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

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

3 Seite 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 > 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 * ) Transfer function of wind speed index to AEP index based on a typical 2MW-90m rotor WTG 85% 90% 95% 100% 105% 110% 115% AEP Index [5 Jahre fortlaufender Durchschnitt] -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 NAO Index [5 Jahre fortlaufender Durchschnitt] NCEP AEP Index DENCEP AEP Index ESNAO Index * AEP = average energy production = durchschnittliche Windenergieproduktion; Analyse basiert auf einer typischen 2MW-90m Rotordurchmesser Windturbinenanlage

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

5 Seite 5 Besteht ein Zusammenhang mit der parallelen Entwicklung der Temperatur, des CO 2 und der Sonnenaktivität? CO 2 Sonne >Sowohl CO 2 als auch die solare Aktivität sind im industriellen Zeitalter seit 1850 stark angestiegen. Temperatur

6 Seite 6 >CO 2 wird vom IPCC mit 1.66 W/m 2 als überaus wirksam angesehen >Die Sonne spielt mit 0,12 W/m 2 laut IPCC fast keine Rolle für das Klimageschehen Wirksamkeit der verschiedenen Klimafaktoren laut IPCC- Modell

7 Seite 7 Selbstverständlich hat CO 2 einen Einfluss, nur die Stärke ist umstritten IPCC AR4 Bericht ohne Verstärkungseffekt

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

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

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

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

12 Seite 12 Der aktuelle 24. Sonnenzyklus ist relativ schwach >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 ? 25?

13 Seite 13 Die solaren Schwankungen unterliegen einem 11-Jahres- Zyklus Sonnenflecken Total Solar Irradiance UV Kosmische Strahlung nur etwa 0,1% bis zu 10% von einigen % bis zu 70% Gray et al Schwankungsbreite:

14 Seite 14 * kosmische Strahlung: Protonen, Elektronen und ionisierte Atome aus explodierenden Sternen 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.

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

16 Seite 16 Synchrone Entwicklung der niedrigen Wolkenbedeckung und der kosmischen Strahlung 1980 bis 2003 Sonnenaktivität und Bildung von tiefen Wolken verhalten sich synchron Marsh & Svensmark 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. * L'Ecuyer & Jiang 2010

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

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

19 Seite 19 Synchronität zwischen Temperatur und Pazifisch Dekadischer Oszillation

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

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

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

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

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

26 Seite zum anderen indirekte Kosten durch die Integration ihrer volatilen Erzeugung in den Strommarkt Preise Spotmarkt in /MWh Windeinspeisung Deutschland in MW Netzlast Deutschland in MW Starke Windeinspeisung bei schwacher Nachfrage führt zu negativen Preisen /MWh MW erste Januarwoche 2012 > 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 * konventionelle Kraftwerke laufen weniger Volllaststunden und können ihren Kapitaldienst nicht in erwarteter Weise leisten.

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

28 Seite 28 >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. DENA I + IIZusätzlicher Bedarf nach DENA II Verbleibender Bedarf nach DENA IBedarf nach DENA I 760 Bisher realisiert Netzausbaubedarf entsprechend DENA I und II Zeit Erforderlicher Leitungsausbau (in km) 36 km /Jahr160 km /Jahr * * Quelle: BNetzA, Monitoringbericht 2011 Bisher sind 214 von km neuer Übertragungsnetze, die die dena empfiehlt, realisiert 720 km /Jahr

29 Seite 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 Seite 30 Danke für Ihre Aufmerksamkeit !

31 IPCC-Modelle

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


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