Das son­nen­re­iche Kali­fornien hat bei der regen­er­a­tiv­en Stromerzeu­gung diesel­ben Prob­leme, wie das ener­getisch auf links gedrehte Deutsch­land. Es gibt unauf­fang­bare Ver­sorgungsspitzen, denen eben­so unüber­brück­te Eng­pässe fol­gen. Angesichts des kali­for­nischen Wet­ters kann man dort in der Solar­voltaik von echtem Dig­i­tal­strom sprechen: tags 1, nachts 0. Doch zumin­d­est denken kali­for­nische Energie­un­ternehmen über geeignete Spe­ich­er nach, statt wie in Deutsch­land üblich ein­fach eine dop­pelte Infra­struk­tur an fos­silen Kraftwerken auf „stand by“ zu hal­ten, und der Bevölkerung diesen “Mix” als erfol­gre­iche Energiewende zu verkaufen. In Deutsch­land tun dies ins­beson­dere die Grü­nen, wen­ngle­ich diese nur zu Ideen gelan­gen, die nach Regen­bo­gen, Ein­horn und Prinzessin Lil­lifee schmeck­en und die Parteivor­sitzende Baer­bock aus­ruft “Das Netz ist der Spe­ich­er”.

Stolz berichtet der Spiegel von ein­er inno­v­a­tiv­en Idee, mit der die Kali­fornier ihren reich­lich vorhan­de­nen Zap­pel­strom so glät­ten wollen, dass er dann zur Ver­fü­gung ste­ht, wenn man ihn braucht – zum Beispiel nachts, wenn die Sonne auch in Kali­fornien nicht scheint. Leis­ten sollen das der Hoover-Damm und der Col­orado Riv­er – on top zu den Auf­gaben, die sie ohne­hin schon erfüllen müssen. Hier die Kurz­form: Leis­tungs­fähige Pumpen sollen das Wass­er in den Lake Mead zurück­pumpen und dafür mit dem Solar-Strom betrieben wer­den, den Kali­fornien im Über­fluss pro­duziert. So würde aus dem Lake Mead, dem ohne­hin größten und läng­sten Stausee der Vere­inigten Staat­en eine „Riesen­bat­terie“, denn wenn Strom benötigt wird, also nachts zum Beispiel, kön­nte man den dann ja leicht erzeu­gen, indem man das Wass­er wieder durch die Tur­binen des Hoover-Damms jagt. Wenn der Spiegel hier nicht einige Dinge kom­plett falsch ver­standen hat – was ich nicht auss­chließe – ergeben sich dabei lei­der ein paar kleine Prob­leme bzw. Denkfehler.

Denkfehler 1

Ein Laufwasserkraftwerk wie das im Hoover-Damm ist kein Pump­spe­icherkraftwerk. Es erzeugt per­ma­nent Energie über das Ablassen des Wassers aus dem höher gele­ge­nen Stausee. Energie, die benötigt wird! Ist mehr Wass­er im See, kann man die Tur­binen nicht schneller laufen lassen, um mehr Energie zu erzeu­gen. Statt die Energie zu ver­wen­den, die der Hoover-Damm erzeugt, kön­nte man rein rech­ner­isch den Solarstrom nach Neva­da schick­en und das Wass­er gle­ich im Lake Mead lassen, statt es zur Stromerzeu­gung zu nutzen und unten angekom­men mit Strom wieder nach oben zurück zu pumpen. Dum­mer­weise ver­hin­dert die Trägheit der Tur­binen jedoch, dass man das Laufwasserkraftwerk schnell hoch- und run­ter­fahren kann, weshalb man den ener­getisch umständlichen Weg mit den “Solar-Pumpen” gehen will. Die Leis­tung des Kraftwerks ändert sich aber nicht dadurch, dass mehr Wass­er im Spe­ich­er ist.

