prof. dr. gerd ganteför wohnen und arbeiten nach dem zeitalter des

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PROF. DR. GERD GANTEFÖR
WOHNEN UND ARBEITEN NACH DEM ZEITALTER
DES ERDÖLS
Ölverknappung und Klimaerwärmung
Wer sich heute ein Auto oder ein Haus kaufen will, muss sich mit den hohen Preisen
für Benzin und Heizöl auseinandersetzen. Noch in den 90er Jahren waren die Kosten für die Energie gering im Vergleich zu den Anschaffungskosten eines Neuwagens oder eines Eigenheimes. Heute jedoch stellen die Energiekosten eine hohe
zusätzliche Belastung dar. In manchen Regionen führen die Nebenkosten einer
Mietwohnung sogar zu einer Verdopplung der Miete. Geht die Entwicklung so weiter, werden bald die Kosten für Energie (Heizung, Strom, Benzin, etc.) alle anderen Kosten übersteigen. Ein möglicher Ausweg ist das Umsteigen auf regenerative
Energien wie Sonnenenergie oder Biodiesel. Aber genügen diese Energieformen
für die Versorgung der Bevölkerung und sind sie – ohne Subventionen – bezahlbar?
Weiterhin mehren sich die Sorgen über die Erderwärmung mit immer stärker werdenden Stürmen und dem erwarteten Anstieg des Meeresspiegels. Die Klimaveränderung wird durch die Zunahme des Kohlendioxids in unserer Atmosphäre bewirkt,
das sich ähnlich wie ein wärmender Mantel um unseren Planeten legt. Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung von Kohle, Erdgas und Erdöl. Im Prinzip ist dies
auch Sonnenenergie: in vielen Jahrmillionen haben Pflanzen mit Hilfe von Sonnenlicht das Kohlendioxid in der Atmosphäre in Kohlenstoff und Sauerstoff gespalten.
Aus abgestorbenen Pflanzenresten bildeten sich dann im Laufe der Zeit mächtige
Lagerstätten von Kohle, Erdgas und Erdöl. Bei der Verbrennung dieser fossilen
Brennstoffe wird der Prozess rückgängig gemacht: der Kohlenstoff verbindet sich
mit dem Sauerstoff der Luft zu Kohlendioxid und es wird die Energiemenge frei,
die über viele Millionen Jahre von den Pflanzen aus dem Sonnenlicht gewonnen
wurde. Die Energieerzeugung aus fossilen Energien ist also unweigerlich mit der
Erzeugung von Kohlendioxid verknüpft. Abb. 1 veranschaulicht den direkten
Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Kohlendioxidemissionen. Sie
zeigt auch, dass beide Größen entgegen aller Sparbemühungen parallel zur Bevölkerungszahl der Erde stark wachsen.
242
Abbildung 1
Seit 1990 hat sich die Zahl der Menschen auf der
Erde um 25 % erhöht, während der globale Primärenergieverbrauch und die Emission an Kohlendioxid
sogar um 35 % zunahmen. Der Anstieg der Bevölkerungszahl ist konstant und beträgt eine Milliarde
Menschen alle 13 Jahre.
Die Klimaerwärmung macht aus dem
zunächst rein wirtschaftlichen Problem
der nach wie vor stark wachsenden Nachfrage nach Erdöl, Erdgas und Kohle ein
moralisch-gesellschaftliches: können die
heute lebenden Menschen eine Klimaveränderung, die erst zukünftige Generationen betreffen wird, verantworten?
Die Klimaerwärmung kann durch den Gebrauch regenerativer Energien vermieden
werden. Zu diesen Energien gehören Sonnen- und Windenergie und die Wasserkraft. Was kann der einzelne Bürger zu dieser Problematik beitragen und was kann
der Staat tun, um die Zukunft zu sichern? Ist es möglich, den Energiebedarf des
einzelnen Bürgers und der ganzen Nation ausschließlich aus regenerativen Energien zu decken oder müssen ganz neue Wege gefunden werden?
Der heutige Bedarf
Für den Einzelnen lässt sich der Bedarf aus der täglichen Erfahrung grob abschätzen. Der Mensch selbst benötigt „Treibstoff“ in Form von Nahrungsmitteln. Laut
Kalorientabelle sind das etwa 2500 Kilokalorien pro Tag. Diese Energie entspricht
dem Verbrauch einer permanent eingeschalteten 100 Watt Lampe (pro Person).
Etwas größer ist der Bedarf eines Haushalts an Elektrizität: pro Haushalt sind es
grob geschätzt 2000 Kilowattstunden im Jahr und das ist soviel wie zwei 100 Watt
Lampen pro Jahr benötigen (pro Haushalt). Aber auch dies ist wenig im Vergleich
zu den typischen Heizkosten: 2000 Liter Heizöl pro Jahr für ein kleines Einfamilienhaus entsprechen bei einem Brennwert von 10 Kilowattstunden pro Liter zwanzig
100 Watt Lampen (pro Haushalt). Den höchsten Energieverbrauch verursacht das
Reisen: 1 x 60 Liter Tanken pro Woche entspricht dreißig permanent eingeschalteten 100 Watt Lampen (pro Haushalt). Diese grobe Abschätzung lässt sich auf eine
Bevölkerung von 80 Millionen Menschen in 40 Millionen Haushalten hochrechnen
und das ergibt ein Bedarf von rund 200 Gigawatt. Zum Vergleich: ein Kraftwerksblock eines Großkraftwerks liefert ungefähr ein Gigawatt an elektrischer Leistung.
Nimmt man an, die Industrie benötige noch einmal die gleiche Leistung, erhält
man einen Bedarf von rund 400 Gigawatt. Diese Leistung addiert sich im Verlauf
eines Jahres zu der gewaltigen Energiemenge von einer Billion Kilowattstunden
auf. Der tatsächliche Verbrauch an Primärenergie in Deutschland im Jahr 2009 entsprach einer Dauerleistung von 430 Gigawatt. Die obige, einfache Abschätzung auf
der Basis von Alltagserfahrungen ergibt also ungefähr den richtigen Wert.
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Die obige Abschätzung zeigt, dass den Löwenanteil des privaten Energieverbrauchs
das Reisen und die Heizung ausmachen. Hier kann der Einzelne am effektivsten
sparen. Die Abschätzung zeigt auch, dass der Bedarf direkt von der Einwohnerzahl
und der Zahl der Haushalte abhängt. Übrigens benötigen auch öffentliche Verkehrsmittel Energie: so ist der Energiebedarf pro Person eines vollbesetzten ICEs
vergleichbar mit dem eines vollbesetzten schnellen Autos.
Der Primärenergiebedarf der Bundesrepublik
In der Bundesrepublik leben heute 82 Millionen Menschen. Der Stromverbrauch
allein entsprach 2009 einer permanenten Leistung von 67 Gigawatt und das ist die
Stromerzeugung von rund 70 unter Volllast laufenden Kraftwerksblöcken. Tatsächlich ist der Energiebedarf aber sechsmal höher, denn die meiste Primärenergie wird
direkt in Form der Verbrennung von Kohle, Gas und Erdöl verbraucht – z. B. für die
Heizung oder im Verkehr.
Abbildung 2
Prozentuale Aufteilung der
Primärenergie im Jahr 2009
in Deutschland. Kohle, Gas
und Erdöl sind fossile Energieträger, deren Verbrennung
Sauerstoff verbraucht und das
Treibhausgas Kohlendioxid
erzeugt.
