Prof. Gerhard Kreysa -...

Prof. Gerhard Kreysa

Sustainability – Herkunft und Zukunft eines Leitbildeszur Versöhnbarkeit von Energiehunger und Klimaschutz

Festvortrag zur Schlusssitzung der ACHEMA am 16.Mai 2009

Eine kurze Geschichte der Nachhaltigkeit

Wandelbare Triebkräfte des Wandels: Umwelt – Rohstoffe – Klima

Die Macht des Feuers

Energie – das Urproblem

Bio – indirekte Sonnenenergie

Techno – direkte Sonnenenergie

Klima – zwischen Hysterie und Verharmlosung

Ist die Atmosphäre heilbar?

Das Konzept der nachhaltigen Entwicklung wurde in der „World Conservation Strategy“ (IUCN 1980) eingeführt und entsprang dem Konzept einer nachhaltigen Gesellschaft und der Bewirtschaftung erneuerbarer Ressourcen. Es wurde 1987 von der Weltkommission für Umwelt und Entwicklung (WCED) und 1992 von der Rio-Konferenz verabschiedet als ein Änderungsprozess, in dem die Ausbeutung von Ressourcen, die Richtung von Investitionen, die Ausrichtung der technologischen Entwicklung und institutioneller Wandel alle miteinander in Einklang stehen und sowohl das heutige als auch das zukünftige Potenzial, menschliche Bedürfnisse und Hoffnungen zu befriedigen, verstärken. Nachhaltige Entwicklung vereinigt die politische, gesellschaftliche, wirtschaftliche und die Umweltdimension.

Quelle: Vierter Sachstandsbericht des IPCC 2007 – Zusammenfassung für Politiker, Glossar, S.81-82

Bitte nicht lesen!

Nachhaltigkeit –das Werk angelsächsischer Bürokraten in eurokratischer PISA-Übersetzung

Hans Carl von Carlowitz (1645 – 1714)Oberberghauptmann am kursächsischen Hof

in Freiberg (Sachsen)

„Aus Liebe zu Beförderung des algemeinen Bestens beschrieben“

Quelle: Wikipedia

„Wird derhalben die größte Kunst/Wissenschaft/Fleiß und Einrichtung hiesiger Lande darinnen beruhen / wie eine sothane Conservation und Anbau des Holtzes anzustellen / daß es einecontinuierliche beständige und nachhaltende Nutzung gebe / weiln es eine unentberliche Sache ist / ohne welche das Land in seinem Esse (im Sinne von Wesen) nicht bleiben mag.“

Nicht die Angelsachsen waren es,sondern ein realsächsischer Oberberghauptmann

1713

Demokritum 460 – 370 v.Chr.

Empedoklesum 482 – 425 v.Chr.Selinunt in Sizilien

Atome, Elemente und Malaria

Evolution: im Prinzip ja, aber der Mensch ist ausgestiegen.

Die selektive Umkehr der Evolution

Die neolithische Revolution markiert einen Wendepunkt der anthropologischen Evolution.

Der Mensch wird vom passiven Produkt der Evolution zur aktiven Triebkraft der Evolution.

Der Mensch entzieht sich dem Selektionsdruck der Umwelt, indem er die Umwelt nach seinen Bedürfnissen aktiv verändert.

Friedrich Dessauer1881 - 1963

„Technik ist die Fortsetzung des göttlichen Schöpfungsplanes.“

Theodore von Karman 1881 - 1963

„Scientists discover the world that exists; engineers create the world that never was.“

Hans Jonas

1903 - 1993

Das Prinzip Verantwortung

„Handle so, daß die Maxime deines Willens jederzeit zugleich als Prinzip einer allgemeinen Gesetzgebung gelten könne.“

Immanuel Kant: Kategorischer Imperativ

Noch eine Milliarde mehr, und ich lasse sie fallen.

Schon 1898 erkannten die Erbauer des Reichspostmuseums, dass dem Atlas die Sache zu schwer wird und gewährten ihm weiteres Personal.

