Wirkradius für CO2-Einsparung nicht größer ziehen? Ich kann ja auch in Einsparprojekte außerhalb meines persönlichen Fußabdrucks investieren. Nur: Welche Investionen lohnen sich? Wo bekomme ich die höchste CO2-Ersparnis pro investiertem Euro?

Fangen wir zunächst mit ein paar Projekten an, die meinen persönlichen Fußabdruck optimieren könnten:

  • Eine Photovoltaikanlage auf meinem Dach installieren. 1600€ Investion pro KWp, nach gut drei Jahren ist die graue Energie wieder drin. Die verbleibenden 17 Jahre der erwarteten Lebensdauer erwirtschaftet die Anlage durch Verdrängung deutschen-Strommix-Stroms 9,3 Tonnen CO2 Ersparnis pro KWp. Also 172€ Invest pro ersparte Tonne CO2
  • Eine 40 Watt Glühbirne durch eine 8 Watt LED Lampe ersetzen. Über 20 Jahre 350kg CO2-Einparung. 26€ Invest (für drei solcher Lampen) pro ersparte Tonne CO2.
  • Mein Auto durch ein Elektroauto, wie zB den BMW I3, ersetzen, der nur mit 100% regenerativ erzeugtem Strom betankt würde. Ersetzt über 10 Jahre mit je 15.000km meine derzeitigen 121g/km CO2 aus Dieselverbrennung. Allerdings braucht es fast sieben Jahre, die zur Produktionen eingesetzte graue Energie wieder einzufahren. Bleiben drei Jahre für den CO2-ROI: 5000€ pro ersparte Tonne CO2. Kaufe ich einen Tesla, bräuchte ich schon länger als 10 Jahre, um allein die graue Energie (anhand des Fahrzeuggewichts aus gleicher Quelle wie oben hochgerechnet) wieder einzufahren. ROI wäre negativ…

Die Ergebnisse sind also klar: Alle Lampen durch LEDs ersetzen ist auch aus CO2-Sicht gut eingesetztes Geld, aber das Einsparpotential auf die Anzahl Lampen bei mir zu Hause beschränkt. Die CO2-Sparwirkung pro investiertem Euro eines Elektroautos ist 20x schlechter. Und die PV-Anlage? 172€/Tonne als Benchmark. Wäre es nicht besser, CO2-Emissionshandelzertifikate zu kaufen und zu löschen? Oder in PV-Anlagen, Windräder, Energieeffizienzmaßnahmen anderswo zu investieren?

Schauen wir uns mal ein paar Beispiele an:

  • Ein EU Emmissionshandelszertifikat (European Emission Allowances (EUA)) zu löschen kostet derzeit knapp 7€/Tonne CO2. Das ist zwar keine echte Einsparung, entzieht aber dem Gesamtsystem das Recht, eine Tonne CO2 zu erzeugen. In einem idealen Markt führen weniger Rechte zu steigenden Preisen für diese Zertifikate, was Effizienzmaßnahmen und damit echte Einsparungen motiviert
  • Direkt in ein Energieeffizienzprojekt investieren, wie zum Beispiel über Bettervest angeboten. Dort gibt es im wesentlichen zwei Typen: Beleuchtungsprojekte (LED) mit einer durchschnittlichen CO2 „Rendite“ von 69€/Tonne CO2, und Kraft-Wärme-Kopplungsprojekte (BHKW) mit 60€/Tonne CO2 (jeweils über 20 Jahre Lebensdauer, also Wirksamkeit des Investments, gerechnet). Es gibt natürlich ein Ausfallrisiko des Darlehensnehmers, im Normalfall allerdings bekommt der Investor jedes Jahr Tilgung und sogar Zins zurück, die er wieder in neue Effizienzprojekte investieren kann.Schon mal besser als die eigene PV-Anlage auf dem Dach. Ganz zu schweigen vom Elektroauto.
  • Ein Investment in eine Erzeugungsanlage für erneuerbare Energien. Bei LeihDeinerUmweltGeld kann man sich an Bürgersolarparks oder Windrädern beteiligen. Ein Solarprojekt kostet dort 149€/Tonne CO2, wenig überraschend etwa die gleiche Zahl wie eine Anlage auf dem eigenen Dach. Ein Windrad allerdings kostet nur die Häfte: 68€ pro gesparter Tonne CO2.

