Elektrische Energie Ursache oder Lösung des Klimaproblems? Prof. Dr. Harald Lesch. LMU & HfPh

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1 Elektrische Energie Ursache oder Lösung des Klimaproblems? Prof. Dr. Harald Lesch LMU & HfPh

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4 Energieformen und Energieumwandlung 4/118

5 Energieerhaltung 5/118

6 Der Satz von der Erhaltung der Energie verbindet alle Teilgebiete der Physik A b w ä r m e by Wolfgang Funk 1997; die Cliparts stammen aus der Sammlung von Microsoft Office für Schüler, Studierende und Lehrkräfte

7 Der Wandlungsweg fossiler und erneuerbarer Energien Verbrennung fossiler Energieträger liefert Wärme Kraftwerk mit Dampfturbine liefert mechanische Energie 300 Mio Jahre sofort Generator Elektr. Energie Solargenerator Fossile Energieträger Kohle Erdöl und Erdgas entstehen Fusionsreaktor Sonne liefert Strahlungsenergie

8 Quelle:

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10 Klimawandel und Energiewende Erwärmung der Erdoberfläche Erwärmung der Meere: Meeresspiegelanstieg, Strömungsveränderungen Abschmelzen der Polkappen Gletscherschmelze extreme Wetterlagen: Wirbelstürme, Regenfälle, Überschwemmungen Expansion der Wüsten Fotos: Eisscholle Steffi Pelz, Schelfeis: Gabi Huckelmann, Sturm: tutto62, Regen: Ute Bibow, Verwüstung: Robson, Überschwemmung USA 2005: Michael Zschiesche, UfU 10/118

11 Klimawandel und Energiewende Quelle: Umwelt-Prognose-Institut (UIP) /118

12 Überblick zu Eneuerbaren Energien (EE) Quelle: Michael Scharp, IZT 12/118

13 Energieproduktion hat weitere spürbare Auswirkungen auf die Umwelt: Jede Stufe des Energieversorgungssystems (vom Anlagenbau bis zur Energiekonvertierung) hat Konsequenzen für die Umwelt Energieproduktion setzt primäre und sekundäre Luftschadstoffe frei. Stromproduktion benötigt große Mengen von Kühlwasser Die Energiebereitstellung hat einen großen Flächenbedarf.

14 Mineralöl wichtigster konventioneller Energieträger; Transport und Stromproduktion, Reserven: einige Dekaden Kohle zweitwichtigster konventioneller Energieträger; wichtigster für die Stromproduktion; über 50% der Produktion: USA & China; Reserven: für Jahrzehnte; Umweltauswirkungen verhindern vollständige Nutzung Erdgas drittwichtigster konventioneller Energieträger; Haushaltsektor, Stromproduktion, (Transport); Reserven breiter verteilt als Mineralöl, umweltfreundlich; Reserven: einige Dekaden Kernenergie wichtiger Energieträger; Wiederverwendung von Brennelementen erweitert die Reserven/Produktion für tausende von Jahren; ernsthafte Sicherheitsrisiken: Abfallentsorgung, Ziel für Terroristen u.a.

15 Veränderungen der natürlichen Rahmenbedingungen des Ökosystems Erde durch menschliche Aktivitäten im 20. Jahrhundert Anstieg der Konzentration Von Treibhausgasen /118

16 Land Use Change Atm CO 2 Mil0001 control Land-use change induced transfer of C from the land biosphere to the ocean and the atmosphere: best guess land-use change run: 7.5 PgC (3.5 ppm) in the period Pongratz 2008/ /118

17 Klimawandel: Kritische Phänomene 17/118

18 Die Auswirkungen des Klimawandels in Europa sind spürbar und wissenschaftlich bestätigt Rückgang der Gletscher Höhere Baumgrenzen Geänderte Wachstumsperioden von Pflanzen ca Datensätze über Pflanzen-Klima-Beziehungen (phänologische Studien) sind aus Europa

19 Die Auswirkungen des Klimawandels in Europa sind spürbar und wissenschaftlich bestätigt Hitzewelle in Europa hitzebedingte Todesfälle Daten aus der Schweiz: Current climate Simulated climate A Sommertemperatur ( o C) Sommer 2003 Adapted from Schärer et al. 2004

20 Wie wissen wir, dass die Änderungen durch den Klimawandel bedingt sind? Beobachtungen passen zur Erwärmungshypothese. (> 80% der Datensätze konsistent mit Erwärmungshypothese) Räumliche Übereinstimmung zwischen Änderungen und Temperaturzunahme. Computersimulationen zeigen, dass der Temperaturanstieg zwischen 1971 und 2000 nachvollziehbar ist, wenn der Einfluss von Treibhausgasemissionen berücksichtigt wird.