Denkfehler 2

Der Hoover-Damm ist nicht die erste und nicht die let­zte Staustufe am Col­orado-Riv­er. Pumpt man also Wass­er zurück in den Lake Mead, fehlt dieses am Unter­lauf, wo “Lake Mohave” und „Davis Dam“ darauf angewiesen sind, auch um Strom zu pro­duzieren. Wass­er, das den Lake Mohave nicht erre­icht, kann auch keinen Strom im Davis Damm erzeu­gen. Von den noch weit­er flussab­wärts gele­ge­nen Anla­gen „Park­er Dam“, „Pao­lo Verde Diver­sion Dam“, „Impe­r­i­al Dam“, „Lagu­na Diver­sion Dam“ und „More­los Dam“ ganz zu schweigen. Es ist ein Null­sum­men­spiel, bei dem jede Energierück­gewin­nung das Wass­er des näch­sten in der Kette abgräbt.

Denkfehler 3

Der Col­orado Riv­er ist die mit Abstand wichtig­ste Trinkwasserquelle der Region, Nicht nur für Neva­da, son­dern auch für Ari­zona und Kali­fornien. Außer­dem fließt eine große Menge seines Wassers in die Bewässerung der inten­siv­en Land­wirtschaft. Im Mün­dungs­ge­bi­et ist der Col­orado Riv­er seit langem größ­ten­teils trock­en, obwohl der Pegel im Lake Mead weit­er oben kon­tinuier­lich sinkt. Die Wasser­nutzung, auch die durch Rück­stau, ist also ohne­hin schon viel zu groß. Genau an dieser Stelle kön­nte das Pro­jekt, mit Solarstrom Wass­er dor­thin zurück zu pumpen, tat­säch­lich Erfolg haben – zulas­ten aller Nutzer am Unter­lauf des Flusses.

Ich frage mich nun, ob hin­ter dem Pro­jekt nicht vielle­icht vor allem die Absicht steckt, über einen „Öko-Trick“ die Wasser­re­ser­ven des Lake Mead aufzu­s­tock­en, denn diesem geht auf­grund der anhal­tenden Trock­en­heit und der inten­siv­en Wasser­nutzung langsam die Puste aus. Rein ener­getisch ergibt das Pro­jekt für mich keinen Sinn. Deshalb auch meine Auf­forderung an die Leserge­meinde, meine drei Denk­fehler zu wider­legen und dem Pro­jekt „Cal­i­for­nia Dream­ing“ den Anschein des Irrsinns zu nehmen, den es für mich im Moment hat – von guten Argu­menten lasse ich mich gern eines besseren belehren. Bitte überzeu­gen sie mich davon, dass die Amerikan­er nicht densel­ben irrwitzi­gen Weg der “Energiewende” eingeschla­gen haben, wie Deutsch­land, wo die Ver­bren­nung von Kohle dadurch kom­pen­siert wer­den soll, dass man Geld ver­bren­nt. Denn auch in den USA ste­hen einige Mil­liar­den Dol­lar im Feuer.

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11 Kommentare

  1. Da die Infor­ma­tio­nen im Spiegel Artikel recht dürftig sind, kön­nen die fol­gen­den Aus­führun­gen nur Speku­la­tio­nen sein. Sie sind aber plausibel:

    Da am Fuß des Hoover Damms kein Unter­beck­en existiert, fließt nor­maler­weise bei der Energieerzeu­gung Wass­er aus dem Lake Mead sofort über den Col­orado Riv­er ab und ist somit ver­loren. Will man Wass­er wieder hoch­pumpen, so muss dies erfol­gen bevor es in den Col­orado abfließen kon­nte. D.h. gle­ichzeit­ig mit der Energiegewin­nung muss hochgepumpt wer­den. Ener­getisch ist das ein Ver­lust­geschäft: man benötigt die 1,4‑fache Energiemenge zum Hoch­pumpen die man im Tur­binen­be­trieb gewon­nen hat. So betra­chtet wäre es wirtschaftlich­er, das Wass­er erst gar nicht durch die Tur­binen laufen zu lassen. 

    Es gibt jedoch einen guten Grund für diese Betrieb­sweise: Beim Betrieb der elek­trischen Net­ze benötigt man unbe­d­ingt Rege­len­ergie. Die muss die Schwankun­gen im Sekun­den- und Minuten­bere­ich aus­gle­ichen. Wind- und Solaran­la­gen kön­nen keine Rege­len­ergie bere­it­stellen, es würde den Rah­men spren­gen, wenn die Gründe hier­für erläutert wer­den müssten. Nur im Betrieb befind­liche Wass­er- und Dampfkraftwerke sind prinzip­iell in der Lage Rege­len­ergie bere­itzustellen, Pump­spe­icher­w­erke im Pump­be­trieb nicht. 

