Wärmepumpen auch für die Schweizer Industrie

Das Heizen von Wohngebäuden mit einer Wärmepumpe ist gang und gäbe. In der Industrie sind Wärmepumpen noch nicht so verbreitet. Warum das so ist und wo das Potenzial liegt, das hat die Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs (NTB) nun für die Schweiz untersucht.

25 Fallbeispiele aus Schweizer Unternehmen nahmen die Studienverfasser unter die Lupe. Die meisten dieser untersuchten industriellen Wärmepumpen sind in der Lebensmittelindustrie im Einsatz, und die Anwendungspalette ist breit: Wärmepumpen werden in der Schokoladefabrik, in der Biscuitproduktion, zur Käseherstellung oder in einem Schlachthaus genutzt.

Ein Thermalbad hat eine Wärmepumpe für die Warmwasseraufbereitung, das Casino in Aarau oder der St. Jakob-Park in Basel brauchen Wärmepumpen unter anderem für die Erzeugung von Fernwärme zum Heizen. In mehreren untersuchten Beispielen wird die Wärmepumpe genutzt, um Wärme aus Kälteanlagen zurückzugewinnen. In einigen Fällen wird gleichzeitig gekühlt und geheizt mit der Wärmepumpe. Es werden also beide Anwendungsmöglichkeiten genutzt.

Die industriellen Wärmpumpen sind zudem durchaus effizient. Der durchschnittliche Leistungskoeffizient liegt beim Heizen bei rund 4.0. Das heisst: Die Wärmepumpen liefern viermal mehr Heizenergie als sie an elektrischer Energie benötigen. Die höchsten Vorlauftemperaturen von über 90 °C erbringen die Wärmepumpen in einer Käsefabrik, in einer Flaschenreinigung, und in einem Schlachthof.

Mit Wärmepumpe Papier trocknen

Die Studienverfasser kommen weiter zum Schluss, dass der Einsatz von industriellen Wärmepumpen vielfältig ist. Sie kann bei Trocknungsprozessen (z.B. Holz, Papier, Pellets, Klärschlamm, Stärke, Ziegel und Tiernahrung) eingesetzt werden. Abwärme und Prozessdampf lassen sich nutzen für die Sterilisation oder Pasteurisation von Lebensmitteln (z.B. Milch, Bier, Fruchtsäfte).

Um das Potenzial noch weiter zu nutzen, sollten Wärmepumpen verstärkt in industrielle Prozesse integriert werde. Die Fallbeispiele zeigen zudem: Mit dem Austausch von Gas- und Ölkesseln durch Wärmepumpen kann eine grosse Menge an fossilen Brennstoffen eingespart und der CO2-Ausstoss um 30 bis 40 Prozent reduziert werden.

Die NTB hat die Studie im Auftrag des Bundesamtes für Energie im Rahmen des IEA HPT Annex 48 Programms zum Thema «Industrielle Wärmepumpen» durchgeführt. Das Ziel des Programms ist, die bestehenden Schwierigkeiten und Hemmnisse für die grossflächige Markteinführung von industriellen Wärmepumpen zu überwinden.

Gründe, warum industrielle Wärmepumpen sich noch nicht breit durchgesetzt haben, gibt es einige:

• Das Bewusstsein für die technischen Möglichkeiten von industriellen Wärmepumpen bei PlanerInnen, BeraterInnen, AnwenderInnen und InvestorInnen ist noch nicht da.

• Das Wissen für die Integration von Wärmepumpen in bestehende Produktionssystem fehlt. Pinch-Analysen helfen dabei.

• Es dauert länger, bis eine Wärmepumpe amortisiert ist als ein fossiles System. Der Gaspreis ist vergleichsweise tief.

• Wärmepumpen in Industrieanlagen sind keine Massenware. Sie werden auf die spezifischen Bedürfnisse hin produziert. Das macht die Anschaffung zurzeit noch teurer.

Die Fallbeispiele zeigen indes. Wärmepumpen sind eine taugliche Variante zu fossilen Systemen. Die Beispiele haben zudem ein hohes Multiplikationspotenzial. Und die Lösungen können auf andere Prozesse und Branchen mit ähnlichen Heiz- und Kühlsituationen übertragen werden.