„This is the momentto give our childrenback their future.“

Barack Obama,Berlin-Rede,24. Juli 2008

Ein verpflichtendes Statement

Wir haben die Erde nicht von unseren Ahnen geerbt, sondern von unseren Enkeln geliehen.

Eine alte Weisheit der Indianer

1962 – das Umweltbewusstsein erwacht

Die Weltraumfahrt erweckt die Liebe zu unserem Planeten

We went to the moon astechnicians; we returned as humanitarians.Edgar Mitchell, USA, 1971

Die Rohstoffkrise

0 100.000 200.000 300.000

1

Entwicklung der bekannten Weltvorräte fossiler Energieträger

19731

20062

1 M. Mesarovic, E:Pestel: Menschheit am Wendepunkt, DVA, Stuttgart 19742 Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen 2006, BGR, Hannover 2006

0 5.000 10.000 15.000

1

0 5.000 10.000 15.000

1

Vorräte in EJ statische Reichweite in aFörderungin EJ/a

ErdölErdöl

ErdgasErdgas

KohleKohle

101,5 37

163,9 62

49,3 41

111,4 132

70,6 1.724

141,8 1.949

Ach, dass der Menschso häufig irrt und nicht recht weiß, was kommen

wird.Wilhelm Busch

Der fossile Sündenfall

erlebte Messung+ 1,97 ppm/a

seit 2000+ 1,43 ppm/a

Der Klimawandel

Prometheus gab den Menschen das Feuer......

Hatten die Götter recht ?

..... und wurde von den Göttern bestraft

C + O2 CO2

Kohlenstoff

395 kJ/mol

7.860 kcal/kg C

Holz

3.600 kcal/kg

15.063 kJ/kg

Ein Holzfeuer, das 1 kg Holz pro Stunde verbrennt, besitzt eine Leistung von 4,18 kW.

1.500 m

in 6 h70 kg • 9,81 m/s2 • 1.500 m = 1,03 • 106 Nm = 286 Wh

286 Wh / 6 h = 47,6 W

Das entspricht einem „Feuerchen“, das pro Stunde 11,4 g Holz verbrennt.

Ein Feuer, das pro Stunde 1 kg Holz verbrennt, leistet die gleiche Arbeit in 4,1 min.

Die geleistete Arbeit des Bergsteigers entspricht dem Energiegehalt von 68 g Holz.

Ein Bergsteiger, der in 6 Stunden einen 1.500 m hohen Berg besteigt, leistet 47,6 W.

Als „Energiewandlungsmaschine“ besitzt der Mensch einen Wirkungsgrad von 14 %.

(Deshalb ist ein Radfahrer „dopinggefährdet“, ein Golfspieler nicht.)

Unser Energiesystem stellt jedem Menschen im Mittel rund um die Uhr eine Leistung von 1,48 kW zur Verfügung. Das entspricht der Arbeitskraft von 88 menschlichen Energiesklaven (mit 40 W bei 10 h/d).

In Deutschland sind es 3,52 kW bzw. 211 Energiesklaven.

Nur durch Technik konnte die Sklaverei abgeschafft werden.

Unser humanes Energiesystem

1. Energie2. Wasser3. Ernährung4. Umwelt5. Armut6. Terrorismus und Krieg7. Krankheit8. Bildung9. Demokratie

10. BevölkerungRichard E. SmalleyNobelpreis für Chemie 1996

Die 10 Top-Probleme der Menschheit in den nächsten 50 Jahren

Die Bundesregierung vertagt die Lösung der Problemeauf die nächste Generation

Eines Tages wird alles gut sein,das ist unsere Hoffnung.

Heute ist alles in Ordnung,das ist unsere Illusion.

François-Marie Arouet, gen. Voltaire

Kommentar eines Philosophen der Vernunft

Die meisten Betrachtungen zur Sonnenenergie beginnen mit der Aussage:„Die jährliche von der Sonne auf die Erde eingestrahlte Energiemenge ist größer als der 10.000fache Weltprimärenergiebedarf.“

Solarkonstante: S = 1.367 W/m2

jährliche Energieeinstrahlung: ES = 5,5 • 1024 J/a

Aber!

durch Photosynthese auf landwirtschaftlich genutzter Fläche gespeicherte Energie:

45 % der Strahlung erreichen die Erdoberfläche3,9 % landwirtschaftlicher Flächenanteil der Erdoberfläche (13,3 % des Festlandes)0,5 % Effektivität der Photosynthese (optimistisch!)