    Daher muss ca. 20–30% der Erzeu­gung aus Rege­len­ergieliefer­n­den Anla­gen kom­men, auch wenn ger­ade ein Überange­bot an aus Solar- und Win­dan­la­gen vor­liegt. D.h. die Wasserkraftan­la­gen müssen im Betrieb sein, obwohl möglicher­weise Wasserk­nap­pheit herrscht und ein Überange­bot an Energie besteht. 

    Da bietet es sich an, die son­st ungenutze Energie aus Solar- und Win­dan­la­gen zum Hoch­pumpen des soeben her­abge­lasse­nen Wassers zu nutzen. Man schont so den Wasser­vor­rat im Lake Mead.

    Eine ähn­liche Betrieb­sweise wird auf der Insel Hier­ro praktiziert.

    MfG

  2. So langsam kommt mehr Licht ins Dunkel…
    Also wir haben da den Hoover-Damm, der den Lake Mead staut , dann fließt der Col­orado Riv­er weit­er (ca. 280m³/s, ver­gle­ich­bar mit der Mosel) und weit­et sich nach ~30km Luftlin­ie allmäh­lich auf und geht in den Lake Mead über (der vom Davis-Damm ges­taut wird).
    Man will das Pump­wass­er jeden­falls nicht aus dem Col­orado unter­halb des Hoover-Dammes ent­nehmen (s. Denk­fehler 1), son­dern erst aus dem Lake Mohave — deshalb die lange Pumpleitung. Da kann man dann — zumin­d­est the­o­retisch — auch mehr zurück­pumpen, als der Col­orado über­haupt an Wass­er führt.

    Prob­lem ist natür­lich, daß die Länge der Pumpleitung über die Baukosten hin­aus noch erhe­bliche Wirkungs­grad-Ein­bußen bedeutet. Und einen weit­eren Wer­mut­stropfen gibt es: Im Pump­be­trieb muß man die Gesamt-Höhen­dif­ferenz zwis­chen den bei­den Reser­voiren über­winden, im Gen­er­a­tor­be­trieb kann man aber nur die Stauhöhe des Hoover-Damms nutzen. Wieviel die Dif­ferenz genau aus­macht kann ich (noch) nicht sagen, aber 5..10% erscheinen mir real­is­tisch. Die Mosel zB hat auf ihren let­zten 100km etwa 35m Gefälle; auf über 30km Fließweg kann man also schon mit 10m Fall­höhe rech­nen. Am Hoover-Damm kön­nen wir max. 180m Fall­höhe nutzen, pumpen müßten wir dann aber 180m+~10m (95%). Und wenn man mal auf real­is­tis­che Betrieb­s­be­din­gun­gen guckt mohave.lakesonline.com/level.asp und mead.lakesonline.com/level.asp , dann bewegt sich die Sache eher in Rich­tung 90%.

  3. Ober­be­griff für all diese Pro­jek­te: “Pump­spe­icherkraftwerke mit natür­lichem Zulauf”. Es gibt also ein Vol­u­men, das zwis­chen bei­den Höhen­niveaus pen­deln kann/darf und einen Vol­u­men­strom, der vom einen Niveau zum anderen abfließt. Und dazu muß man nun jew­eils Zahlen bzw. jahreszeitliche Ver­läufe zuord­nen. Eigentlich trivial.

    Ca. 3 Mrd. USD soll dieser Aus­bau kosten. Zwar irgend­wie blöd, daß die NYT nicht sagen mag/kann, was er WERT IST aber immer­hin ken­nt man seine Farbe: grün — und das war dann ja auch schon das Wichtige.