Dr. Cordin Arpagaus, NTB und Prof. Stefan Bertsch PhD, NTB

Quelle:  energeiaplus

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Das wissen wir über Energie in der Schweiz

834'210 Terajoule (TJ): Soviel Energie verbrauchte die Schweiz im Jahr 2019 insgesamt. Doch aus welchen Energieträgern stammt sie? Wir geben einen kurzen Einblick.

Eine zentrale Rolle in der inländischen Versorgung spielen Erdölprodukte. Sie decken fast die Hälfte (48,7%) des Schweizer Energiebedarfs ab. Strom aus Wasserkraft, Kernkraft, diversen erneuerbaren Energien (Wind, Biogas, Holz, Photovoltaik) und aus konventionell-thermischen Kraft- und Fernheizkraftwerken machen knapp einen Viertel (24,7%) und Erdgas rund einen Siebtel (13,8%) des gesamten Energiebedarfs aus. Diese sind somit die grössten Energielieferanten.

3,6% des Energiebedarfs stammte 2019 von übrigen erneuerbaren Energien (biogene Treibstoffe, Umweltwärme, Biogas und Sonne). Diese verzeichnen seit 2005 eine starke Zunahme.

Letztlich ist noch die Energie aus Holz (4,7%), Fernwärme (2,6%), Industrieabfällen (1,4%) und Kohle (0,5%) – wenn auch in geringerem Masse – in der Schweizer Energielandschaft vertreten. Weitere Ausführungen und Tabellen finden sich in der Gesamtenergiestatistik 2019.

Alicia Salas, Hochschulpraktikantin Medien und Politik, BFE

 Quelle: Bundesamt für Energie

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So wird das E-Auto Teil des Stromnetzes

The Mobility House und seine Partner haben einen wichtigen Meilenstein im Bereich der Vehicle-to-Grid (V2G)Technologie erreicht: Die erfolgreiche Integration eines Nissan LEAF Elektroautos in das deutsche Stromnetz. Das Elektroauto kann das Stromnetz innerhalb von Sekunden stabilisieren.

Quelle: youtube.com

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Erste Solarsauna

Kürzere Winter, weniger Schnee – der Klimawandel setzt auch Tourismusbetrieben wie den Fideriser Heuberge im bündnerischen Prättigau zu. Nachhaltige Lösungen sind gefragt, um die Energiewende hoch oben in den Bergen voranzutreiben und um neue Angebote zu schaffen. 

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Deshalb haben Sara Wiesendanger und Henrik Vetsch anfangs Januar 2020 das erste HEF (Heuberge Ecologic Forum), eine Innovationskonferenz, ins Leben gerufen. Die Gewinner-Idee einer Solarsauna wurde dann in wenigen Monaten umgesetzt und ermöglicht nun emissionsfreien, nachhaltigen Wellness-Genuss. «Uns war es wichtig, mit dem HEF eine Veranstaltung ins Leben zu rufen, aus der Projekte mit konkreten Lösungen für nachhaltigen Tourismus entstehen. Der Tourismus eignet sich perfekt um Innovationen zu verbreiten und die Heuberge sind der ideale Standort, um Entwicklungen zu testen und die Idee vom jungen Social Entrepreneur Urs Riggenbach hat uns sofort begeistert», sagt Sara Wiesendanger, Geschäftsleiterin Heuberge.

Bereits haben die ersten internationalen Gäste die Sauna auf über 2000 Metern über Meer besucht und auch finnische Saunaexpertinnen waren begeistert. Ausruhen kann man nach dem Sauna-Spass in den gemütlichen Liegestühlen. Eine Erfrischung findet man im idyllischen Heuberg-See direkt neben der Sauna. Das beeindruckende Panorama und die naturbelassene Umgebung kann man auch vom inneren der Sauna geniessen, das Panorama-Fenster mit Blick auf das Prättigau lädt dazu ein.

