{"id":71576,"date":"2021-05-28T03:30:00","date_gmt":"2021-05-28T01:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=71576"},"modified":"2021-06-06T10:22:06","modified_gmt":"2021-06-06T08:22:06","slug":"oeko-energie-ohne-grenzen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/oeko-energie-ohne-grenzen\/","title":{"rendered":"\u00d6ko-Energie ohne Grenzen?"},"content":{"rendered":"\n

Auch eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft l\u00e4uft nicht ohne Energie. Solaranlagen und Windfarmen, Gezeiten- und Erdw\u00e4rmekraftwerke: Sie alle zweigen Energie aus Energiestr\u00f6men ab, die zuvor seit Urzeiten unangetastet geblieben waren. <\/p>\n\n\n\n

Die Frage lautet daher: Welchen Anteil dieser Energiestr\u00f6me darf die Menschheit f\u00fcr ihre Zwecke nutzen, ohne dass das Energiesystem der Erde dabei Schaden nimmt? Empa-Forscher haben einen Ansatz entwickelt, um dies absch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 Depositphotos.com |Johan Swanepoel | Unabh\u00e4ngig von der Nutzung, ob im nat\u00fcrlichen Erdsystem oder der von Menschen erschaffenen Technosph\u00e4re, wird die gesamte Energie letztlich wieder ins All abgestrahlt.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die Erde hat ihre Belastungsgrenzen, das wird uns angesichts der Klimakrise, des zunehmenden Artensterbens und der Verm\u00fcllung der Ozeane (und sogar des Weltraums) als Konsequenz menschlicher Aktivit\u00e4t zunehmend bewusst. Als m\u00f6gliche Antwort darauf propagieren Regierungen und Institutionen weltweit das Konzept der Kreislaufwirtschaft. So sollen durch Schlie\u00dfen der Materialkreisl\u00e4ufe die mit der Rohstoffgewinnung einhergehenden Umweltauswirkungen vermieden und das M\u00fcllproblem gel\u00f6st werden. <\/p>\n\n\n\n

Im Hinblick auf eine nachhaltige Gesellschaft gen\u00fcgt dieser Ansatz f\u00fcr sich allein jedoch nicht, l\u00e4sst er doch die Frage offen, wie viel und wie schnell Materialien im Kreis gef\u00fchrt werden und mit welcher Energie diese Kreisl\u00e4ufe betrieben werden. Denn in einer wirklich nachhaltigen Gesellschaft m\u00fcssen nicht nur die Materialfl\u00fcsse, sondern auch sowohl die Energiestr\u00f6me innerhalb der Grenzen bleiben, die unser Heimatplanet uns setzt.<\/p>\n\n\n\n

Energie f\u00fcr den \u00abBetrieb\u00bb der Erde<\/h5>\n\n\n\n

Eine zentrale Frage lautet demzufolge: Steht global gen\u00fcgend erneuerbare Energie f\u00fcr die nachhaltige Gestaltung der Materialfl\u00fcsse in unserer Gesellschaft zur Verf\u00fcgung, ohne die planetaren Grenzen zu \u00absprengen\u00bb? Dieser Frage geht ein Empa-Team rund um Harald Desing aus der Abteilung \u00abTechnologie und Gesellschaft\u00bb nach. Betrachten wir den Planet Erde als System, tauscht dieser mit seiner Umgebung lediglich Energie aus. Der weitaus gr\u00f6\u00dfte Teil der ins System eingebrachten Energie ist Sonnenstrahlung, erg\u00e4nzt durch geringf\u00fcgige Anteile an planetarer Bewegungsenergie und Erdw\u00e4rme. Diese Energiestr\u00f6me wurden schon immer restlos von der Erde selbst genutzt. Ihre vielen Teilsysteme wie die Ozeane, die Atmosph\u00e4re und W\u00e4lder, aber auch reflektierende Eisfl\u00e4chen wurden damit gewisserma\u00dfen \u00abin Betrieb gehalten\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Die meisten dieser Teilsysteme wandeln die eintretende Energie in weitere erneuerbare Energiestr\u00f6me um, zum Beispiel Wind- und Wasserstr\u00f6mungen oder Biomasseproduktion. Dabei wird den eintretenden Energiestr\u00f6men freie Energie, die sogenannte Exergie, entzogen. Unabh\u00e4ngig von der Nutzung, ob im nat\u00fcrlichen Erdsystem oder der von Menschen erschaffenen Technosph\u00e4re, wird die gesamte Energie letztlich wieder ins All abgestrahlt.<\/p>\n\n\n\n

