Erneuerbare Energien

Welchen Beitrag können die erneuerbaren Energien zur globalen Energieversorgung leisten? Ziel dieser Vorlesung ist es, ausgehend vom gegenwärtigen Stand das zukünftige Potential aufzuzeigen. Bei der Diskussion von Meilensteinen für die zeitliche Entwicklung werden häufig folgende Jahre diskutiert:

Wenn in den folgenden Kapiteln die erneuerbaren Energien sequentiell besprochen werden, sind jeweils folgende Fragen zu beantworten.

Bei der Diskussion anthropogener CO₂-Emissionen ist es nützlich, sich den globalen Kohlenstoffkreislauf und die in den verschiedenen Reservoirs gespeicherten Mengen vor Augen zu stellen. Wie im Kapitel 2 gezeigt, beträgt die gesamte zusätzliche CO₂-Freisetzung durch zivilisatorische Aktivitäten ca. 8 Gt Kohlenstoff pro Jahr; davon stammen ca. 6 Gt aus der Nutzung fossiler Brennstoffe und ca. 2 Gt aus nicht nachhaltiger Verbrennung von Biomasse, d.h. z.B. Abholzung von Wäldern (ohne / mit energetischer Nutzung) ohne gleichzeitige Sicherstellung der Regeneration. Dazu kommt ein natürlicher Fluss von 60 Gt C / a aus der Verwesung von terrestrischer Biomasse und ein Fluss von 100 Gt C / a aus den Ozeanen. Diesem Total von 168 Gt C / a stehen die photosynthetische Bindung auf dem Land von ca. 60 Gt C / a und ein Fluss in die Ozeane von 104 Gt C / a gegenüber. Die verbleibende Differenz von ca. 4 Gt C / a führt zu einem jährlichen Anstieg der atmosphärischen CO₂-Konzentration urn 1.4 – 1.8 ppm (vgl. Abschnitt 8.4).

Einteilungen:

Die Nutzung der Windenergie für mechanische Antriebe ist eine alte Technik; in Persien wurde eine Windmühle aus dem Jahre 200 v.Chr. gefunden.

Vorschläge zur Meereswärmenutzung weisen hin auf den Temperaturunterschied zwischen der Meeresoberfläche (in den Tropen 26 °C) und der Tiefsee (5 °C). Prinzipiell könnte also eine Wärmekraftmaschine dem Oberflächenwasser Wärme entziehen und ihre Abwärme an die Tiefsee abgeben, wenn auch mit einem sehr kleinen Carnot-Wirkungsgrad.

Eigenschaften von Wasserstoff als Energieträger:

Ökonomlsche Kriterien, insbesondere die Energie-Gestehungskosten, beeinflussen wesentlich die Chancen der Markteinführung von Technologien zur Nutzung der erneuerbaren Energien. Energiedienstleistungen sind, gemessen an ihrem Wert im Vergleich zu anderen Dienstleistungen, ausserordentlich billig. Der Grund liegt bekanntlich darin, dass Erzeuger und Verbraucher die durch die Energienutzung verursachten Kosten nur teilweise tragen. Eine Internalisierung dieser externen Kosten besitzt nur dann eine Chance der Realisierung, wenn es gelingt, diese Konsequenzen zu quantifizieren und zu monetarisieren.

In dem Masse, als sich die Evidenz für eine globale, anthropogen verursachte Klimaveränderung verdichtet, wird das Ziel der Entwicklung eines nachhaltigen Energieversorgungssystems an Bedeutung gewinnen. Allgemein ist heute akzeptiert, dass Nachhaltigkeit die drei Dimensionen der Ökologie, Ökonomie und Soziologie umfasst. Diese Aspekte sind auch bei den Lösungsansätzen für den Themenkreis ‘Energie und Nachhaltigkeit’ zu berucksichtigen.