21 Klimawandel wird sich nicht gleichmäßig auf alle Regionen auswirken Nordeuropa Zunehmendes Waldwachstum (nur in der ersten Periode?) Südeuropa Zunehmende Häufigkeit der Waldbrände Zunahme der Wasserverfügbarkeit (bis 2070er ca. 1/5) Abnahme der Wasserverfügbarkeit (bis 2070er ca. 1/3) Zunehmender Feldfruchtertrag (nur in der ersten Periode) Abnehmender Feldfruchtertrag Del T (2070s) B1:1-4 A2:

22 Einige Auswirkungen werden fast alle europäischen Regionen treffen Abnehmender Sommerniederschlag und zunehmende Wasserknappheit (Mittel-, Süd-, teilweise Nordeuropa) Zunehmende Häufigkeit von Hitzewellen (Mittel- & Südeuropa) Zunehmende Winterhochwasserereignisse & Flash Floods (überall)

23 Einige Auswirkungen werden fast alle europäischen Regionen treffen Küstengebiete: Zunehmende Küstenüberflutungen & Stranderosion (wegen Meerspiegelerhöhung) (Rückgang der Strände: > m pro Jahr) Zunehmende Bedrohung von Pflanzen- und Tierarten (europaweite Bewertung, bis 2080er: 20-50% der Pflanzenarten werden betroffen sein: d.h % Verlust ihres Lebensraums) (Thuiller et al., 2005) Berggebiete: Rückgang der Gletscher (bis 2050: 30-70% Volumenreduzierung) Rückgang der Schneedecke & des Wintertourismus Bedrohung der Pflanzenarten (bis 2080er: Bedrohung bis 60% der Arten in südeuropäischen Gebirgen)

24 Klimawandel hat ökonomische Konsequenzen Reduziertes Wasserkraftpotential bis 2070er: (Europa: -6%, Mediterranes Gebiet:-20 bis -50%) Aussterbender Wintertourismus im Norden Verschiebung des Sommertourismus im Süden - jahreszeitlich & geographisch Änderung des Wärmebedarfs & Kühlungsbedarfs (Mediterranes Gebiet bis 2050: Wärmebedarf 2-3 Wochen weniger / Jahr; Kühlungsbedarf: 2-5 Wochen mehr / Jahr)

25 Es ist notwendig, mit Anpassungen zu beginnen Globaler Temperaturanstieg ( o C) (Bezogen auf ) Temperaturansteig wenn Jahr 2000 Treibhausgaskonzentrationen konstant bleiben Quelle: IPCC Working Group I Bericht (Oktober, 2007)

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27 Erneuerbare Energien (EE) 27/118

28 EE und Klimaschutz 28/118

29 EE und Klimaschutz 29/118

30 EE und Klimaschutz 30/118

31 EE und Klimaschutz 31/118

32 EE und Klimaschutz 32/118

33 Klimawandel und Energiewende Nur wenn es bis 2020 gelingt, eine Trendwende in der Emissionsentwicklung herbeizuführen (die technisch möglich ist), lassen sich die Folgen des Klimawandels begrenzen. Eine radikale Energiewende ist dafür notwendig. Die Energiewende muss drei Komponenten umfassen: Energieeffizienz, Erneuerbare Energien und Energiesparen. Insbesondere die Industrieländer als Hauptverursacher sind aufgefordert zu handeln, um einen Temperaturanstieg über den kritischen Wert von 2 C zu verhindern. Um das zu erreichen, müssen sie ihre Emissionen bis 2050 um 80 % reduzieren, denn die Treibhausgase bleiben über Jahre in der Atmosphäre und bauen sich nur sehr langsam ab. Ein Drittel der CO2-Emissionen ist nach 100 Jahren weiter wirksam, nach 1000 Jahren ist es immer noch ein Fünftel. Aber auch die Schwellen- und sogenannten Entwicklungsländer müssen ihre Energieversorgung mit Unterstützung der Industrieländer umstellen. 33/118

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