Die
Entwicklung des Primärenergiebedarfs in den USA
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In
diesem
Abschnitt
wird
die Entwicklung der USamerikanischen Energieversorgung seit
1990 verfolgt. Dies ist besonders interessant in Bezug zur
deutschen Energieversorgung, die ich im Kap. 3-1-1 für den gleichen Zeitraum
und mit ähnlichen Methoden untersucht habe. Im Fall der USA
habe ich ausschließlich die Daten der "Energy Information
Administration" (EIA) verwendet, welche ebenfalls das
Primäräquivalent (PEB) der erneuerbaren Energien (ernb)
veröffentlicht und als Einheit die thermische Energieeinheit
Btu wählt anstelle von kWh, der gebräuchlichen Einheit der
elektrischen Energie. Das bedeutet, dass im Fall der USA die
Korrekturen mithilfe der Substitutionsmethode
nicht mehr erforderlich sind. Das hat z.B. zur Folge, dass
sich die Daten des EIA und der BP, besonders bei den erneuerbaren
Energien, um fast 50% unterscheiden.1)
Es folgen die Tabelle und die entsprechenden grafischen
Darstellungen.
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Jahr
|
PEB
(PWh/a)
|
ernb
(PWh/a)
|
1990
|
24.2
|
1.77
|
1991
|
24.3
|
1.78
|
1992
|
24.6
|
1.71
|
1993
|
25.2
|
1.78
|
1994
|
25.7
|
1.75
|
1995
|
26.3
|
1.92
|
1886
|
27.2
|
2.06
|
1997
|
27.4
|
2.06
|
1998
|
27.4
|
1.90
|
1999
|
27.8
|
1.91
|
2000
|
28.6
|
1.79
|
2001
|
27.9
|
1.51
|
2002
|
28.4
|
1.68
|
2003
|
28.5
|
1.74
|
2004
|
29.2
|
1.78
|
2005
|
29.2
|
1.83
|
2006
|
29.1
|
1.83
|
2007
|
29.6
|
1.91
|
2008
|
29.1
|
2.10
|
2009
|
28.0
|
2.23
|
2010
|
29.1
|
2.39
|
2011
|
29.0
|
2.68
|
2012
|
28.3
|
2.59
|
2013
|
29.2
|
2.77
|
2014
|
29.5
|
2.85
|
2015
|
29.2
|
2.82
|
2016
|
29.2
|
3.01
|
2017
|
29.4
|
3.23
|
2018
|
30.6
|
3.44
|
2019
|
30.3
|
3.33
|
2020
|
28.1
|
3.40
|
2021
|
26.5
|
3.56
|
2022
|
27.9
|
3.90
|
Die Entwicklung des USamerikanischen PEBs und
welchen Anteil erneuerbare Energien daran hatten.
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Der USamerikanische PEB seit 1990 und aus welchen
Quellen er gedeckt wurde.
Die Abbildung oben zeigt die
Entwicklung des USamerikanischen PEB und
welche Energiequellen genutzt wurden. Zunächst ist
ganz offensichtlich: Der PEB in den USA
ist nach 2001 etwa konstant geblieben bei
ca. 29 PWh/a und damit etwa 6.5mal größer als der
PEB in der BRD vor 2001. Die
jeweiligen Bevölkerungszahlen unterscheiden sich
aber um einen Faktor 4.2 und damit benötigt jeder
USamerikaner mindestens 50% mehr Energie für
seinen Lebensstandard als ein Deutscher, mit
steigender Tendenz.
Ausdruck dieser Tatsache ist, dass die USA eine
geringere Energieeffizienz
e_e besitzen als Deutschland, ganz unabhängig
davon, ob man diese mithilfe der Währungs- oder
Kaufkraftparitäten berechnet. Und dies würde ich
nicht als Vorteil der deutschen Energieversorgung
sehen, sondern eher als Nachteil: Denn wie alle
ökonomischen Größen kann auch e_e nicht beliebig
wachsen, und das Wachstumspotential für e_e ist in
den USA höher als in der BRD.