Solarenergie hat heute nach Jahren der massiven Förderung nur einen Anteil von
0,15 % an der Primärenergieerzeugung (Abb. 2). Dagegen hat die Windenergie
einen beachtlichen Anteil von rund einem Prozent erreicht. Deutschland ist aber
noch zu 79 % von fossilen Energieträgern abhängig und bei deren Verbrennung
fällt Kohlendioxid an. Den Löwenanteil (11 %) der restlichen, nicht zum Treibhauseffekt beitragenden Energien liefert die nicht weniger problematische Kernenergie und nur 1.5 % der Primärenergie stammen aus Sonne, Wind und Wasser. Dies
war der Stand im Jahr 2009. Unter grünen Energien werden häufig auch Biogas
und Biotreibstoffe verstanden, die in Abb. 2 unter dem Punkt „Sonstige“ mit
erfasst werden. Ihr Anteil an der Primärenergieerzeugung ist inzwischen beträchtlich. So tragen Biotreibstoffe mit 5,5 % Prozent zur Treibstoffversorgung bei und
244
8 % der Wärme werden aus Biomasse erzeugt. Zu dieser Klasse gehören zum
Beispiel Holzpellets und Biogas aus Gülle. Allerdings handelt es sich nicht in allen
Fällen wirklich um Primärenergie. Zum Beispiel wird für einige Formen der Biotreibstoffe mehr Energie für die Erzeugung verbraucht als sie an Energie enthalten. Das
ist natürlich aus physikalischer Sicht Unfug und wird erst durch massive Subventionszahlungen finanziell lohnend. Ein ähnliches Problem ist die in der Werbung
propagierte „Klimaneutralität“ der Holzpellets. Bei der Verbrennung von Holzpellets entsteht genauso viel Kohlendioxid wie bei der Verbrennung von Kohle. Die
Funktion des Waldes als natürliche Kohlendioxidsenke wird durch die vollständige
Holznutzung zerstört und die Wirkung auf die globale Kohlendioxidbilanz ist die
gleiche, egal ob Holz oder Kohle verbrannt werden. Daher können bedenkenlos
nur Wasser, Wind und Sonne als wirklich klimafreundliche Energiequellen angesehen werden.
Energieprognosen
Wie wird sich der jährliche deutsche Energiebedarf von 13 300 Petajoule (Dauerleistung 430 Gigawatt) in den nächsten Jahrzehnten verändern? Energiesparlampen benötigen nur ein Viertel der elektrischen Energie. Ließe sich diese Effizienzsteigerung bei allen Verbrauchern erzielen, so könnte sich der Energieverbrauch
in der Zukunft dramatisch senken. Bei den Autos scheinen die Sparmöglichkeiten
begrenzt, denn auch nach vielen Jahren der Entwicklung liegt der Verbrauch weiterhin bei 5 bis 10 Litern pro 100 km. Neuere Entwicklungen wie Hybridmotoren
oder die Brennstoffzellentechnologie bieten ein weiteres Sparpotenzial. Bei der
Gebäudeheizung lässt sich durch eine bessere Isolation und andere Heizprinzipien
wie Wärmepumpen effektiv sparen.
All diese Sparmaßnahmen kosten aber Geld. Es ist unrealistisch anzunehmen, dass
in den nächsten 20 Jahren alle Autos mit optimalen Motoren und alle Häuser mit
perfekten Heizsystemen ausgestattet werden. Es gibt verschiedene Zukunftsszenarien, die eine Abschätzung bis zum Jahr 2020 abzugeben versuchen und viele
gegenläufige Faktoren wie Einsparpotenzial, Wirtschaftswachstum und die Bevölkerungsentwicklung berücksichtigen. Nach einer Studie der Bundesregierung aus
dem Jahr 2006 könnte unter optimalen Bedingungen der Energieverbrauch um
1,5 % pro Jahr sinken. Tatsächlich ist er im Jahre 2008 um 3,7 % und 2009 um
weitere 2 % gesunken. Die Ursache für dieses stärkere Absinken sind jedoch nicht
die Einsparbemühungen, sondern es ist eine Auswirkung der Finanzkrise und der
damit einhergehenden Abschwächung der Wirtschaftsleistung. Bei normalem
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Wirtschaftswachstum wird im Jahr 2020 der Energiebedarf immer noch bei 10 000
Petajoule liegen.
Global wird der Energieverbrauch dagegen weiterhin massiv zunehmen, denn
die Weltbevölkerung steigt alle zwölf Jahre um die unvorstellbare Zahl von einer
Milliarde Menschen. Hier liegt die Hoffnung für die Zukunft darin, die hohen
Geburtenraten in den ärmsten Ländern zu senken. Die Geburtenraten sinken fast
automatisch, wenn der Lebensstandard steigt. Es liegt also im Interesse der internationalen Gemeinschaft, den Lebensstandard in den ärmsten Ländern zu steigern.
Dazu ist zunächst mehr Energie notwendig, aber langfristig wird eine Stabilisierung der Bevölkerungszahl auch zu einer Stabilisierung des Energieverbrauchs
führen.
Klimaerwärmung
Der Anteil an Kohlendioxid (CO2) in der Luft, das unvermeidlich bei der Verbrennung von Kohle, Erdgas und Erdöl entsteht, hat sich in den letzten 150 Jahren um
30 % erhöht. Allerdings ist die Konzentration in der Atmosphäre vorher sehr gering
gewesen (0,028 %) und ist auch nach dieser Erhöhung noch gering (0,036 %) (Abb.
3). Eigentlich hat das Gas auch kaum Auswirkungen auf den Menschen und große
Mengen verschwinden im Ozean, weil CO2 in Wasser gut lösbar ist (ein Beispiel dazu
ist Mineralwasser). Allerdings hat das Gas einen erheblichen Einfluss auf die Energiebilanz des Planeten. Das CO2 wirkt wie ein wärmender Mantel und die Sonnenstrahlung erwärmt nun den Planeten stärker als vorher (Treibhauseffekt) (Abb. 4).
Abbildung 3
Die Konzentration des Treibhausgases
Kohlendioxid in den letzten 2000 Jahren.
Als 100 % wird die Konzentration
definiert, die seit dem Ende der letzten
Eiszeit, also seit rund 10.000 Jahren,
der Normalwert war (280 ppm).
246
Nun ist allerdings eine Klimaänderung für die Erde nichts Besonderes. Es gab viele
Eiszeiten und Warmzeiten in der Vergangenheit und der Meeresspiegel war in
wirklich heißen Zeiten um 100 Meter höher als heute und in den extremsten Kaltzeiten waren alle Ozeane bis zum Äquator vereist. In den letzten 200 Millionen
Jahren sind extreme Kaltzeiten nicht mehr vorgekommen und es gab sogar eine
lange Warmphase, während der die Entwicklung des Lebens große Fortschritte
gemacht hat. Über viele Jahrmillionen waren die Pole der Erde eisfrei. Vor einigen
Jahrmillionen ist eine Klimaveränderung eingetreten, die bis heute anhält. Es ist
beträchtlich kälter geworden und zunächst ist die Antarktis und einige Millionen
Jahre später auch das Nordpolarmeer eingefroren. Die Ursache für die Abkühlung
ist vermutlich die Verschiebung der Kontinente. Vor 200 Millionen Jahren sah die
Erde ganz anders aus und es gab einen Superkontinent. Der Superkontinent zerbrach und die Teile verteilten sich über den Globus. Das Fragment, das heute „Antarktis“ heißt, schob sich genau an die Position des Südpols und wurde dadurch
zum „Gefrierfach“ der Erde. Die heutige Verteilung der Landmassen und insbesondere die isolierte Lage der Antarktis am Südpol haben also eine Klimaabkühlung bewirkt.