Die Sauna wird von einem Lytefire-Sonnenkollektor angetrieben, der mittels Spiegel das Licht bündelt und auf die Saunasteine bringt. Die Solarsauna rotiert, um der Sonne zu folgen. Im Winter ist die Sauna mobil unterwegs und kann hoch in die Berge gebracht werden. Zur Sommerszeit befindet sie sich neben dem Gasthaus Heuberge. Dass dieselbe Lytefire-Technologie aber auch in anderen Lebensbereichen praktisch genutzt werden kann, erfahren die Besucher der Heuberge demnächst im eigens dafür errichteten Solarpark. Ursprünglich wurde die Technologie entwickelt, um in Afrika, Asien und Lateinamerika diverse Backöfen, Trockner und Röstereien von KleinunternehmerInnen anzutreiben. So konnten dort Alternativen zu Brennholzöfen errichtet werden, um die bedrohten natürlichen Ressourcen zu schonen und Erwerbsmöglichkeiten zu schaffen. Auf der neu gebauten Solarterasse vor dem Gasthaus Arflina steht seit heute auch ein solcher Solarofen fürs Backen von Kuchen und Pizzas.

«Nachdem wir bereits die Sauna mit Solarenergie antreiben, ist es für uns Logisch auch andere Angebote zu entwickeln, wie zum Beispiel Workshops in denen Familien selber Pizza mit Solarenerige backen können. Dabei lernt man an einem praktischen Beispiel und damit nachhaltig, wie Lösungen für eine umweltfreundliche Zukunft aussehen können. In unserem neuem Solarpark wird dies nun Realität», erklärt Sara Wiesendanger.

Der Sonnenkollektor kann zudem zum Rösten von Kaffee benutzt werden und der Park war bereits für eine erste Gästegruppe von Solarpionieren geöffnet. Die auf Nachhaltigkeit spezialisierte Gruppe zeigte sich begeistert von ihrem Erlebnis. Die gemütliche Solarterasse vor dem Berghaus Arflina lädt zum Verweilen und zum Austausch ein und soll damit auch zu einem Treffpunkt für eine nachhaltige Zukunft werden. Die Solarterrasse liegt inmitten einer geschützten Hochmoorlandschaft und die Besucher haben die erhaltenswerten Naturschätze jederzeit im Blick. 

Quelle: htr.ch

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Solarstrom - nicht nur vom eigenen Dach

Die grösste Carport-Solaranlage der Zentralschweiz steht auf dem Car House der Galliker Transport AG in Altishofen. Das Besondere: Nicht nur Solarpanels auf dem Dach, sondern auch an der Fassade produzieren erneuerbaren Strom – für jährlich rund 400 Haushalte. 

Rund 5’400 Parkfelder befinden sich im Car House in Altishofen. Dort parkiert sind Personenwagen und Nutzfahrzeuge, welche die Galliker Transport AG für ihre Kunden lagert und transportiert. Im Hinblick auf die Förderung erneuerbarer Energie wollte das Transportunternehmen das Dach des Parkhauses gleich doppelt nutzen: als Schutz der Neuwagen vor Regen, Schnee und Hagel sowie als eigenes Kraftwerk.

 «Damit die Autos im obersten Geschoss rundum sicher vor der Witterung geschützt sind, brauchte es Fassaden-Elemente», sagt Thomas Müller, Leiter Infrastrukturmanagement bei Galliker Transport AG. «Diese Elemente als Energiequelle zu nutzen, entspricht auch unserer Strategie.» Daher installierte CKW eine integrierte PV-Anlage, die aus über 6500 Panels besteht. Auf dem Dach und an der Fassade wurden teils auf Mass gefertigte Module montiert. Es ist bereits die dritte Anlage, die CKW für Galliker Transport installierte.

Gewappnet für die Zukunft: Die PV-Anlage ist ungefähr 1,5 Fussballfelder gross und produziert um die 1800 MWh pro Jahr. Das entspricht etwa dem jährlichen Verbrauch von 400 Haushalten. Das Transportunternehmen nutzt den Strom selbst für das Car House und weitere eigene Liegenschaften. Überschüssiger Strom wird ins CKW-Netz eingespeist. 