Betrachtet man die Energiequellen, so ergeben sich
zwischen beiden Staaten keine großen relativen
Unterschiede. Am auffallendsten ist, dass der
Beitrag erneuerbarer Energien in der BRD relativ
viel stärker zugenommen hat als in den USA. Dies
ist den deutschen Subventionen geschuldet und
nicht, wie wir gleich sehen werden, natürlich
bedingt. Denn zunächst einmal haben
Wasserkraftwerke (WKW) in den USA schon immer eine
viel größere Bedeutung besessen als in der BRD.
Der Nachteil ist, dass das Ausbaupotential von WKW
praktisch erschöpft ist - man wird in Zukunft
keinen großen Zuwachs an Wasserkraft sowohl in den
USA wie in der BRD erwarten dürfen. Ähnliches gilt
übrigens auch für die Nutzung von Biomasse. Die
Zuwächse kann man eher erwarten bei dem Ausbau von
Windkraft und der Fotovoltaik, und bei beiden
Energiequellen besitzen die USA natürliche
Vorteile gegenüber der BRD, wie wir gleich sehen
werden.
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Die Vorteile werden evident, wenn in
der Abbildung rechts dargestellt ist, aus welchen
Quellen die Nutzung erneuerbarer Energien in den USA
gespeist wird. Wie in Deutschland stellt sich
heraus, dass auch in den USA die Biomasse bisher
einen ganz wesentlichen Beitrag geliefert hat. Und
zwar hat über die gesamte Zeitperiode von 32 Jahren
ihr Anteil bei mehr als 40% gelegen, erst seit 2005
nimmt dieser langsam ab. Die Entwicklung der
Wasserkraft verläuft sehr ähnlich, beide entsprechen
der Erkenntnis, dass Biomasse und Wasserkraft ihr
Ausbaupotential erreicht haben. Die Lücke wird
gefüllt durch den Ausbau von Windkraftanlagen (WKA)
und Fotvoltaikanlagen (PVA). Aber deren relativer
Ausbau geschieht, verglichen mit Deutschland,
langsamer.
Und das ist verwunderlich! Denn die zugehörigen
Kapazitätsfaktoren sind in den USA größer als
in der BRD:
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Die Beiträge erneuerbarer Energien in den USA
seit 1990. Weiter unten wird erläutert,
in welchen Energieformen erneuerbare
Energien gewandelt wurden. Es ist:
Biom=Biomasse , Wind=WKA , PV=PVA ,
Hydro=Wasserkraft , Geo=Geothermie.
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Wandlungstechnologie |
|
Biomasse
(BMA)
|
0.61
|
Wasserkraft
(WKW)
|
0.37
|
Windkraft
(WKA)
|
0.36
|
Fotovoltaik
(PVA)
|
0.25
|
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Die Kapazitätsfaktoren der erneuerbaren Energien, die
in den USA im Jahr 2022 für die Wandlung in
andere Energieformen erreicht wurden.
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Diese Werte habe ich den
Energiedaten der EIA(Tabelle 6.07.B)
entnommen. Sie verändern sich nur wenig von
Jahr zu Jahr, weil sie i.W. durch die
meteorologischen Gegebenheiten in den USA
bestimmt sind - der postulierte Klimawandel
spielt dabei keine wesentliche Rolle.
|
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Warum also werden WKA und PVA in den USA
nicht schneller ausgebaut? Die Gründe kann man anhand der
Lage erkennen, in der sich die deutsche Energieversorgung
befindet: Der (subventionierte) Ausbau von WKA und PVA
erhöht die Energiepreise und
vermindert damit die Wettbewerbsfähigkeit der Wirtschaft.
Und ich vermute, diese Zusammenhänge sind den USA viel
bewusster, während sie in der BRD (noch) nicht wahrgenommen
werden, wo man eher staatlichen Regulierungen vertraut.