Abbildung 4
Schwankungsintervall
der globalen mittleren
Temperatur. Alle Messwerte liegen innerhalb
des farbigen Bandes.
Spätestens seit 1990 ist
offensichtlich, dass die
Temperatur ansteigt.
Die Abkühlung hatte noch eine weitere, überraschende Konsequenz: das Klima
wurde instabil. Etwa alle 100 000 Jahre wechseln sich Eiszeiten und Warmzeiten
ab. Eigentlich werden die Warmzeiten als „Zwischeneiszeiten“ bezeichnet, denn so
richtig warm wie vor 200 Millionen Jahren wird es nicht. In einer solchen Zwischen-
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eiszeit leben wir heute (Abb. 5). Die nächste Eiszeit ist eigentlich überfällig. Vorerst
ist diese Gefahr aber abgewendet, denn durch die Erhöhung des Kohlendioxidgehalts wird es aller Voraussicht nach erstmal wärmer.
Die Klimaforscher versuchen mit Hilfe von Großrechnern, die zu erwartende Erwärmung und ihre Folgen vorherzusehen. Das oberste Gremium der Klimaexperten,
der Weltklimarat, hat der Weltgemeinschaft empfohlen, die Klimaerwärmung auf
zwei Grad zu begrenzen. Dies erfordert aber, dass mehr oder weniger ab sofort
kein neues Kohlendioxid mehr in die Atmosphäre abgegeben wird. Dies ist aber
unrealistisch. Tatsächlich wird sich die jährlich durch die Verbrennung fossiler Energieträger erzeugte Menge des Treibhausgases noch weiter erhöhen. Die sich entwickelnden Länder, allen voran China, benötigen dringend Energie. Allein in China
wurde im Jahr 2008 alle drei Tage ein Kohlekraftwerk der 500 Megawattklasse in
Betrieb genommen. Die globale Bevölkerung wächst weiterhin alle 12 Jahre um
eine Milliarde Menschen und von einer Reduktion des Energiebedarfs kann also
keine Rede sein. Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre wird weiter
steigen und sich vielleicht erst stabilisieren, wenn zumindest Erdöl und Erdgas in
rund 150 Jahren erschöpft sind. Damit ist eine weitere Erhöhung der Konzentration auf das Doppelte oder sogar das Dreifache des ursprünglichen Wertes nicht
auszuschließen. Das ist aber zunächst nicht katastrophal, denn eine Erwärmung
alleine ist nicht lebensbedrohend. Die Klimaforscher warnen aber vor den Folgen
der Erwärmung: Überschwemmungen, Stürme und Dürren.
Abbildung 5 Vergleich
des gemittelten und
geglätteten Verlaufs der
letzten drei Warmzeiten
mit dem bisherigen
geglätteten Verlauf der
aktuellen Warmzeit.
Wenn die aktuelle Warmzeit so verläuft wie die
letzten drei Warmzeiten,
sollte der Temperaturverlauf der hellen Kurve
folgen. Die durch den
Menschen verursachte
Klimaerwärmung hat
diesen Abkühlprozess
vorerst unterbrochen.
248
Meeresspiegelanstieg
Bei der Beurteilung der Prognosen der Klimaforscher sollte bedacht werden, dass
ein Klimaforscher nur dann in den Medien Gehör findet, wenn er große Katastrophen vorhersagt. Ein Klimaforscher, der einen Meeresspiegelanstieg von lediglich
50 cm in hundert Jahren prognostiziert, wird seine Forschungsergebnisse weder
in den Abendnachrichten gewürdigt finden noch wird er großzügige Forschungsmittel erhalten. Aber trotzdem ist genau dies der Wert, den der Weltklimarat heute für wahrscheinlich hält: ein Anstieg des Meeresspiegels um rund einen halben
Meter in hundert Jahren. Ein sehr viel stärkerer Anstieg um 60 Meter oder mehr
erfordert das Abtauen der Antarktis. Die Temperaturen in der Antarktis liegen
aber bei minus 60 Grad und selbst eine Erwärmung um 8 Grad führt nicht zu einem
Abschmelzen. Innerhalb der nächsten zwei oder drei Generationen ist der Anstieg
des Meeresspiegels womöglich das geringste Problem, mit dem sich die Menschheit
auseinandersetzen muss.
Dürren
Die Erderwärmung verknüpft der Laie mit einem Ausdehnen der Wüsten und der
Zunahme verheerender Dürren. Die Sahara dehnt sich tatsächlich aus und ein
bekanntes Beispiel ist der Tschadsee, der inzwischen zu einem schlammigen Tümpel geschrumpft ist. Allerdings begann der Prozess der Bildung der Sahara bereits
vor 6000 Jahren, als die Niederschläge in diesem Gebiet immer häufiger ausblieben. Dieser über Tausende von Jahren anhaltende Prozess der Bildung der größten
Wüste der Erde hat sicher nichts mit den Umweltsünden der Industrieländer zu
tun. Es ist vielmehr eine natürliche Klimaveränderung, die ihre Ursache in subtilen
Änderungen der Bahn der Erde um die Sonne hat. Aber zurück zu der Frage, ob die
durch den Menschen verursachte Klimaerwärmung verheerende Dürren zur Folge
hat. Der Weltklimarat sagt eine erhebliche (30 %) Zunahme der globalen Niederschläge vorher. Auch in Deutschland wird es mehr regnen. Infolge der höheren
Temperaturen verdampft mehr Wasser aus den Weltmeeren. Der Effekt ist ähnlich
wie in einer Sauna: die Luftfeuchtigkeit nimmt stark zu. Neben diesem globalen
Anstieg des Niederschlags kann es allerdings in bestimmten Regionen zu einer
Abnahme des Niederschlags kommen, da sich die Luftströmungen ändern. Aber
die Zahl und Größe der Wüsten wird nicht größer werden, sonder eher kleiner.
Stürme
Wind entsteht durch Temperaturunterschiede. Warme Luft steigt auf und kalte
Luft sinkt zu Boden. Kältere Luft ist schwerer, da sie eine höhere Dichte hat.
