Verlustenergie: Was das Livermore-Diagramm wirklich zeigt

Die Zahl, die alle zitieren und niemand liest

Lawrence Livermore hat neulich sein Energieflussdiagramm für 2024 herausgegeben. Danach hat Amerika 94,61 Quads Energie verbraucht und 62,27 davon weggeworfen.¹

Gut. Ein Quad ist eine Billiarde British Thermal Units, also 10¹⁵ BTU. Kein Geldbetrag: im englischen Original klingt quad wie quid, das britische Wort für ein Pfund, und in diesem Artikel geht es nirgends um Geld. Die Amerikaner führen ihre nationale Energiebilanz in Quads, der Rest von uns rechnet in Wattstunden, also hier die Umrechnung, die das Ganze greifbar macht: ein Quad sind etwa 293 TWh, eine Spur mehr, als das gesamte britische Netz in einem Jahr liefert.

Verlustenergie ist der höfliche Name für diese 62,27. Der Teil, der keine nützliche Arbeit geleistet hat. Wärme den Schornstein hoch, Wärme vom Heizkörper weg, Wärme aus dem Auspuff. Fast alles davon ist Abwärme aus dem Verbrennen von irgendwas.

Und jetzt Vorsicht mit den Einheiten, denn ich hatte das zuerst falsch und das halbe Internet hat es immer noch falsch. 62,27 sind Quads, keine Prozent. Stell sie den 32,34 Quads gegenüber, die etwas Nützliches getan haben, und der Anteil liegt bei 65,8 %. Zwei Drittel von allem, was gebohrt, gegraben, durch Rohre und über See geschafft wurde, weg als warme Luft.

Die letzte Spalte ist die, die bei mir hängen geblieben ist. Das Netz Großbritanniens liefert etwa 271 TWh im Jahr.² Die Verlustenergie Amerikas allein für 2024 entspricht also siebenundsechzig Jahren des kompletten britischen Netzes, als Wärme weggeworfen, in zwölf Monaten.

Anders gesagt: lass den Strom dieses Landes von heute an bis 2093 laufen, und du hättest immer noch nicht erzeugt, was die Vereinigten Staaten letztes Jahr verschwendet haben.

Diese Zahl wird überall zitiert. Wie das Diagramm zählt, wird so gut wie nie zitiert. Das ist der interessante Teil.

Eine Anmerkung vorweg, weil hier ein Yorkshireman über Amerika schreibt. Im Original stehen britische Wörter, wo Amerika andere hat: petrol für Benzin, forecourt für die Tankstelle, aircon für die Klimaanlage. Und wenn ich nowt oder summat sage, heißt das nichts und etwas.

Wind und Solar werden mit 100 % angesetzt

Hier ist der Punkt, an dem es die Leute erwischt. Livermore folgt der Konvention der Energy Information Administration, und danach gehen vier Quellen ganz ohne Umwandlungsverluste ins Diagramm ein.³

Ein Gaskraftwerk wird über die Energie im Gas gezählt, also landen die zwei Drittel, die es als Wärme wegwirft, im Verlustblock. Eine Turbine wird über den Strom gezählt, den sie liefert. Es gibt keine Zeile „Energie im Wind“, gegen die sich etwas verlieren ließe.

In diesem Diagramm erledigt also jede Terawattstunde, die von einem thermischen Kraftwerk zu einem Windpark wandert, zwei Aufgaben auf einmal. Sie kommt zur Nutzenergie hinzu und nimmt vom Verlust weg. Sie zählt doppelt.

Womit das Argument, das Abschaffen von Wind und Solar würde den Verlust senken, rückwärts durch genau das Diagramm läuft, über das es aufgestellt wird. Mir ist das von Leuten ernsthaft vorgetragen worden, die es besser wissen müssten. Das ist keine knappe Sache. Das ist das umgedrehte Vorzeichen.

Wo der Verlust tatsächlich sitzt

Teile das Diagramm nach Sektoren auf, und es hört auf, eine Abstraktion zu sein.¹

Die Kraftwerke verlieren weitere 19,21 Quads über die Kühltürme, bevor irgendetwas davon diese vier erreicht.

Der Verkehr ist mit Abstand der schlimmste. Er nimmt den größten Anteil der Energie und macht 21 % davon zu Bewegung. Diese 22,35 verlorenen Quads sind 36 % von allem, was Amerika wegwirft. Mehr als ein Drittel des nationalen Verlusts, in einem einzigen Sektor.