Ergebnis:

gespeicherte Energie der landwirtschaftlichen Biomasseproduktion: 480 EJ/a

zum Vergleich: Weltprimärenergiebedarf (2006) 455 EJ/a

www.mpi-hd.mpg.de

= 12.730 facher Weltprimärenergieverbrauch

Treibhauseffekt von Biokraftstoffen

Ursache: Freisetzung von Lachgas (N2O) durch Düngung

Quelle: R.J.Crutzen et. al.; Atmos.Chem.Phys.Discuss. 7, 11191 - 11205 (2007)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Raps-Biodiesel

Weizen Gerste,Hafer

Mais Zuckerrübe Zuckerrohr

Rel

ativ

er T

reib

haus

effe

kt

Schwankungsbreiten

1,0 = Treibhauseffekt konventioneller Kraftstoffe

Bioethanol

Prof. Paul J. Crutzen

Nobelpreis für Chemie 1995

... für die Arbeiten zur Atmosphärenchemie, insbesondere zum Ozonloch

... Aus europäischer Biomasse hergestellte Biokraftstoffe enthalten netto gerade einmal ein Tausendstel der Energie des Sonnenlichtes, das auf das zur Produktion der Biomasse verwendete Ackerland gefallen ist. ... Die technische Lichtenergiewandlung nutzt die zur Verfügung stehende Lichtenergie um den Faktor 150 besser.Somit kann die Energiegewinnung über natürliche Photosynthese ... auch bei einer möglichen Verdoppelung der Ausbeute der Biomasse (durch gentechnische Optimierung der Photosynthese) mit der technischen Lichtenergiegewinnung nicht konkurrieren. Stattdessen ist der direkten Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie durch photovoltaische Zellen der Vorzug zu geben.(Hartmut Michel in: P.Gruss, F.Schüth (Hrsg.): Die Zukunft der Energie; Verlag C.H.Beck, München 2008, S. 85)

Prof. Hartmut Michel

Nobelpreis für Chemie 1988

... für die Aufklärung der Struktur eines photosynthe-tischen Reaktionszentrums

Ein zu wenig beachtetes Statement

Reichweite des Energieertrages von 1 ha Land in einem Jahr

22.400 km Bioethanol

23.300 km Biodiesel

23.300 km Rapsöl

64.000 km BtL biomass to liquid

67.600 km Biomethane

Der unschlagbare ChampionDer unschlagbare Champion

Quelle: FNR Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe 2008, eigene Berechnungen

Alternativenbio-getriebener

Autos

BtE Biomass to Electricity 123.800 km

CO2-Emissionsminderung durch Biomasse-Nutzung

Raps zu Biodiesel Pappel-Kurzumtrieb zu Strom

CO2-Vermeidung:2,56 kg CO2 / l Diesel2,982 t CO2 / ha a- 4,47 Mio t CO2

= - 1,55 % vom CO2-Ausstoß aller deutschen Kohlekraftwerke

Raps-Anbaufläche 2007 in D: 1,5 Mio haCO2-Vermeidung:

55 MWhth / ha a0,4 t CO2 / MWhth- 33,0 Mio t CO2

= - 11,4 % vom CO2-Ausstoß aller deutschen Kohlekraftwerke

Wir wollten doch die deutschen CO2-Emissionen verringern, oder?

Das Technokraten-Credo

Technik ist die Antwort!... aber was war eigentlich die Frage?

Erster Hauptsatzder intellektuellen Redlichkeit

Jede Vision

zuerst mit dem Dreisatz prüfen!

verabschiedet am31.10.2008

Die Botschaft ist angekommen

Chancen

nutzen

Risiken

vermeiden

Grüne GentechnikW P G

PWGKlimawandel

Kernenergie PGW

W G PWissenschaft Gesellschaft Politik

Grenzen deutscher Politikberatung?