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Zusammen mit der Erddrehung erzeugen so die Unterschiede in der Sonneneinstrahlung zwischen dem Äquator und den Polen die globalen Windsysteme. Auf
dem Schwesterplaneten der Erde, der Venus, ist die Temperatur sehr viel höher,
aber praktisch überall gleich. Die extrem dichte Atmosphäre sorgt für eine fast
perfekte Verteilung der Wärme der Sonne. Als Folge davon herrscht auf der
Venusoberfläche praktisch Windstille. Das ist vielleicht ein extremes Beispiel, denn
auf der Venus liegen die Temperaturen um die 450 Grad Celsius und Blei wäre
flüssig. Aber es zeigt, dass nicht die Temperatur selbst, sondern Temperaturunterschiede für Stürme verantwortlich sind. Die Menschen-gemachte Klimaerwärmung
der Erde wirkt sich nach den Berechnungen des Weltklimarats hauptsächlich in den
höheren Breiten der Nordhalbkugel aus (Abb. 6). In diesen kalten Regionen steigt
die Temperatur unverhältnismäßig stark an, während sie am Äquator nur wenig
steigt. Das bedeutet aber, dass die Temperaturunterschiede auf der Erde abnehmen. Das könnte bedeuten, dass Stürme schwächer und seltener werden. Historische Aufzeichnungen aus den letzten Jahrhunderten über die Hurrikanaktivität
in der Karibik zeigen, dass es während der kleinen Eiszeit, einer kühlen Phase
zwischen 1550 und 1850, keine Abschwächung der Sturmhäufigkeit gab. Auch dass
zeigt, dass eine Erwärmung nicht unbedingt mit einer Verstärkung der Stürme
einhergehen muss.
Erwärmung der Erde bis 2100
0 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
Abbildung 6 Beispiel eines Simulationsergebnisses des Weltklimarats für die Erwärmung der Erde bis
zum Jahr 2100. Die Brauntöne geben die Temperaturdifferenz gegenüber 1990 in Grad Celsius an. Die
Nordpolarregion erwärmt sich am stärksten und das reduziert den Temperaturunterschied zwischen
dem hohen Norden und dem Äquator.
250
Erdöl
Das Problem der Energieversorgung ist wegen der in den letzten Jahren stark
schwankenden Rohölpreise in das Zentrum der öffentlichen Aufmerksamkeit
gerückt. Der Rohölpreis wird an internationalen Börsen ausgehandelt und richtet
sich nach Nachfrage und Angebot. Mitte 2008 erreichte der Preis für ein Fass Rohöl
einen Rekordpreis von knapp 150 US Dollar und war also fast doppelt so teuer
wie heute (2010). Schon einmal, im Jahr 1974, gab es einen solchen sprunghaften
Anstieg, der eine Weltwirtschaftskrise auslöste. Der heutige Ölpreis von 70 US Dollar pro Fass erscheint zwar hoch, er entspricht aber inflationsbereinigt dem Niveau
von 1974. Nach 1974 sank der Ölpreis wieder, weil in der Folge intensiv nach weiteren Ölfeldern gesucht wurde und ergiebige Vorkommen gefunden wurden. Heute
hat sich die Lage geändert. Das Volumen der Ölfelder, deren Ausbeutung wirtschaftlich vertretbar ist, ist weitestgehend bekannt und Zahl und Größe der neu
entdeckten Ölfelder nimmt von Jahr zu Jahr ab. Auf der anderen Seite nimmt
der weltweite Bedarf an Rohöl stark zu, da Indien und China eine wirtschaftliche
Blüte erleben. Eine seriöse Studie der Bundesanstalt für Geowissenschaften und
Rohstoffe geht davon aus, dass ab 2020 die Erdölförderung zurückgehen wird, der
Bedarf aber weiterhin ansteigt. Das Öl wird also nicht plötzlich zur Neige gehen,
sondern die Fördermenge wird jedes Jahr um einige Prozent abnehmen. Dieser
Übergang von einem Überfluss an preiswertem Erdöl hin zu einer ständig knapper
werdenden Versorgung wird der Weltgemeinschaft einen harten Anpassungsprozess abverlangen. Ein Blick auf die übervollen Autobahnen in Deutschland zeigt,
dass auch Deutschland nicht wirklich auf eine Verknappung des Erdöls vorbereitet
ist. Aber die Erdölfelder werden noch für rund 30 Jahre große Mengen des kostbaren Energieträgers liefern können (Abb. 7). Darüber hinaus wird das Erdöl so
knapp werden, dass es wohl kaum noch zur Verbrennung eingesetzt werden wird.
Kohle und Erdgas
Diese beiden Primärenergiequellen reichen noch viele Jahre (Gas: 150 Jahre, Kohle:
500 Jahre) und die nächste und übernächste Generation müssen sich wenig Gedanken über einen Mangel an Erdgas und Kohle machen (Abb. 7). Allerdings werden
die Preise dieser beiden Energieträger ebenfalls steigen, da sie zumindest teilweise
das Erdöl ersetzen müssen. In vielen Teilen der Welt warten noch große Erdgasvorkommen auf die Entdeckung. Insbesondere unter dem arktischen Eis werden große
Vorkommen vermutet. Die Investitionen der Bundesregierung in Erdgas-Pipelines
sind mit Blick auf die Reichweite der verschiedenen Energieträger eine vernünftige
Maßnahme. Deutschland verfügt selbst nur über Braunkohle- und Steinkohlelager-
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251
stätten. Die klassische Steinkohle des Ruhrgebiets ist zwar hochwertig, aber die
Förderung aus großer Tiefe ist unwirtschaftlich und auf dem Weltmarkt wird
erheblich preiswertere Kohle zum Beispiel aus Australien, wo sie im Tagebau abgebaut werden kann, angeboten.
Abbildung 7 Reichweiten der gesicherten Vorräte (dunkel gefärbt), der vermuteten zusätzlichen
Vorräte (hell) und der geschätzten, insgesamt auf der Erde vorhandenen Mengen (weiß).
Die weiß markierten Vorräte sind mit heutigen technischen Mitteln nicht abbaubar. Die Menge
der nutzbaren Uranvorräte nimmt mit dem technischen Fortschritt zu.
Somit scheint die Energieversorgung für die nächsten 100 Jahre gesichert, wenn
das Erdöl durch Erdgas und Kohle ersetzt werden kann. Allerdings bleibt bei allen
fossilen Energieträgern das Problem des bei jeder Verbrennung entstehenden Kohlendioxids bestehen. Mit modernen Kohle- und Gaskraftwerken kann man den
Ausstoß an Kohlendioxid pro erzeugte Kilowattstunde reduzieren. Dem sind allerdings physikalische Grenzen gesetzt. Der Wirkungsgrad modernster Kraftwerke
bewegt sich im Bereich um 48 % und es bedarf erheblicher technischer Anstrengungen, um eine Verbesserung auf 53 % zu erzielen. Eine dramatische Verbesserung auf 85 % ermöglicht die Kraft-Wärme-Kopplung, bei der die Abwärme per
Fernwärme zur Heizung von Wohnhäusern genutzt wird. Dies erfordert jedoch
eine erhebliche Infrastruktur (Fernheizung), aber mit steigenden Energiekosten
werden solche Lösungen automatisch interessanter. Eine Neuentwicklung bei
Kohle- und Gaskraftwerken ist der kohlendioxidfreie Betrieb. Hierbei wird das Gas
nicht mehr an die Atmosphäre abgegeben, sondern aufgefangen und entsorgt
(CO2-Sequestrierung). Dazu existieren verschiedene Ideen wie das Abpumpen des
Gases in die Tiefsee oder das Pressen in unterirdische ehemalige Öl- oder Gaslagerstätten. Ein Abtrennen des Kohlendioxids ist allerdings mit einer Reduktion des
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Wirkungsgrades verbunden. Das heißt, es kostet Energie, das Kohlendioxid abzutrennen. Eine hundertprozentige Reduktion des Kohlendioxidausstoßes ist zwar
möglich, aber zu aufwändig. Dagegen ist eine Reduktion um 75 % relativ einfach
zu erreichen und das wäre auch schon eine gewaltige Verbesserung. An der Entwicklung dieser Techniken wird intensiv gearbeitet.