Ein Benzinmotor macht vielleicht 16–25 % des Kraftstoffs zu Bewegung. Der Rest ist Wärme und Lärm.⁴

Das ist kein Randgewinn. Das ist der Unterschied zwischen einer Maschine, die überwiegend den Himmel wärmt, und einer, die überwiegend das Auto bewegt. Dieselbe Fahrt, andere Physik.

Und es zieht sich durch die ganze Kette, nicht nur durch das Fahrzeug. Flüssigen Kraftstoff bis zur Tankstelle zu bringen kostet Energie, bevor ein Tropfen davon verbrannt ist.

Der Straßenverkehr ist rund die Hälfte der weltweiten Ölnachfrage. Elektrifiziere den, und ein ordentliches Stück der Tankerflotte hat nichts mehr zu fahren.

Hier gehört Ehrlichkeit hin, denn Übertreiben ist die Art, wie man ein Argument verliert, das man gerade gewinnt. Netzverluste sind real, und sie sind ohmsche Wärme. Ein E-Auto zahlt im Winter für die Innenraumwärme, die ein Verbrenner umsonst bekommt. Aber diese Wärme ist nur deshalb umsonst, weil der Motor drei Viertel des Kraftstoffs schon vorher in die Tonne getreten hat. Sie ist umsonst wie die Wärme eines Hausbrands.

Das Größte, was Amerika tun könnte

Leichte Fahrzeuge sind 58,5 % der Verkehrsenergie, und genau der Teil, der sich ohne neue Technik elektrifizieren lässt.⁸ Rechne durch, was der Tausch des Antriebsstrangs bringt, wenn sonst alles bleibt, wie es ist.

Selbst wenn du jedes einzelne davon an Gasturbinen lädst, sparst du rund siebeneinhalb Quads. An Wind und Solar sind es zwölfeinhalb. Acht bis dreizehn Prozent von allem, was die Vereinigten Staaten verbrennen, aus einem einzigen Tausch.

Das ist der größte Effizienzgewinn, der irgendwo auf dem Diagramm zu haben ist, er braucht keine Erfindung, keinen Durchbruch, kein Pilotprojekt und keine neue Physik, denn jedes einzelne Fahrzeug, das dafür nötig ist, wird heute schon in Stückzahlen gebaut und verkauft. Die Autos gibt es. Das ist der ganze Trick.

Nur behebt ein besserer Motor die Bebauung nicht

Ein E-Auto muss die Strecke trotzdem zurücklegen, und hier sitzt die andere Hälfte des Problems.

Sieh dir die dritte Zeile an, denn sie nimmt die Ausrede mit der Geografie weg. Etwa 30 % der täglichen Wege sind auf beiden Seiten des Atlantiks kürzer als eine Meile. Dieselben Besorgungen, dieselben Entfernungen. Amerikaner fahren sieben von zehn davon mit dem Auto. Europäer gehen, radeln oder nehmen etwas für sieben von zehn davon.

Das hat nicht die Geografie gemacht. Das Wetter auch nicht. Das hat die Bebauungsplanung gemacht, die die Häuser hierhin und die Läden drei Meilen dorthin gesetzt hat, gestützt auf Stellplatzpflichten, die am Ende fast acht Parkplätze für jedes Auto im Land gebaut haben.⁹ Zwischen den 1920ern und den 1960ern wurden amerikanische Städte um das Auto herum neu gebaut, und weite Teile Westeuropas haben das kopiert. Ab den späten 1960ern hat Europa aufgehört und angefangen, es rückgängig zu machen.⁹

Die zwölfeinhalb Quads sind also die Obergrenze für Elektrifizierung allein. Halbiere zusätzlich die Kilometer, und du halbierst, was übrig ist. Das eine ist eine Ingenieursaufgabe und das andere eine Planungsaufgabe, und aus der Planungsaufgabe kann sich niemand mit einem einzigen Kauf herauskaufen.

Und der billigste Personenkilometer ist ein geteilter

Es gibt einen dritten Hebel, und Amerika hat mehr oder weniger aufgehört, daran zu ziehen.

Vier- bis sechsmal besser, bevor überhaupt jemand einen Antriebsstrang anfasst. Ein Auto mit einer Person darin stößt je Personenkilometer das 7,7-Fache an CO₂ aus wie ein voller Reisebus.¹⁰

Und jetzt der Stand der Dinge.

Null Komma vier Prozent. Das ist kein Verkehrssystem mit einem Nahverkehrsanteil. Das ist ein Land, das fährt, mit ein paar Bussen darin.