«Die Montageanforderung der PhotovoltaikElemente war seitens Bauherrschaft herausfordernd. Sämtliche Photovoltaik-Elemente konnten nur mit einem Klemmsystem an der Stahlkonstruktion befestigt werden», sagt Patrick Küng, Leiter Solartechnik bei CKW. «Ohne Bohrlöcher wird die Korrosion der Konstruktion auf ein Minimum reduziert.» Zudem ist so die gesamte Konstruktion wasserdicht – damit die Neuwagen ihre Reise in die Welt hinaus unbeschadet antreten können.  

Quelle: axpo.ch

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Stromversorger: Gas ersetzt zunehmend Kohle

Die Analyse der Umweltbelastung aus der Stromproduktion der vier grössten Schweizer Stromversorger zeigt: Axpo, Alpiq, BKW und Repower erzeugen zwei Drittel ihres Stroms aus fossilen und nuklearen Energiequellen. Damit gehen eine hohe CO2- und Umweltbelastung einher. Daran ändert auch die Verschiebung von Kohle zu Gas nicht allzu viel. Der Produktionsanteil neuer erneuerbarer Energien bleibt mit 5.2 Prozent auf sehr tiefem Niveau.   

In der Kurzstudie «Strommix 2019» hat die Schweizerische Energie-Stiftung SES die Stromproduktion der vier grössten Schweizer Energieversorger Axpo, Alpiq, BKW und Repower untersucht. Dabei zeigt sich, dass die fossile und nukleare Stromerzeugung nach wie vor zwei Drittel der Stromproduktion ausmacht. Ein Drittel wird durch erneuerbare Energien gedeckt, vornehmlich Wasserkraft. Im Vergleich mit dem Schweizerischen Strommix mit 56.4 Prozent Wasserkraft und 35.2 Prozent Atomkraft (BFE 2020) fällt die Bilanz der Stromversorger somit deutlich klima- und umweltschädlicher aus.

Fossilanteil bleibt hoch: Die Kurzstudie analysiert auch die Klima- und Umweltbelastung der Energieversorgungsunternehmen durch deren Stromproduktion. Die Treibhausgasemissionen pro Kilowattstunde sind 2019 gegenüber den Vorjahren leicht gesunken. Die ausländischen Kohlekraftwerke haben weniger Strom produziert. Dennoch bleibt der Anteil an fossiler Stromerzeugung mit knapp 24 Prozent hoch. An der Spitze steht die Alpiq mit durchschnittlich 256 g CO2-Äquivalente pro Kilowattstunde. Auch bei der Bewertung der Umweltschädlichkeit über die Umweltbelastungspunkte verzeichnet der Stromproduktionsmix der Alpiq mit durchschnittlich 322 UBP pro Kilowattstunde die höchste Umweltbelastung. «Trotz leichter Verbesserung steckt die Energiewende bei den grossen Schweizer Stromversorgern immer noch in den Kinderschuhen», bilanziert Florian Brunner, Leiter Fachbereich Klima bei der SES.



Kohle wird zunehmend durch Gas ersetzt: Die Kohleverstromung ging zurück, wurde jedoch durch eine höhere Erdgasverstromung kompensiert. Der rekordhohe Preis von bis zu 25 Euro je Tonne CO2 hat dazu geführt, dass Kohle durch Gas verdrängt wurde. Doch die Verschiebung von der Kohle zum ebenfalls fossilen Gas trägt zum Klimaziel von Netto-Null-Treibhausgasemissionen nur wenig bei. Die Treibhausgasbilanz von Gas ist zudem mit Vorsicht zu geniessen. In den Ökobilanzen werden Methanverluste beim Transport unterschätzt. So zeigt sich, dass Erdgas wegen steigender Methanemissionen sogar ähnlich klimaschädlich wie Kohle und Erdöl sein könnte. «Auch Erdgas heizt das Klima auf. Ein wirksamer Klimaschutz sollte also nicht auf Gaskraftwerke setzen, sondern vielmehr auf einen raschen Ausbau der erneuerbaren Energien», so Florian Brunner.

