Kämpft nicht gegen die Entropie

Im Leben wie in der Physik scheinen wir oft gegen eine unsichtbare Kraft zu kämpfen: Entropie. Das ist die natürliche Tendenz von Systemen, in einen Zustand der Unordnung überzugehen. Ein aufgeräumter Schreibtisch wird von allein chaotisch; ein System ohne äußere Einflüsse verfällt. Jahrhunderte lang haben wir uns diesen Kampf in unserer Energiegewinnung zu eigen gemacht, indem wir die hoch geordneten chemischen Bindungen fossiler Brennstoffe durch Verbrennung gewaltsam aufbrachen, um Wärme zu erzeugen. Eine Ordnung in Form von Kohle, Öl und Gas, aufgebaut von der Natur vor ca. 360 Millionen Jahren im Zeitalter des Carbonium. Auch der Natur ist der Aufbau dieser langen, konzentrierten Kohlenwasserstoffketten nicht leichtgefallen. Sie musste ebenfalls gegen die Entropie ankämpfen und benötigte zu den heutigen (und in den letzten 250 Jahren abgebauten) Beständen ca. 60 Millionen Jahre.

Doch ist das Verbrennen von fossilen Rohstoffen der einzig wahre Weg? Sicherlich nicht.

Warum die Vergangenheit in Flammen stand?

Fossile Energieträger sind im Wesentlichen gespeicherte Sonnenenergie – in Form von Kohlenstoff- und Wasserstoffbindungen. Bei der Verbrennung reagieren diese Verbindungen mit Sauerstoff und setzen massive Mengen an Wärme frei. Warum wird so viel Wärme frei? Das liegt eben auch an der Entropie. Um ein System von einem chaotischeren (höhere Entropie) in einen geordneteren Zustand zu verwandeln, muss man Energie aufwenden. Und das hat die Natur über 60 Millionen Jahre gemacht, indem sie Arbeit verrichtet hat, abgestorbene riesige Pflanzen und Tierkadaver zu schichten, zu verpressen und wieder zu schichten, zu trocknen und zu pressen, die eben zu den hochgeordneten langen Kohlenwasserstoffketten geführt haben. Wenn „man“ das 60 Millionen Jahre macht, kommt da schon einiges an Energie zusammen. Diese in chemischer Bindung gespeicherte Energie wieder freizulassen, geht, wie wir wissen, schneller, weil die Entropie „mithilft“.

Wir haben gelernt, diese freigesetzte Energie zu nutzen. Doch dieser Prozess ist in den Skalen, in denen wir ihn durchgeführt haben, ein Kampf gegen die Natur: Er wandelt eine hochgeordnete Energieform in unkontrollierbare, diffuse Wärme um und hinterlässt dabei Abfallprodukte wie Kohlenstoffdioxid (CO₂). Auch die Folgen dieses Abfallprodukts sind trotz politischer Nebelkerzen hinlänglich und unmissverständlich bekannt.

Gibt es Alternativen?

Mit dem Fluss gehen

Die Energiewende ist kein Kampf mehr, sondern eine Akzeptanz der Naturgesetze. Anstatt gegen die Entropie zu kämpfen, nutzen wir die ständigen, natürlichen Energieströme, die uns umgeben. Ein Elektron ist das Herzstück dieser Veränderung. Es ist ein geladenes Teilchen, das auf elektrische und magnetische Felder reagiert – und genau das macht es so unglaublich gut kontrollierbar.

Die Rolle des Elektrons und der Photonen

Wir haben in den letzten 50 Jahren bewiesen, dass wir die Welt der Elektronik beherrschen. Ein Transistor, das Herzstück jedes Computers, ist ein Meisterwerk der Elektronensteuerung. Wir nutzen elektrische Felder, um Elektronen zu lenken, zu beschleunigen und zu steuern.
Gleichzeitig liefert uns die Sonne Photonen – kleine Energiepakete aus Licht. Ein Fotovoltaik-Modul nutzt diese Photonen. Wenn ein Photon auf ein Silizium-Atom trifft, wird seine Energie auf ein Elektron übertragen. Dieses freigesetzte Elektron wird in einem elektrischen Feld eingefangen und kann sofort als nutzbarer Strom in unsere Netze fließen.
Wir kämpfen nicht gegen die Natur, indem wir Bindungen aufbrechen. Stattdessen nutzen wir die natürliche Reaktion von Elektronen auf Photonen, um eine saubere und effiziente Energiequelle zu erschließen.

