Die kalte Sonne – warum die Klimakatastrophe nicht stattfindet

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1 Die kalte Sonne – warum die Klimakatastrophe nicht stattfindet
Prof. Dr. Fritz Vahrenholt AKE-Frühjahrssitzung 19. April 2012 Bad Honnef

2 2011 war zumindest in UK und Norddeutschland überdurchschnittlich
Nach überdurchschnittlichen Windjahren in NWE in 2007 & 2008, war insbesondere 2010 ein unterdurchschnittliches Jahr 2011 war zumindest in UK und Norddeutschland überdurchschnittlich überdurchschnittlich vs. langfristiges Mittel* 2011 2007 unterdurchschnittlich vs. langfristiges Mittel 2008 2009 2010 Seite 2 * NCEP Daten 2010: grün > 100%, rot < 100% vs. 30-Jahresdurchschnitt

3 Ein Grund für diese jährlichen Windenergie-ertragsschwankungen ist die Nordatlantische Oszillation
60-Jahre Trendanalyse des NAO Indizes im Vergleich zum AEP Indize* in Nord- und Südeuropa 115% 1,5 110% 1,0 105% 0,5 AEP Index [5 Jahre fortlaufender Durchschnitt] NAO Index [5 Jahre fortlaufender Durchschnitt] 100% 0,0 95% -0,5 90% -1,0 NCEP AEP Index DE NCEP AEP Index ES NAO Index 85% -1,5 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 *) Transfer function of wind speed index to AEP index based on a typical 2MW-90m rotor WTG Bei einem negativen NAO Indize waren die Windverhältnisse im Süden stark und Norden schwach Der Zusammenhang verhält sich bei einem positiven NAO Index umgekehrt; allerdings bei geringeren Abschlägen im Süden * AEP = average energy production = durchschnittliche Windenergieproduktion; Analyse basiert auf einer typischen 2MW-90m Rotordurchmesser Windturbinenanlage

4 Es ist jedoch seit 1998 ein Erwärmungsstop eingetreten
Temperaturanomalie in Grad Celsius vom Mittelwert des Zeitraums von 1961 bis 1990

5 Besteht ein Zusammenhang mit der parallelen Entwicklung der Temperatur, des CO2 und der Sonnenaktivität? Sowohl CO2 als auch die solare Aktivität sind im industriellen Zeitalter seit stark angestiegen. Temperatur Sonne CO2

6 Wirksamkeit der verschiedenen Klimafaktoren laut IPCC-Modell
CO2 wird vom IPCC mit W/m2 als überaus wirksam angesehen Die Sonne spielt mit 0,12 W/m2 laut IPCC fast keine Rolle für das Klimageschehen

7 Selbstverständlich hat CO2 einen Einfluss, nur die Stärke ist umstritten
ohne Verstärkungseffekt IPCC AR4 Bericht

8 Der „hockey stick“ – Symbol für die Bedrohung durch den Klimaschutz

9 Über einen Zeitraum von zweitausend Jahren lässt sich eine natürliche Zyklik erkennen

10 Auch in Tibet gab es in der Vergangenheit starke Schwankungen in der Temperatur
Prognose Temperaturrekonstruktion und -prognose für das zentral-östliche tibetanische Plateau 2006 500 v. Chr. n. Chr. 2200 Y. Liu et al. 2011

11 Eintritt historischer Ereignisse korreliert sehr gut mit der Stärke der Sonnenzyklen
Nächstes Suess/de Vries Minimum letztes Suess/de Vries Minimum Hot sun Cool sun Abdussamatov 2010

12 Der aktuelle 24. Sonnenzyklus ist relativ schwach
23 Der aktuelle 24. Sonnenzyklus ist relativ schwach 24? 25? 4 5 6 23. 24. Sonnenzyklus „24“ begann mit starker Verspätung im Januar 2008, war dann längere Zeit inaktiv und erreichte merklich zunehmende Aktivität kurz im Dezember 2009 Verlängerte Zyklenlängen waren in der Vergangenheit oft mit geringen Sonnenfleckenzahlen bzw. verringerter Strahlung verbunden

