Im ARD-Magazin Plusminus wurde am 17.8.2022 ein Beitrag [1] ausgestrahlt, der die steigende Konzentration des Treibhausgases Schwefelhexafluorid (SF6) in der Erdatmosphäre mit der Energiewende, insbesondere mit Windkraftanlagen in Verbindung brachte. Darauf hingewiesen hatte mich ein Windkraftgegner, der im übrigen auch einen menschengemachten Klimawandel in Abrede stellt. Der Betreff seiner Mail lautete "Für den Chemiker". Als ebensolcher fasste ich das Thema an und griff zum Standardwerk "Grundlagen der anorganische Chemie" von Hans-Rudolf Christen. In der Auflage von 1977 ist SF6 knapp als extrem reaktionsträges Gas erwähnt. Es lag auf der Hand, dass es schon vor der Energiewende zum Einsatz kam.
Die beiden Dokumente [2][3], die im Fernsehbeitrag angeführt wurden, enthalten eine Fülle von Information, wo und wofür Schwefelhexafluorid zum Einsatz kam und kommt. Doch die Plusminus-Redaktion und ihr Autor sparten alles aus, was einer Einordnung des Problems dienlich hätte sein können. Der Autor erklärte in der mit ihm geführten Korrespondenz, ihm sei es um ein kurzfristig erreichbares Verbot von SF6 in Windrädern gegangen. Tatsächlich stellt die Studie des Umweltbundesamtes fest, dass das Gas in Komponenten der Energieversorgung ausgedient hat. Doch dies rechtfertigt in keiner Weise, ein Zerrbild der Energiewende zu zeichnen, welches die oftmals unbeirrbaren Gegner der Energiewende begierig aufgreifen werden.
Moderator:
Die Energiewende ist eine tolle Sache, soll sie uns doch den Planeten retten, die Erderwärmung stoppen und die gefährlichen Treibhausgase reduzieren. An dieser Stelle kommt dieser, auch für die Energiewende dringend benötigte Schaltkasten ins Spiel. Jedes Windrad, jede große Solaranlage braucht diese speziellen Kästen. Und, Sie ahnen es: Hier liegt das Problem. Denn darin lauert SF6. Ein Gas, das gefährlichste Treibhausgas überhaupt. Alles hat eben zwei Seiten.
Auf Anfrage erklärt die Redaktion, dass der vor Giften warnende Totenkopf-Aufkleber auf dem Schaltkasten neben dem Moderator als "Symbol" gedacht war. In Wirklichkeit gibt es keinen Grund, Kästen damit zu kennzeichnena. Schwefelhexafluorid ist ein extrem reaktionsträges Gas. Eben deswegen ist es nicht giftig. Nur wegen dieser Reaktionsträgheit gelangt auch alles SF6, was produziert wurde und wird, soweit es nicht recycelt oder vernichtet wird, in die Erdatmosphäre. Laut Studie des Umweltbundesamts [3, Seite 5] werden davon global pro Jahr mehrere tausend Tonnen produziert. Auf ein bis zwei Kilogramm schätzt der Autor des Plusminus-Beitrages die in den Schaltanlagen eines Windrades enthaltene Menge Schwefelhexafluorid. Ein Windrad-Betreiber gab zwei Kilogramm an.
Sprecher:
In Deutschland sollen mehr Windräder gebaut werden. Doch ein Problem dabei wird gerne verschwiegen. Windräder enthalten Bauteile, die wiederum ein ziemlich exotisches Gas enthalten. Es heißt Schwefelhexafluorid SF6. [...] Das Problem: Es ist das stärkste bekannte Treibhausgas. Ein Kilo davon ist so klimaschädlich wie 23000 kg Kohlendioxid.
