Klimawandel: mögliche Maßnahmen

Die Menschheit nutzt immer mehr Energie zum Heizen, Fahren, Fliegen und für die Stromerzeugung. Den größten Teil bezieht sie aus fossilen Brennstoffen. Die dabei entstehenden Treibhausgase (CO2, Methan u.a.) heizen die Atmosphäre bedrohlich auf. Soweit sind sich alle einig. Viel spannender ist die Frage, wie die Menschheit dieses Desaster verhindern kann.

Nehmen wir einmal an, es gäbe eine zuverlässige Simulation für die Entwicklung des Klimas, der weltweiten Ökosysteme und der internationalen Wirtschaft. Dann könnten wir in Ruhe alle denkbaren möglichen Alternativen durchspielen um uns dann für die beste davon zu entscheiden. Leider hat bisher noch niemand ein solches Meisterwerk der Programmierkunst geschaffen.

Wir können darauf auch nicht warten, denn jedes Jahr der Untätigkeit macht die Situation schlimmer. Ich weiß natürlich auch kein Patentrezept zur Rettung der Welt, aber für einige grobe Richtlinien reicht es auch ohne einen Weltsimulator.

Die Prämissen

  1. Entscheidend für die CO2-Emissionen ist der Einsatz von Primärenergie, nicht etwa der Stromverbrauch. Was wir an der Tankstelle oder an der Steckdose abzapfen, heißt Endenergie. Um sie zu erzeugen, wird Primärenergie gebraucht, z.B. Erdöl, Kohle, Uran, Wind oder Sonne. Daraus erzeugen Kraftwerke, Raffinerien, Windräder oder Solarmodule die sogenannte Sekundärenergie, also Benzin, Heizöl oder Strom. Bei der Umwandlung von der Primär- zur Sekundärenergie entstehen Verluste, ebenso beim Transport der Sekundärenergie zum Verbraucher. Der CO2-Ausstoss hängt direkt mit dem Einsatz von fossilen Brennstoffen auf der Primärseite zusammen.
  2. Die Industrieländer können die anthropogenen CO2-Emissionen nicht aus eigener Kraft wirksam senken. Sie brauchen dazu die Unterstützung der Schwellenländer China, Indien, Russland, Südafrika und Brasilien, wo die CO2-Emissionen am stärksten zunehmen.
  3. Jede moderne Gesellschaft braucht zuverlässig verfügbaren und bezahlbaren Strom.
  4. In Deutschland macht elektrischer Strom nur etwa 21 % der Endenergie aus, weltweit etwa 18%.1 Die übrigen vier Fünftel entfallen auf Energie für Heizen und Kochen, sowie für Autos, Schiffe und Flugzeuge. Insgesamt ist die Stromversorgung dennoch für etwa 40% der Treibhausgas-Emissionen verantwortlich, weil bei in Kraftwerken und beim Transport hohe Verluste auftreten. Allein mit einer sauberen Stromerzeugung lässt sich das Klima also nicht retten.
  5. Bis ca. 2050 werden etwa 2,4 Milliarden Menschen zusätzlich auf der Erde leben. Das ist ein Zuwachs von 32 %. Die Treibhausgas-Emissionen pro Kopf müssten in dieser Zeit um 25 % sinken, um den aktuellen Wert nicht weiter in die Höhe zu treiben. Gleichzeitig möchte die Weltgemeinschaft aber den Menschen mehr Endenergie zur Verfügung stellen.
  6. Der Verkehrssektor nutzt praktisch ausschließlich fossile Brennstoffe. Während Elektroautos bis 2050 durchaus einen größeren Marktanteil erobern könnten, wird das bei Schiffen, Flugzeugen und Lastwagen sehr viel schwieriger werden.
  7. In vielen Ländern der dritten Welt heizen und kochen die Menschen zwar mit Holz, aber nicht unbedingt nachhaltig. Die abgeholzten Bäume und Büsche werden oft genug nicht wieder aufgeforstet.2
  8. Alle internationalen Verträge und Vorgaben werden sich nur dann durchsetzen lassen, wenn sie die Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten Staaten nicht beeinträchtigen. Wenn ein Land Nachteile für seine Industrie fürchtet, wird es die Verträge boykottieren, umgehen oder kündigen.

Die Forderungen

  1. Die Anstrengungen für die CO2-Reduktion müssen sich auf China, Indien, Russland, Brasilien und Südafrika konzentrieren. Diese Länder brauchen ein Konzept, dass ihnen eine saubere Energieversorgung ohne nennenswerte Einschränkung ihres Wirtschafts­wachstums ermöglicht. Nur wenn für diese Länder ein Weg zur Reduktion der Treibhausgas-Emissionen bei ungebrochenem Wirtschaftswachstum gefunden wird, hat eine Eindämmungs-Strategie Aussicht auf Erfolg.
  2. Die Welt kann auf Atomkraft nicht verzichten – und will es auch nicht. Zur Zeit bauen 15 Staaten an mehr als 60 neuen Atomkraftwerken. 437 Reaktoren sind zur Zeit in Betrieb, viele davon sollen über ihre vorgesehene Lebensdauer hinaus weiter am Netz bleiben. Außerdem gibt es konkrete Pläne für ca. 160 weitere Kernkraftwerke.3 Was macht die Anlagen so attraktiv? Sie arbeiten monatelang fast ohne Unterbrechungen, und müssen nur alle paar Jahre mit neuem Brennstoff bestückt werden. Diese Eigenschaften machen Atomreaktoren zu den zuverlässigsten Energielieferanten. Gerade die Schwellenländer werden sie deshalb auch weiterhin nutzen wollen. Die Industriestaaten sollten sich darauf konzentrieren, Atomanlagen sicherer zu machen, statt sie zum Tabu zu erklären. Verschiedene Firmen und Forschungseinrichtungen haben in den letzten Jahren spannende Ideen dafür entwickelt.
  3. Eine verbesserte Energie-Effizienz beim Heizen und Kochen verringert die Entwaldung und den Ölverbrauch in vielen Ländern Afrikas und Asiens. Die gedankenlose Verschwendung von Wärmenergie ist weiter verbreitet, als man meinen sollte. Selbst in Ländern wie Japan sind Wohngebäude traditionell sehr schlecht isoliert, wie Martin Kölling vor zwei Wochen im Technology Review frierend beschrieb.
  4. Das enorme Wachstum des internationalen Flug- und Schiffsverkehrs muss aufhören, solange es keinen sauberen Antrieb für Flugzeuge und Schiffe gibt. Das wird nicht einfach werden. Die Auftragsbücher von Airbus, Boeing und Bombardier sind voll. Internationale Abkommen zur Einschränkung des Flugbewegungen sind nicht in Sicht. Und niemand will wirklich den Warenverkehr auf dem Wasser zurückschrauben.
  5. Kernfusions-Anlagen könnten das Energieproblem der Menschheit endgültig lösen. Sie verwenden Wasserstoff als Brennstoff, und davon gibt es auf der Erde mehr als genug. Zur Zeit arbeiten Forscher rund um die Welt an mehreren möglichen Ansätzen. Ein einziger Erfolg würde das Problem der sauberen Energie zum Verschwinden bringen.
  6. Während Solaranlagen nachts und bei Regen pausieren müssen, würde ein Solarkraftwerk in der Erdumlaufbahn ständig Energie liefern. Eine gigantische Mikrowellenantenne liefert die Energie an beliebige Empfänger auf dem Boden. Wer Strom braucht, kann eine Übertragung anfordern. Mit wiederverwendbaren Raketen ließen sich solche Kraftwerke zu konkurrenzfähigen Preisen bauen und betreiben. Natürlich könnten sie auch Raum­stationen oder interplanetare Raumschiffe mit Energie versorgen, und der bemannten Raumfahrt ganz neue Impulse geben.

Was funktioniert nicht?

1. Elektrisch angetriebene Autos.

Der Grund ist ganz einfach: Die Entwicklung von effektiven und billigen Batterien kommt zu langsam voran. Zur Illustration: Der hochmoderne Akku des Tesla Model S bietet eine Kapazität von 85 KWh, kostet mehr als 30.000 € und wiegt 540 KG. Dieser massive Klotz speichert ebenso viel Energie wie 11 Liter Benzin. Den Batterieforschern wird also die Arbeit in den nächsten Jahren nicht ausgehen.