40 m2 SolarzellenFrankfurt am Main

5,148 kWhel/a

25,740 km

80 %

160 Whel/km

15 %

Quelle: solarrechner.de 2008, eigene Berechnung

Reichweite eines solarstrombetriebenen Elektroautos

Vergleich mit den Bio-Varianten:

Mit dem Stromertrag von 1 ha Solarzellen kann man 6.435.000 km fahren.

Benötigte Fläche für eine Fahrstrecke von 1.000 km/a

Photovoltaik

BtE Biomass to Electricity

Faktor

1.6 m2

81 m2

430 m2

1

50

280Biodiesel

Quelle: solarrechner.de 2008, eigene Berechnungen

Solarthermische Kraftwerke

Parabolspiegelrinne

Wärmeträgerrohr

1.000 km

240 km437 km 618 km

Wärme Strom ausSolarthermie

30 %Strom aus

Photovoltaik15 %

Welt-PEV (455 EJ/a) durch Solarenergie

H2O H2 + ½ O2 ∆H = 286 kJ/molLicht

Katalysator

418 nm

verwertbarer Anteil

des Lichtes

Photokatalytische Wasserzersetzung

Weltvorräte fossiler Energieträger 2006

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)

zum Vergleich: Weltenergieverbrauch 2006 455 EJReichweite der Reserven: 82 JahreReichweite der Ressourcen 724 Jahre

0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000

Erdöl

nicht-konv. Erdöl

Erdgas

nicht-konv. Erdgas

Kohle

Reihe1 Reihe2Reserven Ressourcen

122 % Zuwachs im Jahr 2006 (China, GUS)

EJ

Wasserstoff-Energie Kohlenstoff-EnergieMethanhydrat

100 Jahreheutiger PEV

Die Verbrennung aller bekannten fossilen Rohstoffvorräte würde die CO2-Konzentration der Atmosphäre auf über 5.000 ppm erhöhen. Ein solcher Zustand herrschte zuletzt vor 500 Mio Jahren.

Erst vor 350 Mio Jahren sank im Karbon, als die Kohle gebildet wurde, die CO2-Konzentration erstmals auf etwa den heutigen Wert ab.

Eine 9-Milliarden Menschheit im Jahr 2050 bräuchte bei einem Energieverbrauch von 900 EJ/a für die Verbrennung aller Vorräte rund 400 Jahre.

Dann hätten wir in 500 Jahren den Zustand der Atmosphäre um 500 Mio Jahre zurückkatapultiert.

Was wäre, wenn?

Methanhydrat

der dritte Sündenfall ?

Vorkommen: > 3.000 Gt CEnergie für mehr als 400 Jahre!

Verbrennung - die Versuchung

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O - 800 kJ

> 2.000 ppm CO2Werden wir

das überleben ???

E

Der Ausweg:

Das Kohlenstoff-Moratorium

Methan – ein thermodynamischer Glücksfall !

Methan Kohlenstoff und Wasserstoff

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

25 200 400 600 800 1000 1200 1400

CH4 C + 2 H2

Reaktionswärme

Freie Enthalpieänderung

Temperatur / 0C

Ener

gie

/ kJ/

mol

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O - 800 kJ

CH4 C + 2 H2 + 90 kJ(2 H2 + O2 2 H2O - 495 kJ)

18 % Wasserstoff für Autothermie opfern

Das Prinzip des Kohlenstoff-Moratoriums

82 % (2 H2 + O2 2 H2O) - 405 kJ

C + O2 CO2 + 2 H2 - 395 kJ

Nicht alles auf einmal!

Die Schlüsselreaktion

51 % heute nutzen – zentral oder dezentral durch Wasserstofftechnologie.