Auch Solarparks ver\u00e4ndern das Klima<\/h5>\n\n\n\n
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\u00a9 Depositphotos | indalo<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Wenn die Menschheit zunehmend Anteile der erneuerbaren Energiestr\u00f6me f\u00fcr ihre Aktivit\u00e4ten abzweigt, reduzieren sich die dem Erdsystem zur Verf\u00fcgung stehenden Anteile. Solche St\u00f6rungen kann das Erdsystem bis zu einem gewissen Grad ausgleichen. Sind sie jedoch zu gro\u00df, steigt das Risiko, dass sogenannte \u00abKipppunkte\u00bb \u00fcberschritten werden. Schnelle und irreversible Ver\u00e4nderungen im Erdsystem w\u00e4ren die Folge: etwa das Abschmelzen der Polkappen, welches wiederum den Klimawandel beschleunigt. Um diese Kipppunkte nicht zu \u00fcberschreiten, darf die Gr\u00f6\u00dfe der genutzten Landfl\u00e4che nicht \u00fcber der planetaren Belastungsgrenze liegen. Es ist aber auch entscheidend, auf welche Weise die Fl\u00e4che genutzt wird: Solaranlagen anstelle von W\u00e4ldern etwa st\u00f6ren die Biodiversit\u00e4t, die Verdunstung und damit den Wasserkreislauf, die R\u00fcckstrahlung von W\u00e4rme ins All und vieles mehr.<\/p>\n\n\n\n

Die gleichen Obergrenzen wie f\u00fcr die solare Nutzung gelten auch f\u00fcr die Ernte der sogenannten chemischen Energie \u2013 also f\u00fcr die Land- und Forstwirtschaft, die Nahrungs- und Futtermittel, Heizmaterial, Treibstoffe sowie Baumaterialien produziert. Die Erzeugung technischer Energie steht auf vielen Fl\u00e4chen in Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung.<\/p>\n\n\n\n

Elektrische Energie als \u00abUniversalw\u00e4hrung\u00bb<\/h5>\n\n\n\n

Um die verschiedenen Potenziale an erneuerbarer Energie vergleichen bzw. summieren zu k\u00f6nnen, haben sie die Empa-Forscher in elektrische Energie\u00e4quivalente umgerechnet. Dazu werden in den Berechnungen die Wirkungsgrade heute verf\u00fcgbarer Kraftwerkstechnik verwendet. Es macht einen Unterschied, ob Elektrizit\u00e4t aus Solarenergie, aus Holz oder aus Wasserkraft erzeugt wird. Diese Umwandlungsverluste schm\u00e4lern die m\u00f6gliche Ernte einiger Potenziale nochmals erheblich.<\/p>\n\n\n\n

Das Ergebnis der Studie \u00fcberrascht:<\/strong> 99.96% der aus dem All auf die Erde eintreffende Energie werden f\u00fcr den Antrieb des Erdsystems und der Nahrungsmittelproduktion ben\u00f6tigt, daher k\u00f6nnen blo\u00df 0.04% technisch genutzt werden. Dennoch liegt dieses Potenzial immer noch etwa um das zehnfache \u00fcber dem heutigen globalen Energiebedarf.<\/p>\n\n\n\n

