Prof. Dr. Manfred Stock - Klimawandel und Ressourcenverknappung

Klimawandel und Ressourcenverknappung –
Anforderungen und Möglichkeiten zum Umbau der
Energiewirtschaft am Beispiel Bioenergiedörfer
Tagung der Akademie für Nachhaltige Entwicklung
Mecklenburg-Vorpommern in Grevesmühlen
Prof. Dr. Manfred Stock
2. Juli 2010
Wege zum Bioenergiedorf. Technik, Strategie, Finanzierung. 02./03. Juli 2010 Malzfabrik, Grevesmühlen.
Klimawandel und Ressourcenverknappung –
Anforderungen und Möglichkeiten zum Umbau der
Energiewirtschaft am Beispiel Bioenergiedörfer
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Wie fanden Sie den Winter 2009/2010?
Wetter ist nicht Klima
Daten zum Globalen Klimawandel
Daten zur Klimaänderung in Deutschland
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels
Die Ertragsfähigkeit ostdeutscher Ackerflächen im Klimawandel
Erneuerbare Energien gegen Ressourcenverknappung
Bioenergiedörfer als Leuchttürme in einem globalen Netzwerk
Manfred Stock
02.07.2010 - 2
Winter 2009/2010: in Deutschland (wieder) kalt
15.02.2010 Weltspiegel
Von Ralf Nestler
Der heißeste Winter seit langem
Kein Karnevalsscherz: Wegen Hitze im Süden liegen die
Temperaturen im Weltdurchschnitt sehr hoch (15.02.10)
Die Meldung klingt paradox. Der letzte Monat soll der wärmste
Januar seit 32 Jahren und zudem der drittwärmste Monat überhaupt
in diesem Zeitabschnitt gewesen sein. Kaum zu glauben in diesen
Wochen, in denen es hierzulande so winterlich ist wie lange nicht
mehr. Der Temperaturrekord bezieht sich aber nicht auf Deutschland
oder Mitteleuropa, sondern auf den weltweiten Durchschnitt aus
vielen Einzeltemperaturen.
Manfred Stock
02.07.2010 - 3
Abweichungen der globalen Oberflächentemperatur
im Januar 2010 vom langjährigen Mittelwert
http://data.giss.nasa.gov/gistemp/
Manfred Stock
02.07.2010 - 4
Grönland Eisschmelze
Manfred Stock
02.07.2010 - 5
Hitzewelle und Dürre in Europa 2003
Mais in Ostdeutschland
© AP
Frankreich
Manfred Stock
Der Rhein bei Düsseldorf
02.07.2010 - 6
Statistik der Sommertemperaturen: Messung / Modell
+2°C
Messung
Klima ist die raum-zeitliche
Gesamtheit der möglichen
momentanen Zustände der
Atmosphäre (= Wetter)
unter Berücksichtigung des Maßstabs
der wirkungsrelevanten Prozesse.
Modell
2° beim Wetter sind wenig, beim
Klima aber eine andere Welt!
Schär et al. Nature 2004
Manfred Stock
02.07.2010 - 7
Sommertemperaturen in Europa
Temperaturabweichung zu (1961-90) °C
Was im Sommer 2003 absolut extrem war (über 70.000 Hitzetote!),
wird in den 2040ern normal und eher kühl um 2060 sein!
Beobachtungen
Klimamodellrechnung:
HadCM3 (A2)
2060s
2040s
2003
Manfred Stock
02.07.2010 - 8
Klimawandel und Ressourcenverknappung –
Anforderungen und Möglichkeiten zum Umbau der
Energiewirtschaft am Beispiel Bioenergiedörfer
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Wie fanden Sie den Winter 2009/2010?