Kernenergie
Mit Kernenergie ist im Allgemeinen die Gewinnung von Energie aus der Kernspaltung von Uran gemeint. Uran ist ein radioaktives Schwermetall, das ähnlich
wie Eisen in natürlichen Lagerstätten, beispielsweise im Erzgebirge, vorkommt. Es
gibt zwei verschiedene Isotope des Urans und nur aus einem Isotop, dem Uran-235,
lässt sich ein Kernreaktor bauen. Uran-235 ist viel leichter spaltbar als das Uran-238.
Im natürlichen Uran ist das interessante Isotop ziemlich selten und für einen Betrieb
im Kernreaktor muss das Uran angereichert werden.
In einem Kernreaktor wird eine kontrollierte Kettenreaktion aufrechterhalten, bei
der Fragmente zerfallender Kerne ihrerseits benachbarte Urankerne treffen und
zur Spaltung bringen. In einer Atombombe läuft im Prinzip die gleiche Kettenreaktion ab, aber unkontrolliert und sehr rasch. In einem modernen Kernreaktor ist das
Kühlwasser gleichzeitig notwendig, um die Kettenreaktion aufrecht zu erhalten.
Fällt das Kühlwasser aus – wenn zum Beispiel der Reaktor überhitzt und das Wasser
verdampft – erlischt die Kettenreaktion. Solche Reaktoren sind vergleichsweise
sicher, während der berühmte Reaktor in Tschernobyl anders konstruiert war. Ein
Ausfall des Kühlsystems hatte eine Verstärkung der Kettenreaktion zur Folge. Solche Reaktoren sind natürlich in Mitteleuropa verboten, werden aber in Russland
noch genutzt. Die letzte damals noch in Deutschland entwickelte Version eines
Uranreaktors, der Hochtemperatur-Reaktor, stellt heute immer noch den höchsten
Sicherheitsstandard dar. Die Uranvorräte reichen noch länger (ohne Wiederaufbereitung 300 Jahre, mit Wiederaufbereitung 600 Jahre) als die Kohlevorräte und es
fällt kein CO2 an (Abb. 7). Aus diesem Grund ist für einige Nationen (z. B. Finnland
und Japan) die Kernenergie heute wieder eine interessante Alternative.
Ein gewichtiges Problem ist die Endlagerung. Es gibt verschiedenen Langzeitstudien zur unterirdischen Lagerung in verschiedenen Gesteinsschichten und in verschiedenen Tiefen. Ein Konzept mit vertretbarem Risiko wurde von Schweizer
Forschern vorgeschlagen. Im Schwarzwald und auch im Erzgebirge gibt es ganze
Gesteinsformationen, die nach deutschem Atomrecht eigentlich als mittelradio-
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aktiver Atommüll entsorgt werden müssten. Diese Steine, die ein Spaziergänger
am Wegesrand findet, veranlassen einen Geiger-Müller-Zähler zu heftigen Ausschlägen und trotzdem sind diese Steine nicht gefährlich. Die radioaktiven Substanzen sind fest im Gestein eingeschlossen und können nicht in den menschlichen
Körper gelangen. Das gleiche Prinzip, das die Natur hier anwendet, soll zur Endlagerung eingesetzt werden. Der hochradioaktive Atommüll wird in flüssiges Glas
eingerührt, das dann erstarrt. Dort sind die gefährlichen Substanzen eingeschlossen. Der Glaswürfel wird zusätzlich in einem dickwandigen Stahlbehälter verpackt.
Der Stahlbehälter wird zum Schutz vor Grundwasser mit einem Kupfermantel umhüllt. Das Entscheidende ist aber die Wahl der Gesteinsschicht, in der diese Behälter
gelagert werden sollen. Der so genannte „Opalinuston“, der sich in bestimmten
Regionen der Schweiz findet, ist wasserdicht. Er dichtet sich sogar selbst ab, sollte
er einmal einen Riss bekommen. Das Material quillt, wenn Wasser eindringt. Eingeschlossenes Wasser aus dieser Tonschicht ist viele Millionen Jahre alt und das
beweist, dass dieser Ton tatsächlich wasserdicht ist. In dieser Schicht in 500 Meter
Tiefe werden die Behälter gelagert. Dort müssen sie für die enorme Zeitspanne von
100 000 Jahren liegen bleiben, bis ihre Strahlung abgeklungen ist. Es ist zwar denkbar, dass spätere Generationen versehentlich die Schicht anbohren. Aber wenn sie
das schaffen, dann verfügen sie auch über die Technik, die Gefahr zu erkennen.
Man kann sich keinen natürlichen Prozess vorstellen, mit dem diese Radioaktivität
zurück in die Lebenssphäre des Menschen gelangen könnte, denn geologisch gesehen sind 100 000 Jahre eine kurze Zeitspanne. Die Schweizer wollen das Endlager
so anlegen, dass die Substanzen jederzeit wieder entfernt werden können, sollte
in der Zukunft eine bessere Methode zur Entsorgung erfunden werden.
Im Hinblick auf die nicht zu leugnenden Risiken der Kernenergie sollte vielleicht
noch folgender Aspekt bedacht werden: In Ländern wie China ist der Energiemangel gravierend. In diesen Ländern spielen Umweltrisiken keine Rolle und dort
werden neue Kernkraftwerke gebaut. Jedoch kaufen diese Länder nicht die relativ
sicheren Kraftwerke aus Deutschland, weil diese nicht verfügbar sind, sondern entwickeln eigene Kernkraftwerke mit fragwürdiger Sicherheitstechnik.
Solarenergie
Unter Solarenergie versteht man die Energiegewinnung aus Sonnenlicht. Dies kann
auf zwei Arten geschehen: die Gewinnung von Wärme, indem beispielsweise Wasser mit Sonnenlicht erhitzt wird oder die direkte Gewinnung von Elektrizität mit
Hilfe von Solarzellen (Photovoltaik). Sonnenlicht liefert unter Idealbedingungen
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(klares Wetter, senkrechter Lichteinfall) ein Kilowatt pro Quadratmeter. Diese
Energie kann zu nahezu 100 % in Wärme umgewandelt werden und dies wird zur
Warmwasserbereitung in Wohnhäusern genutzt. Das Sonnenlicht kann auch mit
Parabolspiegeln konzentriert werden und damit lassen sich höhere Temperaturen
erzeugen (Abb. 8). In solchen solarthermischen Kraftwerken wird diese Wärme
zum Betrieb einer herkömmlichen Turbine – ähnlich wie in Kohlekraftwerken –
genutzt. Ein deutsches Firmenkonsortium propagiert den Bau eines gigantischen
solarthermischen Kraftwerks in der Sahara mit einem Investitionsbedarf von 400
Milliarden Euro. Abgesehen von den spektakulären Zeitungsschlagzeilen existieren
in der Realität bisher aber nur kleine Kraftwerke. Das größte ist das „Nevada Solar
One“, das im Jahresmittel 3,3 % der Energie eines Kohlekraftwerks liefern kann.
Dafür benötigt das Kraftwerk in der Wüste Nevadas eine Fläche von 140 Hektar.