49 % gefahrlos endlagern oder übermorgen nutzen.

netto: – 1,6

netto: – 1,0

netto: – 0,4

= 762

282 ppm + 78 ppm = 360 ppm

Quelle: IPCC Climate Change 2007, The Physical Science Basis, S. 515

Kohlenstoff-Kreislauf des IPCC 2007

Carbonate inLithosphere35,000,000

erlebte Messung+ 1,97 ppm/a

seit 2000+ 1,43 ppm/a

Der Klimawandel

Datenquelle: Carbon Dioxide Information Analysis Center (DOE-ORNL), http://cdiac.ornl.gov,IPCC Climate Change 2007, The Physical Science Basis, S. 62

Der Einfluss des Menschen ist nicht mehr zu leugnen

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000Jahr

foss

ile E

mis

sion

in G

t C/a

In derAtmosphäreverbliebenerKohlenstoff

Senken

Toleranzgrenze

-0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Input in Gt C/a

CO

2-Zun

ahm

e in

ppm

/a

1950

Seit 1950 steigt das CO2 durch den fossilen Input

Datenquelle: Carbon Dioxide Information Analysis Center (DOE-ORNL), http://cdiac.ornl.goveigene Auswertung

200 Gt C in der Atmosphäre

sind bis heute das Ergebnis der Industrialisierung

weitere400 Gt C in der Atmosphäre

sind die unkündbare Hypothek der Zukunft

Was wird diese Hypothek wirklich kosten?

Die Folgen ?

Die Daten des Wostok-Eisbohrkernes

100,0

150,0

200,0

250,0

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350,0

-450.000 -400.000 -350.000 -300.000 -250.000 -200.000 -150.000 -100.000 -50.000 0

Jahre vor heute

CO

2-Kon

zent

ratio

n in

ppm

6420-2-4-6-8

-10 Tem

pera

tura

bwei

chun

g vo

n he

ute

in o C

Weichsel(Würm)-Kaltzeit

Holozän(Neo-Warmzeit)

seit 11.600 a

Eem-Warmzeitca. 30.000 a

Saale(Riss)-Kaltzeit

Holstein-Warmzeit

CO2 heute

Datenquelle: Carbon Dioxide Information Analysis Center (DOE-ORNL), http://cdiac.ornl.govBild: eigene Bearbeitung

100,0

150,0

200,0

250,0

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350,0

-450.000 -400.000 -350.000 -300.000 -250.000 -200.000 -150.000 -100.000 -50.000 0

Jahre vor heute

CO2-K

onze

ntra

tion

in p

pm

6420-2-4-6-8-10 Te

mpe

ratu

rabw

eich

ung

von

heut

e in

oC

100 ppm mehr CO2 entsprechen 10° Temperaturanstieg.

10° Temperaturanstieg entsprechen 100 ppm mehr CO2.

Dann hätten wir schon heute 10° Temperaturerhöhung.

Durch 1° Temperaturerhöhung steigt das CO2 um 10 ppm.Der Ozean wird seine Funktion als Senke noch lange erfüllen.

Das ist nur wenig Treibhauseffekt im Spiel.

Es dominieren die astronomischen Milankovitch-Zyklen.Die höhere Temperatur treibt CO2 aus dem Ozean aus.

100,0

120,0

140,0

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180,0

200,0

220,0

240,0

260,0

280,0

300,0

-40.000 -35.000 -30.000 -25.000 -20.000 -15.000 -10.000 -5.000 0

Jahre vor heute

ppm

CO

2

Das CO2 hinkt der Temperatur um 1.000 Jahre hinterher.

Welche Story erzählt uns der Eisbohrkern?

Quellen: http://de.wikipedia.org,IPCC 2007 M.Latif: Bringen wir das Klima aus dem Takt?, Fischer Taschenbuch Verlag, Frankfurt am Main, 2007

Exzentrizität

ca. 100.000 Jahre

Nutation

ca. 41.000 Jahre

Präzession

ca. 23.000 Jahre

Die Milankovitch-Zyklen

Globale Lufttemperatur

Meerestemperatur im Atlantik

Trockenheitsperioden

Hitzesommer in Mitteleuropa

Anteil der Starkniederschläge

Die Warnsignale häufen sich .....