Wetter ist nicht Klima
Daten zum Globalen Klimawandel
Daten zur Klimaänderung in Deutschland
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels
Die Ertragsfähigkeit ostdeutscher Ackerflächen im Klimawandel
Erneuerbare Energien gegen Ressourcenverknappung
Bioenergiedörfer als Leuchttürme in einem globalen Netzwerk
Manfred Stock
02.07.2010 - 9
Die Kausalkette der globalen Erwärmung
Klimamodell
Szenarien →
Emissionen
Konzentrationen
optisch aktiver
Anteile in der
Atmosphäre
Manfred Stock
Treibhauseffekt
(Strahlungsbilanz)
Klimawandel
& Folgen
02.07.2010 - 10
Treibhausgas-Konzentrationen:
sprunghafter Anstieg nach 20.000 Jahren
NOx
IPCC 2007
CO2
CH4
Strahlungsänderung
Manfred Stock
02.07.2010 - 11
Landnutzung & Emissionen
Stern Review, 2006
Biofuels could boost global warming!
PJ Crutzen et al, “N2O release from agro-biofuel
production negates global warming reduction by
replacing fossil fuels”
Atmos. Chem. Phys. Discuss., 2007, 7, 11191
Manfred Stock
02.07.2010 - 12
Beobachte & geschätzte globale CO2-Emissionen
IPCC
homogene heterogene
Szenarien
Welt
Welt
ökonomisch A1T, A1B,
orientiert
A1FI
A2
ökologisch
orientiert
B2
B1
http://www.copenhagendiagnosis.com/
Manfred Stock
02.07.2010 - 13
GLOBALE ERWÄRMUNG (100 Jahre)
Messung & Simulation mit / ohne anthropogene Treibhausgase
4. Bericht des
Weltklimarates
(IPCC), 2007
mit
Etwa seit 1970 dominieren anthropogene
Treibhausgasemissionen die Erwärmung,
derzeit stärker als natürliche Ursachen.
__ Beobachtungsdaten 1906 – 2005
ohne
▓▓▓ Simulation: nur natürliche Ursachen
▓▓▓ Simulation: natürliche Ursachen
und anthropogene Treibhausgase
Manfred Stock
02.07.2010 - 14
Temperaturveränderungen auf der Nordhalbkugel
während der letzten 1300 Jahre
heute
|------------|
mittelalterliches
|-----------------------|
|--------|
„Klimaoptimum“
”kleine Eiszeit“
Max. Weinanbau
Farblich: 12 Rekonstruktionen mit verschiedenen Proxy-Daten aus
verschiedenen Regionen (z.B. Eisbohrkerne, Seesedimente, Baumringe, usw.).
Schwarz: Messdaten, Quelle: Jansen et al., 2007. IPCC
Manfred Stock
02.07.2010 - 15
Globale Erwärmung: verschiedene Zukunftspfade
Business as Usual?
Unsicherheiten
unterschiedliche Klassen
von Folgen
6
5
„Klimakatastrophe“
4
Weltklimarat
(IPCC) 2007
Extreme Risiken
3
erhöhte Risiken
2 Grad Ziel (EU)
2
Anpassungschancen
1
unvermeidbar
Klimaschutzpfad
Beobachtung
Projektionen
0
Manfred Stock
02.07.2010 - 16
Klimawandel und Ressourcenverknappung –
Anforderungen und Möglichkeiten zum Umbau der
Energiewirtschaft am Beispiel Bioenergiedörfer
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Wie fanden Sie den Winter 2009/2010?
