Jeder der denkt, Technologie könnte unsere Energieprobleme lösen, geht davon aus, es gäbe eine Grenze, ab der Menschen keine Verwendung für noch mehr Energie hätten. Was ist mit Heizpilzen im Winter, klimatisierten Fussballstadien in Katar und Weltraumtourismus?
 

Treibstoffe

	Schmelzpunkt in °C	Siedepunkt in °C	Energiegehalt Heizwert in kWh/kg	Energiedichte Heizwert in kWh/l	Preis €/kWh	Ele-X-Ele	Well to wheel	Deutschland 2019	Welt 2019
Wasserstoff H2	−259,14	−252	33,5 39,39 (Brennwert)	0,003 0,79 (350 bar) 1,32 (700 bar) 2,34 (bis −252 °C)	0,283	34-44 %	22 % 19 % 13 %
Methan CH4	−182	−162	12,5 13,9 (Brennwert)	0,010 2,3 (CNG 200 bar) 6,5 (LNG bis −162 °C)	0,164 0,079	30-39 % 25-33 %	18 % 17 % 15 %
Propan C3H8	−187,7	−42,1	12,88 13,9 (Brennwert)	0,026 6,44 (LPG 8,4 bar) 7,48 (bis −42,1 °C)	0,076
Butane C4H10	−138,29 | −159,42	−0,50 | −11,7	12,72	0,034 7,38 (2,1 bar) 7,6 (bis −11,7 °C)
Methanol CH4O	−98	65	5,6	4,42	0,489		16 %
Amoniak NH3	−77,7	−33	5,4	3,67 (9 bar bis 20 °C)	0,111		12 %
Ethanol C2H6O	−114,5	78,32	7,5	5,92	0,217			1,2 Mt (9 GWh)	2,9 Mt 2009
Benzin		30 … 215	11,3	8,5	0,180		24 %	17,3 Mt (195 GWh)
Diesel		141 … 462	11,8	9,8	0,139		26 % 8 %	35,8 Mt (422 GWh)
Heizöl EL		141 … 462	11,8	9,8	0,071			16,1 Mt (190 GWh)
Biodiesel		176 … unbestimmt	10,3	9,1				2,3 Mt (23,7 GWh)	35,4 Mt 2018
Kerosin		80 … 230	11,6	9,6	0,039			8,5 Mt (98,6 GWh)	292 Mt 2010
Windenergie (WKA)								126 TWh	1,43 PWh mit 743 GW
PV (EE)								47 TWh mit 49 GW	635 GW
Wasserkraft								20 TWh	3,6 PWh 2012
Strom					0,197	100 %	82 %	580 TWh
Biogas								44 TWh
Erdgas					0,035		25 % 38 %	879 TWh
Erdöl					0,036		18-21 %	1.158 TWh
Steinkohle							28 %	307 TWh
Braunkohle								320 TWh
Kernenergie								228 TWh	2,56 PWh mit 397 GW
Primärenergie								3,5 PWh	162,2 PWh
Erdgasspeicher								240 TWh
PumpspeicherKW						75-80 %		40 GWh mit 7 GW
	Li/Co in g/kWh	Spannung in V	x Zyklen	Geschwindigkeit
Bleiakkumulator		1,75-2,4	0,04 x 50	0,2C | 10C		80-85 %	66-70 %
LiCoO2-Akku	140/?	3,6	0,18 x 500	1C | 1C		97 %	79 %
Li-NMC-Akku	120/120-220	3,6	0,22 x 2000	2C | 3C		97 %	79 %
Li-NCA-Akku	230/120	3,6	0,25 x 1000	2C | 3C		97 %	79 %
LiFePO4-Akku	80/0	3,2	0,17 x 5000	1C | 3C		97 %	79 %
LiMn2O4-Akku	?/0	3,7	0,15 x 700	1C | 10C
Li4Ti5O12-Akku	?/0	2,4	0,07 x 15000	4C | 8C
Lithium-Luft	?/0	2,96	1,2 x 1000	?
Na-Ionen-Akku	0/0	2,7	0,16 x 1000 0,016 x 50000	3C | 4C ?

brennstoffzell-elektrischer Antrieb mit synthetischem Brennstoff
Verbrennungsmotor mit fossilem Treibstoff
Verbrennungsmotor mit synthetischem Brennstoff
batterie-elektrischer Antrieb