Quelle: Climate Change 2007, AR4-WG1, Physical Science Basis, IPCC 2007

Quelle: EEA – CSI012 – Global and European Temperature Assessment 2008Der Klima-Report 2007, Deutscher Wetterdienst Offenbach

Anstieg der mittleren Lufttemperatur

Welt Europa

und Deutschland?

1,6 °C über dem Referenzmittelwert 1961 – 1990

1961-90

Der Mensch verändert die Welt – aber sie wird nicht nur besser

Quelle: IPCC Climate Change 2007, The Physical Science Basis, S. 11

Klima-Hysterie schwemmt Geld in die Staatskassen

Lohn der AngstEntgegen den Meinungen von Regierungen, den Vereinten Nationen und deren Institute eröffnet eine Gruppe Wetter- und Klimawissenschaftler eine andere Sichtweise auf den Klimawandel: Diplom-Meteorologe Klaus-Eckart Puls schildert, wie der Begriff zur Panikmache und zum Füllen der Staatskassen missbraucht wird.

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1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Jahr

Tem

p.-D

iff. z

u 19

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0

Das „Kronzeugen“-Bild

Die Originaldaten

Es gibt auch „Klimaskeptiker“, aber ....

Quellen: www.metoffice.gov.uk, www.icecap.us/index.php

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1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

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Carl Friedrich Gauss1777 - 1855

Eine Kritik an den Kritikern

Wissenschaftler sollten nicht so rechnen,

als hätte Gauss nie gelebt!

-100 -50 0 50 100 150-0.08

-0.06

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0

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b1

b 2

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Aerosole und Treibhausgase

Europa und USA China und Indien

250

300

350

400

450

500

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Jahr

ppm

CO

2

0

2,0

0,5

1,0

1,5

∆T

in °C

Das Prinzip des Treibhauseffektes Strahlungsbilanz der Erde

Quelle: modifiziert nach: J.T.Kiehl, K.E.Trenberth; Bull.Amer.Meteorol.Soc. 78, 197-208 (1997)

Flüsse der Strahlungsenergie in W/m2

+

=

0

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2

3

4

5

6

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CO2-Konzentration in ppm

Tem

pera

tura

nstie

g in

oC wahrscheinlichster

Verlauf IPCC

obererGrenzverlauf

Temperaturanstieg und CO2-Konzentration

Daten von: Climate Change 2007, AR4-WG1, Physical Science Basis, IPCC 2007

untererGrenzverlaufeigene Berechnung

Strahlungsbilanz der Erde

dE S (1 – A) ¼——— = 0 => Ts = [ ————— ] dt 4 δ (1 – B)

B = 0: Ts = 255 K ( - 18 °C)

B = 0,39: Ts = 288 K ( 15,3 °C)

dE——— = R2 π S (1 – A) – 4 R2 π δ Ts

4 (1 – B)dt

R – Erdradius 6.370 kmS – Solarkonstante 1.368 W/m²A – Albedo 0,3δ – Stefan-Boltzmann-Konstante 5,6704*10-8 W/m²K4

Ts – Oberflächentemperatur der ErdeB – relative Absorption der Erde 0,39

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

22,00

0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% 5,0%

Änderung in %

Tem

pera

tur

in °

C

Albedo

Absorption der Atmosphäre


Die Klima-Szenarien des IPCC

Das Ziel:+2-Grad-Gesellschaft

Klima ist ein multikausales Phänomen• astronomische Zyklen (Exzentrizität, Nutation, Präzession)

• Sonnenaktivität, Solarzyklen

• Vulkanismus

• Albedo der Atmosphäre (Wolken, Aerosole, SO2)

• Treibhausgase (H2O, CO2, CH4, N2O, FCKW u.a.)

• Änderung der Landnutzung (Albedo, CO2-Speicher-Inventare)

• Landwirtschaft (N2O, CH4)

• Eisschilde (positive Rückkopplung über Albedo)

• Meerestemperatur (positive Rückkopplung über CO2,ENSO El Nino Southern Oszilation)

• Meeresströmungen (z.B. Golfstrom)

• Meeresbiologie (Algen)

• NAO (Nordatlanische Oszillation, Differenz Azorenhoch Islandtief)

Faktoren mit menschlichen Einflüssen

Viele der Klimafaktoren beeinflussen sich gegenseitig.