Insgesamt ist der Flächenbedarf dieser Techniken so astronomisch groß, dass an
eine Energieerzeugung im Gigawattbereich im dicht besiedelten Europa nicht zu
denken ist.
Abbildung 8
Solarthermisches Kraftwerk in
Kalifornien. Parabolspiegel
fokussieren das Sonnenlicht
auf flüssigkeitsgefüllte Rohre.
Besonders beliebt ist in Deutschland die Photovoltaik, also die direkte Erzeugung
von Strom aus Sonnenlicht ohne den Umweg über die Wärme und eine Turbine.
Die metallisch blauen Module sind auf vielen Dächern in Süddeutschland zu sehen.
In sonnigen Ländern wie Spanien, Italien und Griechenland sind sie aber selten und
das liegt am Preis. Der Strom aus diesen Zellen ist rund zehnmal so teuer wie der
Strom aus Kohle, Erdgas oder Uran. Das macht die Photovoltaik zu einem Spielzeug
der reichen Länder, insbesondere Deutschlands. Photovoltaikmodule werden heute
in vielen Ländern produziert und Markführer ist China mit einem Weltmarkanteil
von 23 %. Geliefert werden aber die meisten aller weltweit hergestellten Photovoltaikmodule nach Deutschland, obwohl Deutschland nicht gerade für sein sonni-
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ges Wetter bekannt ist. Dies ist eine Folge der massiven Subventionszahlungen. In
allen anderen Ländern der Erde spielt die Photovoltaik keine nennenswerte Rolle,
weder in der Politik noch in der realen Energieerzeugung. Stromgestehungskosten von 40 Eurocents pro Kilowattstunde sind für die Länder unerschwinglich. In
An-betracht der hohen Präsenz der Solarenergie in den Medien Deutschlands ist
der Prozentsatz, mit dem die Solarenergie (Photovoltaik und Solarthermie) zur
globalen Primärenergieversorgung beiträgt, überraschend gering: im Jahr 2004
waren es 0,039 %.
Windenergie
Windräder sind in Norddeutschland ein alltäglicher Anblick. Im Gegensatz zu den
Photovoltaikmodulen in Süddeutschland erzeugen sie aber Strom zu einem erschwinglichen Preis und die Windenergie ist schon lange in den Gigawattbereich
vorgestoßen. Die vielen Windräder ersetzen bereits rund zehn große Kohlekraftwerke. Die Stromgestehungskosten liegen an guten Standorten in der Nähe der
Küste beim Doppelten des Preises des Kohlestroms und das ist für eine „grüne“
Energie wenig. Es gibt also hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Preis einen großen
Unterschied zwischen der Sonnenenergie und der Windenergie in Deutschland,
der aber seltsamerweise kaum wahrgenommen wird. Ein Grund dafür sind natürlich die hohen Subventionszahlungen für den Solarstrom. Ein weiterer Grund sind
vielleicht die schönen, blau schimmernden Solarmodule selbst, die vom guten
Willen und vom Reichtum des Besitzers künden.
Die Frage ist, inwieweit sich die Windkraft noch weiter ausbauen lässt. Auf dem
Festland stößt der Ausbau der Windenergie in Deutschland heute an Grenzen,
denn nur an bestimmten Standorten ist das Aufstellen eines Windrades ökonomisch sinnvoll. Die mittlere Windgeschwindigkeit muss einen Mindestwert überschreiten und dass ist in Norddeutschland eher gewährleistet als im Süden. Ein
hohes Ausbaupotenzial besitzen „Off-Shore“ Windparks in der Nordsee und Ostsee, aber die technischen Herausforderungen an den Betrieb von Windkraftanlagen auf dem offenen Meer sind enorm. Zum Beispiel kann die erforderliche regelmäßige Wartung der gigantischen Windkraftanlagen nur bei gutem Wetter und
nur per Hubschrauber erfolgen. Daher ist der Off-Shore Windstrom bisher noch um
die Hälfte teuerer als der normale Windstrom. Aber es gibt auch Ausbaumöglichkeiten an Land. Abb. 9 zeigt die Regionen in Europa, in denen die Installation von
Windkraftanlagen lohnt. Auffällig sind die ausgedehnten Flächen in Skandinavien.
Norwegens Stromerzeugung basiert ausschließlich auf Wasserkraft und daher gibt
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es für das Land keine Motivation, Windkraftanlagen in den unbewohnten Regionen des Hochlands aufzustellen. Aber für Deutschland wären diese Flächen attraktiv, denn sowohl die Kosten als auch die politischen Randbedingungen wären hier
günstiger als bei Solarstromprojekten in der Sahara.
Abbildung 9
Vereinfachte Karte der wichtigsten Regionen in Europa, in denen sich das Aufstellen
einer Windkraftanlage lohnt. In den nicht
markierten Regionen kann es ebenfalls
ergiebige Standorte geben, zum Beispiel
auf den Höhenzügen der Mittelgebirge.
Wasserkraft
Eine der klassischen Arten der Stromerzeugung ist die Wasserkraft. Es gibt zwei
Arten: die Laufwasserkraftwerke an großen Flüssen wie etwa dem Rhein und die
Stauseen. Bis zum Jahr 2003 war die Wasserkraft die bei weitem stärkste Art der
regenerativen Energien, wurde aber danach von der Windenergie überholt. Die
deutschen Wasserkraftwerke liefern so viel Strom wie rund fünf Kohlekraftwerke.
Die aus Wasserkraft erzeugte Menge an Elektrizität ändert sich kaum, denn in
Deutschland wie in den meisten Industrieländern sind alle Möglichkeiten der
Stromerzeugung aus Wasserkraft bereits ausgeschöpft. Es ist eine sehr umweltfreundliche und preisgünstige Energie. Die Stromkosten sind ähnlich niedrig wie
bei Kohlekraftwerken. In den sich entwickelnden Ländern ist die Situation ganz
anders und hier wird heftig in die Wasserkraft investiert. Das bekannteste Beispiel
ist der Drei-Schluchten-Staudamm in China. Aber auch diese regenerative Energie
hat einen enormen Flächenbedarf und dass kollidiert mit dem Flächenbedarf der
Bevölkerung.
Prof. Dr. Gerd Ganteför
Wohnen und Arbeiten nach dem Zeitalter des Erdöls
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Exotische regenerative Energien
Ein Osmose-Kraftwerk gehört sicherlich zu den exotischsten Formen der Energiegewinnung. Der osmotische Druck, der sich zwischen dem Süßwasser eines Flusses
und dem Salzwasser des Meeres aufbaut, wird genutzt, um eine Turbine anzutreiben. Ein solches Werk wird in Norwegen gebaut. Und es gibt noch viele weitere physikalisch interessante Ideen für die Gewinnung von Elektrizität: Aufwindkraftwerke, Meereswärmekraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Wellenkraftwerke und
Meeresströmungskraftwerke. All diesen Methoden ist gemeinsam, dass es keine
funktionierenden Kraftwerke im Gigawattbereich gibt und aller Wahrscheinlichkeit nach auch in 20 Jahren nicht geben wird. Eine Ausnahme sind vielleicht die
Gezeitenkraftwerke. In Frankreich gibt es ein Gezeitenkraftwerk, das seit Jahrzehnten zuverlässig, umweltfreundlich und preisgünstig über 200 Megawatt an
Strom erzeugt. Aber der Bau neuer Gezeitenkraftwerke erfordert riesige Dämme,
die ganze Meeresbuchten vom Meer abtrennen. Das stößt weltweit auf heftigsten
Widerstand der Naturschützer. In Deutschland gibt es aber ohnehin keinen geeigneten Standort für ein Gezeitenkraftwerk. Existierende Prototypen von Meeresströmungskraftwerken und Wellenkraftwerken kommen bisher kaum über die
Leistung eines durchschnittlichen Automotors hinaus. Das neue norwegische
Osmosekraftwerk ist für eine maximale Leistung von 4000 Watt ausgelegt, also
gerade einmal genug, um eine Herdplatte zu erwärmen. All diese Formen der
Energieerzeugung können in den Diskussionen während der nächsten zwei Jahrzehnte getrost vernachlässigt werden.
