Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Dipl. Meteorologe Siegfried Vogt Institut für Meteorologie und Klimaforschung Forschungszentrum.

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1 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Dipl. Meteorologe Siegfried Vogt Institut für Meteorologie und Klimaforschung Forschungszentrum Karlsruhe und Universität Karlsruhe

2 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft These 1: Das Klima der Vergangenheit ist bekannt und die Indizien für einen Klimawandel erhärten sich

3 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Isotope im Eis ein geologisches Thermometer Wassermoleküle im Meer: (H 2 O) Isotop 16 O (99,76 %) Isotop 18 O ( 0,20 %), 10 % schwerer Beim Verdunstung tritt Fraktionierung ein Im Niederschlag ist der Anteil schwerer Sauerstoffisotope umso geringer, je tiefer die Temperatur In kalten Zeiten weniger 18 O, in warmen Zeiten mehr 18 O Isotope im Eis

4 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Eisbohrkerne 120 000a bp 10 000a bp

5 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Die Erwärmung ist ungewöhnlich 1000 - jährige Temperaturreihe

6 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Immer wärmer 125 - jährige Temperaturreihe Die 7 wärmsten Jahre: 2005, 1998, 2002, 2003, 2006, 2004, 2001 Das wärmste Jahrzehnt 1990er

7 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Niederschlagstrend 1900 - 1990

8 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Meereisbedeckung Nordhemisphäre

9 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Klimatrend – Extreme ändern sich

10 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Häufigkeitsanalyse Hitzetage, Beispiel Karlsruhe Datenquelle: DWD; Analyse: Staeger, 2004 (Schönwiese et al., DWD, 2004)

11 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft These 2: Das Klimasystem ist in groben Zügen verstanden und die Rolle des Menschen dabei ist evident

12 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Kurzwellige Einstrahlung Langwellige Ausstrahlung Wolken Atmosphäre Staub Aerosole Lithosphäre Biosphäre HydrosphäreKryosphäre Meereis Landeis Klimawirkungsystem

13 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Was ist Treibhauseffekt ? Treibhausgase

14 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft CO 2 Konzentration seit 1000 Jahren Aktueller Wert 380

15 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Weltweite CO 2 Emissionen Stand 2004 (10 Länder produzieren 2/3) U.S.A. China Russland Japan Indien Deutschland G.B. Kanada Frankreich weltweit 22 18 8 5 4 3 2,2 2,2 1,5 100 19,7, 3,6 10, 4 9,5 1,0 10,3 8,9 17,2 6,2 4,0 CO2in%CO2int/Kopf Emmitent

16 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft CO2 Emission in der EU bei der Stromerzeugung im Jahr 2003 UBA

17 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft These 3: Wir haben taugliche Klima- Vorher- sagemodelle und es sind drastische Veränderungen zu erwarten

18 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Klimamodellierung des IPCC 2007 Szenarien für die Zukunft A2 A1B B1 Konzentration von 2000 fest Messungen 2,9 1,1 5,4 1,9 A1B hoher mittlerer Emissionsanstieg niedriger 4,2 1,8 EU Ziel 2 °C

19 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Rel. Niederschlagsänderung in 2071-2100 zu 1961-1990

20 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Meeresspiegelanstieg Meeresspiegelanstieg in cm Anstieg bis 2100 0,55 – 1,25 m

21 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Klimaänderung bringt neue Extreme !!!

22 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Todesfälle /Tag/100.000 3,5 3,0 2,5 2,0 2002 2003 Risiko: Hitzewellen

23 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft

24 These 4: Was tun ?? Kopf in Sand stecken, weiter so? Anpassen? CO2 freie Energiewirtschaft?

25 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft CO2 Vermeidungskosten um 1 t zu vermeiden + Maßnahme Kosten in Kosten in Benzin 3 330 km weniger fahren im Jahr, bei 10 ltr / 100km Jahr, bei 10 ltr / 100km - 500 … 1 - 500 … 1 Biogasanlage (Wärme) - 10 … 10 - 10 … 10 Aufforsten + 5 … 15 + 5 … 15 Wärmepumpe (Wärme) + 5 … 40 + 5 … 40 Biomasse (Strom) + 5 … 50 + 5 … 50 Wind (Strom) + 50 … 100 + 50 … 100 Neue Heizung (Wärme) + 75 … 200 + 75 … 200 Wärmedämmung + 10 … 400 + 10 … 400 Solar (Wärme) + 300 … 600 + 300 … 600 Fotovoltaik (Strom) + 400...1000 + 400...1000 Faktor 1000

26 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Zeitliche Entwicklung des Primärenergieverbrauches, Stromerzeugung, CO2 Emissionen