Rahmenbedingungen für Erneuerbare im Inland verbessern: Neben einer Reduktion des Energieverbrauchs kommt dem Ausbau der erneuerbaren Energien aus Sicht des Klimaschutzes eine Schlüsselrolle zu. Die erneuerbaren Energien müssen die Dekarbonisierung, das heisst den Ersatz der fossilen Energieträger, sicherstellen. Die Produktion durch neue erneuerbare Kraftwerke wie Sonne und Wind nahm zwar auch 2019 zu, verbleibt aber mit ihrem 5.2%-Anteil auf sehr tiefem Niveau. Der Ausbau ist zudem vornehmlich auf Investitionen im Ausland zurückzuführen, in der Schweiz nahmen die Investitionen nur geringfügig zu. Hierzulande ist das Problem der fehlenden Investitionssicherheit bis heute nicht ausreichend gelöst. «Will die Schweiz die im Pariser Klimaabkommen und der Energiestrategie 2050 gesteckten Ziele erreichen, so müssen bei der laufenden Revision des Energiegesetzes für die Schweiz und das Ausland gleich lange Spiesse geschaffen werden», bilanziert Florian Brunner. Eine Verbesserung der Investitionssicherheit im Inland würde auch im Interesse der grossen Schweizer Energieversorger liegen.

» Download Kurzstudie «Strommix 2019» (pdf)
» Download Grafiken «Strommix 2019» (pdf)

Quelle: energiestiftung.ch 

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Wasserstoff – eben doch!

Die Technologie der Wasserstoffwirtschaft ist die ideale Ergänzung zu den Neuen Erneuerbaren Energien, hierzulande insbesondere zur Photovoltaik, der Stromerzeugung durch Sonnenenergie.

In Deutschland fährt bereits ein mit
Wasserstoff betriebener Zug

So weit ist es schon: Nicht nur eine Fachzeitschrift der Solarenergie (pv magazine Nr.1/20) widmete unlängst ein ganzes Heft dem Wasserstoff. Im Editorial schreibt dort Michael Fuhs: «Wasserstoff ist eigentlich ein idealer Energieträger. Es gibt faszinierende Entwicklungen, durch die es vorstellbar wird, dass er eine wichtige Rolle bei der Energiewende einnimmt. Wir haben in der Redaktion lange diskutiert, ob wir uns diese Lust auf Wasserstoff von der Bundesregierung vermiesen lassen wollen.» Die letzte Bemerkung bezieht sich auf eine innerdeutsche Ausmarchung, gemäss der der deutsche Wirtschaftsminister Peter Altmeier in seiner Version der Wasserstoffwirtschaft vergessen zu haben scheint, dass dieser nur Sinn macht für die Energiewende, wenn die Produktion mit Erneuerbaren Energien erfolgt. Was auch schon auf zumindest eine Crux der Technologie und der politischen Auseinandersetzung hinweist.

Eine Schweizer Fachzeitschrift hat unterdessen nachgezogen: «Erneuerbare Energien», herausgegeben von der Schweizerischen Vereinigung für Sonnenenergie (SSES) und vom Fachverband Swissolar, widmet ihre ganze neueste Nummer der Wasserstoffwirtschaft (Nr.3 / Juni 2020) – und lässt nur ein Fazit zu: Da tut sich was! Und zwar auf verschiedensten Ebenen. Sie alle zusammengenommen lassen erwarten, dass ein Durchbruch nun doch, nach vielen Jahren des Zauderns auf vielen Ebenen, unmittelbar bevorsteht.

Zweifel nähren sich immer noch aus Überlegungen zu den Kosten – und hierzu zeigen mehrere Beiträge im erwähnten Heft Schweizer Provenienz, dass die Entwicklung plötzlich rasant verläuft. Das erinnert schon fast (aber nur fast), an die Kostendegression bei der Photovoltaik – diese erreichte in den vergangenen zehn Jahren ja den Faktor «fünf». So rassig wird’s nicht gehen beim Wasserstoff, aber eine Halbierung steht in Aussicht. 

Wirtschaftlichkeit vorausgesetzt, würde auch eine Crux der Erneuerbaren Energien angegangen – der unregelmässige Anfall von Sonnenschein und Wind und damit dessen Speicherbarkeit möglich. Es liesse sich also für den Fall Schweiz jene gross dimensionierte Solarwirtschaft aufbauen, die Swissolar-Präsident und SP-Nationalrat Roger Nordmann in seinem Buch «Sonne für den Klimaschutz» gefordert hat. Um genügend (Solar-) Strom auch im Winter zu produzieren, bräuchte es hierzulande Anlagen mit einer Kapazität von gegen 50 Gigawatt Leistung. Die allerdings im Sommer grosse Mengen an Überschussstrom produzieren würden. Womit der Wasserstoff ins Spiel käme.