2. Wind- und Sonnenenergie als alleinige Stromerzeuger

Solarmodule und Windkraftanlagen können nicht den ganzen Strom für eine moderne Industriegesellschaft bereitstellen. Sie haben zwei entscheidende Nachteile: Sie nehmen sie extrem viel Platz ein und sie liefern den Strom nicht, wenn er gebraucht wird, sondern wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. An windigen Sommertagen kann das Netz den einge­speisten Strom kaum fassen, an ruhigen grauen Novembertagen fallen die Anlagen komplett aus. Man braucht also große, nein, sehr große Energiespeicher. Alternativ könnte man ein System von Reservekraftwerken vorsehen, die innerhalb von drei Tagen die Stromversorgung komplett übernehmen könnten, um dann wieder Monate und Jahre untätig in der Landschaft zu stehen. Bei einem Anteil von mehr 60 % erneuerbarer Energie mutiert Strom zum Luxusartikel. Davon ganz abgesehen: In der Norddeutschen Tiefebene sieht man schon heute mehr Windräder als Kirchtürme. Auf gefühlt jeden vierten Dach glitzern Solarmodule. Und trotzdem haben wir damit erst etwa ein Viertel der Vollversorgung erreicht.

3. Jahrhundertpläne

Der Aktionsplan der Bundesregierung von 2010 läuft über 40 Jahre und wird schon seine ersten Zwischenziele verfehlen. Das ist eigentlich kein Wunder, schon die 5-Jahres-Pläne im real nicht mehr existierenden Sozialismus waren nicht gerade ein voller Erfolg. Aber davon mal abgesehen wäre ein 40-Jahres-Plan, der tatsächlich aufgeht, eine in der geschriebenen Geschichte der Menschheit einmalige Leistung. Tatsächlich wäre es sehr viel sinnvoller, das Ziel im Auge zu behalten, und die Methoden nach den aktuellen technischen Möglichkeiten zu modifizieren. Der deutsche Ansatz ist viel zu starr.

4. Halbherzige Gesetze

Glühlampen sind verboten, Kühlschränke sollen immer weniger Strom verbrauchen. Trotzdem steigt der Stromverbrauch der privaten Haushalte in Deutschland.4 Bei Autos sinkt seit der Einführung von verbindlichen CO2-Grenzwerten der ausgewiesene, nicht aber der reale Spritverbrauch ständig ab. In Wirklichkeit schlucken die Autos heute genauso viel Benzin wie vor 10 Jahren. Die EU-Vorgaben haben nur dazu geführt, dass die Autokonzerne die Schlupflöcher der wirklichkeitsfremden Testbedingungen geschickter ausnutzten. Die EU-Länder sind offenbar der Illusion aufgesessen, man könnte Energie sparen, ohne dass die Menschen sich davon eingeschränkt fühlen, und ohne dass die Industrie darunter leidet. Eine echte Verringerung der Treibhausgas-Emissionen erfordert aber schmerzhafte Einschnitte. Wer abnehmen will, muss Diät halten, Wundermittel gibt es nicht.

5. Digitale Energiesparer

Können vernetzte und smarte Hausgeräte beim Energiesparen helfen? Vielleicht – aber zunächst gönnen sich die digitalen Helfer selbst großzügig Strom. Zitat Umweltbundesamt: „So ist beispielsweise der Stromverbrauch für Information und Kommunikation stark angestiegen und liegt inzwischen etwa doppelt so hoch wie der für Beleuchtung.“ Die Datencenter der Welt verbrauchten im Jahr 2015 etwa 35% mehr Strom als Großbritannien. Und das ist nur der Anfang: Aller Voraussicht nach werden sie ihren Energiehunger in den nächsten zehn Jahren verdreifachen. Das müssten die smarten Energiesparer erst mal anderswo zurückgewinnen, ehe der Stromverbrauch zu sinken beginnt.

Fazit

Der Schüssel für die Begrenzung der Treibhausgas-Emissionen liegt bei den großen Schwellenländern. Das hört niemand gerne, weder hier noch in China und Indien. Aber die Zahlen sind eindeutig, und wir stellen uns am besten darauf ein. Des weiteren:

  • Ohne Kernkraftwerke ist keine saubere Stromerzeugung im großen Maßstab zu erreichen.
  • Einschränkende Gesetze und Verordnungen führen zu Ausweichreaktionen.
  • Jahrhundertpläne führen nicht zum Ziel.
  • Ohne schmerzhafte Einschnitte ist eine kurzfristige Reduktion von Treibhausgasen nicht möglich.
  • Alle Maßnahmen müssen ständig an die neuesten technischen Möglichkeiten angepasst werden.

Abgesehen davon: Ich glaube nicht, dass wir die globale Erwärmung jetzt noch auf 2° begrenzen können. Das entbindet uns nicht von der Aufgabe, sie soweit einzudämmen, wie es technisch und politisch möglich ist. Dabei sollten wir uns auf die effektivsten Maßnahmen konzentrieren, und uns nicht ständig verzetteln. Sonst schaffen wir es nicht.

 

[1] Quelle: Wikipedia, Artikel Endenergie. Zahlen aus anderen Quellen zeigen ein ganz ähnliches Bild, z.B. gibt Eurostat für die EU einen Wert von 21,7% an (Fig. 6 auf der verlinkten Seite).

[2] Einen beispielhaften Bericht über die Situation in Tansania finden Sie auf afrika.info

Thomas Grüter

Veröffentlicht von

www.thomasgrueter.de

Thomas Grüter ist Arzt, Wissenschaftler und Wissenschaftsautor. Er lebt und arbeitet in Münster.

49 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Gute Übersicht. Ja, mit einem starken Zubau von neuen AKW’s könnte in 20 Jahren der meisten Strom nuklear und damit CO2-arm erzeugt werden, das zeigt historisch der schnelle Ausbau der Kernkraft in Frankreich oder Schweden. Doch das ist leider nur Theorie, denn nur ein paar wenige Länder bauen heute AKW’s zu und sogar China ist zu langsam beim Zubau, als dass der chinesiche Strom morgen vorwiegnd aus AKW’s käme.

    Gut finde ich die Langfirst-Überlegungen. Wenn bald schon nach 2050 überhaupt kein industriell erzeugtes CO2 emittiert werden soll, dann hat die Fliegerei in der heutigen Form tatsächlich keine Zukunft mehr. Nur wenige machen sich Gedanken zu Alternativen. Es ist überhaupt erstaunlich wie kurzfristig/kurzsichtig heute selbst Energieexperten und Erneuerbare Evangelisten im allgemeinen denken. EE-Evangelisten sind oft optimistisch wegen dem schnellen Zubau von Windturbinen und Solarpanels, aber sie blenden typischerweise alle mit ihrer Vision verbundenen Probleme aus. Kann es sein, dass sich alle Probleme von allein lösen? Ich zweifle daran. Ganz auschliessen kann man es aber nicht.

    • Ihre Frage – ob sich alle Probleme von allein lösen? – lässt sich mit JA beantworten.
      Der Erde ist es egal wieviele Menschen unter welchen Bedingungen auf ihr leben. D.h. wenn wir selbst nicht bereits sind die Bevölkerungszahl und Konsumverhalten anzupassen, dann zerstören wir unsere eigenen Lebensgrundlagen selbst – der Erde ist dies egal: Problem gelöst

  2. Man muß eben feststellen, daß praktisch niemand wirklich an eine katastrophale Klimaänderung glaubt. Wie ernst jemand die Klimakatastrophe nimmt, kann man ja an dessen direkten und indirekten CO2-Emissionen abschätzen. Jeder hätte die Möglichkeit, seinen Fußabdruck deutlich zu reduzieren, fast niemand tut es (das ist ein wichtiger Unterschied zur FCKW-Situation damals). Aber dann sind einem die Vorteile des CO2-Ausstoßes (warme Stube, Fahrt im eigenen Auto etc.) eben doch wichtiger als eventuelle spätere Nachteile. Für die Schwellenländer gilt dasselbe in noch weitaus größerem Maß.