13 Die solaren Schwankungen unterliegen einem 11-Jahres-Zyklus
Sonnenflecken 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Schwankungsbreite: Total Solar Irradiance nur etwa 0,1% von einigen % bis zu 70% UV Kosmische Strahlung bis zu 10% 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Gray et al 2010

14 Das Sonnenmagnetfeld beeinflusst die Intensität kosmischer Strahlung, die wiederum für die Wolkenbildung verantwortlich ist Starke Sonnenaktivität geht einher mit einem starken Sonnenmagnetfeld. Je stärker das Magnetfeld der Sonne, desto stärker wird die Erde vom kosmischen Strahlenfluss abgeschirmt. Die kosmischen Strahlen tragen als Kondensationskeime zur Bildung von tiefen Wolken bei (maximale Höhe 3km). Je weniger Kondensationskeime, desto weniger tiefe, das Sonnenlicht abschirmende Wolken, desto wärmer die Temperaturen auf der Erde. * kosmische Strahlung: Protonen, Elektronen und ionisierte Atome aus explodierenden Sternen 14

15 Etwa seit dem Jahre 1900 hat die kosmische Strahlung tendenziell abgenommen

16 Sonnenaktivität und Bildung von „tiefen“ Wolken verhalten sich synchron
Synchrone Entwicklung der niedrigen Wolkenbedeckung und der kosmischen Strahlung 1980 bis 2003 Tiefe Wolken sind für etwa die Hälfte der Rückstrahlung in den Weltraum der auf die Erde auftreffenden Sonnenenergie verantwortlich.* Veränderungen in der tiefen Wolkenbedeckung können daher zu merklichen Klimaänderungen führen. Marsh & Svensmark 2003 * L'Ecuyer & Jiang 2010

17 Entwicklung der kosmischen Strahlung und globalen Temperatur seit 1965
Kiel Neutronen Monitor

18 Abrupte Änderung der Oberflächentemperatur im nördlichen Pazifischen Ozean durch die Pazifische Dekaden Oszillation

19 Synchronität zwischen Temperatur und Pazifisch Dekadischer Oszillation

20 Die Erwärmungsrate der vergangenen 25 Jahre war historisch keineswegs außergewöhnlich
Die globale Durchschnittstemperatur ist in den letzten 150 Jahren seit Ende der Kleinen Eiszeit um 0,8°C angestiegen. Während der Perioden , und hat es Temperaturanstiege einer ähnlichen Größenordnung gegeben (0,15-0,16°C/Dekade), die statistisch nicht voneinander unterscheidbar sind.* * Phil Jones in einem BBC Interview im Februar 2010

21 IPCC-Prognose unterschätzt den Einfluss natürlicher Faktoren und überzeichnet dadurch den Temperaturanstieg

22 Setzt sich diese Sichtweise durch, wird der angeschlagene Prozess für ein weltweites Klimaabkommen weiter geschwächt Rest der Welt (200+): 15,9% keine maßgeblichen Anstrengungen: 85,7% Hauptentwicklungsländer: 10,7% RU, JP, CA: 10,6% EU, AU, NZ: 14,3% Indien: 5,3% USA: 17,8% China: 25,4%

23 Vor diesem Hintergrund ist der überhastete Umbau der deutschen Energieversorgung in Frage zu stellen, … EE Ausbauziel gemäß Energiekonzept der Bundesregierung in TWh überaus ambitionierte Kernpunkte des Energiekonzepts 640 130 510 160 350 550 285 65 80% Strom-erzeugungsanteil + > 300% 90 Strom-erzeugung Effizienz-gewinne Strom-nachfrage deutsche Importe deutsche Erzeugung Nicht Erneuerbare Erzeugung Erneuerbare EnergienErneuerbare Energien 2008 2050 Quelle: Bundesregierung

24 …, insbesondere der massive Zubau von Photovoltaik bis 2020
40 …, insbesondere der massive Zubau von Photovoltaik bis 2020 Großteil des Zubaus von EE soll bis 2020 erfolgen Quelle: Erneuerbare Energien Kapazitäten gemäß Tabelle A I-11, Szenario II A, Energieszenarien EWI, GWS, Prognos