Wetter ist nicht Klima
Daten zum Globalen Klimawandel
Daten zur Klimaänderung in Deutschland
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels
Die Ertragsfähigkeit ostdeutscher Ackerflächen im Klimawandel
Erneuerbare Energien gegen Ressourcenverknappung
Bioenergiedörfer als Leuchttürme in einem globalen Netzwerk
Manfred Stock
02.07.2010 - 17
„Der Temperatursprung über die Alpen“
12monatige gleitende Mittelwerte der Lufttemperatur, Potsdam 1/1893 - 8/2007
13
13
12
12
Lufttemperatur ( °C )
11
10
11
9
10
8
9
7
8
2004
6
1890
1900
1910
1920
1930
1940
1950
Jahr
Manfred Stock
1960
2005
1970
2006
2007
1980
1990
2000
2010
Gerstengarbe, Kundzewicz, Werner 2007
02.07.2010 - 18
Temperaturänderung
in Deutschland
Gerstengarbe, Werner, 2005
Manfred Stock
02.07.2010 - 19
Feststellungen (∆T):
•Stärkste Temperaturerhöhungen im Herbst u. Winter
•Ausweitung der
Vegetationsperiode
•Änderung des Winter- und
Spätfrostregimes
Gerstengarbe, Werner, 2005
Manfred Stock
02.07.2010 - 20
Beobachtete Niederschlagsentwicklung
Jahressumme 1951-2003
Mittel [mm]
Trend 1951-2003
Trend [mm]
Datenbasis: 1693 DWD-Stationen; Modellierung und Rechnung: Gerstengarbe & Werner 2005
Manfred Stock
02.07.2010 - 21
Niederschlagsänderung
in Deutschland
Die Variabilität des
Niederschlags zeigt
sich in großen
Unterschieden der
Jahre untereinander
Gerstengarbe, Werner, 2005
Manfred Stock
02.07.2010 - 22
Feststellungen (∆N):
•Ungleichverteilungen
verstärken sich
•weniger im Sommer,
eher mehr im Winter
•weniger Dauer-,
mehr Starkregen
Statistisches Regionalmodell STAR
(Gerstengarbe, Werner, 2005)
Manfred Stock
02.07.2010 - 23
Regionale Starkregenereignisse –
die andere Seite des Klimawandels
Quelle: DWD
Niederschlagshöhe
Mai 2007 in % vom
vieljährigen Mittel
1961-1990
Juni 2007
Manfred Stock
Mai 2007
02.07.2010 - 24
Klimawandel und Ressourcenverknappung –
Anforderungen und Möglichkeiten zum Umbau der
Energiewirtschaft am Beispiel Bioenergiedörfer
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Wie fanden Sie den Winter 2009/2010?
Wetter ist nicht Klima
Daten zum Globalen Klimawandel
Daten zur Klimaänderung in Deutschland
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels
Die Ertragsfähigkeit ostdeutscher Ackerflächen im Klimawandel
Erneuerbare Energien gegen Ressourcenverknappung
Bioenergiedörfer als Leuchttürme in einem globalen Netzwerk
Manfred Stock
02.07.2010 - 25
Klimarisiken in einer wärmeren Welt
Indonesien
Mazedonien
Taifun Sepat
Kanaren
England
USA
England
China
Bangladesh
Orkan Kyrill
Manfred Stock
China
02.07.2010 - 26
je höher die Globale Erwärmung steigt,
desto größer werden die Risiken für Millionen!
Source: M. Parry (2001)
Die Auswirkungen können bei
einer globalen Erwärmung von
mehr als 2°C über dem vorindustriellen Niveau sprunghaft steigen.
Manfred Stock
02.07.2010 - 27
Temperaturoptima für Photosynthese
und Pflanzenwachstum
Manfred Stock
02.07.2010 - 28
Tropische Breiten
Mittlere/hohe Breiten
Ertragsänderung bei Erwärmung mit/ohne Anpassung
+60%
+40%
+20%
0
-20%
-40%
-60%
0°C
+2°C
+4°C
+6°C 0°C
+2°C
+4°C
+6°C 0°C
+2°C
+4°C
+6°C
0°C
+2°C
+4°C
+6°C 0°C
+2°C
+4°C
+6°C 0°C
+2°C
+4°C
+6°C
+60%
+40%
+20%
0
-20%
-40%
-60%
Weizen
Mais
Reis
IPCC AR4, WG2, Ch. 5 (2007)
Manfred Stock
02.07.2010 - 29
Welche Auswirkungen hat eine Klimaänderung?
∆T(t)
1
klimasensitives
System
klimasensitives
Klimastimulus
Klimawirkung
System
1+
2
zivilisatorische
Einflüsse
3
Verlust / Gewinn T€
Anpassungsstrategien
Regionalstruktur und
Betriebsstruktur S0
→ S3 angepasste Strukturen
Klimaänderung
Klima T0
Manfred Stock
T1
T2
Eine Erwärmung über 2°C
ist wahrscheinlich kaum
mehr zu handhaben.