Ergebnis: Wenn man sein persönliches Energiesparbudget bis zu einer sinnvollen Grenze ausgeschöpft hat, lohnt sich das Investment in CO2 Minderunsgprojekte außerhalb des persönlichen „Fußabdrucks“. Die meiste Minderung pro eingesetztem Euro bieten Effizienzprojekte im Bereich Beleuchtung, BHKWs und Windräder mit Kosten von 60-70€ pro Tonne eingesparten CO2. Alternativ kann man auch EU Emissionshandelszertifikate für 7€ pro Tonne löschen. Dann ist das Geld allerdings „weg“, während bei Investition in Effizienzprojekte mit hoher Wahrscheinlichkeit neben der Tilgung auch ein Zins zurückfließt, die beide wieder neu investiert werden können. Im Idealfall lohnt sich das Investment also nicht nur aus Sicht maximaler CO2-Einsparung, sondern auch finanziell.

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Energiesparshopping

Am 15.12.2013 wurden allein bei amazon.de 4,6 Millionen Dinge bestellt. Einiges davon sicherlich digital als Download geliefert – viele dieser Bestellungen haben sich aber als Paket auf den Weg zum Kunden gemacht. Nun fragt sich der Wattrechner: Ist diese Paketverteilung energieeffizienter als die Dinge ganz traditionell im Laden einzukaufen?

Schauen wir auf mein eigenes Einkaufsverhalten. Im Jahr 2013 hab ich 39 „anfaßbare“ Dinge bestellt – guter Durchschnitt für die Jahre 2009 – 2014. Meistens Bücher, Elektronik, oder Kleidung. Im Mittel knapp zwei Dinge pro Paket, also 20 Pakete pro Jahr. Ohne Versandhandel hätte ich diese Waren am ehesten in der 10km von meinem Wohnort entfernten Innenstadt gekauft.

Zum Vergleich der Energieeffizienz können wir in diesem Fall statt mit KWh auch mit erzeugtem CO2 rechnen, da wir ja zwei Arten von Transport vergleichen: Käufer fährt zu Ding oder Ding wird zu Käufer geliefert. Fahre ich 20 mal in Stadt und zurück mit Bus und U-Bahn, dann erzeuge ich 1,5kg CO2 (73g pro Personenkilometer im ÖPNV).

Wie viel CO2 erzeugt die Verteilung von 20 beim Versandhandel bestellten Paketen? Die Studie „Carbon Auditing the ‘Last Mile’: Modelling the Environmental Impacts of Conventional and Online Non-food Shopping“ kommt im Durchschnitt auf 181 Gramm pro Paket. Inklusive einem eingerechneten Prozentsatz für „Nicht angetroffen“ Nichtlieferungen und Rücksendungen. In Großstädten eher 100 Gramm, auf dem Land eher 500 Gramm. Kann das sein? Die Studie rechnet für Großstädte mit 110 Paketen pro 40 Kilometer-Runde. Beim Einkauf in der Stadt fahre ich 20km für ein „Paket“ (mit zwei Dingen drin).  Die 5-mal bessere CO2-Bilanz pro Kilometer von Bus und Bahn im Vergleich zum Kleintransporter im Stadtverkehr macht der Transporter dadurch mehr als wett, daß er pro Paket nur knapp 400 Meter bewegt werden muß.

Ein überraschendes Ergebnis. Allerdings sind 20 x 1,3kg nicht erzeugtes CO2 gerade einmal 0,74% meiner privaten CO2-Bilanz aus 2014 – mehr klicken statt shoppen wird also meinen CO2-Fußabdruck in 2015 nicht entscheidend verringern.

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CO2-Überkompensation mit Energieeffizienz-Investitionen

Im Jahr 2014 war mein CO2-Fußabdruck für Wohnen und Mobilität sehr hoch: Sage und schreibe 14 Tonnen nur für mich alleine. Die anderen drei Mitglieder meines Haushalts kommen zusammen nur auf vier Tonnen. Zum Vergleich: Der Durchschnittsdeutsche verursacht fünf Tonnen CO2 für Wohnen und Mobilität.

Wo kommen meine 14 Tonnen her?