Sie sind zudem zeitabhängig und wirken mit unterschiedlicher Verzögerungszeit.

Absolut sichere Klimaprognosen sind unmöglich.

Wir müssen uns deshalb mit Aussagen hoher Wahrscheinlichkeit begnügen.

Notwendiges Handeln kann nicht auf Gewissheiten warten!


Die Selbstheilung der Atmosphäre

Das Heute kommt erst im Jahr 4300 wieder!

Ein alarmierendes Ergebnis:

Fossile und nukleare Entsorgung erfordern eine vergleichbare Zeit!

921 Gt C

37.200 Gt C

1,8 Gt C/a

Verweilzeit des CO2 im Oberflächenwasser (ca. 700 m)

= 512 Jahre

Die Zeitkonstante der natürlichen fossilen Entsorgung

Die Lektion einer etwas unglücklichen Prüfung:

Da ist kein Griff am CO2 ...

In Prüfungen hat meistens der Professor recht, .... aber manchmal nicht für immer!

Quelle: www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/8/bc/stoffwechsel/photosynthese/bild/chlorocomplexes2.gif

Wir wissen viel über die Photosynthese

Der energetische Wirkungsgrad ist miserabel, - aber!

50 % Cin der Biomasse

0,01 % Cin der Luft

Aufkonzentrierungum den Faktor 5.000

Die Leistung der Photosynthese

... das ist einsame Spitze!

Quelle: Textbaum: www.solarserver.de/solarmagazin/images/baum_web.gif

Die reaktionstechnische Leistung des Waldes ...

Ein 25 m hoher Baum besitzt 800.000 Blätter mit einer Fläche von 1.600 m2, die der Luft an einem Sommertag 18,5 kg Kohlendioxid entziehen.

... ist der gesuchte Griff !

Der deutsche Wald speichertpro Sekunde 7 t CO2

Holzhäuser – ein Klima-Favoritder Forst- und Holzwirtschaft

Daten:

4-Personen-Häuser

50 m³ Holz pro Haus

Die Unterbringung der gesamten heutigen Menschheit in Holzhäusern speichert einmalig 28 Gt C.

Damit sinkt die CO2-Konzentration der Atmosphäre um 13 ppm.

Das löst 4,7 % des Problems (aber nur, wenn das Holz am Ende derNutzungsdauer nicht verbrannt, sondern endgelagert wird!).

Das realistische Potential dürfte bei weniger als 1 % liegen.

atmosphere

soil andvegetation

surfa

ce o

cean

deep ocean

fossil fuels

lithosphere

industrial

age

sustainable

repair

continuousC-cycle quasi-isolated

reservoirs

Welche Biomasse eignet sich zur Endlagerung?

Einjahrespflanzen

Konkurrenz mitLandwirtschaft

Algenzucht

FlächenbedarfTrennaufwand

Kurzumtrieb

ökologischeBedenken

Waldholz

Optionen der fossilen Entsorgung

versenkt

für

immer

bewahrt die Zukunft

für

Quelle: G.Kreysa: GDNÄ 1996; F.Scholz, U.Hasse: ChemSusChem 2008

Seit 1588 liegt spanischer Wald vor der Ostküste Irlands

CO2

CO2

10 t CO2

- 10 t CO2 + 10 t CO2

- 10 t CO2 + 0 t CO2

1. Experiment: entspricht Forstwirtschaft mit Holzproduktion

Start Fällung + Wiederaufforstung ca. 50 Jahre später

Endlagerung

CO2

CO2

Das Prinzip der fossilen Entsorgung- zwei Gedankenexperimente -

2. Experiment: entspricht Forstwirtschaft mit fossiler Entsorgung

10 t CO2

Quelle: FAO 2005, IPCC 2000R.Nair, V.Nair: 17th WCSS, Thailand 2008

Die Verteilung des Weltwaldes

Bestand: 39,52 Mio km2

Aufforstungs-Reserve: 6,30 Mio km2

630 Gt C 100 Gt C

Agrarfläche

Wald

andererWald

Wüste

Sonstige

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 2140 2160 2180 2200

Jahr

Inpu

t Gt C

/a

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

2000 2020 2040 2060 2080 2100 2120 2140 2160 2180 2200

Jahr

Inpu

t Gt C

/aDie Input-Szenarien

N-Szenario

BAU-Szenario

Daten: In Anlehnung an: Climate Change 2007, AR4-WG1, Physical Science Basis, IPCC 2007