    Das deutlich größere Probleme ist ja auch, mit welchen Energiequellen wir in 100 Jahren unser zivilisatorisches Niveau halten können. Wenn wir nicht genügend Energie haben, bricht sehr vieles zusammen. Darauf sollte sich die Debatte konzentrieren.

    • „Niemand glaubt an eine katastrophle Klimänderung“ hab ich mir auch schon gedacht, weil die meisten Klimawissenschaftler (die ja am meisten warnen) AKW’s explizit als CO2-arme Energiequelle ausschliessen und nur für Erneuerbare eintreten. Es gibt tatsächlich nur sehr wenige Leute, die mit jeder CO2-arme Energietechnologie zufrieden snd. Nur ganz wenig treten für Nukleartechnologie ein, die meisten Europäer wollen gar alle AKW’s schliessen und nicht wenige sehen in AKW’s eine viel grössere Gefahr als durch den Klimawandel. Auch der Evangelist für Energieeinsparungen und Erneuerbare, Amory Lovins, bezieht explizit Stellung gegen AKW’s. Er begann sogar als Anti-AKW-Aktivist und schreibt heute Expanding Nuclear Power Makes Climate Change Worse

      In Europa, den USA und Japan scheint die Nukleartechnologie tatsächlich kaum eine Zukunft zu haben. Weltweit legen Erneuerbare am meisten zu, meist als zweites Energiesystem neben dem schon existierenden fossilen Energiesystem. So wie das in Deutschland ist, welches fossile Energie als Backup benutzt. Allerdings kann dies nicht die „End“-lösung sein.

    • @ Tim :

      Man muß eben feststellen, daß praktisch niemand wirklich an eine katastrophale Klimaänderung glaubt.

      ‚Niemand‘ war zu hart formuliert, es gibt schon etliche, die hier, quasi postreligiös, streng an eine Klima-Katastrophe („Apokalypse“) wie an eine mögliche Erlösung glauben; bspw. der Schreiber dieser Zeilen ist hier eine Spur lockerer, vgl. auch hiermit:
      -> http://scilogs.spektrum.de/gedankenwerkstatt/klimawandel-bestandsaufnahme/#comment-19707

      Zudem könnte das Leben (wieder einmal) einen Weg finden.

      Sozial-psychologisch, hier hat sich Herr Dr. Grüter einen Namen gemacht, womöglich: nicht nur hier, sieht es natürlich im Grundsatz anders aus.
      Was nicht hinreichend akut ist, den eigenen Lebenshorizont und womöglich auch den direkt Nachfolgender übersteigt, wird womöglich, wie Sie schreiben, nicht ‚wirklich geglaubt‘.

      Was auch nicht so-o schlecht sein muss, es könnte hier eine Art Schutz vorliegen der Art, dass sich Gegenwärtige und somit zukünftige Altvordere auch irren könnten und dass Nachfolgende oder den Nachfolgenden Nachfolgende beizeiten auf eine vielleicht nicht ganz so dramatisch erscheinende physikalisch begründbare Datenlage stoßen werden.
      Es darf gehofft werden, die Science ist nicht settlet. [1]

      Das deutlich größere Probleme ist ja auch, mit welchen Energiequellen wir in 100 Jahren unser zivilisatorisches Niveau halten können. Wenn wir nicht genügend Energie haben, bricht sehr vieles zusammen. Darauf sollte sich die Debatte konzentrieren.

      Negativ. Energie gibt es noch und nöcher, die Frage nach der erforderlichen Energie stellt sich nur im Zusammenhang mit ihren Kosten und Nebenwirkungen, wenn sie gewonnen werden soll.

      MFG
      Dr. Webbaer

      [1]
      -> http://www.pik-potsdam.de/~stefan/mare-interview.html (‚Aus meiner Sicht gibt es in der Naturwissenschaft „die Wahrheit“ nicht, es gibt nur mehr oder wenig gut abgesicherte und mehr oder weniger präzise Erkenntnisse.‘ und anderes)

  3. Der US-Erneuerbaren-Papst Mark Z.Jacobson glaubt an eine 100% Erneuerbare Energieversorgung und nimmt explizit Stellung gegen beispielsweise James Hansen, der Klimawissenschaftler, der Nuklearenergie für unverzichtbar hält.
    Auffallend wie in der Debatte um die „richtige“ Energie auch und gerade Wissenschaftler eine sehr emotionale Debatte führen. Mark.Z.Jacobson beispielsweise verteufelt und apokalypsisiert die Atomenergie geradezu. Hier ein Zitat, das dies zeigt:

    Every dollar spent on nuclear is one less dollar spent on clean renewable energy and one more dollar spent on making the world a comparatively dirtier and a more dangerous place, because nuclear power and nuclear weapons go hand in hand.

    Im übrigen hält er es für wissenschaftlich erwiesen, dass (Zitat) „There is no need for nuclear. The world can be powered by wind, water and sun alone.

    Kommt man aber zu den Länderstudien, die Mark Z.Jacobson für diesen Fall von 100% Erneuerbaren gemacht hat, entdeckt man nicht selten, dass Jacobson für Länder wie Finland oder Kanada mit geradezu grotesken Überkapazitäten bei der Installation von Solarpanels rechnet. Einfach weil die Überkapazität nötig ist um im Winter noch genügend Strom zu produzieren. In Why does Mark Jacobson hate Finland? liest man dazu:

    As a backbone of our energy system Mark Jacobson and his accomplices grant Finland 29 GW capacity of onshore windpower, 27 GW offshore, and almost 50 GW of photovoltaics. For reference notice that our maximum electricity demand is around 14GW in the winter and 9 GW in the summer. Total energy consumption is somewhat less than 400 TWh. In size we are about 1% of EU which has around 90GW of photovoltaics installed. So according to Mark on a windy sunny day production could be more than 10 times our demand and around 7 times the maximum (winter) demand. Our installed PV capacity would be comparable to whole PV capacity in EU today which has, after all, spent around 10 years constructing it. This all seems a bit intimidating.

    Tatsächlich setzen viele an die Photovoltaik als neue Grundenergiequelle Glaubende auf sehr tiefe zukünftige Gestehungskosten für Photovoltaikstrom. Wenn der Preis für die Photvoltaik-Kilowattstunde auf unter 5 Eurocents fällt, dann stellt man einfach soviele Solarpanel auf, dass sie auch noch bei bedecktem Himmel und im Winter genügend Strom liefern. Es stört dann nicht, dass diese Solarpanel an den meisten Tagen viel zu viel Strom produzieren.

    Allerdings gibt es sogar dann Tage, Nächte und gar Wochen, wo immer noch zuwenig Strom produziert wird, weil kein Wind weht und die Sonne kaum scheint. Sollten die 5 Eurocent pro Kwh für Solarstrom nicht erreicht werden, dann fällt der Plan der Fotovoltaikjünger das Problem mit Überkapazität zu lösen, sowieso ins Wasser. Für dichtbevölkerte Länder wie Deutschland, die Schweiz oder England ist eine 5-fache solare Überkapazität allein schon aus Platzgründen kaum realistisch.

    • Wenn das EEG von Anfang an nicht die Produktion, sondern die verläßliche Lieferung von Photovoltaik- und Windkraftenergie gefördert hätte, wären wir jetzt schon viel weiter. Die Anbieter hätten dann frühzeitig auch hinreichende Speichermöglichkeiten schaffen müssen, so daß wir heute schon wüßten, was verläßlich gelieferte erneuerbare Energie überhaupt kostet. Derzeit kann das ja niemand sagen, wenn man mal von wackligen Prognosen absieht.

      Die deutsche Politik und der Wahlbürger begreifen die Bedeutung des Themas einfach nicht. Anders ist die Absurdität der deutschen Energiepolitik nicht zu verstehen.

      • Heute ist es billiger Strom mit einem Erdgaskraftwerk zu erzeugen als Strom zu speichern. Die Ausnahme von dieser Regel sind die Pumpspeicherkraftwerke. Erneuerbare-Evangelisten hoffen deshalb entweder auf neue Spechertechnologien irgendwann oder aber sie setzen auf Überkapazität als Lösung.