Die Animation mit dem einzelnen, massiv klimaschädlichen Molekül legt nahe, dass Windkraftanlagen das Klima nicht schützen, sondern ihm eher schaden. Klären lässt sich die Angelegenheit durch eine Rechnung, in der gegenübergestellt wird, wieviel Kohlendioxid der Atmosphäre erspart bleibt, indem ein Windrad Strom ohne Verbrennung fossiler Energieträger erzeugt. Würde stattdessen Steinkohle verfeuert und das Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 35% arbeiten, bräuchte es beispielsweise für die jährlich vom Windrad Kammerberg [4] erzeugte Energiemenge von 6500 MWh über 2000 Tonnen Kohle:
Würde diese Menge Kohle verbrannt, gelangten rund siebeneinhalbtausend Tonnen Kohlendioxid in die Erdatmosphäre:
Die Menge Schwefelhexafluorid, die dem Klimaschaden dieser Menge Kohlendioxid entspricht, kann mit dem Umrechnungsfacktor 23000 ermittelt werden:
Angesichts dieser Zahlen schützt auch eine Windkraftanlage mit dem "Klimakillergas" das Klima. Die in den Schaltanlagen benutzte, oben genannte Menge an Schwefelhexafluorid, liegt weit unterhalb der berechneten Menge von 325 Kilogramm. Auch im Vergleich mit Strom aus einem hocheffizienten Gaskraftwerk ist ein Windrad besser. Hier dürfte das Windrad die Marke von 93 kg Schwefelhexafluorid nicht reißen. Und wie erwähnt, befindet sich dieses Gas in einer abgeschlossenen Schaltanlage mit Anschlüssen zu dem Zweck, es, wenn nötig abzuziehen und wieder einzufüllen.
Ohne Rückgriff auf chemisch-physikalische Grundlagen wie Reaktionsenergien und Umrechnungen zwischen Energie-Einheiten führt eine Übernahme der zur Statista-Infografik [5] angegebenen Treibhausgasemissionen für verschiedene Arten der Stromerzeugung zu denselben Schlüssen.
Dorothee Saar, Deutsche Umwelthilfe:
Dieser Stoff hat eine sehr lange Haltbarkeitszeit, nämlich 3000 Jahre. Das heißt, er wird sich in der Atmosphäre immer weiter anreichern und nicht abbauen. Zum anderen findet sich der Stoff in allen Schaltanlagen. Wenn sie sich die Ausbauziele der erneuerbaren Energien anschauen - Windanlagen, Solaranlagen, aber auch die dezentrale Stromversorgung, wird deutlich, dass, wenn wir nicht gegensteuern, der Einsatz dieses Stoffes noch deutlich verstärkt wird.
Richtig ist, dass es die Hersteller von elektrischen Ausstattungen sind, die den größten Teil der Produktion von Schwefelhexafluorid nachfragen. Doch die Autoren der UBA-Studie [3, Seite 6] schränken ein:
Hinsichtlich der atmosphärischen Wirkung sind jedoch die Emissionen entscheidend.
Sprecher:
Bisher gelangen nur geringe Mengen dieses Gases in die Luft. Aber die sorgen schon heute für mehr Treibhauseffekt als der gesamte innerdeutsche Flugverkehr. Tendenz steigend. [...]
Sprecher:
[...] Seit Jahrzehnten weiß man, dass dieses Gas ein Problem ist. Viele frühere Anwendungen wurden massiv eingeschränkt. Heute ist Deutschland der mit Abstand größte Emittent in Europa. Der Löwenanteil des Gases steckt in Energieanlagen und wächst durch dezentrale Energien, vor allem durch Windkraft.