  • Zehn Tonnen allein sind durch meinen Beruf bedingt. 85% davon verursacht durch Flugreisen, davon zwei nach USA.  9% durch Heizung und Beleuchtung Büro, jeweils 3% von zusammen 12.500 Kilometer ÖPNV zur Arbeit und Bahnreisen
  • Knapp drei Tonnen habe ich durch einen USA Urlaub verbraten: Langer Flug, Mietwagen durch endlose Weiten, Motels – und unvergeßliche CO2-arme Momente wie der Sonnenaufgang beim Abstieg in den Grand Canyon (Bild rechts)
  • Nur eine Tonne ist „Alltag“: Strom und Wärme zu Hause, Private Auto- und Bahnfahrten

10 Tonnen CO2 erzeugt durch die Tätigkeit, die mir Geld einbringt. Und Eigentum verpflichtet – sollte ich da nicht einen Teil dieses Geldes zur Kompensation einsetzen? Also jemanden dafür bezahlen, daß an anderer Stelle die gleiche Menge CO2 eingespart wird? Atmosfair zB kann genau dokumentieren, wie sie für aktuell 23 Euro pro Tonne CO2 mit Hilfe diverser Projekte (wie zB effiziente Öfen) dieses CO2 an anderer Stelle wieder einsparen.

Für eine 1:1 Kompensation meines persönlichen CO2-Fußabdrucks müßte ich also 325€ einsetzen. Möchte ich nun nicht nur kompensieren, sondern tatsächlich CO2 Einsparung bewirken, sagen wir mit einem Hebel von 1:10, so geht diese Strategie allerdings schnell ins Geld.

Hier habe ich dieses Jahr eine interessante Alternative entdeckt: bettervest. Über die bettervest-Plattform kann man in Energieeffizienzprojekte investieren, wie zum Beispiel dem Austausch eines veralteten Heizsystems durch ein modernes Blockheizkraftwerk. Zins und Tilgung zahlt der Darlehensnehmer aus während der Laufzeit des Darlehens vermiedenen Energiekosten. Das erste Projekt dieser Art hat 159.550€ eingesammelt und verspricht durch gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme für die angeschlossenen Wohnblocks eine jährliche CO2-Ersparnis von 132,7 Tonnen. Ein Investitionsbetrag von 325€ würde über eine angenommene Lebendauer des BHKW von 20 Jahren also 5,4 Tonnen CO2 kompensieren.
Das ist etwa dreimal weniger als beim Atmosfair-Modell – allerdings mit dem Vorteil, daß ich meinen Investition mit hoher Wahrscheinlichkeit über eine Laufzeit von sechs Jahren verzinst zurückbekomme. Ich kann also mehr Kapital einsetzen, und damit meine CO2 Erzeugung durch eine um Faktoren größere Einsparung an anderer Stelle überkompensieren. Im besten Fall (die Mehrzahl der Darlehensnehmer auf der bettervest-Plattform ist in der Lage, Zins und Tilgung aus der tatsächlichen Energieersparnis zurückzuzahlen) verdiene ich sogar noch Geld.

2014 habe ich auf diese Weise unseren „Familien-CO2-Fußabdruck“ (maßgeblich in die Höhe getrieben von meiner Einkommensquelle) durch in Zukunft an anderer Stelle erwartete CO2-Einsparungen mehrfach kompensiert. Ein Vorsatz für 2015 ist, dies mit mindestens dem gleichen Faktor fortzusetzen.

Was meint Ihr? Darf ich so rechnen? Oder habe ich nur „billig“ mein Vielflieger-Gewissen beruhigt?

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Mehr Kohleverbrauch durch Windstrom?

Das Science Skeptical Blog schreibt diese Woche, daß die in den letzten Jahren gebauten Windkraftwerke und Photovoltaikanlagen völlig nutz- und sinnlos seien und noch kein herkömmliches Kraftwerk ersetzt hätten.

Der Autor bezieht sich dabei auf die Energiedaten des BMWi, die gleiche Quelle die auch der Wattrechner gerne nutzt, und baut daraus ein sehr anschauliches Bild (das zweite im Blogartikel). Schaut man auf die Erzeugungskapazität, haben Windkraftwerke und Photovoltaikanlagen kein konventionelles Kraftwerk ersetzt, sondern haben nur zusätzliche Kapazität geschaffen. Das ist soweit nicht verwunderlich, denn wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht scheint, muß Kapazität zur Deckung der Stromnachfrage vorhanden sein.

Aber wie geht das zusammen mit Meldungen, nach denen die Erneuerbaren Energien schon 26% des deutschen Strombedarfs decken? Offensichtlich wurden die konventionellen Kraftwerke – obwohl in „Ständiger Bereitschaft“ – seltener oder nur zum Teil genutzt, wenn Wind und Sonne vorhanden waren. Erneuerbare Energie verdrängt mehr und mehr Energie aus konventioneller Erzeugung. Eine gute Nachricht, oder?

Auf den ersten Blick schon. Schaut man auf die BMWi Energiedaten, so ist ersichtlich, daß die schrumpfenden Kernenergie-Terawattstunden nicht durch zusätzliche fossil erzeugte Terawattstunden ausgeglichen werden mußten. Verglichen mit 2006 wurde bei insgesamt leicht rückläufiger Stromerzeugung im Jahr 2011 6oTWh weniger Atomstrom und 14TWh weniger Fossilstrom erzeugt. Gleichzeitig 60TWh mehr Wind-, Solar- und Biomassestrom.  Soweit, so gut.

Nicht so schnell. Denn die fossilen Kraftwerke – vor allem Kohlekraftwerke – müssen ja nun viel häufiger nachregeln, um immer dann, aber auch nur dann, Strom zu liefern wenn kein Wind oder Sonne zur Verfügung steht. Stadtverkehr sozusagen: Anfahren, bremsen, wieder anfahren – da ist es bei Kohlekraftwerken wie bei Autos: Der Wirkungsgrad im Stadtverkehr ist deutlich schlechter als bei konstanter Geschwindigkeit. Science Skeptikal geht in einem weiteren Artikel sogar soweit, zu postulieren, daß die mit Wind+Solar erzeugten TWh komplett durch Wirkungsgradverluste des fossilen Kraftwerksparks aufgefressen würden.

Nach den Hinweisen von Rudolf Kipp lassen sich Indizien dafür sogar in meiner geliebten BMWi Monstertabelle finden. Rechnen wir also nach.

  1. Im Tab 8b der Tabelle finden sich zwei Effizienzgrößen: „Wirkungsgrad“ und „Brennstoffeinsatz“. Diese laufen über die Jahre auseinander. Aus dem Brennstoffeinsatz“ leiten sich schlechtere tatsächliche Wirkungsgrade ab, als unter dem optimalen „Wirkungsgrad“ im Bestpunkt gelistet sind. Das erinnert ein wenig an den Unterschied zwischen Testverbrauch und Drittelmix-Verbrauch bei Autos. Bei unseren fossilen Kraftwerken wird der Unterschied tatsächlich größer, je mehr Wind- und Sonnenstrom produziert werden. Also setzen wir beide Größen ins Verhältnis und nennen das Ergebnis „Wirkungsgradausnutzung“.
  2. Aus den Angaben in Tab 22 kann man aus Kapazität (in GW) und Stromerzeugung (in TWh) sogenannte „Volllaststunden“ berechnen. Diese beschreiben den Anteil zwischen tatsächlicher Erzeugung und theoretischer Kapazität. Der maximale Wert entspricht der Anzahl Stunden im Jahr: 8760. Kernkraftwerke und Braunkohlekraftwerke erreichen über 7000 Stunden (d.h. sie fahren das ganze Jahr über fast immer mit maximaler Kapazität). Steinkohlekraftwerke 4000 Stunden, Gaskraftwerke 3000 Stunden  (sie werden häufiger nachgeregelt). Windstrom erreicht onshore knapp 2000 Stunden, Photovoltaik 1000 Stunden. Zum Vergleich: Ein Auto mit 100km/h „Kapazität“ und 20.000km im Jahr erreicht gerade einmal 200 Volllaststunden…

Wenn Strom aus Wind und Sonne Kohlekraftwerke zum häufigen Hoch- und Runterregeln zwingt, so sollten die Zahlen zwei Dinge zeigen: (1) Die Volllaststunden sinken und (2) die „Wirkungsgradausnutzung“ im Vergleich zum Betrieb im Bestpunkt sinkt ebenfalls. Und beides korreliert mit dem Ausbau der Solar- und Windenergie. Schauen wir auf das folgende Bild:

Wirkungsgradausnutzung

Die Wirkungsgradausnutzung (1991 auf 100% normiert) beginnt in dem Jahr deutlich zu fallen, ab dem der Zubau von Wind und Solar Fahrt aufnimmt: Das Jahr 2001. Allerdings beschleunigt sich – trotz sich abschwächenden Zubaus (damals vorwiegend Wind) – die Wirkungsgradverschlechterung erst ab 2007, dem Zeitpunkt als Steinkohlekraftwerke verdrängt werden und deren Volllaststunden sinken. Der massive Zubau der Photovoltaik ab 2010 scheint interessanterweise eher ausgleichend zu wirken.

Aber es ist unverkennbar: Fossile Kraftwerke fahren heute – anders als vor 20 Jahren – nicht mehr sehr nahe an dem Wirkungsgrad der technisch möglich wäre. Wie viel Strom hätte denn ohne zusätzlichen Brennstoffeinsatz erzeugt werden können, wenn alle fossilen Kraftwerke so nah am Bestpunkt wie 1991 betrieben worden wären? Das folgende Schaubild setzt diese „Verschenkten TWh“ mit den durch Wind+Solar erzeugten TWh ins Verhältnis:Verschenkte TWh

Nimmt man also den Worst Case an (die Wirkungsgradausnutzung bei fossilen Kraftwerken hat sich allein aufgrund von Wind+Solar verschlechtert), so ergibt sich:
Die Hälfte des von Wind+Solar erzeugten Stroms hätte man durch traditionellen, näher am Bestpunkt liegenden Betrieb des fossilen Kraftwerksparks „geschenkt“ bekommen.

Es lohnt sich sicherlich, diese Entwicklung weiter zu beobachten:

  • Wird sich die Wirkungsgradausnutzung weiter verschlechtern, je weiter Wind+Solar Steinkohle ersetzen?
  • Wird der weitere Zubau der Photovoltaik ausgleichend wirken?
  • Würden sich die immer unvermeidlichen Verluste neuer Energiespeicher dadurch ausgleichen lassen, daß die Wirkungsgradausnutzung wieder steigt? Alles schon mal dagewesen: Auch Nachtspeicheröfen waren Energiespeicher und sollten damals helfen, die Volllaststunden hochzubringen

Ich bin schon gespannt auf das Update der BMWi Energiedaten für 2012!

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Vierzehnfußballfeldgroße Supercharger Tankstellen

Einmal ein Auto kaufen, den Treibstoff gibt es später kostenlos. Dieses umgekehrte Druckertintenpatronenprinzip verspricht Tesla Motors allen Käufern einer Tesla Model S Elektrolimousine. Diese dürfen nämlich an allen Supercharger Stationen kostenlos neuen Strom tanken.

Auf dem Bild stehen zwei Model S unter einem etwa 100qm großen Solardach und tanken Strom – pro Fahrzeug 45 Kilowattstunden in einer halben Stunde. Für diesen Bedarf scheint das Solardach etwas klein dimensioniert, oder?

Rechnen wir nach: Wenn alle Fahrzeuge in Deutschland nur noch Strom tanken würden, wie groß müßte dann der an jeder Tankstelle angeschlossene Solarpark sein?

In Deutschland gibt es 15.000 Tankstellen, die jede im Durchschnitt pro Jahr drei Millionen Liter Benzin und Diesel verkaufen. Das entspricht 27 Millionen Kilowattstunden Energieinhalt.

Ein Elektromotor ist 3x effizienter als ein Verbrennungsmotor. Also würden Elektroautos statt 27 Millionen Kilowattstunden in Form von Benzin oder Diesel nur neun Millionen Kilowattstunden elektrische Energie tanken müssen.

Auf einem Quadratmeter Grundfläche erzeugt ein deutscher Solarpark etwa 90 Kilowattstunden im Jahr. Für neun Millionen Kilowattstunden wären also 100.000 Quadratmeter erforderlich – die Fläche von 14 Fußballfeldern oder zwei großen IKEA Märkten mit Parkplätzen drumherum.

Das klingt auf den ersten Blick viel – vor allem wenn man diese 14 Fußballfelder mit 15.000 Tankstellen multipliziert. Andererseits ist das Ergebnis – 1500 Quadratkilometer – nur das 5-fache der Fläche, die in Deutschland Jahr für Jahr als Flächenverbrauch für Häuser, Straßen, Wege, Plätze und Schienen hinzukommt.

Also: Auch wenn 100qm Solardach pro Tankstelle nicht reichen – es wäre theoretisch machbar, alle Tankstellen in Deutschland durch solarbefüllte Supercharger Stationen zu ersetzen.

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