Globalpetrolprices

Kraftstoff#Alternative_Kraftstoffe
Power-to-X
Power-to-Gas
Power_to_Liquid

Wasserstoff
Wasserstoffwirtschaft
Problem: geringe Energiedichte

Methan
Problem: Treibhausgas
Verwendung_als_Brenn-_und_Kraftstoff
LNG_als_Brennstoff_für_Schiffe

Methanol
Methanol_als_Kraftstoff
Methanolsynthese
Problem: Formaldehyd CH₂O
Direktmethanolbrennstoffzelle

Ethanol
Ethanol_als_Kraftstoff
Alkoholsynthese
Problem: Preis
Direktethanolbrennstoffzelle   +90 °C

Amoniak
Problem: Lachgas N₂O, Stickoxide
Ammoniak-Brennstoffzelle
Power-to-Ammonia

Stromgestehungskosten
Energieverbrauch
Strompreise

PV-Anlagen

5-10 m² = 1 kW
1 ha = 1 MW
1 km² = 10 GW
Deutschland 2019 50 GW
Autobahn 13.200 km * 35 m = 462 km² = 4,62 TW
Eisenbahn 38.400 km * 12 m = 461 km² = 4,61 TW

Der Primärenergiebedarf für eine 100% elektrifizierte Wirtschaft läge nach dem gegenwärtigen Stand der Technik und dem aktuellen Wohlstandsniveau in Deutschlands bei etwa 1,5 PWh. Was etwa einer Verdreifachung entspräche. Die 1,5 PWh entsprächen flächenmäßig etwa einer Überdachung von 1/3 der Autobahnen oder 1/3 der Eisenbahnstrecken oder 1/17 des Saarlands. Wenn man die Möglichkeiten von bisher ungenutzten Dachflächen, Seen und Agrosolar zusammen mit weiteren Windrädern und massiv möglichen Einsparungen von Energie z.B. im Güterverkehr durch CargoCap betrachtet, erscheint eine vollständige nachhaltige Energieversorgung technisch mittel bis langfristig machbar.

Aufgrund der PV-Anlagen hat sich der Bedarf Tagesschwankungen ausgleichen zu müssen von etwa 40 GWh auf etwa 20 GWh halbiert. Bei einer Verdreifachung des Stromes könnte somit maximal ein Bedarf von etwa 60 GWh entstehen, es gibt jedoch viele Konzepte die Tagesschwankungen durch intelligent gesteuerte Verbräuche z.B. beim "Betanken" von E-Autos sogar noch weiter zu reduzieren. Keine guten Nachrichten für die Betreiber von PumpspeicherKW, die bereits ohnehin wirtschaftlich schlecht da stehen.

Anders sieht es beim Bedarf saisonale Schwankungen ausgleichen zu müssen. Aktuell stehen Erdgasspeicher mit 240 TWh also dem 6.000 fachen der PumpspeicherKW bereit. Diese sind in der Lage ein bis zwei Monate Dunkelflaute im Winter zu überbrücken. Bei einer Ersetzung fossiler Methanquellen wäre es sinnvoll, zukünftig sämtliches erzeugtes Biogas (44 TWh) für Dunkelflauten zwischenzuspeichern. Da sich bei der Speicherung von grünem Wasserstoff die Speicherkapazität gegenüber Methan etwa drittelt, wäre ein Ausbau bestehender Speicherkapazitäten nötig.

Sinnvoller und aus meiner Sicht mittlerweile unumgänglich wäre es zukünftig die energieintensiven Industrien zu den zukünftigen Großerzeugern von grüner Energie zu bringen. Keine Form erneuerbarer Energie lässt sich auch nur annähernd so gut transportieren wie Erdöl, Diesel und Benzin. Am ehesten kämen hier neben Methan (LNG) noch Amoniak und Methanol mit "lediglich" einer Verdreifachung der Transportkosten in Frage. Bei Amoniak wären alle nötigen Komponenten bereits vorhanden. Methanol hätte gegenüber Amoniak einen etwa 33 % besseren Wirkunggrad (Well to wheel 16 % versus 12 %) und eine bessere Umweltverträglichkeit. In einer nachhaltigen Weltwirtschaft müssten die großen Verbraucher wieder zu den Energiequellen gebracht werden, so wie vor der Erschließung der großen Erdöllagerstätten.