Geothermie
Energie kann aus Wärme gewonnen werden. Zum Beispiel kann mit der Wärme
aus der Verbrennung von Kohle Wasser verdampft werden. Der Dampf treibt dann
eine Turbine mit einem Generator zur Stromerzeugung an. Wärme gibt es im
Innern der Erde im Überfluss. Die Wärme stammt noch aus der Anfangsphase des
Sonnensystems, als sich die Planeten bildeten. In der Tiefe steigt die Temperatur
alle 1000 Meter um 30 Grad und in 3000 Meter Tiefe wird der Siedepunkt des Wassers überschritten. Eine ausreichend tiefe Bohrung würde also genügen, um Dampf
zu erzeugen. Genauer werden zwei Bohrungen benötigt: eine, durch die das kalte
Wasser in die Tiefe gelangen kann und eine zweite, durch die das heiße Wasser
oder der Dampf wieder nach oben steigen (Abb. 10). Damit das Gestein in der Tiefe
nicht zu schnell durch das kalte Wasser abkühlt, sollten die beiden Bohrungen weit
auseinander liegen. Im Laufe der Zeit wird das durchflossene Gestein abkühlen und
dann müssen die beiden Bohrungen an eine andere Stelle verlegt werden. Der
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Prozess kann als ein „Ernten“ der Wärme aus der Tiefe angesehen werden. Ein
Gesteinswürfel mit einer Kantenlänge von einem Kilometer reicht für zwei Jahrzehnte, um eine 10 Megawattturbine anzutreiben. Diese Technik liefert heißes
Wasser für die Raumheizung oder Wasserdampf für die Stromerzeugung. Der Preis
ist dem des Kohlestroms vergleichbar. Die Umweltbelastung ist praktisch Null. Der
Flächenbedarf ist ebenfalls gering, da an der Oberfläche nur die Kraftwerksgebäude benötigt werden.
Abbildung 10 Geothermisches Kraftwerk nach dem „Hot Dry Rock“ - Verfahren.
Die Methode der Gewinnung von Energie aus Erdwärme ist noch in der Entwicklung. Es gibt ein Problem dabei. Das Tiefengestein muss vom Wasser durchflossen
werden, damit ihm seine Wärme entzogen werden kann. Dazu muss es Risse geben
und solche Risse hat Tiefengestein von Natur aus meist nicht. Die Risse können aber
künstlich durch Einpressen von Wasser unter sehr hohem Druck erzeugt werden.
Dabei kann es zu schwachen Erdbeben kommen. Das ist bei einem Erdwärmeprojekt in Basel passiert und hat dazu geführt, dass das Projekt vorerst gestoppt wurde.
Offensichtlich ist die Energie aus Erdöl, Erdgas, Kohle und Uran noch so preiswert,
dass auch ein relativ harmloses Problem die Entwicklung neuer Technologien stoppen kann. In der Zukunft werden sich die Menschen diesen Luxus nicht mehr leisten können.
Prof. Dr. Gerd Ganteför
Wohnen und Arbeiten nach dem Zeitalter des Erdöls
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Kernfusion
Ein Traum der Physiker, der alle Energieprobleme der Zukunft lösen würde, ist die
Kernfusion. Im Prinzip ist es die Energie, die die Sonne selbst nutzt. Bei der Verschmelzung (Fusion) von Atomkernen des leichtesten Elements Wasserstoff zu dem
etwas schwereren Kernen des Heliums wird eine enorme Energiemenge frei. Um
fusionieren zu können, müssen sich die Atomkerne des Wasserstoffs berühren und
dies geschieht nicht freiwillig, da sich die positiv geladenen Kerne elektrostatisch
abstoßen. Nur wenn sich zwei Kerne mit hoher Energie aufeinander zu bewegen,
können sie die Abstoßung überwinden und verschmelzen. Eine hohe Energie
bedeutet, dass die Gasatome hohe Geschwindigkeiten und damit eine hohe Temperatur haben müssen. Das heißt, nur bei ausreichend hoher Temperatur kommt es
zu Fusionsprozessen. Je höher die Temperatur und der Druck des Gases sind, umso
höher sind die Fusionsrate und damit die Energieerzeugung eines solchen Reaktors. Es handelt sich nicht um eine Kettenreaktion und der Reaktor kann nicht
explodieren. Das Fusionsprodukt ist Helium, ein ungefährliches Gas.
Das Problem ist, dass die benötigte Temperatur jenseits jeder menschlichen Vorstellung ist: im Innern der Sonne herrschen 15 Millionen Grad und in einem Reaktor
muss die Temperatur mindestens genauso hoch sein. Bei diesen Temperaturen
kann ein Gas nicht mehr in einem Behälter eingeschlossen werden, denn alle
bekannten Materialien würden sofort verdampfen. Das Gas wird in einem Magnetfeld eingeschlossen (Abb. 11). Das größte Problem ist die thermische Isolation: ähnlich wie heißer Kaffee möglichst lange in einer Thermoskanne warm bleiben soll,
muss das Fusionsgas möglichst lange auf dieser hohen Temperatur gehalten werden. Dieses Problem ist umso einfacher zu lösen je größer der Reaktor ist. Auch dies
ist ein physikalisches Prinzip: ein kleines Glas mit heißem Wasser kühlt schnell aus,
während ein großer Tank lange heiß bleibt. Da ein Körper durch Abstrahlung von
seiner Oberfläche abkühlt, sollte er eine möglichst kleine Oberfläche bei gleichzeitig möglichst großem Volumen besitzen. Die Lösung dieses Optimierungsproblems
ist eine Kugel und je größer die Kugel ist, umso besser ist das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche.
Ein Fusionsreaktor muss also groß sein und das macht ihn teuer. 2005 hat die internationale Gemeinschaft beschlossen, einen neuen, großen Versuchsreaktor (ITER
im südfranzösischen Cadarache) zu bauen. Auch dieser Reaktor ist nur ein Forschungsreaktor und auch dann, wenn die technischen Probleme der sehr hohen
Temperaturen gelöst werden können, ist mit einem funktionierenden Fusionsreak-
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tor für die Energieerzeugung erst in 30 bis 50 Jahren zu rechnen. Es ist dann aber
die Energie der Sonne selbst, die dem Menschen zur Verfügung steht, und das
eröffnet faszinierende Möglichkeiten.
Abbildung 11
Schemazeichnung des in Bau
befindlichen Fusionsreaktors ITER
in Südfrankreich. Herzstück ist
das ringförmige Vakuumgefäß,
in dessen Zentrum das heiße
Fusionsgas durch Magnetfelder
gehalten wird. Der Reaktor ist
ca. 30 Meter hoch.