25 Quelle: Mittelfristprognose der ÜNBM; BMU
Da dadurch zum einen enorme direkte Kosten durch die Förderung von Erneuerbaren Energien entstehen und … [ Ct / KWh ] Durchschnittliche EEG-Vergütung für Anlagenbetreiber in 2012 Entwicklung der EEG-Umlage seit 2003 [ Ct / KWh ] max massive Anstieg der EEG-Umlage durch PV-Zubau + 7,5 GW min + 7,5 GW Großhandelsstrompreis an der Strombörse + 3,8 GW + 1,3 GW e Quelle: Mittelfristprognose der ÜNBM; BMU

26 ... zum anderen indirekte Kosten durch die Integration ihrer volatilen Erzeugung in den Strommarkt
€/MWh MW 50.000 40.000 30.000 20.000 Neben der Notwendigkeit der Vorhaltung von Back-Up Kapazitäten und der Entwertung bereits investierten Kapitals …wird in Starkwind- und Schwachlastzeiten sogar für die Abnahme von Strom gezahlt. Hinzu kommen Netz- und Speicherausbaukosten, die den Erneuerbaren zugerechnet werden müssten 10.000 1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 erste Januarwoche 2012 Preise Spotmarkt in €/MWh Windeinspeisung Deutschland in MW Netzlast Deutschland in MW Starke Windeinspeisung bei schwacher Nachfrage führt zu negativen Preisen * konventionelle Kraftwerke laufen weniger Volllaststunden und können ihren Kapitaldienst nicht in erwarteter Weise leisten.

27 Pumpspeicherkraftwerke sind mit unter 10 Ct/KWh die erste Wahl bei der Stromspeicherung, aber schwer realisierbar Nickel-Metallhydrid-Akkumulator Polymermembran-Brennstoffzelle Schwungrad [Ct / KWh]* Lithium-Ionen-Akkumulator Elektrolyse/Methanisierung/Rückverstromung GuD Druckluftspeicher (adiabat) Natrium-Schwefel-Akkumulator Druckluftspeicher Redox-Flow Blei-Akkumulator Pumpspeicher Effizienz in % * Laufzeit 20 Jahre; Lade- und Entladezyklus 1 Tag

28 Bisher sind 214 von km neuer Übertragungsnetze, die die dena empfiehlt, realisiert Netzausbaubedarf entsprechend DENA I und II Erforderlicher Leitungsausbau (in km) 3.600 4.450 3.600 636 214* 760 Bisher realisiert Verbleibender Bedarf nach DENA IBedarf nach DENA I Zusätzlicher Bedarf nach DENA II DENA I + II 36 km /Jahr 160 km /Jahr 720 km /Jahr 2005 2011 2015 2020 Zeit Um 3600 km Höchstspannungsleitung zu bauen, müssen Masten aufgestellt werden. Seit 2005 wurden rund 35 km Netz pro Jahr ausgebaut. In den kommenden neun Jahren müssen rund 470 km/Jahr realisiert werden. * Quelle: BNetzA, Monitoringbericht 2011

29 Schlussfolgerung Die Sonne gibt uns Zeit das Energiesystem auf vernünftige Weise umzubauen Deshalb brauchen wir keine überhastete, von Angst getriebene Energiepolitik (Bioethanol aus Weizen, Biogas aus Mais, Wald opfern für Wind oder PV) Leitlinien sollten daher sein: Erneuerbare Energien werden wichtigster Pfeiler der Stromversorgung (50% in 2050); 80 bis 100% führt zu nicht nachhaltigen Ergebnissen (Umwelt, Wirtschaftsstandort, soziale Belastung) Anerkennung, dass hocheffiziente und flexible konventionelle Kraftwerke auch in den nächsten Jahrzehnten noch einen unverzichtbaren Beitrag zur Stromversorgung leisten müssen zügiger und vernünftiger Ausbau von Netzen und Speichern Einbeziehung der europäischen Perspektive in die Energiepolitik

30 Danke für Ihre Aufmerksamkeit !

31 IPCC-Modelle

32 Die Aktivität der Sonne ist augenblicklich sehr schwach, obwohl der Zyklus kurz vor seinem Maximum steht 19. Juli 2000 10. April 2012 Quelle: