Der Klimawandel und seine Folgen

nature | 12. September 2011 | Keine Kommentare
Ist der Klimawandel schon Realität?

Der Klimawandel, lange Zeit nur als Schreckgespenst beschworen, als These gar umstritten, ist inzwischen nicht mehr zu leugnen. Einige Symptome sind inzwischen zu den in der Wissenschaft so beliebten “harten Fakten” geworden – messbaren, sicher belegten Daten. Dazu gehören unter anderem:
-Im Jahr 2010 gab es in Südfrankreich eine Hitzewelle mit länger anhaltenden Temperaturen um 40° Celsius, Menschen starben unter anderem in Altenheimen an schlichtem Wassermangel, der jährliche Mittelwert der Region ist nachweislich um 2° Celsius gestiegen.
-Die heißeste Juninacht des Jahres 2011 in der Schweiz ließ die Temperaturen um 25° Celsius verharren. Das ist der höchste Wert seit 250 Jahren.
-In Indien ist der Durchschnittswert des Jahresmittels sogar um 5° Celsius gestiegen, an Rekord-Hitzetagen wurden 49° Celsius im Schatten gemessen.
-Die Zahl der amerikanischen Tornados und Hurrikans nimmt signifikant zu (knapp 400 im Juni 2011), sie erreichen gewaltige Umfänge wie “Irene”. Die charmante Dame bewegte sich Ende August 2011 als Hurrikan mit der Größe Europas an der US-Ostküste entlang.

Prognosen des Klimawandels

In den Jahren bis 2030 rechnen Wissenschaftler mit einem durchschnittlichen Temperaturanstieg weltweit um mindestens 1,6° Celsius, düstere Prophezeiungen sagen sogar 6° Celsius bis 2050 voraus. Zum Vergleich: Der gesamte Anstieg im 20. Jahrhundert mit all seiner Industrialisierung betrug nur 0,6° Celsius. Die Folgen sind jetzt schon sichtbar und deutlich zu spüren. Die Ozonschicht schwindet, Gletscher schmelzen, Winter sind ungewöhnlich mild, Sommer hingegen erdrückend heiß. In den Alpen wachsen Pflanzen in Höhenlagen, wo dies nie beobachtet worden war, in anderen Regionen nehmen Überflutungen und Killerstürme zu. Der Meeresspiegel könnte im 21. Jahrhundert um bis zu 90 cm ansteigen, was ganze Inseln und Küsten verschwinden lassen wird. Andere Veränderungen betreffen die Verlagerung von Niederschlägen, die beispielsweise in den Tropen abnehmen werden – mit Folgen für die dortige Fauna und Flora, die das Weltklima reguliert. Auch die zunehmenden Waldbrände in Europa und Nordamerika sind, vor allem in ihren Ausmaßen, eine Folge des Klimawandels.
Apokalyptische Visionäre warnten schon zu Beginn der 2000er Jahre die US-Administration davor, dass das Land und die Welt durch den Klimawandel bald stärker bedroht sein würden als durch den internationalen Terrorismus. Sollte beispielsweise der Golfstrom seine Kraft verlieren und gar zum Stillstand kommen, wären die Folgen verheerend: Eisige Winde würden über Europa hinwegfegen, Stürme und Fluten die Küsten untergehen lassen. Nord- und Ostsee könnten dauerhaft einfrieren.

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Windkraft gerne – aber bitte woanders!

nature | 12. September 2011 | Keine Kommentare

Mit dieser Überschrift könnte man wohl die Einstellung vieler Menschen beschreiben. Aber wenn sich Menschen statt eines 24 Zoll Fernsehers einen 42 Zoll Fernseher kaufen, muss eben irgendwo ein Windrad aufgestellt werden.

Dabei stehen sie keineswegs irgendwo. Geeignete Gebiete sind nicht so einfach zu finden, wie es den Anschein hat. Die meisten guten Plätze sind auch schon von Windparks belegt. Dabei hat die umweltfreundliche Windenergie grundsätzlich das Problem, dass die Höhe entscheidend ist sowohl für die Windstärke als auch die Konstanz des Windes, und damit auch des Stromertrages. Besonders große Windräder sind dabei auch besonders weit zu sehen. Die meisten Klagen über die „Verspargelung“ betreffen den allgemeinen Anblick, die Geräusche und den Schattenwurf. Manchmal wird auch die Bewegung der Windräder als beunruhigend beschrieben.
Zumindest für den allgemeinen Anblick und die Beunruhigung kann man sagen, dass dies Gewohnheitssache ist. Wer den Ausblick auf eine Autobahn oder eine Hauptstraße in der Stadt hat, sieht sicherlich mehr Bewegung als das Drehen von Windrädern. Auch an die großen, hässlichen, Hysterie auslösenden Felder, auf denen die Windräder heute stehen, haben wir uns irgendwann im vorigen Jahrhundert gewöhnt. Und für Geräusche und Schattenwurf gibt es recht strenge Regeln, zum Beispiel darf ein Haus höchstens eine halbe Stunde am Tag von Schatten getroffen werden.

Unbestreitbarer Vorteil der Windräder ist ihr geringer physischer Platzverbrauch. Egal, wie dominierend sie optisch sind, der Einfluss auf die Landwirtschaft ist gering. Hier liegt auch eine große Chance. Es existiert eine Studie zu sogenannten Regenerativzonen, in denen hauptsächlich Energie erzeugt wird. Die geeignetsten Standorte sind im Nordosten Deutschlands. Hier könnte durch eine durchgehende Bebauung durch Windräder, kombiniert mit Biomasse, einen Großteil des benötigten Stromes erzeugt werden. Die geringe und weiter abnehmende Bevölkerungsdichte würde dies sogar positiv beeinflussen, und die weiter dort lebenden Menschen hätten Arbeitsplätze. Verbleibende Störungen der meist schon an Windräder gewöhnten Bewohner könnten durch eine Gewinnbeteiligung gemindert werden. Wie eine Studie gezeigt hat, hängt nämlich das Ausmaß der Störung hauptsächlich davon ab, in wessen Taschen der Gewinn landet. Wer für jede Drehung eines Windrades Geld bekommt, scheint immun gegen die von der Drehung ausgehende Nervosität zu sein.

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Pumpspeicherkraftwerk – was ist das?

nature | 9. September 2011 | Keine Kommentare

Strom und andere Energien benötigen wir alle, aber die Herstellung oder Gewinnung von Energie ist ein Themenkomplex, der ständig neu diskutiert wird. Es wird immer wichtiger Energien aller Art auf unterschiedliche Weise zu gewinnen – der so genannte Energie-Mix -, damit Abhängigkeiten von wenigen Energieformen vermieden werden und die regenerativen Energien weiter an Bedeutung zunehmen.
Das Pumpspeicherkraftwerk spielt hierbei durchaus eine Rolle. Es besteht aus zwei Wasserreservoirs in unterschiedlichen Höhen. Ein Reservoir – entweder ein natürlicher See oder ein künstlich angelegtes Becken – liegt dabei wesentlich höher als das zweite. Beide sind durch große Wasserleitungen verbunden, in denen sich Turbinen zur Stromerzeugung befinden. In Zeiten niedriger Strompreise und geringen Stromverbrauchs wird mit elektrischen Pumpen Wasser in das obere Becken gepumpt. Dieses Wasser dient nun dazu in Spitzenzeiten, wenn also viel Strom benötigt wird, Elektrizität zu erzeugen, indem es durch die Leitungen in das untere Reservoir fließt. Hierbei strömt es durch die Turbinen und es wird Strom erzeugt.

Der Aufwand für diese Art der Stromgewinnung ist relativ gering und die Energie kann sehr schnell und bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden. Ist der hohe Strombedarf vorbei, wird das Wasser sofort wieder gestoppt. Aus diesem Grund dienen Pumpspeicherkraftwerke in den meisten Fällen nicht einer kontinuierlichen Grundversorgung mit Energie, sondern sie fangen Spitzenzeiten ab. Im Gegensatz etwa zu Kernkraftwerken, denen ein ständiger Wechsel der Ausgangsleistung schadet – sie sollten stets mit derselben Leistung gefahren werden – ist ein Pumpspeicherkraftwerk auf häufig wechselnde Leistungen eingestellt.
Der Bau dieser Kraftwerke ist mit einem hohen energetischen und baulichen Einsatz verbunden, es sei denn, natürliche Wasservorkommen in unterschiedlichen Höhen können genutzt werden. Deshalb findet man sie häufig in gebirgigen Regionen. Österreich und die Schweiz nutzen Pumpspeicherkraftwerke in größerem Umfang und auch in Skandinavien nimmt ihre Zahl zu.
Der ökologische Wert der Kraftwerke hängt davon ab, mit welcher Art Strom das Wasser ins höhere Reservoir gepumpt wird, denn diese Energie muss zunächst aus einem anderen Kraftwerk kommen. Bei Kernkraftwerken oder bei fossilen Brennstoffen steht immer die Frage nach den Umweltaspekten im Raum. Dennoch sind Pumpspeicherkraftwerke als “Auffangkraftwerke” für Spitzenzeiten eine Methode, die mit relativ wenig Aufwand auskommt.

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Energiekehrtwende zum Greifen nah!

nature | 9. September 2011 | Keine Kommentare
Längst ist es schon kein Geheimnis mehr, das Reservoir an fossilen Energiequellen wie Kohle, Erdöl oder Erdgas ist endlich. Wie gefährlich und vom Menschen nicht beherrschbar Energie aus Atomkraftwerken sein kann, haben auf erschreckende und traurige Art und Weise die jüngsten Ereignisse in Fukoshima gezeigt. Die Zeit des Umdenkens in Sachen Energie ist da und sie hat schon längst begonnen. Es scheint auch allerhöchste Zeit, denn der weltweite Bedarf an Energie steigt stetig an und wäre nur noch für einen begrenzten Zeitraum über fossile Energiequellen zu decken.

Die Energiequellen der Zukunft, darüber besteht mittlerweile kaum ein Zweifel, heißen Sonne, Wasser, Wind oder auch Erdwärme. Eine weitere, als „energetisches Potenzial“ bezeichnete erneuerbare Energiequelle, ist die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnene Biomasse.Lange Zeit wurden die Ideen für alternative Energiequellen mehr als nur belächelt. Jemand, der sich gegen Atomkraft aussprach, galt als unverbesserlicher Pessimist. Wer gar von Energie aus Windkraft sprach, machte sich oft zum Gespött seines Umfeldes. Heute hat sich diese Denkweise zum Teil dramatisch verändert. Insbesondere die Angst vor der Atomkraft hat sich seit den Ereignissen in Japan massiv verschärft und dazu geführt, dass immer mehr Menschen sich Gedanken machen um erneuerbare Energien. Angeheizt wird diese Entwicklung durch die zurzeit sehr hohen Energiekosten für Öl, Kohle und Erdgas. In den letzten Jahren hat sich beispielsweise die Anzahl der Hausdächer, die mit Solarzellen ausgestattet sind um ein vielfaches gesteigert. Windkraftanlagen schossen in den letzten Jahren wie Pilze aus dem Boden.Die Geschichte der regenerativen Energien zeigt, dass das Interesse an ihr in vielen Fällen parallel mit dem Ölpreis fällt. Liegt der Ölpreis wie beispielsweise in den achtziger Jahren am Boden, so tendiert oft auch die Nachfrage nach erneuerbaren Energien gen null.

Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, dass die Kehrtwende der deutschen Bundesregierung bei der Energiepolitik eine sehr wichtige Rolle für die Weiterentwicklung der regenerativen Energiequellen in der Welt sein kann. Viele Nationen nämlich, die diese Kehrtwende noch nicht vollziehen, werden den Prozess in Deutschland beobachten und bei positiver Entwicklung dieser Umorientierung möglicherweise nachziehen.
Vielleicht werden die Geschichtsbücher irgendwann einmal rückblickend feststellen, dass die Katastrophe von Fukoshima letztlich der Auslöser für eine weltweite und heilbringende Wende in der Frage der Energieerzeugung geworden ist, eigentlich ein schöner Gedanke.

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Photovoltaik – von der Spinnerei zur Alternative

nature | 9. September 2011 | Keine Kommentare

Vor zwanzig Jahren noch wurde jedes Photovoltaikmodul staunend betrachtet. Die allermeisten Menschen hatten noch nie etwas von diesem glänzenden Ding gehört, dass einfach nur herumlag und die Strahlen der Sonne in elektrischen Strom verwandelte. Nur was für Ökospinner, dachten die meisten Menschen. Die Zukunft der Energiegewinnung, dachten ein paar andere. Wie meist liegt die Wirklichkeit irgendwo dazwischen. Auf jeden Fall war die Kraft der Sonne mit dieser Methode nur unter immensen Kosten einzufangen. Das erste ernsthafte Projekt war das 1000-Dächer-Programm aus dem Jahr 1990. Dieses lief zwei Jahre später aus und hinterließ eine Förderlücke, die erst 1999 geschlossen werden sollte. Viel verschenkte Zeit. Der nächste Schritt war das 100.000-Dächer-Programm, das auf eine installierte Leistung von 300 MW abzielte. Als dieser Wert erreicht wurde, passte die Regierung das Erneuerbare Energien Gesetz an.

Das EEG ist weltweit Vorbild für Energiegesetze. In Deutschland hat es den Ausbau regenerativer Energien immens voran gebracht. Während der Strompreis stetig steigt, haben sich die Förderhöhen der Photovoltaik seit Bestehen des angepassten Gesetzes 2004 halbiert. Voraussichtlich 2013 wird die Vergütung von Strom aus eigenen Photovoltaikanlagen geringer sein als der Strompreis für Privatkunden. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass Photovoltaik billiger geworden ist als die Steckdose.

Das gesamte EEG schafft heute etwa 350.000 Arbeitsplätze. Insbesondere lokale Handwerker profitieren dabei von der Installation und Wartung von Photovoltaikanlagen. Doch es ist nicht alles Sonnenschein. Insbesondere chinesische Hersteller von Solaranlagen machen den deutschen Produzenten starke Konkurrenz. Die deutschen Hersteller haben daher in der letzten Zeit oft Verluste eingefahren und begonnen, ihre Produktion ins Ausland zu verlagern.Auf jeden Fall hat die Förderung des EEG zu einem großen Ausbau sowohl der Dachanlagen als auch der Freiflächenanlagen geführt. Etwa zwei Prozent des Stromes werden derzeit durch Photovoltaik erzeugt. Wie weit diese Zahl gesteigert werden kann, hängt von vielen Faktoren wie der Integration in die Bausubstanz und die weitere Verbesserung der Effizienz und des Preises insbesondere der biegsamen Dünnschichtmodule ab. Aber auch die organische Photovoltaik hat großes Potential. Die Beimengung in Farben könnte komplett neue Anwendungen eröffnen. Vor allem in Afrika könnte billige Photovoltaik die bedeutendste Energiequelle abseits der Bevölkerungszentren und der Energienetze werden.

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Energiewandel – zurück in die Vergangenheit

nature | 9. September 2011 | Keine Kommentare
Seit ihrem Bestehen war die Menschheit hungrig auf Energie. Zuerst wurde dieser Energiebedarf durch den Menschen selbst gedeckt, zum Beispiel in Tritträdern, in die wir heute nur noch unsere Hamster stecken. Als menschliche Sklaven zu teuer wurden, wurden große Tiere zum Energielieferanten. Später stiegen die Menschen teilweise um auf Wasserkraft und Wind. Doch die große Revolution der Energie brach erst vor etwa 200 Jahren an. Dampfmaschinen nutzen zum ersten Mal in großem Maßstab gespeicherte Energie und konnten auf vergleichsweise geringem Raum eine große Kraft entfalten. Die zweite Revolution der Energie brach an, als Elektrizität und Benzin große Energiemengen immer und überall zur Verfügung stellten.

Doch das Zeitalter des verschwenderischen Umganges mit Öl währte gerade ein einziges Jahrhundert. Öl wird nie mehr billiger werden, ganz im Gegenteil. Kohle und Gas sind im Angesicht des Klimawandels keine Alternative. Woher also kommt in Zukunft die Energie für den rasant wachsenden Bedarf?Kurioserweise könnte man sagen, das Motto der Zukunft lautet „zurück in die Vergangenheit“. Zurück zu Sonne, Wasser und Wind, aber auch zurück zum Tier und zu den Pflanzen.
Wasserkraft wird einen wichtigen Beitrag leisten, aber Flüsse und Seen allein werden nicht ausreichen. Auch mit Gezeiten- und Wellenkraftwerken kann nur ein kleiner Teil der benötigten Energie erzeugt werden. Gleiches gilt für den Wind. Eine Erzeugung nur durch Wind würde fast die gesamte Erdoberfläche mit Windrädern bedecken. Biogas kann auch nur einen kleinen Teil decken und Geothermie ebenso. Und all dies kann keinen flüssigen, energetisch hochkonzentrierten Energieträger wie Benzin erschaffen.
Sicher ist nur: Die Energieerzeugung wird sich deutlich diversifizieren, an die Stelle von zwei oder drei großen Quellen müssen ein Dutzend kleine treten. Energierückgewinnung im Gebäudebau, Solarzellen an Außenwänden und klimaangepasste Bauweise werden den Bedarf senken. Gleiches gilt für effektivere Motoren und eine weniger mobilitätszentrierte Lebensweise. Stromerzeugung durch Piezoelemente in Straßen und Fußböden, so dass jeder Schritt einen winzigen Stromfluss erzeugt? Das ist schon in der Probephase. Kleinwasserkraftwerke, die 20 Jahre lang keine Wartung brauchen? Auch hier gibt es Prototypen. Aber was auch immer kommt, es wird unser aller Leben verändern – und nicht billig sein. Für einen billigen Wandel haben wir nämlich ein Vierteljahrhundert zu spät angefangen.
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