Das Ergebnis aus der Betrachtung der Umwandlungsverluste ist wenig \u00fcberraschend: Wir sollten die verf\u00fcgbare Energie bevorzugt mittels Solarzellen ernten und nutzen. Denn fast alle erneuerbaren Energieressourcen \u2013 auch Wind- und Wasserkraft und die Biomasseproduktion \u2013 werden letztlich von der Sonne angetrieben. Eine direkte Nutzung der Sonnenenergie bedeutet weniger Umwandlungsschritte und dadurch weniger Verluste.<\/p>\n\n\n\n

Photovoltaik auf alle versiegelten Fl\u00e4chen<\/h5>\n\n\n\n
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\u00a9 unsplash.com | Zbynek Burival<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ein Gro\u00dfteil der Sonnenenergie lie\u00dfe sich auf einem kleinen Teil der W\u00fcstenfl\u00e4chen der Erde ernten, was jedoch technisch und logistisch aufw\u00e4ndig ist. Das Forschungsteam der Abteilung \u00abTechnologie und Gesellschaft\u00bb betrachtet daher auf W\u00fcstenfl\u00e4chen geerntete Sonnenergie als eine globale Energiereserve f\u00fcr den Fall, dass alle anderen Erntem\u00f6glichkeiten ausgesch\u00f6pft sind.<\/p>\n\n\n\n

Als Konsequenz daraus sollten wir weltweit damit beginnen, alle bereits versiegelten Oberfl\u00e4chen, z.B. Geb\u00e4uded\u00e4cher und Fassaden, aber auch Stra\u00dfen, Schienenwege und Parkpl\u00e4tze zu nutzen. Diese Fl\u00e4che w\u00fcrde ausreichen, um eine globale 2000-Watt-Gesellschaft zu versorgen.<\/p>\n\n\n\n

M\u00f6chte man jedoch den weltweiten Energiebedarf auf das Niveau des heutigen Schweizer Pro-Kopf-Bedarfs anheben, so m\u00fcssten auch W\u00fcstenfl\u00e4chen mit genutzt werden. Alle weiteren Energiepotentiale (z.B. aus Wind oder Biomasse) sind um Gr\u00f6\u00dfenordnungen kleiner als die direkte Nutzung der Sonnenenergie \u2013 und sie sind zum Teil bereits \u00fcber nutzt. Trotzdem k\u00f6nnen sie lokal eine bedeutende Rolle spielen, insbesondere auch, weil sie den Bedarf an Speicherkapazit\u00e4ten verringern k\u00f6nnen \u2013 eine Problematik, die in dieser Studie nicht mitber\u00fccksichtigt worden ist.<\/p>\n\n\n\n

Also einfach massenweise Solaranlagen bauen, und das Energieproblem ist gel\u00f6st? Ganz so einfach ist das nat\u00fcrlich nicht. In ihrer Studie hat das Empa-Team nur den ersten Schritt betrachtet \u2013 die Berechnung des verf\u00fcgbaren Energiepotentials. Die tats\u00e4chliche verf\u00fcgbare Menge an Energie wird kleiner sein: Limitierende Faktoren sind etwa die Verf\u00fcgbarkeit von Rohstoffen, aber auch Finanzkapital und Arbeitskraft, Umweltauswirkungen bei der Rohstoffgewinnung oder Produktion, Betrieb und Entsorgung der Anlagen sowie der Bedarf an zus\u00e4tzlicher Infrastruktur f\u00fcr die Energieverteilung, und -Speicherung.<\/p>\n\n\n\n

Aktuell geht das Forschungsteam der Frage nach, wie ein solcher Weg von der fossilen hin zur solaren Gesellschaft aussehen k\u00f6nnte. Denn das solare Energiesystem muss nicht nur gro\u00df genug sein, um den globalen Bedarf decken zu k\u00f6nnen, sondern auch rasch genug das fossile System ersetzen k\u00f6nnen, um die Klimakatastrophe noch rechtzeitig abzuwenden.<\/p>\n\n\n\n