        Es gäbe allerdings heute schon eine kostengünstige Alternative zur Speicherung von Strom, nämlich die Transmission über sehr weite Strecken. Allerdings gibt es für ein solches Supergrid sehr viele Hindernisse, vor allem weil ein Supergrid für die EU weit grösser sein müsste als die EU selbst. Nur mit einem sehr grossflächigen Supergrid kann man auf Speicher verzichten.

          • Ja, Power2Gas ist gerade für Deutschland eine gute Methode um Überschusstrom in Speichergas umzuwandeln, denn Deutschland verfügt über grosse Erdgasspeicher und mit Überschussstrom kann nicht nur Wasserstoff, sondern über einen weiteren Schritt auch Erdgas (Methan) hergestellt werden.
            Doch die Energiebilanz dieser Umwandlung ist schlecht, vor allem wenn man das erzeugte Gas in Gasturbinen erneut verstromt um damit die fossilen Backup-Kraftwerke zu ersetzen: Es bleibt weniger als 40% des ursprünglich in einer Windturbine erzeugten Stroms übrig, wenn man den Strom in Gas umwandelt und dieses später wieder verstromt. Heute ist P2G die beste Speichermethode für Länder ohne hydraulische Pumpspeicher, später einmal könnten Flüssigmetallbatterien oder andere erst in Entwicklung begriffene Batterietechnologien diese Augabe übernehmen. Wenn Deutschland über Power-to-Gas zu 100% erneuerbar erzeugtem Strom kommt werden die Strompreise wohl noch einmal ansteigen. Für Deutschland kein Problem, für Länder wie Indien aber schon.

  4. „Die Anstrengungen für die CO2-Reduktion müssen sich auf China, Indien, Russland, Brasilien und Südafrika konzentrieren.“

    Das ist eine gern verwendet Sichtweise der Hauptverantwortlichen für den CO2-Ausstoss der letzten 100 Jahre. Aktuell zeichnet ein Mensch aus Deutschland für 9,8 Tonnen CO2 verantwortlich, ein Mensch aus Indien für 2,0 Tonnen.

    Warum sich die CO2-Reduktion z. B. auf Indien konzentrieren soll, ist aus der Perspektive des Klimawandels nicht nachvollziehbar. Der einzige denkbare Ansatz aus indischer Sicht ist, dass die Deutschen ab sofort ihre CO2-Produktion um 80 Prozent senken.

    Da dies im Rahmen des gottgegebenen Gesellschafts- & Wirtschaftssystems nicht möglich ist, wird die Menschheit mit den Katastrophen des Klimawandels leben müssen. Die in Indien schlechter, die in Deutschland besser.

    • Doch: wie stark Länder wie Indien oder China ihre Emissionen steigern entscheidet über die Erreichbarkeit des 2°C-Ziel. Wichtig: Niemand erwartet, dass Indien seine Emissonen senkt. Die Frage ist vielmehr ob Indien emissionsmässig in die gleiche Kategorie wie Deutschland aufsteigt/vorstösst. Wenn es das tut, wenn es also später einmal auch 9 Tonnen CO2 pro Inder und Jahr ausstösst, dann ist das 2°C-Ziel nicht zu erreichen.
      Das 2°C-Ziel verlangt, dass nur noch 750 Gigatonnen CO2 emittiert werden dürfen. Wenn man dieses CO2-Budget gemäss Bevölkerungsanteil auf die Länder herunterbircht, ergibt sich mit dem Jahr 2009 folgende nationalen CO2-Budgets für Deutschland, die USA, China und Indien:
      Deutschland: Budget: 9 Gigatonnen; USA: Budget 35 Gigatonen; China: 148 Gigatonnen; Indien 133 Gigatonnen.
      Deutschland dürfte also insgesamt noch 9 Gigatonnen CO2 ausstossen. Bei jährlich 0.9 Gigatonnen (2009) wäre sein Budget nach 10 Jahren (im Jahr 2019) verbraucht.
      Indien dürfte insgesamt noch 133 Gigatonnen CO2 ausstossen. Bei 1.5 Gigatonnen Emissionen im Jahr 2009 bräuchte es 88 Jahre bis es sein Budget aufgebraucht hätte. Doch die Emissionen Indiens nehmen von Jahr bis Jahr stark zu. Von 2009 bis 2014 stiegen Indiens Emissionen von 1.5 auf 2.3 Gigatonnen. Sollte Indien zu den Emissionen von China aufsteigen und damit seine Emissionen verfünffachen, wäre sein Budget nach weniger als 20 Jahren erschöpft.
      Fazit: Deutschland kann sein nationales Budget nicht einhalten, es wird auf alle Fälle mehr emittieren als sein Buget erlauben würde. Aber die Deutschen machen nur 1.2 Prozent der Weltbevölkerung aus. Ob das globale Budet eingehalten werden kann darüber entscheiden die Länder mit einer grossen Bevölkerung und hohen oder steigenden CO2-Emissionen, also die EU, die USA, China und Indien. In der EU und China fallen die CO2-Emissionen, in China und Indien steigen sie. Das globale CO2-Budget kann nur eingehalten werden wenn der Anstieg der CO2-Emissionen in China und Indien bald zum Stillstand kommt. China hat den Emisisonpeak vor 2030 versprochen, Indien hat gar nichts versprochen. Im Jahr 2019 wird Indien voraussichtlich gleich viel CO2 emittieren wie die ganze EU. Doch dann ist es noch mitten in seiner wirtschaftlichen Entwicklung. Wenn diese weitere wirtschaftliche Entwicklung mit immer höheren CO2-Emissionen verbunden ist, dann ist das globale CO2-Budget von insgesamt 750 Gigatonnen nicht einzuhalten. Die EU könnte am meisten zur Einhaltung des globalen CO2-Budgets beitragen, wenn es Indien helfen würde seine Wirschaft ohne weitere Steigerung der CO2-Emissionen zu entwickeln.

    • @ Herr Johannsen :

      Warum sich die CO2-Reduktion z. B. auf Indien konzentrieren soll, ist aus der Perspektive des Klimawandels nicht nachvollziehbar. Der einzige denkbare Ansatz aus indischer Sicht ist, dass die Deutschen ab sofort ihre CO2-Produktion um 80 Prozent senken.

      Guter Einwand. – Eine diesbezügliche Argumentation kann nur mit halbwegs sittlichem Anspruch dadurch verteidigt werden, dass in entwickelten Staaten bereits ein hoher CO2-Ausstoß vorliegt und dass dieser nicht ohne weiteres sozialverträglich zurückgebaut werden kann, während in Staaten, die weitergehende Entwicklung anstreben, diesbezüglich sozusagen auf der Schwelle stehen, die Entwicklung, die eben zusätzlichen CO2-Ausstoß bedingt, um das zivilisatorische Niveau der entwickelten Länder erreichen zu können, gestoppt werden kann bis soll. [1]

      Weil dies dort noch sozialverträglich möglich wäre, wie anscheinend einige meinen. Wobei sich so sittliche Niedrigkeit der diesbezüglich Fordernden sozusagen von selbst offenbart.

      MFG
      Dr. Webbaer (der allerdings dem zitierten Zweitsatz auch nicht zuzustimmen vermag, auch weil die Sache, also mögliches sinnhaftes Vorhaben, das i.p. besonderer Ausgasung spart, dann ebenso verhunzt wird, wenn nur einseitig gefordert und umgesetzt wird)

      [1]
      Besondere Zahlungen an Entwicklungsländer, wie sie auf Konferenzen wie diesen angestrebt worden sind, könnten also dazu dienen zivilisatorische Entwicklung in noch zu entwickelnden Staaten zu korrumpieren, indem deren Führungsschichten monetär abgegolten werden).

    • Wer an die Erreichbarkeit des 2°C-Zieles glaubt, glaubt an CO2-freie Energieerzeugung ab heute. China hat noch zwischen 2000 und 2010 seine Energie- und CO2-Produktion verdoppelt. Doch Indien soll seine Energieproduktion verdoppeln können ohne viel mehr CO2 zu emittieren. In der kurzen Zeit seit 2000 hätten sich Wind-und Solarstrom so verbilligt, dass Länder nun einen völligen Ersatz für die fossilen Energien hätten. Das genau vermitteln uns die Erneuerbaren-Evangelisten. Und Indien hat mit seinem Versprechen 40% der zugebauten Energie erneuerbar zu machen mindestens die Hoffnung geweckt, dass das auch möglich ist. Ob das so ist werden wir schon in wenigen Jahren wissen. Wenn es zutrifft, wird Indien in den nächsten Jahren immer mehr Energie erzeugen aber seine CO2-Emissionen werden nur wenig steigen.

