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Substitution

Definition: der Ersatz z. B. von Energieträgern durch umweltfreundlichere oder weniger knappe Energieträger

Englisch: substitution

Kategorien: Energiepolitik, Energieträger, Grundbegriffe

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 12.12.2012; letzte Änderung: 03.11.2018

Substitution bedeutet generell das Ersetzen. Im Energiebereich geht es hier in der Regel um den Ersatz von Energieträgern durch andere mit vorteilhafteren Eigenschaften wie geringere Umweltbelastungen, geringere Knappheit, höhere Effizienz der Anwendung oder niedrigere Kosten – wobei häufig gewisse Vorteile durch Nachteile an anderer Stelle erkauft werden:

Zusätzlich zum Austausch eines Energieträgers sind häufig auch Investitionen in neuen Anlagen nötig, z. B. in andere Kraftwerke. Oft bleibt die Energieerzeugung in der gleichen Hand, beispielsweise eines Energieversorgungsunternehmens, aber in anderen Fällen wechseln auch die Erzeuger (z. B. bei privat oder kommunal betriebenen Kleinkraftwerken zum Ersatz von Großkraftwerken).

Kopplung von Preisen

Bereits die Möglichkeit der Substitution führt zu einer Kopplung zwischen den Preisen für verschiedene Energieträger. Beispielsweise führt ein steigender Heizölpreis dazu, dass Heizöl zunehmend durch Holzpellets und Erdgas ersetzt wird (obwohl dies nicht überall möglich ist). Damit steigt die Nachfrage nach diesen Brennstoffen, und deren Preise können dadurch ebenfalls ansteigen. Schon vor Substitution tatsächlich geschieht, kann es zu entsprechenden Preisbewegungen kommen.

Grenzen der Substitution und Alternativen

Die Substitution ist oft eine relativ bequeme und einfache Strategie, um Umweltbelastungen oder Knappheitsprobleme zu reduzieren. Allerdings stößt dieser Ansatz oft an Grenzen:

  • Der heutige Verbrauch an fossilen Energieträgern ist so groß, dass er kaum komplett durch erneuerbare Energien ersetzt werden kann. Diese sind zwar unerschöpflich, aber nicht unbegrenzt im Sinne der pro Jahr verfügbaren Mengen. Hinzu kommen Probleme mit höheren Kosten und schwierigerer Energiespeicherung.
  • Häufig löst Substitution gewisse Probleme, während sie andere dafür vergrößert. Beispielsweise sind Umweltbelastungen und eine Verschärfung des Hungers in der Welt durch die Herstellung von Biokraftstoffen.

Deswegen sind zusätzlich zur Substitution andere Ansätze nötig:

  • Eine erhöhte Energieeffizienz ermöglicht eine Reduktion des Verbrauchs unter Beibehaltung der Mengen von erhaltener Nutzenergie oder Energiedienstleistung.
  • Die Suffizienz (der Verzicht) reduziert den Verbrauch auch ohne technische Maßnahmen.

Substitution mit begrenzt oder unbegrenzt verfügbaren Mitteln

Wenn fossile Energieträger durch erneuerbare Energie ersetzt werden, kommen entweder begrenzt oder unbegrenzt verfügbare andere Energiequellen zum Einsatz. Für die Frage, wo die Substitution sinnvoll ist, hat dies einen wichtigen Einfluss. Dies wird im Folgenden erläutert.

Substitution von Erdgas durch solare Wärme

Wenn in einem Gebäude Erdgas oder Heizöl durch Solarthermie ersetzt wird, z. B. in dem solare Warmwasserbereitung (ggf. mit Heizungsunterstützung) genutzt wird, so verringert dies in keiner Weise die Möglichkeit dieser Substitution an anderen Orten. Schließlich ist die Sonnenenergie unbegrenzt verfügbar, und ihre Nutzung erfordert auch keine Ressourcen (abgesehen von finanziellen Mitteln), die Grenzen setzen würden. Deswegen stehen auch z. B. dezentrale und eher zentrale Ansätze kaum in Konkurrenz zueinander. Lediglich ist es sinnvoll, die Mittel jeweils auf die Ansätze zu konzentrieren, wo dies ökonomisch am günstigsten ist. So erreicht man die niedrigst möglichen CO2-Vermeidungskosten, also den maximalen Klimaschutzeffekt bezogen auf das eingesetzte Kapital.

Substitution von Erdgas durch Brennholz

Holz ist ein zwar unerschöpflicher, aber trotzdem pro Jahr nur in begrenzter Menge verfügbarer Rohstoff. Also lässt sich zumindest mit heimischem Holz nur ein begrenzter Teil der fossilen Energieträger ersetzen. Deswegen ist es nicht sinnvoll, Erdgas und Erdöl an so vielen Orten wie möglich durch Holz zu ersetzen. Vielmehr sollte dies genau an den Orten erfolgen, wo die Bedingungen optimal sind:

  • Die Holznutzung sollte mit maximaler Energieeffizienz erfolgen, so dass eine maximale Menge von Erdgas oder Heizöl ersetzt werden kann.
  • Die Verbrennung sollte so erfolgen, dass minimale Mengen von Schadstoffen (Feinstaub, Stickoxide etc.) entstehen.
  • Die Kosten für Anlagen, deren Wartung sowie für Transport und Lagerung des Brennstoffs sollten so klein wie möglich sein.

Daraus ergibt sich klar, dass die Nutzung von Brennholz in größeren Feuerungen zu bevorzugen ist: Alle der genannten Kriterien werden damit in der Regel besser erfüllt als beim Einsatz in Kleinfeuerungen. Zwar sind Pelletheizungen eine Ausnahme bezüglich Abgasqualität und Energieeffizienz (wo sie etwa gleich gut abschneiden wie große Feuerungen), aber auch sie schneiden insgesamt eher schlechter ab als große Feuerungen. Insbesondere die Holznutzung in kleinen manuell betriebenen Feuerungen für Holzscheite ist kritisch zu bewerten: Wenn die dort eingesetzte Holzmenge stattdessen in großen Feuerungen genutzt würde, würde dies einen höheren Nutzen mit geringeren Kosten und geringerer Umweltbelastung ergeben. Siehe hierzu auch Ref. [1].

Literatur

[1]Extra Artikel: Brennholz: ein sinnvoller Ersatz für Heizöl und Erdgas?

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Energieträger, Drop-in Fuel, Energieeffizienz, Suffizienz, erneuerbare Energie, Biokraftstoff, Ökostrom
sowie andere Artikel in den Kategorien Energiepolitik, Energieträger, Grundbegriffe

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