02.07.2010 - 30
BVVG-Studie, PIK September 2008
Manfred Stock
02.07.2010 - 31
Räumliche Verteilung der
kreisweise simulierten relativen Ertragsänderungen
2046/54-1951/2005
ohne Berücksichtigung des CO2-Düngungseffektes, ggw. techn. Niveau
Winterweizen
Silomais
%
PIK-BVVG 2008, Wechsung & Lüttger
Manfred Stock
02.07.2010 - 32
Ertragswirkungen des Klimawandels auf Länderebene
für das ggw. technologische Niveau
Land
Winterweizen
Silomais
Winterweizen
Silomais
Brandenburg
MecklenburgVorpommern
Sachsen
SachsenAnhalt
Ertragsauswirkungen in Prozent mit CO2-Effekt
2046/55 versus 1951/2003
0
11
8
11
-9
-5
5
-14
2024/45 versus 1983/2003
3
7
7
7
0
-1
3
-3
Thüringen
11
5
7
3
Ertragsauswirkungen in Prozent ohne CO2-Effekt
Winterweizen
Silomais
-15
-16
Winterweizen
Silomais
-10
-10
2046/55 versus 1951/2003
4
-7
-15
-1
2024/45 versus 1983/2003
3
-4
-11
1
3
-20
1
-2
4
-12
1
-2
PIK-BVVG 2008, Wechsung & Lüttger
Manfred Stock
02.07.2010 - 33
Klimagewinner: Agrarholz (Aspen) mit/ohne CO2
Simulierte Szenarienfolgen (4C) für das
STAR 2.0 OD Klimaszenario
Ertragseffekte für auf
Standorten mit AZ < 50
PIK-BVVG 2008, Lasch,
Kollas & Suckow
Manfred Stock
02.07.2010 - 34
Klimawandel und Ressourcenverknappung –
Anforderungen und Möglichkeiten zum Umbau der
Energiewirtschaft am Beispiel Bioenergiedörfer
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Wie fanden Sie den Winter 2009/2010?
Wetter ist nicht Klima
Daten zum Globalen Klimawandel
Daten zur Klimaänderung in Deutschland
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels
Die Ertragsfähigkeit ostdeutscher Ackerflächen im Klimawandel
Erneuerbare Energien gegen Ressourcenverknappung
Bioenergiedörfer als Leuchttürme in einem globalen Netzwerk
Manfred Stock
02.07.2010 - 35
Auf in die Zukunft – oder weiter wie bisher?
Manfred Stock
02.07.2010 - 36
Aufbruch in ein ökologisches Wirtschaftswunder
mit einer Innovationsrevolution
Manfred Stock
02.07.2010 - 37
Energieerzeugung wandelt sich:
Alternative Energien sind auf dem Vormarsch
Windparks
Solarkraftwerke
Manfred Stock
02.07.2010 - 38
Innovationen und steigende Produktion
senken die Kosten für Erneuerbare
Energietechnik um Größenordnungen:
⇒ Aus Kosten werden Gewinne!
Source: IEA (2000): Experience Curves for Energy Technology Policy; p. 21
Manfred Stock
02.07.2010 - 39
Das Kohlenstoff-Problem
Dagegen wird der Preis fossiler
Energieträger bald unbezahlbar.