  4. Herr Mutschler, dann bräuchte man aber ein Pump­spe­icherkraftwerk , oder wie kommt das Wass­er wieder nach oben? Ihr festes Kontin­gent wäre dann Wass­er aus dem Unter­lauf des Flusses, d.h oben zwar mehr aber unten weniger Wass­er. Dazu noch ein paar Laufwassserkraftwerke, die sich schlecht hoch und run­ter­fahren lassen? Und hin­ter dem Stau­damm warten lauter ‘dorschtiche Kehle’.(Grüße aus der Pfalz)

  5. “Bitte überzeu­gen sie mich davon, dass die Amerikan­er nicht densel­ben irrwitzi­gen Weg der „Energiewende” eingeschla­gen haben,”

    Pfffff… Ääähm. Ich ver­suchs mal:

    So rein rech­ner­isch ist im See mehr Energie gespe­ichert, wenn man Wass­er von unten wieder nach oben pumpt. Dies ist zwar mit einem Energiev­er­lust ver­bun­den, jedoch ist es bess­er, einen Teil des über­schüs­si­gen Stroms zu haben, wenn man ihn braucht, als den vollen Anteil zu haben, wenn man ihn nicht braucht.

    Sofern die Leis­tung der Tur­bine kon­stant läuft, wäre der See auf diese Weise länger voll, falls der liebe Gott mal plöt­zlich den Zufluss abstellt. Allerd­ings wäre es möglich, dass die Durch­flussgeschwindigkeit der Tur­bine entwed­er regel­bar ist, oder es mehrere dieser Tur­binen gibt, von denen einige lediglich einen Stöpsel im Zufluss steck­en haben. Zumin­d­est würde ich einen Stau­damm so kon­stru­ieren, dass die Durch­fluss­menge regel­bar ist, weil schließlich nicht immer der selbe Strombe­darf vorhan­den ist, und auch die Zufluss­menge des Wassers keine Kon­stante ist. Vere­in­facht gesagt, möchte man in Jahren, in denen beson­ders wenig Wass­er ankommt, die Leis­tung herun­ter­schrauben kön­nen, um den See nicht gän­zlich trock­en zu leg­en, und die Durch­flussgeschwindigkeit, im Fall beson­deren Wasser­re­ich­tums, erhöhen.

    Die Idee der Ökos ist es also schein­bar, die kurzfristi­gen Schwankun­gen der Strompro­duk­tion auf das nach­fließen­den Gewäss­er umzule­gen. Wie Du bere­its schriebst.

    Rech­ner­isch wäre das der selbe Effekt, wie wenn man eine Schal­tung baut, die nur die Energiemenge aus dem Gewäss­er zieht, die zusät­zlich zum Solarstrom benötigt wird. Dann würde man sich sog­ar den Energiev­er­lust beim Hoch­pumpen ers­paren. Beziehungsweise, man müsste nur hoch­pumpen, wenn man mehr Solarstrom hat, als das gesamte Strom­netz gebrauchen kann. 

    Wahrschein­lich wäre es auch möglich, den Durch­lauf nur im ein­stel­li­gen Prozent­bere­ich hoch- und runter zu regeln, anstatt das gesamte the­o­retis­che Poten­zial zu nutzen, sofern die Regelka­paz­ität größer ist, als die Kapaz­ität der Solarkollek­toren. Dadurch würde der Wasser­stand abhängig von der Tageszeit schwanken, was vielle­icht kein zu großes Prob­lem für die Welt nach dem Hoover-Damm wäre. Dann wäre der Wasser­pegel Nachts halt etwas niedriger als tagsüber. Das klingt für mich so, als kön­nte man es verkraften. 

    Falls die Solarstromka­paz­ität jedoch annäh­ernd der Leis­tung des Hoover-Damms entspricht, wäre das nach­laufende Gewäss­er bei Anwen­dung dieses Prinzips abwech­sel­nd aus­getrock­net und sint­flu­tar­tig. Aber selb­st das kön­nte man naturbegeis­terten Ökos verkaufen, indem man behauptet, dass man dadurch einen neuen Leben­sraum für an solche beson­deren Bedin­gun­gen angepasste Tier- und Pflanzenarten erschafft.

    Vielle­icht sollte man mit­tels großer Son­nen­spiegel irgen­dein Met­all schmelzen, und mit der so gespe­icherten Wärme Stir­ling­mo­toren betreiben, wenn man schon unbe­d­ingt ter­ristrisch Solaren­ergie nutzen will? Ein in der Erde ver­graben­er und isoliert­er großer Bot­tich voll flüs­sigem Met­all, auf dem ein Stir­ling­mo­tor ste­ht, bleibt auch über Nacht heiß. Wäre das der Ökofrak­tion zu prak­tik­a­bel, oder hat sie Angst vor Metalldämpfen?