Und 1,7 % Elektrifizierung heißt, dass die amerikanische Bahn nach wie vor ganz überwiegend Diesel fährt. Jedes Argument dafür, Güter und Menschen auf die Schiene zu holen, wird also über ein Netz gemacht, das immer noch mit Öl läuft. Elektrifiziere die Strecke, und du bekommst den Verkehrsmittelwechsel und den Brennstoffwechsel aus derselben Arbeit.

Hier ist der ehrliche Teil, denn er geht in die andere Richtung und jemand wird ihn aufbringen. Öffentlicher Verkehr ist nur effizient, wenn er voll ist. Die Besetzung der Busse in den Staaten sinkt seit Jahrzehnten, und die Energie je Personenkilometer im Bus ist seit 1970 um 63 % gestiegen.¹⁰ Ein fast leerer Bus auf einer Fünfzig-Minuten-Schleife durch eine Siedlung ist schlechter als das Auto, das er ersetzen sollte. Das ist eine echte Zahl und eine große.

Aber sieh dir an, was einen Bus leer macht. Niemand in Gehweite der Haltestelle, nichts, wohin zu gehen sich am anderen Ende lohnt, und eine Bebauung, die acht Parkplätze an jede Tür stellt. Leere Busse sind keine Tatsache über Busse. Sie sind eine Tatsache darüber, was rund um die Haltestelle gebaut wurde.

Womit du bei dem Ding bist, das Menschen tatsächlich aus dem Auto holt, und die Lücke ist dort größer, als die Zahl zum Verkehrsmittelanteil vermuten lässt.

Dreizehn. In einem Land mit dreihundertvierzig Millionen Menschen. Europa hat sechzig und legt seit der Jahrtausendwende dreimal so schnell neue Strecke, die Lücke wird also größer statt kleiner.

Auch das Verkehrsmittel zählt. Eine Arbeit über europäische Städte hat gefunden, dass Metros Menschen aus dem Auto holen, Straßenbahnnetze weitgehend aber nicht, was zu dem passt, was man erwarten würde: eine Metro ist in der Hauptverkehrszeit schneller als das Auto, eine Straßenbahn meistens nicht.¹² Geschwindigkeit ist das ganze Produkt. Bau etwas Langsameres als das Auto, und du hast eine Subvention für Leute gebaut, die keine Wahl haben, keine Alternative für Leute, die eine haben.

Das ist der eine wirklich teure Posten auf der Liste. Eine Reform der Bebauungspläne kostet politischen Willen und eine Neufassung. Tunnel kosten Milliarden. Aber sie kaufen, was die anderen beiden nicht können. Du bewegst Menschen quer durch eine dichte Stadt mit Strom, mit 0,3 bis 0,6 MJ je Personenkilometer, und schneller, als sie es hätten fahren können. Ab da hört es auf, ein Verzicht zu sein, das Auto stehen zu lassen, und fängt an, das Naheliegende zu sein. Dann tun die Leute es auch.

Was heißt, dass die Antworten dieselbe Antwort mit verschiedenen Hüten sind. Elektrifizierung nimmt 7,5 bis 12,5 Quads vom Antriebsstrang. Bebauungsplanung nimmt die Kilometer herunter. Dichte ist das, was den Nahverkehr überhaupt lohnend macht, und der Nahverkehr ist das, was die Dichte lebenswert macht. Zieh an einem Hebel, und du bekommst einen Hebel. Zieh an allen dreien, und sie multiplizieren sich.

Amerika streitet derzeit über den ersten.

Nichts davon fängt allerdings an ohne den billigsten Schritt von allen, der gleichzeitig der schwerste aussieht. Irgendwer muss laut sagen, dass es ein Problem gibt.

Die Diagnose fehlt nicht. Sie wird jedes Jahr von einem staatlichen Labor veröffentlicht, kostenlos, auf einer öffentlichen Website, in einem Diagramm, das klar genug ist, um es in einer Minute zu lesen. Fünfundsechzig Komma acht Prozent verloren. Der Verkehr ein Drittel davon. Einundzwanzig Prozent Wirkungsgrad auf dem größten Block der Seite. Niemand muss eine Studie in Auftrag geben oder auf die Wissenschaft warten. Die Wissenschaft kam im August heraus. Die Leute haben die Schlagzeilenzahl gelesen, falsch verstanden und sind weitergegangen.

Das ist der Teil, der wehtun sollte. Kein Land gibt Milliarden dafür aus, unter seinen Städten zu graben, um etwas zu beheben, das es für in Ordnung hält, und Amerika hat 22,35 verlorene Quads im Jahr still unter „in Ordnung“ abgelegt. Nicht bestritten und verworfen. Nur nie auf den Tisch gelegt.