Die UBA-Studie gibt nicht her, was Plusminus in den Raum stellt, nämlich dass die Energiewende und regenerative Erzeugungsanlagen die SF6-Emissionen nach oben treiben. Der Löwenanteil des in die Atmosphäre entweichenden Schwefelhexafluorids in den 25 Jahren von 1990 bis 2015 kommt aus Fenstern, die für besseren Schallschutz damit gefüllt waren. Wegen irgendwelcher Vorteile wurde SF6 auch lange in Autoreifen gepumpt. "Elektrische Betriebsmittel", darunter Schaltanlagen (in der Abbildung in purpur dargestellt) verursachten geringere Emissionen und diese nahmen mit der Energiewende auch nicht zu. (siehe unten)
Die Autoren der UBA-Studie erläutern ihre Grafik so:
Abbildung 5 zeigt die SF6-Emissionen je Verwendungsbereich über die Gesamtlebenslauer der Produkte. Dabei sind Schallschutzfenster die mit Abstand größten Emittenten von SF6. Jedoch wurde der Einsatz von SF6 in Schallschutzfenstern bereits in den 1990er Jahren stark reduziert und ist seit 2006 verboten. [...] Die Emissionen von SF6 aus Schallschutzfenstern (im Jahr 2015 kalkulatorisch 115 t; entspricht 2,6 Mio. t CO2-e) werden somit bis 2030 fast vollständig aus der Bilanz verschwunden sein und etwa 2019 ihr Maximum erreichen.
Derzeit zweitgrößter Emittent sind elektrische Betriebsmittel mit 17 t SF6/Jahr (entspricht 0,4 Mio. Tonnen CO2-e). Die Zahl umfasst Emissionen aus der Herstellung, Nutzung und Entsorgung von elektrischen Betriebsmitteln wie Schaltanlagen der Hoch- und Mittelspannung sowie "sonstigen Betriebsmitteln" wie Messtransformatoren und Kondensatoren. Der größte Anteil der SF6-Emissionen entsteht bei der Produktion der elektrischen Betriebsmittel. Während des Einsatzes eines elektrischen Betriebsmittels wird SF6 nur in geringen Mengen bzw. verzögert über Leckage, Handhabungsverluste und bei Störfällen emittiert. Die Leckraten hängen von der Produktionsweise der Gehäuse, Qualität der Dichtungen und dem Alter der Betriebsmittel ab. Emissionen während der Entsorgung nehmen noch einen sehr geringen Anteil der Gesamtemissionen ein, da erst wenige SF6-Betriebsmittel ihr technisches Lebensende von etwa 40 Jahren erreicht haben.
Sprecher:
Und was unternehmen die Windradbauer? Plusminus hat die wichtigsten Anbieter gefragt und von den meisten keine Antwort bekommen. Vestas erklärte schließlich, es gebe einfach keine passenden Schaltanlagen, die ohne Klimakiller auskommen.
Das scheint merkwürdig. Wie wir bei Siemens Energy sehen. Hier werden Schalter für große Offshore-Windkraftanlagen gebaut. Ohne Klimakiller. Aber eben nur für solche Anlagen auf hoher See. Dafür stecken die Schalter nun in Vakuumflaschen. Eine Technik, die es für mittlere Spannungen schon länger gibt und die für Hochspannung angepasst wurde.
Ulf Katschinsky, Siemens Energy AG:
Das hat zur Folge, dass die Anlagen etwas größer [gebaut werden müssen] weil die technischen Eigenschaften Luft gegenüber dem SF6 etwas schlechter sind. Wir müssen mehr Material einsetzen. Damit haben wir auch etwas höhere Kosten. [...]
Für die Spannungsebenen, die für die Einspeisung [der erneuerbaren Energien ins Netz nötig sind], haben wir die technischen Produkte verfügbar, ausgetestet und markteinsatzbereit.
Bas Eickhout, Europaabgeordneter GroenLinks
Das SF6 ist sozusagen eine billige Lösung in der Stromversorgung. Es gab große Akteure im Markt, die damit Geld verdienen. Die haben erfolgreich Lobbyarbeit betrieben: Man dürfe die Energiewende doch nicht behindern. Und dazu braucht man SF6. Und da gab es auch einige deutsche Firmen, die da Druck gemacht haben. Aber wir wissen: Die unschädlichen Alternativen liegen auf den Tisch und es könnte viel schneller gehen.
Zum Problem Lobbyismus sei vermerkt: Die Bürger haben ein Recht darauf, dass alle Kontakte von Interessensvertretern in Zusammenhang mit der Gesetzgebung nachvollzogen werden können und alles dort Vorgebrachte öffentlich erörtert werden kann.