    Nun zum oblig­a­torischen Off-Topic-Teil:

    Ich wäre ein großer Fan davon, Solarkollek­toren im Weltall zu bauen, die 24/7 der unge­filterten Son­nen­trahlung aus­ge­set­zt sind, und die die gesam­melte Energie in Form von aus­gerichteten gebün­del­ten Mikrow­ellen auf die Erde bea­men, wo sie von großen, maschen­drahtza­u­nar­ti­gen Anten­nen wieder in Strom umge­wan­delt wer­den kön­nen. Diese Geräte wären sog­ar als Dooms­day-Devices Dual-Use tauglich, weil man mit ihnen Städte und Wälder des tech­nol­o­gisch unter­lege­nen Geg­n­ers grillen kön­nte, sollte man sie gezielt darauf aus­richt­en. In Frieden­szeit­en hätte man fol­glich ganztätig sauberen Atom­strom aus dem ungenutzten Kern­fu­sion­sreak­tor im Zen­trum des Son­nen­sys­tems, und im Krieg grillt man, ökoneu­tral und ohne Fall­out, feindliche Städte. Deathrays from above. Die Zivil­bevölkerung kriegt bil­li­gen Strom, das Mil­itär eine Massen­ver­nich­tungswaffe, mit der es, ganz nach Wun­sch der Grü­nen, ohne Radioak­tiv­ität, gift­frei, und kli­ma­neu­tral, den ökol­o­gis­chen Fußab­druck der Men­schheit reduzieren kann. Win­Win­Win. Hof­fentlich lässt der Don­ald seinem Ver­sprechen, den Wel­traum zu mil­i­tarisieren, bald auch Tat­en folgen. 

    Wieso kom­men die Grü­nen eigentlich nicht auf solche Ideen? Die Konzepte gibts doch schon ewig, und wenn mal ein Bedarf daran beste­hen sollte, große Men­gen Mate­r­i­al in den Wel­traum zu schießen, wür­den auch neue Wege entwick­elt wer­den, dies zu tun. Auch dafür gibts schon seit Ewigkeit­en Konzepte, die lediglich große Ein­ma­l­in­vesti­tio­nen sind, die die Reise in den Orbit dann aber zu Zugtick­et­preisen anbi­eten kön­nten. Außer­dem beste­ht die Mon­dober­fläche aus den für Solarkollek­toren notwendi­gen Ele­menten, weshalb man dort nur eine Fab­rik bauen müsste, von der aus man, ohne großen Energiebe­darf, die Lagrange-Punk­te oder einen 24/7‑in-der-Sonne-Orbit erre­ichen könnte. 

    Aber ich fänds bess­er, wenn die Kollek­toren auf der Erde gefer­tigt wür­den, und ich fol­glich noch während mein­er Leben­szeit die Möglichkeit bekäme, zu sagen, dass ich mit bes­timmten Men­schen nicht auf dem sel­ben Plan­eten leben möchte. Damit meine ich Ökogut­men­schen. Die wer­den näm­lich auf der Erde bleiben, sobald der Wel­traum kolonisiert wird, weil sie zu blöd sind, um sich an Logik und Natur­wis­senschaften zu ori­en­tieren, und das Uni­ver­sum, dank sein­er liebenswerten Lebens­feindlichkeit, abseits der Erde keine Idioten toleriert.

    P.S.

    Der ökol­o­gis­che Fußab­druck ein­er Einkauf­s­tasche aus Baum­wolle ist so groß, wie der ökol­o­gis­che Fußab­druck von 7000 Plas­tik­tüten. Wer nicht 20 Jahre lang täglich mit der sel­ben Einkauf­s­tasche aus Baum­wolle einkauft, ist ein größer­er Umwelt­sün­der, als jemand, der seinen täglichen Einkauf mit jew­eils ein­er neuen Plas­tik­tüte erledigt. Ökos nutzen Baum­wolltüten, und davon kaufen sie sich alle Paar Monate eine Neue. Wür­den die stattdessen stündlich eine Plas­tik­tüte ver­bren­nen, wäre das klimaneutraler.