27 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Wie wirkt sich Energiedichte aus ? KKW in Finnland: -Fläche 1x1 km² -Leistung 3300 MW -Strom in 1 Jahr 25 Mrd kWh Windpark Butediek 34km w Sylt -Fläche 4x5 km² -Leistung 80x3 MW 240 MW -Strom in 1 Jahr (4000h) 1 Mrd kWh Fotovoltaik Brandis bei Leipzig -Fläche 0.6x2 km² -Leistung 40 MW -Strom in 1 Jahr (1000h) 0,04 Mrd kWh

28 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Konsequenzen daraus – Zur Deckung des privaten Strombedarfs in Deutschland in 1 Jahr wären nötig: AnzahlAnlagenBaukostenFaktor Stromrechnung pro Monat KKW8 24 Mrd 150,- Windpark200 120 Mrd 5250,- Solar5000 650 Mrd 27750,- 3c/kwh 15c/kwh 45c/kwh

29 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 1990 Ausblick und Danke für die Aufmerksamkeit …. bei business as usual! ftp://imk-ftp.fzk.de/pub/wtr/greenhouse/TG_Nov2007_Fortb.ppt

30 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Brennstoffe Kraft- stoffe Strom Haushalte 23% GHD 11% Industrie 18% Verkehr 28% Haus 6% GHD 5% Industrie 9% 50% 34% 30% 21% 20% 45% CO2 Emissionen 803 Mio t äqui. Haushalte 14% GHD 7% Industrie 13% Verkehr 21% Haushalt 12% GHD 12% Industrie 21% Endenergieverbrauch und Treibhausgas Emissionen in Deutschland 2005 UBA

31 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Gedanken zur Photovoltaik – Strom von der Sonne Die Sonne strahlt weltweit 15 000 x Energie ein, als die Menschheit verbraucht ….in Deutschland 80 x… REALITÄT: 1m² PV sammelt im Jahr 100 – 150 KWh 1m² PV installieren kostet 700 – 1000 1m² PV erbringt infolge EEG 50,00 – 80,00 /a Optimistischer Stromertrag in Deutschland auf 30% aller Dachflächen (150km², Südneigung) ~ 4% der Gesamtstrommenge, ( 20 000 GWh) 100 Mrd. Installationskosten einmalig, 800 Mio. pro Jahr bei EEG Zahlung 2 KKW erbringen genau soviel, Baukosten 5 Mrd., Betrieb rund um die Uhr KOSTENLOS!!

32 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Anteil Regenerativer bei Stromerzeugung in Deutschland 2007

33 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 1990 EEG Strommenge, Menge und Vergütung

34 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft 1153 949 620 428 257 1153 220 101 40 32/8 0 23

35 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Ausstiegsszenario Ersatz durchmodernes Braunkohlekraftwerk -3 Blöcke a 800 MW -Für gleiche erzeugte Strommenge mehr CO2 Ausstoß von 18 Mio t = 2% der gesamten CO2 Emission in Deutschland

36 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Ausstiegsszenario Ersatz durchmodernes G&D Kraftwerk (hocheffizient! ) -6 Blöcke a 400 MW -Für gleiche erzeugte Strommenge CO2 Ausstoß 6,6 Mio t -Brennstoffbedarf, Brennstoffkosten ~ Abhängigkeit von russ. Gasprom?

37 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft Ausstiegsszenario Ersatz durchPhotovoltaik- Technik Solarzellen - bei 15% Wirkungsgrad - Ertrag 120kWh pro m² und Jahr Solarzellenfläche von 160 km² = 12,6x12,6 km² Baukosten bei 750 /m² = 112 Mrd -Für Module a 160 m² sind nötig 1 Mio Gebäude mit Süddach ( Karlsruhe, 270 000 Einw. hat 31 500 solcher Gebäude) -Abhängigkeit vom Sonnenangebot ( Karlsruhe hat ~ 1 700 Sonnenstunden) - wie speichern für restliche 7160h? - Die Sonne schickt uns keine Rechnung keine Brennstoffkosten

38 Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft

39 Treibhausgase : anthrop. Emission, woher, Anteil am Treibhauseffekt CO2 CH4 N2O FCKW O3 H2O Spurengas anthrop.Emission Woher ? Anteil am Treibhauseffekt natürlich anthrop. 30 Gt/Jahr 400 Mt/Jahr 15Mt/Jahr 0.4Mt/Jahr 0.5Gt/Jahr rel. gering 75% foss. Energie 20% Waldrodungen 5%Holznutzung 27% foss. Energie 23% Viehhaltung 17% Reisanbau 16% Abfälle, 11% Biomasse 23-48% Bodenbearb. 15-38% Chem. Industrie 17-23% foss. Energie 15-19% Biomasse Treibgas in Sprühdosen Kältetechnik, Dämmmaterial Reinigung Indirekt über Vorläufer- substanzen Nox Verkehr 26% 2% 4% - < 8% 60% 61% 15% 4% 11% < 9% indirekt