Denn der überschüssige Strom erlaubte eine trotz Umwandlungsverlusten lohnende Transormation von Solarenergie in Wasserstoff – der dann wiederum (wohlgemerkt eben CO2-frei, deshalb auch Etikettierung «grüner» Wasserstoff) entweder für den Antrieb im Verkehr, für die Beheizung von Gebäuden oder gar zur Rückverstromung zur Verfügung stünde. Letzterer Schritt wiederum unter nicht unerheblichen Umwandlungsverlusten, aber bei technologischen Fortschritten weiterhin lohnend – zumal diese dann eben im sonnenarmen Winter als Ausweg aus der Winterstromlücke zur Verfügung stünde.

CH-Initiative - bald 1600 LKW auf Schweizer
Strassen, betrieben mit Wasserstoff

Interessanter Aspekt der Entwicklung: Während die Europäische Union unlängst ein milliardenschweres quasi staatliches Wasserstoffprogramm in Gang setzte, steht in der Schweiz privatwirtschaftliche Initiative im Vordergrund. Der Förderverein H2 Mobilität will 1600 Wasserstoff-Lastwagen auf die Strasse bringen und damit deren Alltagsfähigkeit im Verkehrssektor belegen (unter anderen mit Beteiligung von Coop Schweiz). Zentral wird auch bei diesem Grossversuch sein, den Wasserstoff mit erneuerbaren Energien zu produzieren – die aber erst einmal kräftig ausgebaut werden müssen.

Die Photovoltaik wird also unvermittelt zur matchentscheidenden Partnerin der Wasserstoffwirtschaft. Zumal besonders sonnenreiche Gebiete der Welt – etwa die Sahara oder die arabische Halbinsel – doch noch einen Weg fänden, ihren Sonnenreichtum in wirtschaftlich Zählbares umzuwandeln – und im Fall Arabiens erst noch einen Weg aus der Ölfalle fänden. Im kleineren gedacht, sind in der Schweiz neben dem LKW-Projekt bauliche Vorhaben  schon umgesetzt oder angedacht (auch ein Wasserstoff-Tankstellen-Netz). Das erste gänzlich energieautarke Mehrfamilienhaus in Brütten (ZH) verwendet Wasserstoff zur Rückverstromung. Und der Berliner Energiesystem-Hersteller wie jener des Picea-Systems verspricht dank Wasserstoff eine Versorgung mit selbst produziertem Strom über das ganze Jahr (unter anderem schon in einem Einfamilienhaus in St.Gallen installiert).

Bleibt die Ausgangsfrage der Preisentwicklung der Produktion von Wasserstoff. Wie ein weiterer Beitrag in «Erneuerbare Energien» aufweist, ist zumindest IRENA, die Internationale Agentur für Erneuerbare Energien, zuversichtlich. Wasserstoff aus erneuerbaren Energien sei demnach bereits technisch tragfähig und nähere sich rasch der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit – insbesondere weil die zur Herstellung benötigten Elektrolyseure bald von Megawatt-Kapazitäten auf Gigawatt skaliert werden könnten, immerhin das 1000fache an Leistung. 

Einzelne Beiträge aus Erneuerbare Energien zum freien Download im Internet unter (ganze Zeitschrift nur für Mitglieder der SSES): https://www.sses.ch/de/home/news/zeitschrift/aktuelle-ausgaben/


© Text GuntramRehsche / Solarmedia

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Über den Zusammenhang von Klima & Kapitalismus

Wachsen, wachsen, Klimakrise! Ist der Kapitalismus schuld an der Klimakrise? Die Frage stellt auch Lilith Rein von Fridays For Future Berlin. Die taz-Wirtschaftsredakteurin Ulrike Herrmann meint ganz klar: Ja, der Kapitalismus ist schuld – und hält das Konzept vom grünen Wachstum für Quatsch.

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