  6. @Wilfried Mutschler — gute gedanken! insb. das mit dem fes­ten wasserkontin­gent. wenn ein paar mio liter zum “spie­len” reserviert wären, die dann in einem qua­si geschlosse­nen kreis­lauf (zumin­d­est an der “tal­sta­tion”) bleiben, erledigt sich das prob­lem am unterlauf.
    die ver­brauch­skur­ven kenne ich auch nicht, aber es ste­ht ja nun mal fest, dass nachts keine solarstrompro­duk­tion stat­tfind­et — also kön­nte dann (der allerd­ings ver­mut­lich stark ver­min­derte) ver­brauchs­be­darf durchs ablassen durch die zusatz­tur­binen (mit-)gedeckt werden.
    macht dur­chaus sinn.

    es war auch irgend­wo zu lesen, dass das ganze sys­tem erst bis 2025 ste­hen soll — wäre es nur ein stromgetriebenes “wieder­hoch­pump­sys­tem”, wäre das wahrschein­lich schneller erledigt — also geht es ver­mut­lich tat­säch­lich um die aufwändi­ge zusät­zliche instal­la­tion von turbinen.

  7. Den Denk­fehler 2 und 3 sehe ich genau­so. Zu Denk­fehler 1: Richtig ist, dass ein Laufwasserkraftwerk kein Pump­spe­icherkraftwerk ist. Rein the­o­retisch kön­nte man aber weit­ere Laufwass­er-Tur­binen instal­lieren, die nur in der Spitzen­last bzw. dann, wenn die Sonne nicht scheint, zugeschal­tet wer­den. Das Wass­er hier­für kön­nte ein festes Kontin­gent sein, das bei Spitzenlast/wenn die Sonne nicht scheint über die zusät­zlich instal­lierten Tur­binen abge­lassen und bei Mit­tel- oder Niedri­glast wieder mit über­schüs­sigem Solarstrom in den Spe­ich­er hochgepumpt wird. Das set­zt allerd­ings voraus, dass die Zuckungen/Ausschläge des solaren Zap­pel­stroms immer bei Niedri­glast stat­tfind­en. Ob dies den dor­ti­gen Ver­brauch­skur­ven entspricht, weiß ich nicht.

    • Auf alle Fälle würde man aber das Wass­er ent­nehmen, was zu Energiev­er­lus­ten beim näch­sten Kraftwerk flussab­wärts führt, den man ander­swo aus­gle­ichen müsste. Ob die Rech­nung dann noch aufge­hen könnte…es bleibt spannend.

      • bei einem FESTEN wasserkontin­gent müsste man es nur ein einziges mal entnehmen/abzweigen.
        wenn es am fuß des hoover damm ein zusatzbeck­en gibt, dass das wasserkontin­gent aufn­immt, bevor es wieder nach oben in den stausee gepumpt wird, fehlt dem unter­lauf nichts.
        eine san­duhr füllt man ja auch nicht ständig wieder auf.

        • Das stimmt zwar im Prinzip, ist aber den­noch falsch:

          1. Der (jed­er) untere See muss eben­falls diese zusaet­zliche Wasser­menge aufnehmen und stauen koennen.
          Aus den topografis­chen Gegeben­heit­en nicht moeglich.

          2. Woher kommt und wohin geht denn all das Wass­er im Colorado-Fluss?
          Dazu, von Wiki ( https://en.wikipedia.org/wiki/Colorado_River ) die Tabelle ueber den Ver­brauch: 90+% wer­den bere­its ver­braucht (Agrar-bewae­seerung, Staedte-ver­brauch) bevor noch ein wenig Wass­er in Mexiko ankommt.

      • Eine Frage: warum sper­rt man nicht die Tur­binen und staut den See ein­fach auf während der über­schüs­sige Solarstrom direkt ver­braucht wird — danach ist das Wass­er genau dort im See wo es mit dem neuen, grü­nen Pro­jekt gewe­sen wäre — nur ohne den Umweg über Tur­binen und Pumpen. Dann, also nachts, kann die “einges­parte” Fließ­menge zur Energieerzeu­gung … kurz: genau das­selbe Wass­er aus dem­sel­ben See zur sel­ben Zeit erzeugt genau dieselbe Energiemenge wie mit dem Umweg über Tur­binen und Pumpen auch, nur nicht so wer­be­wirk­sam (weil es tagsüber ein­fach im See bleibt anstatt ein Bis­se­le zur Energiev­er­nich­tung zu dienen).

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