1960

vorindustriell 1850

200

250

300

350

400

450

500

550

600

2000 2050 2100 2150 2200

Jahr

CO

2 ppm

Ergebnis für das N-Szenario

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

2000 2050 2100 2150 2200

Jahr

CO

2 pp

m

Ergebnis für das BAU-Szenario

Temperaturanstieg

um 2 – 5 oC

In diesem Zustand befand sich die Atmosphäre zuletzt vor 100 Mio

Jahren. Damals betrug die mittlere Temperatur 22 °C und lag um 7 °C

über dem heutigen Wert.

Dürfen wir das riskieren?

Quellen: www.lausitzer-braunkohle.de/Bilder/tagebau/tagebau02.jpg,www.bdew.de/bdew.nsf/id/DE_Schaubilder/$file/schaubild%20tagebau.jpgwww.fotografie.fabrik1design.de/wp-content/uploads/monatsfoto/tagebau_garzweiler.jpg

Wohin mit dem Holz?

Die Braunkohle weistuns den Weg ...

... aber ohne Schlote!

100 km

z.B. Wald in Kanada

Bild: Google Earth

Der Flächenbedarf das N-Szenarios

Endlagerflächen(1% des Waldbedarfs)

Daten

1 – 2 l Diesel/100 tkm

2,56 kg CO2/l Diesel

Ein 40 t-Lastzug mit 30 t Nutzlast emittiert je km 2,05 kg CO2.

30 t Holz entsprechen 55 t an gespeichertem CO2.

Die CO2–neutrale Distanz beträgt damit 26.800 km.

Auf 50 km werden 0,19 % des transportierten CO2 emittiert.

Daten: www.presseportal.de/pm/68912/1201193/daimler_ag

CO2-Bilanz des Holztransportes

Wer soll das bezahlen?

deutscher Preis für Energieholz 1)

13 €/m³

1) C. Brüggemann, 11. Forstlicher Unternehmertag, Freising 20072) H. Edelmann, Energiemix 2020, Ernst&Young AG, Düsseldorf 20073) N. Stern, The Economics of Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge 2007

Weltmarktpreis für Braunkohle 2)

1,0 €/GJ

Kosten der Holz-Endlagerung

15 €/ tCO2

Für des N-Szenario resultieren jährliche Kosten von 183 G€/a.

Das sind 0,37 % des Welt-BIP 2007.

Eine Temperaturerhöhung um 2,5 °C würde Kosten von 1 % des Welt-BIP verursachen. 3)

Bei einer Emission von 8 Gt C/a und einem Zertifikatpreis von 20 €/tCO2 betragen die Einnahmen 586 G€/a.

+

Reserven der fossilen Entsorgung

6 Gt Holz/a müssen unter die Erde

4,7 Gt/a Einschlagreserve im Weltwald(2% des stehenden Holzes im Jahr abzüglich derzeitiger Einschlag)

83 Gt totes Holz im Weltwald(Erneuerungszeit unbekannt –Sturmschäden und Schädlingsbefall verringern sie)

Datenbasis: FAO 2005

Sie sollte es uns wert sein!

Noch können wir den Zeitbedarf der fossilen Entsorgung von 2.000 Jahren auf 200 Jahre verringern!

Eine abschließende „Bierdeckel-Rechnung“

Aber gegen 1.800 Gt C des„Weiter so“

kann nichts mehr helfen!

IPCC, CDIAC

MPI-M, IPCC

FAO

DFWR

... Tschüss, Prometheus,

danke für deine Hilfe,

aber nun nimm bitte

dein Kohlefeuer zurück.

Prof. Gerhard Kreysa -...

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