  5. Vielen Dank auch für Ihre Analyse zu den möglichen Maßnahmen, Herr Dr. Grüter, klingt alles sehr stringent, hierzu noch kurz nachgefasst:

    Fazit

    Der Sch[l]üssel für die Begrenzung der Treibhausgas-Emissionen liegt bei den großen Schwellenländern.
    […}
    Ich glaube nicht, dass wir die globale Erwärmung jetzt noch auf 2° begrenzen können. Das entbindet uns nicht von der Aufgabe, sie soweit einzudämmen, wie es technisch und politisch möglich ist. Dabei sollten wir uns auf die effektivsten Maßnahmen konzentrieren, und uns nicht ständig verzetteln.

    Fällt Ihnen in concreto ein hierzu passender Maßnahmenkatalog ein? Haben sie noch Hoffnung?

    MFG
    Dr. Webbaer (der sich von Mitigation weniger und von Adaption deutlich mehr verspricht, wobei die Adaption auch in Eingriffen in das terrestrische Klimasystem bestehen könnte, was zudem den Vorteil hätte, wenn’s funktioniert, dass multilaterales Handeln (vs. „Welthandeln“) genügen könnte und das dann ins Auge gefasste Workaround auch den Vorteil des Single Point of Access haben könnte, jedenfalls schlicht einfacher wäre, als zusammen irgendwie zu sparen)

    • Thomas Grüter

      Fällt Ihnen in concreto ein hierzu passender Maßnahmenkatalog ein? Haben sie noch Hoffnung?

      Ich wollte immer schon eine Anleitung zur Rettung der Welt schreiben, aber bislang bin ich immer noch rechtzeitig zur Besinnung gekommen. Also: nein, ich habe keinen konkreten Maßnahmenkatalog, jedenfalls keinen, der sich politisch und ökonomisch durchsetzen ließe. Die politische Stabilität der Schwellenländer hängt davon ab, dass die Regierungen ein schnelles Wirtschaftswachstum garantieren können. Daran lässt sich nicht rütteln. Es ist also die Aufgabe von Wissenschaft und Industrie, für billige und saubere Energie im großen Maßstab zu sorgen. Wie das genau aussehen soll, weiß ich auch nicht. Es macht nur absolut keinen Sinn, Verzicht zu predigen, oder entsprechende Szenarien aufzustellen oder anzustreben. Und egal, was wir auch tun, wir werden mit einem ziemlich heftigen Klimawandel leben müssen.

  6. Aus irgendeinem Grund werden Probleme immer komplexer dargestellt als sie tatsächlich sind. Es ist doch wohl jedem klar, dass die Sonne als die weitaus größte Energiequelle den gesamten Energiebedarf der Welt leicht decken kann. Die Aufgabenstellung ist es also, die Sonnenenergie mit preiswerten und effizienten Solarzellen umzuwandeln. Wie schon erwähnt, ist die Förderung des Solarstromes anstatt der Technologie der entscheidende Fehler gewesen, sodass die Verbilligung der Herstellung nicht in Europa gelang, sondern in China. Es ist auch abzusehen, dass sich die Verbilligung der Solarzellen fortsetzen wird. Beschleunigen könnte man das noch immer mit einer wesentlich besseren Förderpolitik: Mit den gigantischen Miliardenzahlungen an die Entwicklung von Fusionsreaktoren, wo noch dazu weder im Zeitbedarf, noch im immer größer werdenden Geldbedarf gar nicht abzusehen ist, wann oder ob sie je industriereif sein werden. „Vor unserer Haustür“ haben wir einen gut funktionierenden Fusionsreaktor, den es nur anzuzapfen gilt. Wäre nur ein Bruchteil der Fördergelder für Fusionsforschung in die Entwicklung besserer und billigerer Solarzellen geflossen, wir hätten das Energieproblem und einen guten Teil der Klimaproblematik schon längst gelöst. Es ist ja wohl bekannt, dass man mit Strom aus CO2 mit sehr effizientem Wirkungsgrad elektrochemisch Methanol erzeugen kann. Das ist der Stoff, aus dem man in der Folge jeden heute gebräuchlichen Treibstoff herstellen kann (Fischer – Tropsch) oder ihn direkt als effizienten Speicher für Sonnenenergie oder andere erneuerbare Stromquellen speichern und bei Bedarf wieder abrufen kann. Eine Nachfolgeindustrie für die dann notwendigen Weiterentwicklungen zur Verwertung würde der Wirtschaft einen qualifizierten Schub geben und viele neue Arbeitsplätze schaffen. Das Geld würde außerdem im Land verfügbar bleiben.

    • Billige Solarenerigee billig umgewandelt in chemische Energie wäre eine Clean-Energie-Lösung.. Technisch wäre das heute schon möglcih, nur wäre die so gewonnene Energie für die meisten Länder viel zu teuer. Selbst billige Solareenergie allein genügt nicht um die „schwarzen“ Zahlen zu kommen, denn auch der Weg vom Strom zum Mehtanol und weiteren Speicherstoffen ist heute recht teuer.

      Wenn sie schreiben: „Mit den gigantischen Miliardenzahlungen an die Entwicklung von Fusionsreaktoren, …“ so suggerieren sie, (Fusions-)Forschung sei teuer. Doch verglichen mit den jährlichen Ausgaben in unser Energiesystem sind die Milliarden für die Fusionsforschuhng Peanuts. Jedes Jahr werden fossile Eneergiequellen weltweit mit 500 Milliarden US-Dollar subventioniert (gerade in Entwicklungsländern). Jedes Jahr unterstützen die Welt-Steuerzahler den Konsum von ÖL und Erdgas also mit einem Geldbetrag der mindestens 50 Mal so gross ist wie die jährlichen Ausgaben für Fusrionsforschung.

    • @ Panning

      Nein, Photovoltaik ist für Deutschland leider bei weitem keine Lösung des Gesamtproblems.

      Drüben bei den ScienceBlogs gibt es eine gute Analyse zu dem Thema:
      http://scienceblogs.de/wasgeht/2015/05/22/warum-erzeugen-solarparks-so-wenig-strom/?all=1

      Der Energiebedarf in einem entwickelten Land wie Deutschland wird generell unterschätzt, und die Problemlösungskapazität der erneuerbaren Energien wird generell überschätzt. Darum glauben viele Leute, wir wären bei unserem Energieproblem schon einen guten Schritt vorangekommen. Sind wir nicht.

      • Richtig: PV in D ist immer falsch. Wenn aber Solarenergie in einer Enerigesubstanz gespeichert werden kann, können sie die Solarenergie dort gewinnen wo die Sonne am meisten scheint. Das ist genau wie beim Öl. Wo die Ölquellen liegen spielt für ihren BMW keine Rolle, hauptsächlich, sie können irgendwo tanken.

        • @ Martin Holzherr

          Als Traumvorstellung mag das angenehm sein, aber eine reale Umsetzungsmöglichkeit ist leider nicht in Sicht. Nordafrika fällt noch für Jahrzehnte als verläßlicher Produktionsstandort aus, und wenn man z.B. den europäischen Energiebedarf mit Photovoltaik aus den südeuropäischen Ländern abdecken wollte, wären dort sicher >100.000 qkm Solarzellen nötig, siehe die Überschlagsrechnungen im ScienceBlog-Artikel. Wahrscheinlich deutlich mehr, da man bei Power-to-Gas insgesamt ja um die 60-70 % Verlust einkalkulieren muß.

          Ist Photovoltaik mit P2G also eine realistische Lösung des europäischen Energieproblems? Nein. Es ist auch nicht einmal wünschenswert. Solche Solarzellen-Mondlandschaften werden sich niemals durchsetzen lassen.

  7. @Tim: Abgespeicherte Solarenergie als Energiequelle für alle würde ich nicht völlig ausschliessen. Produziert würde das Solaräl dort wo die Gestehungskosten am tiefsten wären.