Thesen
Die Themenkreise Bevölkerung, Energie und Klima sind eng miteinander verknüpft. So werden die globalen Kohlendioxidemissionen auch dann weiterhin
massiv zunehmen, wenn Länder wie Deutschland ihre Emissionen reduzieren. Die
Installation teuerer Photovoltaikmodule auf deutschen Hausdächern kann angesichts der globalen Probleme allenfalls als freundliche, aber nutzlose Geste angesehen werden. Ebenso ist ein Ausstieg aus der Kernenergie sinnlos, wenn damit der
Bau gefährlicher Kernkraftwerke in wenig entwickelten Ländern provoziert wird.
Ein hoch entwickeltes Land wie Deutschland sollte sich der globalen Verantwortung stellen. Aus den vorangehenden Betrachtungen lassen sich die folgenden
Thesen ableiten:
These I Für den Umweltschutz muss der Lebensstandard in den wenig entwickelten Ländern angehoben werden. Dazu sind moderne Kohle- und Kernkraftwerke
notwendig.
Die Weltbevölkerung wächst alle 12 Jahre um eine Milliarde. Mehr Menschen brauchen aber nicht nur mehr Land, sondern auch mehr Energie, mehr Wasser, mehr
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Lebensmittel und sie produzieren mehr Abfall. Damit wird die Umwelt belastet.
Die Kinderzahl pro Frau ist nur in den bitterarmen Ländern hoch. Wenn das ProKopf-Bruttoinlandsprodukt nur ein wenig steigt, sinkt die Kinderzahl pro Frau
auf einen akzeptablen Wert. Die wenig entwickelten Länder brauchen also Wirtschaftswachstum. Die Vorraussetzung für Wachstum ist die Verfügbarkeit bezahlbarer Energie. Die benötigte große Energiemenge lässt sich nur mit Erdöl, Erdgas,
Kohle und Uran zu einem bezahlbaren Preis erzeugen.
These II Die Folgen der Klimaerwärmung sind nicht katastrophal und bringen
sogar einige Vorteile.
Es ist in den letzten 100 Jahren um 0,7 Grad wärmer geworden. Das ist eine Folge
des Treibhauseffekts, der durch das Kohlendioxid aus der Verbrennung von Erdöl,
Erdgas und Kohle entstanden ist. Die Verbrennung von Erdöl, Erdgas und Kohle
wird nicht aufhören und wahrscheinlich nicht mal abnehmen. Der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre wird daher weiter steigen und die Temperatur um mehr
als 2 Grad zunehmen. In den nächsten 100 Jahren wird der Meeresspiegel nur um
50 cm steigen. Es wird in den meisten Ländern mehr regnen. Die Gletscher und das
Eis am Nordpol werden weitestgehend verschwinden. Es könnte weniger Stürme
geben, da sich die globalen Temperaturunterschiede abschwächen. Längerfristig
(in 100 Jahren) werden große Ländereien im hohen Norden bewohnbar werden.
Die Sahara könnte wieder grün werden, wie sie es in der letzten Warmphase vor
6000 Jahren einmal war. Auf einer noch längeren Zeitskala (in 1000 Jahren) wird
die drohende Eiszeit aufgehalten. Es könnte eine Warmphase wie in der letzten
Warmzeit vor 120 000 Jahren geben. Grönland könnte weitestgehend abtauen
und grün werden. Der Meeresspiegel wird vielleicht um zehn Meter steigen und
einige tief liegende Regionen werden überschwemmt werden. Insgesamt aber
wird der Lebensraum der Menschen zunehmen. Der Südpol wird nicht abtauen
und der Meeresspiegel wird nicht um 70 Meter stiegen, wenn der Kohlendioxidgehalt nicht übermäßig stark steigt.
These III Für den Umweltschutz sollten gefördert werden: Emissionsarme Kohlekraftwerke, moderne Kernenergie, Windenergie, Geothermie und Kernfusion. Die
Subventionen für Biotreibstoffe, Holzpellets und Solarenergie schaden mehr als
das sie nützen.
Mit der Lieferung modernster Kohlekraftwerke in die wenig entwickelten Länder
kann Deutschland die globalen Kohlendioxidemissionen um eine Menge reduzieren, die größer ist als die Gesamtmenge seiner eigenen Emissionen. Moderne Kern-
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kraftwerke, die in den Industrienationen entwickelt werden, sind sicher und produzieren emissionsfrei preiswerte Energie. Ein weiterer Supergau kann dadurch
verhindert werden, dass den wenig entwickelten Ländern beim Bau sicherer Kernkraftwerke geholfen wird. Es gibt eine sichere Endlagerung. Windkraft liefert in
Deutschland zehnmal mehr Strom als die Solarenergie und das zu einem Bruchteil
der Kosten. Windenergie sollte daher weiter ausgebaut werden, zum Beispiel in
Norwegen oder mit Anlagen auf dem offenen Meer. Es gibt im Innern der Erde
enorme Mengen an Wärmeenergie, die die Primärenergieversorgung für viele
Hunderte von Jahren sichern würden. Um diese Energien in der Tiefe zu nutzen,
müssen neue Technologien der Geothermie entwickelt werden. Die Kernfusion ist
die Energiequelle, die auch die Sonne leuchten lässt. Um sie nutzbar zu machen, ist
eine gewaltige technologische Anstrengung nötig, die nur im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit geleistet werden kann. Mit der Fusion kann so viel
Energie erzeugt werden, dass Science-Fiction-Visionen wie Flüge zum Mars und
Klimakontrolle plötzlich in Reichweite rücken. Der Anbau von Energiepflanzen wie
Mais belastet die Umwelt mehr als dass er nützt. Eine positive Umweltbilanz hat
nur die Gewinnung von Bioenergie aus organischen Abfällen. Auch ist es angesichts des Bevölkerungswachstums nicht zu verantworten, Nahrungsmittel zum
Beispiel als Biodiesel zu verbrennen. Der Wald ist eine natürliche Senke für das
Kohlendioxid und er bindet das Klimagas im Holz. Wird das Holz verbrannt, wird
diese lindernde Wirkung des Waldes rückgängig gemacht und die Atmosphäre
wird im Endeffekt genauso belastet wie bei der Verbrennung von Kohle. Holz verbrennt also keineswegs klimaneutral. Die Sonnenenergie aus Siliziummodulen ist
zehnmal so teuer wie andere Energien und ein Luxusspielzeug der reichen Länder.
In Deutschland wird sie aus dem enormen Verbrauch an fossilen Energien subventioniert. Auch die preiswertere Spielart der Sonnenenergie, die Solarthermie,
ist teuer und hat einen astronomischen Flächenverbrauch. Nur in unbewohnten
Wüstenregionen kann überhaupt über Solarkraftwerke im Gigawattbereich nachgedacht werden, und diese Bauwerke wären, würden sie jemals realisiert werden,
die größten Bauwerke der Menschheit.
Literaturhinweis:
Dieser Artikel basiert auf dem Buch des Autors mit dem Titel „Klima – Der Weltuntergang findet nicht statt“ (Wiley-VCH, Weinheim, 8. September 2010, 289 Seiten,
ISBN 978-3527326716). Dort finden sich ausführliche Quellenangaben, auf die hier
verzichtet wurde.
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