Eine historische Chance: Das Erbe Einsteins

Dieser Wandel ist für uns Deutsche von besonderer Bedeutung. Der wohl berühmteste (deutsche) Physiker, Albert Einstein, lieferte die entscheidende theoretische Grundlage für die heutige Solarenergie. Im Jahr 1921 erhielt er den Nobelpreis für Physik, nicht für seine Relativitätstheorie¹, sondern für die Erklärung des fotoelektrischen Effekts. Er beschrieb, wie Lichtenergie (Photonen) Elektronen aus einem Material herausschlagen kann. Genau dieses fundamentale Prinzip ist die Basis jeder Solarzelle.

Wir haben die wissenschaftliche Grundlage für diese Technologie gelegt. Nun haben wir die historische Chance, das Vermächtnis Einsteins zu erfüllen und bei der Umsetzung seiner Erkenntnisse eine führende Rolle zu übernehmen.

Der Wind: Ein Fluss der Entropie

Auch der Wind ist ein perfektes Beispiel für diesen Wandel. Er ist ein direktes Resultat der Sonnenenergie, die die Atmosphäre ungleichmäßig erwärmt und dadurch Druckunterschiede erzeugt. Die Luft strömt, um diese Unterschiede auszugleichen und die Entropie des Systems zu erhöhen. Anstatt diesen natürlichen Prozess zu stören, setzen wir Windturbinen ein, die sich in diesen Windstrom einfügen. Sie nutzen die kinetische Energie, die im System vorhanden ist, um Strom zu erzeugen. Es ist ein elegantes Beispiel dafür, wie wir die natürlichen Gesetze nutzen, anstatt gegen sie zu arbeiten.

Der Reality-Check: Manche fordern zu Recht einen Reality-Check der Energiewende. Sie warnen, dass der Weg holprig ist. Sie haben recht. Es ist naiv zu glauben, dass das reine Wissen um Photonen und Elektronen ausreicht. Die wahre Herausforderung liegt in der “praktischen Entropie”: dem bürokratischen Widerstand, den komplexen Gesetzen und den physikalischen Grenzen unserer Netze. Und natürlich von unserer Fähigkeit, hoch organisierten, monopolistischen Konzernen (niedrige Entropie) die Angst zu nehmen, in den Zustand höherer Entropie in Form von chaotisch-demokratisch-prosumerorientierten Bürgerenergie-Systemen (hohe Entropie) überzugehen. Da staunt auch die Entropie, was für Widerstände man ihr da in den Weg legt.

Dennoch ist auch dies kein Kampf gegen die Natur, sondern ein Umgang mit den realen Gegebenheiten. Ein Netzwerk aus Stromleitungen ist ein geordnetes System, das ständig von Störungen und Schwankungen bedroht wird – eine Form von Entropie, die wir beherrschen müssen. Speichersysteme wie Batterien sind der Versuch, die zeitliche Unordnung der Sonnen- und Windenergie zu glätten. Hinzu kommen Smart Grids, die über einen intelligenten Lastenausgleich und modernste Sensoren eine permanente Regulierung im Netz ermöglichen. Sie helfen, die Energie genau dorthin zu leiten, wo sie gebraucht wird, indem sie Verbraucher und Erzeuger intelligent miteinander vernetzen.
Der Reality-Check ist kein Argument, um aufzugeben. Er ist eine Aufforderung, pragmatisch und hart an den realen Problemen zu arbeiten, die uns davon abhalten, das volle Potenzial der Natur zu nutzen.

Ein neues Verständnis von Energie
Die Energiewende ist also keine technologische Revolution, sondern ein konzeptioneller Wandel. Wir haben verstanden, dass wir nicht gegen die Entropie kämpfen müssen, indem wir geordnete Systeme zerstören. Stattdessen können wir mit dem Fluss gehen und die Energie des Universums nutzen, die uns in Form von Sonnenlicht und Wind zur Verfügung steht. Der wahre Fortschritt liegt nicht im Kampf, sondern in der Akzeptanz der Naturgesetze.

1. Die Relativitätstheorie war viel bedeutender, aber die Nobeljuroren hatten wohl Angst, seine Theorie wäre “Hoax” würde man heute sagen. War sie aber nicht, sie ist die bis heute am besten experimentell bestätigte Theorie der Physik. ↩︎