  8. Im Unterschied zu herkömmlichen Offshore-Windkraftanlagen können schwimmende Windkraftanlagen in viel größeren Wassertiefen eingesetzt werden und das riesige Flächenpotential auf dem Meer nutzen.
    Die energetische Amortisationszeit von Windkraftanlagen ist ungefähr fünf mal kürzer als die energetische Amortisationszeit von Photovoltaikanlagen.
    Das liegt daran, dass die Photovoltaikanlagen aus hochwertigen Spezialmaterialien bestehen müssen, während man Windkraftanlagen aus allen Materialien bauen kann, die aus eigener Kraft stehen können.
    Außerdem funktionieren Windkraftanlagen auch in der Nacht.
    Abgesehen davon, können auch Photovoltaikanlagen schwimmfähig gemacht werden.
    Alle Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen müssen auf dem Meer natürlich einen chemischen Energieträger erzeugen, wie zum Beispiel Wasserstoff.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Schwimmende_Windkraftanlage

    • Richtig: Offshore-Windkraft bietet sowohl hohes Potenzial als auch hohes Baurisiko. Offshore-Windkraft lohnt sich wegen der bemötigten viel robusteren Technik in Vergleich zu On-Shore (hohe Windgeschwindikgeit, korrosives Meerwasser etc) nur dann, wenn die Offshore-Windturbinen sehr gross sind.

      Sowohl in Europa als auch in den USA werden Grosswindturbinen mit Leistungen deutlich über 10 Megawatt für den Offshorebereich entwickelt. In den USA entwickelt Sandia Labs beispielsweise eine 25 Megawatt bis 50 Megawatt-Turbine. Dabei müssen völlig neue Wege beschritten werden wie der Artikel Enormous blades could lead to more offshore energy in US zeigt.

    • Wichtig: Mit gut ausgewählten Standorten für Windkraftwerke könnten die saisonalen Schwankungen in der Stromproduktion stark reduziert werden. Am Nordatlantik beispielsweise überwiegt Winterwind während in Nordafrika (Atlas, Atlantikküste) Sommerwind überwiegt. Wenn die EU Windturbinen an beiden Standorten unterhält kommt sie mit weniger Backup-Kraftwerken aus.

      • Thomas Grüter

        Große schwimmende Windkraftwerke im Atlantik wären sicherlich möglich, aber wiederum außerordentlich teuer. Warum? Wenn man die Winterstürme im Nordatlantik für die Energieerzeugung nutzen will, braucht man außerordentlich robuste Anlagen. Windstärken von mehr als 100 Km/h treten in beinahe jedem Winter auf. Die Nordsee ist dagegen ein friedlicher Teich. Eine Fabrik für die Umwandlung des Stroms in Wasserstoff oder Methan müsste auf mindestens 100 Megawatt ausgelegt sein, vermutlich eher mehr. Sie wäre groß wie ein Containerschiff, und könnte wohl nicht mehr ohne Besatzung betrieben werden. Es müsste auch eine Anlegestelle für die Schiffe geben, die Wasserstoff und Methan in flüssiger Form abtransportieren, im Zweifel auch bei Windstärke acht oder mehr. Das ist nicht ungefährlich, denn sowohl Wasserstoff als auch Methan sind leicht brennbar. Das alles ist sicherlich möglich, aber die Kosten übersteigen jedes sinnvolle Maß.

  9. Thomas Grüter ist zurecht skeptisch was die Auswirkungen des Paris-Abkommens angeht. Skeptisch muss man sein, weil keiner der Teilnehmer versprochen hat, die eigenen fossilen Ressourcen im Boden zu lassen.
    Der Artikel Norwegian industry plans to up fossil fuel production despite Paris pledge macht sichtbar, wie schwierig es Ländern – hier Norwegen – fällt, ihre eigenen Öl- und Gasreserven im Boden zu lassen (Kohle dagegen bleibt eher im Boden).
    Dort liest man, dass Norwegen neue Fördergebiete erschliessen will um dort Erdöl und Erdgas zu fördern. Und das obwohl Norwegen von anderen Ländern erwartet, dass sie ihr Öl und ihre Kohle im Boden lassen. Norwegisches Gas sei jedoch anders, es sei gut für Europa:

    “If Europe were to replace coal with Norwegian natural gas, this would result in a 50% decrease in greenhouse gas emissions for every unit of energy produced. We produce gas with low emissions, which can replace coal with high emissions,” he told a meeting this week of politicians, scientists and business people from Arctic nations in Tromsø, Norway.

    Ganz erstaunliche Dinge sagt dann die norwegische Premierministerin Erna Solberg:

    According to the Norwegian prime minister, Erna Solberg, the current low oil prices will stimulate the global economy and the demand for Norway’s oil. “The oil and gas industry has been through major slumps before, but has kept growing. Although bad for Norway, low oil prices stimulate the global economy and the demand for oil,” she told the conference.

    She said Norway had no option but to exploit its oil. “Norway’s oceans cover a vast area. The seabed contains large resources of oil and gas. Our oceans provide vast opportunities for harvesting their bounty. Therefore, it is vital that we make every effort to ensure that the oceans are clean and productive,” she said.

    Wenn schon Norwegen nicht darauf verzichten kann, sein Öl und Erdgas zu fördern, wer sonst kann dann darauf verzichten?

    • Nett ergänzt, Herr Holzherr, Norwegen liegt auf dem sog. Human Development Index des Jahres 2013 auf dem ersten Platz – und will wohl auch dort stehen bleiben.
      Die fünf Millionen Norweger lassen lieber Merkel-Deutschland den Vortritt, den i.p. terrestrisches Klima nicht sinnhaften Vortritt, wie u.a. auch diese Analyse unseres geschätzten Herrn Dr. Grüter implizit feststellt.

      Insofern scheint es angeraten erst einmal zu hoffen, dass die CO2-zentrierte zeitgenössische Klimatologie mit ihrer Klimasensitivität und dem dbzgl. Erwärmungstrend zu streng prädiktiert.

      Cooler wäre es also wohl den Leutz zu sagen, dass Klimakonferenzen wie die in Paris nichts weiter sind als angeblich gut gemeinte Absichtserklärungen und dass die „westlichen“ Politiker, also diejenigen, die denjenigen Gesellschaftssystemen entstammen, die den Ideen und Werten der Aufklärung folgend implementieren konnten, auch nicht weiter wissen.
      Den zivilisatorischen und industriellen Weiterbau in den großen Schwellenländern kann ja auch niemand guten Gewissens unterbinden wollen, bspw. durch eine Art Bestechung deren politischer Führungsschicht, zudem dies auch „nicht wirklich“ klappen würde.

      Q: Warum wird den Leutz von den „westlichen“ Politikern nicht gesagt, wie es aussieht?
      A: Zum einen deshalb nicht, weil einige (auch: Wissenschaftler) gut daran verdienen, wenn die Illusion aufrecht erhalten bleibt, dass global zusammen i.p. Ausgasung gespart werden kann, so dass sich die Erwärmung in Grenzen (vgl. mit dem Zwei-Grad-Ziel) halten lässt.
      Zum anderen deshalb nicht, weil diese Politiker wissen, dass ihnen die Wahrheit oder zumindest die sachnahe Schilderung der Aussicht auf die weitere Klimaentwicklung nicht vergolten wird dadurch, dass sie wiedergewählt werden.
      Insofern bekommen zunehmend infantil aufgestellte „westliche“ Gesellschaften zuvörderst nur die von ihnen anscheinend benötigte Nachricht.


      Früher, also vor 30 oder 40 Jahren, wäre dies noch anders gewesen, damals wäre die Adaption noch breit diskutiert worden, auch im optimistischen Sinne, im Sinne, dass das Leben immer einen Weg finden wird, dass die technologische Entwicklung im Jahr 2100 andere Möglichkeiten eröffnen wird, als „protestantisch“ und global zusammen zu sparen.
      Heutzutage würde derartige Einschätzung als „menschenverachtend“ diffamiert werden, Strafanzeigen würden fast zwingend folgen und angeblich in Zukunft Ertrinkende würden die gemeinen politischen Debatten bestimmen.