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Auch im Jahr 2022 stellte die Biomasse
immerhin noch einen Anteil von 38.1% der erneuerbaren
Energien. An ihrer Wandlung in andere Energieformen hat sich
aber gegenüber 2020 nicht viel verändert - es gilt
weiterhin, relativ zu allen erneuerbaren Energien:
Biomasse
|
(elektrisch):
|
0.5%
|
|
(thermisch):
|
31.9%
|
|
(chemisch):
|
6.8%
|
Der Beitrag der Biomasse zur USamerikanichen
Elektrizitätsversorgung ist mit 0.5% extrem gering, dafür
hat der Beitrag aus Windenergie zugenommen - eigentlich
begrüßenswert, wenn nicht ersterer grundlastfähig wäre und
letzterer nicht! Der Beitrag der Biomasse zur
Wärmeversorgung (vermutlich in der Form von Holzpellets)
steigt langsam an - ein Beispiel für die Vergeudung
erneuerbarer, aber speicherfähiger Energie. Und der Beitrag
zur Kraftstoffversorgung (chemisch) ist fast 5mal geringer
als der thermische Beitrag. Aber das ist für die USA von nur
geringer Bedeutung, da sie genügend Reserven an unkonventionellen, fossilen
Energieträgern besitzen.
Die anderen Beiträge zum PEB sind sehr viel
schwächer, insbesondere der der Fotovoltaik ist mit 1.6%
weiterhin extrem gering, obwohl die USA große Wüstengebiete
besitzen und der zugehörige Kapazitätsfaktor einen relativ
hohen Wert besitzt (siehe Tabelle oben). Die USA sind für
diese Wandlungstechnik weitaus besser positioniert als die
BRD!
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Ganz
allgemein sind die USA ein Land, dessen natürliche
Grundlagen es erlaubten, eine Umstellung der
Energieversorgung auf erneuerbare Energien leichter
durchzuführen, als in der BRD. Und trotzdem erfolgt
diese Umstellung sehr langsam, wie sich aus der
Abbildung rechts ergibt, welche das Verhältnis R
der erneuerbaren Energien (ernb) zum gesamten
Primärenergiebedarf (PEB) darstellt: R
= ernb/PEB. Und dabei wird eine
merkwürdige Übereinstimmung deutlich: Wie in der BRD
hat auch in den USA der Zuwachs an ernb erst
ab dem Jahr 2001 wirklich eingesetzt. In der BRD war
der Anlass
die Einführung des EEG, in den USA existiert ein
ähnliches Gesetzt nach meiner Kenntnis nicht. Und
daher existiert auch keine gesetzliche Vorgabe, wie
groß R im Jahr 2050 zu sein hat. Die lineare
Regression an die Daten ergibt einen Wert R = 0.22 ±
0.03. Und das ist wesentlich kleiner als der Wert R
= 0.37 ± 0.03, der sich für die BRD ergibt.
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Die Entwicklung
des R-Verhältnisses
(R = ernb/PEB) sei 1990. Die schwarze Gerade
ab 2001 zeigt die lineare Regression der Daten bis
2050 samt doppelter Standardabweichung (graue Fläche).
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Die Gründe für diesen zögerlichen Ausbau erneuerbaren
Energie habe ich bereits oben geschildert: Es sind die mit
dem Ausbau verbundenen Kostensteigerungen beim Bezug von
Energie. Und damit behalten die USA ihre wirtschaftliche
Vormachtsstellung in der Welt, während Deutschland auf dem
besten Weg ist, seine hochrangige Stellung zu verlieren.
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1) Dies ist
ein Hinweis darauf, dass die BP für ihre Berechnungen
wahrscheinlich die Wirkungsgradmethode
(Primär- und Endenergie werden gleich behandelt) wählt. Denn
die Anwendung der Substitutionsmethode verlangt eine
detaillierte Kenntnis der Wirtschaft eines Staats.
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