Die Reste müssen irgendwo hin

Wärme ist nur dann Verlust, wenn es nirgends hingeht. Das ist eine Planungsentscheidung, keine Technologielücke, und getroffen wurde sie größtenteils vor Jahrzehnten.

Europa betreibt Stand 2025 rund 111.650 gewerbliche und industrielle Standorte mit transkritischem CO₂, etwa ein Drittel des gesamten Lebensmitteleinzelhandels.¹⁵ Metas Rechenzentrum in Odense schiebt seit 2019 rund 100.000 MWh im Jahr ins örtliche Netz. Das ist Wärme, die sonst über einen Trockenkühler weggegangen wäre. Stattdessen heizt sie 12.000 Wohnungen.¹³

Wir haben rund 14.000 Wärmenetze im Vereinigten Königreich, und sie decken trotzdem nur 3 % des Wärmebedarfs.¹⁴ Vierzehntausend Stück und fast nichts vorzuweisen, weil sie klein und zersplittert sind und meistens an den sozialen Wohnungsbau angeflanscht. Ofgem hat im Januar die Regulierung übernommen, und die Gebietsausweisung fängt dieses Jahr an. Ziel 7 % bis 2035, etwa ein Fünftel der Gebäudewärme bis 2050.¹⁶

Dänemark macht nichts Cleveres, das wir nicht könnten. Dänemark hat Rohre unter die Straßen gelegt. Wir nicht. Das war’s. Das ist der Unterschied.

Wärmepumpen, und das Kältemittel, mit dem niemand rechnet

Dieselbe Logik am kleinen Ende. Ein elektrischer Widerstandsheizer kommt nicht über eine Leistungszahl (COP) von 1,0 hinaus. Das ist die Definition des Dings. Eine Wärmepumpe verschiebt Wärme, statt sie zu machen, also schafft sie mehr.

Der ADAC hat 28 E-Autos durch einen Wintertest bei −7 °C geschickt. Die Modelle mit Wärmepumpe hatten im Schnitt 22 % weniger Reichweitenverlust als die nur mit Widerstandsheizung.¹⁸

Die R-744-Zeile ist einen zweiten Blick wert. Das ist Kohlendioxid selbst, als Kältemittel, im VW ID.3 und ID.4. Die höhere Sauggasdichte hält die Leistung oben, während es kälter wird, also genau dann, wenn du sie brauchst.¹⁷

Und CO₂ in Kältemittelqualität ist ein Nebenprodukt der Ammoniak-, Ethanol- und Düngemittelherstellung, aufgefangen und gereinigt statt abgeblasen.¹⁹ Ein Abfallstrom, der heizt und kühlt, mit einem Treibhauspotenzial von 1 gegen die 1.430 von R-134a. Wenn das hier austritt, passiert nichts.

Das ist keine CO₂-Abscheidung und ich tue nicht so, als wäre es das; die Füllung liegt unter einem Kilo. Der Punkt ist enger und besser. Das Arbeitsmittel ist etwas, wovon wir ohnehin zu viel hatten.

Was bei mir tatsächlich läuft

Nichts Exotisches auf der Liste und nichts Neues. Dasselbe Prinzip wie das Zuordnen von Speichermedien zu einem IO-Muster. Steck die Energie dorthin, wo sie sich rechnet, miss, was du tatsächlich bekommst, und hör auf, dem Schild auf der Kiste zu glauben.

Was mich überrascht hat, war, wie viel von der Ersparnis daraus kam, keinen Kraftstoff herumzufahren. Kein Tanker, keine Tankstelle, keine Raffinerie, die sich unterwegs ihren Anteil nimmt. Die Module sind zehn Meter vom Auto weg.

Das Diagramm ist ein Spiegel

Livermore veröffentlicht diese Charts seit Jahren, und sie sind gut. Ehrlich gebaut, wirklich nützlich, kostenlos. Eine Stunde von jedermanns Zeit wert.¹

Aber ein Sankey-Diagramm hat keine Meinung. Es zeigt dir maßstabsgetreu, was ein Land mit seiner Energie zu tun beschlossen hat. Die 65,8 % sind kein Naturgesetz. Sie sind ein Bild von Entscheidungen über Motoren, Rohre und Planung, einzeln getroffen über rund siebzig Jahre, und es sähe anders aus, wenn die Entscheidungen andere gewesen wären.

Dänemarks Diagramm sieht anders aus, weil Dänemark gegraben hat.

Quellen