      MFG
      Dr. Webbaer

    • Thermische Solarkraftwerke wie Quarzazate sind heute teurer als photovoltaische haben aber den Vorteil, dass Wärme in Salzlaken gespeichert und später auch nach Sonnenuntergang noch Strom erzeugt werden kann. In Marokko wird zwischen 84.000 und 140.000 t dieser Salzmischung eingesetzt. Nachfolgeanlagen von Quarzatate sollen übrigens mit Photovoltaik arbeiten.

      Eigentlich könnten die Welt heute schon mit konkurrenzfähigem Photovoltaikstrom versorgt werden, wenn die Anlagen an den günstigsten Standorten (äquatornah) platziert würden und ein weltweites Supergrid den Strom über die ganze Welt verteilen würde. Doch heute könnte das nich funktionieren, weil es so viele gewaltsamen Konflikte und so viele Terrorgruppen gibt, dass ein weltumspannendes Netz praktisch nie intakt wäre.

      • Für die sichere Lagerung und den sicheren Transport von Energie von im Meer schwimmenden oder von an Land stehenden Windkraftwerken oder Solarkraftwerken ist die Bosch-Reaktion zwischen atmosphärischem Kohlendioxid und elektrolytischem Wasserstoff gut geeignet, die festen Kohlenstoff liefert, und die wieder das Wasser für die Elektrolyse erzeugt.
        https://de.wikipedia.org/wiki/Bosch-Reaktion
        Die im Meer schwimmenden Windkraftwerke oder Solarkraftwerke könnten auch relativ einfach Magnesium-Metall aus den im Meerwasser reichlich vorhandenen Magnesium-Ionen erzeugen, das für die sichere Lagerung und den sicheren Transport von Energie ebenfalls geeignet ist.

        • Die Umwandlung von Strom in chemische Energie (über die Erzeugung beispielsweise von synthetischen Treibstoffen) wandelt hochwertige Energie (Strom) in niederwertigere Energie (Treibstoff) um. Dabei geht auch viel Energie verloren. Ich sehe nur einen Vorteil und eine Chance für eine derartige Technologie: Sie erlaubt es Solar- und Windenergie an den besten Standorten zu gewinnen,selbst wenn diese Standorte fernab jeder Infrastruktur liegen. Wirklich abheben könnten solche energieproduzierenden Systeme, wenn sie vollautomatisiert sind und kaum noch Überwachung und Eingriffe von menschlichen Operateuren erfordern. Es gibt zudem Orte, wo die jährliche Sonneneinstrahlung diejenige von Deutschland um den Faktor 2 bis 3 übersteigt. Ähnliches gilt für offshore gewonnene Windenergie.

  10. Der Schlüssel zur Behebung aller Probleme ist das mechanische platzieren einzelner Atome. Kann eine Maschine ein beliebiges einzelnes Atom mechanisch platzieren, ist sie in der Lage, unter Einbezug der Materialien aus ihrer Umwelt, sich selbst zu repdroduzieren. Diese Maschine wird eine Gruppe aus Maschinen unterschiedlichster Art sein um jede Aufgabe zu lösen. Die vollständige Programmierung unsreres physischen Universums (Materie, Planeten …) ist damit denkbar und wohl auch die Reprogrammierung unserer Luft wird kein Problem. Bis 2050 sind wir eingebettet in eine Maschinenmatrix aus 100 Trillionen Trillionen einzelner Roboter, so klein, dass wir sie gar nicht wahrnehmen. Der Planet und die Menschen werden in einem stetigen Zustand der perfektion gehalten. Der Alterstod und die meisten Krebsarten sind besiegt. Umweltprobleme? Wegprogrammiert. Keine Atmosphäre auf der Mars? Hinprogrammiert. Kein Haus? Denk einfach dran. Böse? Gut.

  11. Jedes Jahrzehnt mehr mit hohen CO2-Emissionen bedeutet ein Jahrhundert mit hohen Treibhausgasen. Darum sollten die CO2-Emissionen so rasch als möglich und so stark wie möglich gesenkt werden.

    Interessanterweise hat das aber niemand vor – nicht einmal Klimatologein und Klimaschützer, geschweige denn Länder und ihre Regierungen. Praktisch alle Klimaschützer und Klimatologen plädieren für 100% Erneuerbare mit Erdgas als Übergangsenergie. Mit anderen Worten, selbst Klimaschützer, die alarmieren (die nach Meinung der Skeptiker alarmistisch sind), plädieren für ein Energiesystem mit Erneuerbaren und fossilem Backup, wobei fossiler Backup bedeutet, dass Erdgaskraftwerke einspringen wenn der Wind nicht weht und die Sonnen nicht scheint. Das kommt natürlich Erdgaslieferanten wie Norwegen und Russland sehr entgegen, ist aber allein schon deshalb schlecht, weil damit ein sehr langsamer Dekarbonisierungspfad vorgegeben wird. Vor diesem Hintergrund wirkt die Aussage des norwegischen Energieministers Tord Lien We will drill until gas reserves run out gut nachvollziehbar. Norwegen hat offensichtlich den Übergang zu einer rein Erneuerbaren Energiezukunft schon voll durchgeplant. Die norwegische Regierung ist sich dabei sicher, dass noch genügend Zeit bleibt um sämtliches norwegisches Erdgas zu fördern und zu verbrennen. Dabei geht Norwegen im Rahmen des nordischen Energieverbunds einen durchaus vorbildlichen Weg: We are building a 1400 megawatt cable to Germany and a 1400 megawatt cable to the UK. We have established interconnectors to the Netherlands, to Denmark. We have a fully integrated system with Sweden, and we have interconnectors with Finland.

    Genau das hätte von Anfang an für ganz Europa geplant sein müssen: Möglichst viel Transmission von Strom über grosse Distanzen um damit den fossilen Backup überflüssig zu machen. Eine schnelle Dekarbonisierung weltweit kann mit folgenden beiden Pfaden (oder auch kombiniert) erreicht werden:
    1) Erneuerbare Energien + grossräumiges Supergrid
    2) Eine neue Generation von sicheren, kostengünstigen AKW’s mit niedrigem Brennstoffbedarf.

    Die von vielen Klimaschützern bevorzugte Lösung, nämlich lokale Energieautonomie mit Erzeugung aller benötigten Energie möglichst nah am Verbrauchsort ist mit heutiger Technologie nicht kostengünstig realisierbar. Diese Idee der Dezentralisierung und lokalen Selbstversorgung ist für viele Grüne und Umweltbewegte das Ideal, nach dem sie streben. Die Frage ist, was diese Leute ihrem Ideal alles opfern wollen. Wollen sie gar die Zukunft der Erde ihrem Ideal opfern?

  12. Zitat: „ein Solarkraftwerk in der Erdumlaufbahn [würde] ständig Energie liefern“
    Es gibt immer mehr Absichtserklärungen von Privaten und Regierungen Solarkraftwerke im Weltraum anzustreben. Das Referenzdesign dafür sind geostationär positionierte gigantische Photovoltaikflächen (80’000 Tonnen) deren Leistung mit zusätzlichen auf sie gerichteten Spiegeln erhöht werden kann. Die gewonnene Elektrizität wird dann in Mikrowellen umgewandlet auf die Erde gebeamt und dort zurückgewandelt. Japan plant ein 1 GW-Solarkraftwerk für 2030, auch China hat kürzlich ein Projekt aufgesetzt und das US-Departement of Energy erwähnt zwei Design-Varianten, eine mit Mikrowellentransmitter, eine andere mit Laserübertragung, wobei die zweite wesentlich kostengünstiger und kleiner wäre, jedoch auf klaren Himmel für die Übertragung angewiesen wäre.

    Doch es gibt sehr viele Hürden für solche gigantische Anlagen im Raum:
    1) Den geostationären Orbit (GEO) zu erreichen kostet viel Treibstoff (36’000 km über der Erdoberfläche)
    2) Grosse Solaranlagen im GEO könnten ein Kollisionsrisiko für die anderen GEO-Satelliten darstellen
    3)Die Transportkosten in den GEO und die Wartungsarbeiten im GEO wären sehr teuer
    Folgerung: Solaranlagen im Raum bedürfen der robotischen Installation und Wartung und wiederverwendbare Raketen um den Transportpreis niedrig zu halten
    Doch Elon Musk hält Solaranlagen im Weltraum trotz der von SpaceX entwickelten wiederverwendbaren Raketen für nicht realisierbar.