Manfred Stock
02.07.2010 - 40
Energetische Nutzung von Biomasse
Nach Kaltschmitt Stratmann (2001)
Manfred Stock
02.07.2010 - 41
Energetische Nutzung von Biomasse: 1. Kostenrelationen
€ relativ sehr kostengünstig; €€ relativ kostengünstig;
€€€ relativ teuer; €€€€ relativ sehr teuer
(Kaltschmitt et al., WBGU 2003)
Manfred Stock
02.07.2010 - 42
Energetische Nutzung von Biomasse: 2.Umwelteffekte
- gering; - - sehr gering; - - - noch geringer
(Kaltschmitt et al., WBGU 2003)
Manfred Stock
02.07.2010 - 43
Energetische Nutzung von Biomasse: 3. Bewertung
+ relativ weniger vielversprechend bzw. relativ gering;
+++ relativ sehr vielversprechend bzw. relativ hoch;
€ relativ kostengünstig; €€€€ relativ teuer
(Kaltschmitt et al., WBGU 2003)
Manfred Stock
02.07.2010 - 44
Bioenergiedörfer:
Alternative Energien sind auf dem Vormarsch
Manfred Stock
02.07.2010 - 45
Klimawandel und Ressourcenverknappung –
Anforderungen und Möglichkeiten zum Umbau der
Energiewirtschaft am Beispiel Bioenergiedörfer
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Wie fanden Sie den Winter 2009/2010?
Wetter ist nicht Klima
Daten zum Globalen Klimawandel
Daten zur Klimaänderung in Deutschland
Mögliche Auswirkungen des Klimawandels
Die Ertragsfähigkeit ostdeutscher Ackerflächen im Klimawandel
Erneuerbare Energien gegen Ressourcenverknappung
Bioenergiedörfer als Leuchttürme in einem globalen Netzwerk
Manfred Stock
02.07.2010 - 46
Bioenergiedörfer:
Alternative Energien sind auf dem Vormarsch
Beispiel Jühnde, Deutschlands erstes Bioenergiedorf,
erzeugt Wärmebedarf und Strom selbst über nachwachsende Rohstoffe und umweltschonende Technik.
Manfred Stock
02.07.2010 - 47
Energiewende: Transition Towns Deutschland
http://energiewende.wordpress.com/
Was ist eine Energiewendestadt (ein Energiewendedorf, eine
Energiewendemetropole, eine Energiewendeinsel usw.)?
Alles beginnt damit, dass sich eine kleine Zahl motivierter
Einzelner innerhalb eines Gemeinwesens zusammenschließt,
weil sie die gleiche Sorge umtreibt:
Wie kann unsere Kommune auf die Herausforderungen und
Chancen reagieren, die durch das Ölfördermaximum und den
Klimawandel entstehen?
Manfred Stock
02.07.2010 - 48
Plus-Energie-Haus
Möglichkeiten im Neubau ausschöpfen Technologien sinnvoll koppeln & weiterentwickeln
⇒ Hausbesitzer: vom Energiekäufer zum Lieferanten
Solarthermie &
Photovoltaik
IT-Sonnenschutz
Einspeisung ins
„SMART GRID“
PKW-Aufladestation
H2- oder E-Mobil
Kühlsystem
Thermische
Bauteilaktivierung
Erdwärme
Kraft-WärmeKopplung
Energie- und
Wärmespeicher
Source: REHAU AG + Co.
Manfred Stock
02.07.2010 - 49
Solarenergienutzung in Brandenburg
21.04.09 : juwi und First Solar
bauen bei Lieberose den
zweitgrößten Solar-Park der Welt
(53-Megawatt-PV-Kraftwerk)
Manfred Stock
02.07.2010 - 50
Erneuerbare Energien im HGÜ-Netz (Super Grid)
Super Grid + Smart Grid
= Super Smart Grid
Manfred Stock
02.07.2010 - 51
Buchempfehlung
Erforderlich ist eine Doppelstrategie:
1. Anpassung an den Klimawandel,
um das Unvermeidbare
zu beherrschen
und
2. Verminderung der Emissionen,
um das Unbeherrschbare
zu vermeiden.
Hans Joachim Schellnhuber
DER KLIMAWANDEL
Diagnose, Prognose, Therapie
Beck Verlag, 2007, € 7,90
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !
Wege zum Bioenergiedorf. Technik, Strategie, Finanzierung. 02./03. Juli 2010 Malzfabrik, Grevesmühlen.
Manfred Stock
02.07.2010 - 52