Sprecher:
Die Hersteller der Windräder und Umspannwerke argumentieren, alles sei halb so schlimm. Es würden durch winzige Lecks in den Anlagen nur minimale Mengen des Klimakillers in die Luft entweichen. Wenn eine Gefahr bestünde, dann beim Abbau der Anlagen. Da aber gebe es eine Selbstverpflichtung der Hersteller, das Gas zu recyceln oder chemisch zu vernichten. Verantwortlich dafür sind am Ende die Besitzer der einzelnen Anlagen. Ob sie sachgemäß handeln oder das Gas einfach entweichen lassen, kontrolliert nur die Industrie selbst. Darum beruhen auch alle Angaben darüber, wieviel SF6 tatsächlich in die Luft gelangt, auf Zahlen der Industrie.
Sicherlich kann von SF6 in Anlagen der Stromversorgung ersetzt werden. Abbildung 6 des unten in Grundzügen wiedergegebenen Fachartikels ist jedoch zu entnehmen, dass für Westeuropa die Herstellerangaben zum Ausstoß und örtliche Messungen des SF6-Vorkommens zusammenpassen und dieser Ausstoß in den letzten Jahren auch nicht gewachsen ist.
Der Fernsehbeitrag belässt es im Unklaren, ob der Hersteller oder der Betreiber einer Windkraftanlage sicherstellen muss, dass weder bei Wartung und Reparatur, noch beim Abbau einer Anlage SF6 frei wird. Der Autor des Beitrags teilte mit, ein Informant, der nicht namentlich genannt werden wolle, habe berichtet, dass Anlagen ohne vorheriges Abziehen des Schwefelhexafluorids abgebaut wurden.
Eine Vereinbarungb mit dem Autor des Plusminus-Beitrags, die Regelung der Entsorgung für den Fall der Windkraftanlage der Bürgerenergiegenossenschaft Freisinger Land [4], in der ich Mitglied bin, zu klären, wurde bislang nicht umgesetzt. Der Hintergrund ist, dass die Mailkorrespondenz seinerseits eingestellt wurde.
Der Anlagenbetreiber qair [6] verweist auf Vorschriften, die für Arbeiten an SF6 enthaltenden Bauteilen gelten:
Nach der Verordnung (EU) Nr. 517/2014 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. April 2014 über bestimmte fluorierte Treibhausgase, der Verordnung (EU) Nr. 2015/2066 der Kommission vom 17. November 2015 zur Festlegung der Mindestanforderungen für die Zertifizierung von Personal, das Tätigkeiten im Zusammenhang mit der Rückgewinnung bestimmter fluorierter Treibhausgase aus Hochspannungsschaltanlagen ausübt, und der Verordnung zum Schutz des Klimas vor Veränderungen durch den Eintrag bestimmter fluorierter Treibhausgase (Chemikalien-Klimaschutzverordnung - ChemKlimaschutzV) dürfen Tätigkeiten mit SF6 an SF6-Anlagen und Betriebsmitteln (Installation, Wartung, Instandhaltung, Reparatur oder Stilllegung) nur von geschulten Personen durchgeführt werden. Diese müssen über einen Sachkundenachweis (Zertifikate gemäß Verordnung (EU) 2015/2066) zum umweltgerechten Umgang mit SF6 verfügen.
Sprecher:
2021 haben Wissenschaftler verschiedener Universitäten und Behörden in einer gemeinsamen Studie eine besorgniserregende Entdeckung gemacht.