    • Thomas Grüter

      Ein Solarkraftwerk im Weltraum ist nicht einfach zu bauen. Man müsste aber die Teile wohl nur in eine niedrige Erdumlaufbahn bringen, und könnte die Solarzellen dann nutzen, um Energie für eine Ionentriebwerk zu erzeugen. Auf diese Weise braucht weniger Reaktionsmasse. In der englischsprachigen Wikipedia findet man unter dem Stichwort „Space-based solar power“ eine recht ausführliche Diskussion der Optionen. Mein Eindruck ist, dass ein Bau sicher schwierig wird. Bei sorgfältiger Planung sollte er aber umsetzbar und bezahlbar sein.

      • Bei sorgfältiger Planung sollte er aber umsetzbar und bezahlbar sein.

        Aber womöglich nicht wirtschaftlich, es sei denn Installationen im Orbit leisten weitergehend, beispielsweise in puncto Abschattung und Kommunikation (oder Rüstung >:-> )
        Nett wäre hier natürlich ein Weltraumlift oder zumindest Technologie, auch Nanotechnologie, die Installationen im Orbit sozusagen selbstständig macht, also autonom, was den Energieverbrauch betrifft und sich sozusagen selbst ausbauend indem im Orbit gefundene Materie verwertet wird.
        Hier noch der leicht korrigierte Webverweis:
        -> https://en.wikipedia.org/wiki/Space-based_solar_power

        • Thomas Grüter

          Ja, bei dem Link fehlte der letzte Buchstabe. Die Installation eines Kraftwerks im Orbit könnte sich durchaus anderweitig lohnen. Es könnte zum Beispiel auch Raumstationen oder Satelliten mit Energie versorgen. Das wäre möglicherweise billiger, als jeden Satelliten mit großen Solarpanels auszustatten. Außerdem könnte ein solches Kraftwerk als kurzfristiger Energielieferant bei Engpässen eingesetzt werden. Es würde fast überallhin binnen kürzester Zeit liefern können. Das wäre schon einen gewissen Preisaufschlag wert …

      • Die Vision von Solarkraft aus dem Weltraum existiert seit den 1960er Jahren. Realisert wurde bis heute nur Solarkraft im Weltraum für Weltraumanwendungen.
        Behauptung: Solarkraft aus dem Weltraum wird immer teurer sein als eine Kombination von Solarkraft auf der Erde und Transmission des erzeugten Stroms über Leitungen (z.B. Leitungen eines Supergrids).

        Die ideale Energiequelle für fast alle irdischen und Weltraumanwendugen ist ein Reaktor, der auf möglichst kleinem Raum aus möglichst wenig Treibstoff möglichst viel Strom und möglchst wenig Abfall erzeugt. Solarenergie gehört nicht in diese Kategorie egal ob auf der Erde oder im Raum erzeugt. Eine der vielen Formen von Nuklearenergie dagegen hat die Chance diese ideale Energiequelle zu liefern.

        Grosse Installationen im Orbit haben zudem das grundsäztliche Problem von allen Installationen im Oribt: Sie stellen eine Gefahr für alle Satelliten dar sobald Teile der Installation sich selbständig machen. Bei grossen Solarinstallaationen genügen schon ein paar Panel, die von Mikrometeoriten getroffen in kleinere Teile zerlegt werden und die dannn unkontrolliert herumtreiben. Dies zeigt auch der Artikel Are solar power satellites sitting ducks for orbital debris?

        “large structures such as those considered… for building solar power stations in Earth orbit could set up a situation where a single satellite failure could lead to cascading failures of many satellites.”

        Auffällig auch, dass es viele Pläne für Solarkraftwerke im Weltraum gibt, aber praktisch alle erst ab den 2030er Jahren einsatzbereit sein sollen. Im Jahre 2030 wird dann wohl ein Einsatz im Jahre 2050 geplant und so weiter.

        • Thomas Grüter

          Kurzfristig wird das sicherlich nichts werden. Längerfristig müsste man sicherlich auch eine funktionierende „Müllabfuhr“ einrichten, die kaputte Satelliten und Trümmerteile entsorgt. Selbst ohne große Solarkraftwerke wird es sonst bald gefährlich im Orbit. Letztlich müsste man wohl eine komplette Infrastruktur im Orbit anlegen, einschließlich ständig bewohnter Wartungsraumschiffe und Produktionseinrichtungen für Ersatzteile und Erweiterungen. Es ist sicher sinnlos, ein orbitales Kraftwerk als Einzelinstallation zu bauen.

  13. „Solarmodule und Windkraftanlagen können nicht den ganzen Strom für eine moderne Industriegesellschaft bereitstellen. Sie haben zwei entscheidende Nachteile: Sie nehmen sie extrem viel Platz ein und sie liefern den Strom nicht, wenn er gebraucht wird, sondern wenn die Sonne scheint oder der Wind weht.“
    Der erste Nachteil ist keiner. Er existiert nur dem Anschein nach, wenn man die Flächen der Kraftwerke miteinander vergleicht. Während aber bei Solarmodulen der gesamte Flächenverbrauch in der Größenordnung der Kraftwerksfläche liegt, ist er bei vielen anderen Energieformen weitaus größer als die sichtbare Kraftwerksfläche. Mit anderen Worten: Alle Kraftwerke haben einen hohen Flächenverbrauch, fast alle deutlich mehr als Solarkraftwerke. Insofern ist der Flächenverbrauch kein Gegenargument gegen Solar- oder Windkraftwerke, im Gegenteil.
    Genauer habe ich das hier aufgeschrieben:
    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2015/10/05
    Der zweite Nachteil stimmt, er wird oft unterschätzt. Man denke an eine mehrtägige Flaute im Winter.

    • Zitat: “ Alle Kraftwerke haben einen hohen Flächenverbrauch, fast alle deutlich mehr als Solarkraftwerke.“
      Das mag teilweise stimmen. Man berücksichtige aber
      1) Auch Windkraft- und Solarparks haben einen höheren Flächenbedarf als nur ihre Standfläche. Schliesslich müssen sie hergestellt und die Teile transportiert werden
      2) Die Tausend+ – Windturbinen, die 1 grosses AKW ersetzen haben auch mehr Materialbedarf. Mit den heute bevorzugten Materialen für Windturbinen (seltene Erden für Permanentmagnete beispielsweise) könnte man nicht die ganze Welt mit Windenergie versorgen ohne dass eine Ressourcenknappheit entstünde (siehe hier oder im Factsheet What Mineral Products&Metals Are Needed To Make WindTurbines?)

    • Die durch Tschernobyl+Fukushima verstrahlten Flächen zum Flächenbedarf von Atomkraftwerken dazuzurechnen, wie das im verlinkten Artikel gemacht wird, ist problematisch.
      Allerdings auch nicht völlig falsch, falls die AKW-Technologie regelmässig zu solchen Verstrahlungen führt. Für micht zeigt es eben nur, dass es falsch war und falsch ist, AKW’s zu bauen, die soviel Radioaktivität freisetzen können wie die heutigen Druckwasserreaktoren im Falle eines Unfalls. Dass ein kurzer Ausfall der Kühlung Temperatur und Druck unkontrolliert ansteigen lässt ist nicht akzeptabel.Zumal es Alternativen gibt. Beispielsweise Flüssigsalzreaktoren, die nicht das Nachwärmeproblem der Druckwasserreaktoren haben.

    • To Get Wind Power You Need Oil weist auf den hohen ökologischen Fussabdruck von Windturbinen hin:

      If wind-generated electricity were to supply 25 percent of global demand by 2030 (forecast [pdf] to reach about 30 petawatt-hours), then even with a high average capacity factor of 35 percent, the aggregate installed wind power of about 2.5 terawatts would require roughly 450 million metric tons of steel [1/4 der Weltproduktion 2014]. And that’s without counting the metal for towers, wires, and transformers for the new high-voltage transmission links that would be needed to connect it all to the grid.

      To make the steel required for wind turbines that might operate by 2030, you’d need fossil fuels equivalent to more than 600 million metric tons of coal.

      For a long time to come—until all energies used to produce wind turbines and photovoltaic cells come from renewable energy sources—modern civilization will remain fundamentally dependent on fossil fuels.

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