Hinter besagter gemeinsamer Studie stehen im Grunde kontinuierliche Messungen der SF6-Konzentration in der Erdatmosphäre. Der im Bild gezeigte Fachartikel erweitert die Ergebnisse der Jahre 1970 bis 2008 um weitere zehn Jahre, also bis zum Jahr 2018. Die Autoren fassen ihren am 23. Juni 2020 unter dem Titel "Die zunehmende Belastung der Atmosphäre durch das Treibhausgas Schwefelhexafluorid (SF6)" erschienen Fachartikel [2] folgendermaßen zusammen:
Schwefelhexafluorid (SF6) ist ein hochwirksames Treibhausgas, das unter die Kyoto-Beschlüsse fällt. Aufgrund von Messungen, die sich über 40 Jahren erstrecken und an fünf auf der Erde verteilten Orten und an archivierten Luftproben vorgenommen wurden, zeigen wir, dass seine Konzentration in der Atmosphäre stetig zugenommen hat. Aufgrund von Modellierungstechniken schätzen wir, dass der globale Ausstoß in der zurückliegenden Dekade um 24% zugenommen hat. Wir halten die Nachfrage nach SF6-isolierten Schalteinheiten in den wirtschaftlich wachsenden Ländern für diesen Anstieg verantwortlich.
Wesentliche, in dem Artikel enthaltene Zahlen:
Sprecher:
Sie haben gemessen, wieviel von diesem Stoff in der Luft tatsächlich vorhanden ist und wie schnell die Konzentration wächst, und dabei festgestellt: Die tatsächlichen Zuwächse in der Luft sind viel größer als bislang gedacht. Tatsächlich gelangt weltweit rund doppelt so viel SF6 in die Luft wie offiziell gemeldet.
Identische Daten werden im Fernsehbeitrag und in der Fachzeitschrift auf bemerkenswert verschiedene Weise präsentiert. Der Plusminus-Beitrag betont, dass die Meldungen zu niedrig sind. Doch das Kyoto-Klimaschutz-Abkommen unterwirft die Staaten, die es unterzeichnet haben, bezüglich der Meldungen verschiedenen Anforderungen. Entsprechend differenziert die Originalgrafik zwischen zwei Gruppen von Staaten: Zum einen die "alten" Industrieländer (bezeichnet als Annex-1-Länder), darunter die meisten Staaten Europas, Nordamerikas und Australien. Zum anderen die "sich in wirtschaftlicher Entwicklung befindenden Länder" (bezeichnet als Nicht-Annex-1-Länder). Erstere haben sich verpflichtet, den SF6-Ausstoß ihrer Industrie zu melden, für letztere ist dies freiwillig.
Demnach fiel zwischen 1990 und 2015 der gemeldete Ausstoß durch die "alten" Industrieländer (gelb markiert) deutlich. Aber von 2000 an wächst der gemeldete Ausstoß der sich entwickelnden Ländern (grau markiert) so stark, dass 2015 die weltweiten Emissionen (lila markiert) doppelt so hoch sein dürften wie 1990.
Der Fachartikel [2] enthält für Westeuropa eine Grafik, in der die gemeldeten Ausstöße an Schwefelhexafluorid (schwarze Balken) und die auf Messwerten beruhenden Schätzungen zum wirklichen Ausstoß (drei Methoden, Eintragungen in blau, orange und grün) für die Jahren 2012 bis 2017 gegenübergestellt werden.
Abbildung 5 des Fachartikels [2] zeigt ein auf Basis von Wetterdaten und Messwerten einer südkoranischen Messstation erstelltes Bild. Als Schwerpunkte der Emissionen sind die Industriezentren Shanghai in China und Seoul in Südkorea erkennbar.
Zu beachten ist, dass die Farbskala dieser Abbildung bis 800 μg, die der folgenden Abbildung mit Westeuropa dagegen nur bis 20 μg pro Quadratkilometer und Sekunde reicht. Befund der Autoren:
Im jährlichen Mittel schätzen wir die Emissionen ganz Chinas um den Faktor 10 größer als jene Westeuropas.
Die entsprechende Abbildung für West-Europa erläutern die Autoren so:
Abbildung 7 zeigt die gemittelten Emissionsschätzungen für Westeuropa auf Basis von drei Modellierungs-Methoden (InTEM, EBRIS, and FLITS). Zu sehen ist ein signifikanter Ausstoß im Süden Deutschlands, einer Region mit einer nennenswerten Anzahl von Halbleiter-Produzenten.
Windkraftanlagen wiederum sind im Süden Deutschland weniger präsent.