Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern!

Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern!
Bereit zur Wende? Projekt Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung verankern! Laufzeit: November 2011 bis Dezember 2014 Projektkoordination: Unabhängiges Institut für Umweltfragen e.V. (UfU), Berlin Partner: Solare Zukunft e.V., Freiburg und Ecologic Institut, Berlin Förderung: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), im Rahmen des Forschungsprogramms „Förderung von Querschnitts- und übergreifenden Untersuchungen im Rahmen der Gesamtstrategie zum weiteren Ausbau der Erneuerbaren Energien“, Förderkennzeichen: Hinweise zum Skript Alle Literaturangaben finden sich in der Literaturliste: > Skripte und Material Für Verbesserungsvorschläge oder Ergänzungen zum Skript nutzen Sie bitte das Feedbackforum: > Feedback geben TN = Teilnehmerinnen und Teilnehmer EE = Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien dauerhaft in die Lehrerausbildung integrieren
Akteure im Lehr- und Lernprozess für Energiefragen der Zukunft qualifizieren Neue Ausbildungskonzepte und Kommunikations-instrumente entwickeln und testen Curriculum und Unterrichtspraxis verändern Projektbeschreibung Im Rahmen des Projekts werden verschiedene Wege zur dauerhaften Integration des Themas EE in der Ausbildung von Lehrerinnen und Lehrern erforscht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der zweiten Phase der Lehrerausbildung, dem Referendariat. Mit der Qualifizierung der Akteure im Lehr- und Lernprozess für Energiefragen der Zukunft wird das Ziel verfolgt, Veränderungen in Curriculum und Unterrichtspraxis zu bewirken. Das Forschungsprojekt will deshalb neue Ausbildungskonzepte für die Lehrerbildung in EE entwickeln: Zum einen werden auf Ebene der Lehrerausbildung Kommunikationsinstrumente für die Lehrerausbildung erstellt und erprobt, die es ermöglichen, eine langfristige Integration von EE in der Ausbildungspraxis zu etablieren – nicht nur in der schulpraktischen Ausbildung, sondern auch in der Lehrerbildung in der Hochschule und im Bereich der Lehrerfortbildung auf Länderebene. Zum anderen werden angehende Lehrkräfte in Seminarveranstaltungen für die oben genannten Zukunftsthemen sensibilisiert und aktiviert, diese an ihre Schulen und in den Unterricht zu tragen. Aktionen und Materialentwicklung 8 Seminarskripte und Ausbildungskoffer zu EE-Themen 80 Fachseminare an Studienseminaren bundesweit 16 Schulungen für Lehrende im Bereich Lehrerbildung – je Bundesland eine Online-Materialpool EE – sowohl für den schulischen Unterricht als auch für die Ausbildung von Lehrkräften Online-Beratungs- und Vernetzungsangebot zu EE in Schule und Ausbildung Fachtagung zur Lehrerbildung in EE

Themen der Fachseminare
Bereit zur Wende? (auch als Online-Kurs) Fächerübergreifende Projekte zu EE Experimente mit EE Grüne Berufe Nachhaltig bauen Alternative Mobilität Energie sparen Zukunftsvisionen Frage an TN: Zu welchem Thema haben Sie schon im Unterricht gearbeitet? Download der Skripte und Materialien:

Gliederung Energiewende aktuell Energieversorgung Erneuerbare Energien
Treiber der Energiewende Zukunftswege und Herausforderungen Fazit und Feedback

Übersicht: Energiewende aktuell
Klimaschutzziele Energiewende aktuell Was ändert die Energiewende?

Klimaschutzziele Ziel: CO2-Reduktion um 80-95 % bis 2050
Frage an TN: Wissen Sie, was die Städte Durban, Cancun und Kopenhagen gemeinsam haben? 2-Grad-Ziel Vielleicht haben Sie es ja in den Medien verfolgt: Hier fanden die Weltklimagipfel der letzten drei Jahre statt. Auf diesen UN-Klimakonferenzen beraten (fast) alle Länder der Welt zusammen, wie der Klimawandel bekämpft werden kann und wie eine Anpassung auf die zu erwartende globale Erwärmung ausgestaltet werden kann (mehr zum Klimawandel im Abschnitt „Treiber der Energiewende“, Folien 40-44). Beim weitestgehend gescheiterten Kopenhagen Gipfel 2009 wurde etwa beschlossen, die Erderwärmung auf maximal 2 °C im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Um dieses Niveau zu erreichen, ist es notwendig, dass wir unsere CO2-Emissionen bis 2050 um % reduzieren. Diese Zahl alleine verdeutlicht, wie stark sich unser Lebensstil und unsere Wirtschaftsweise in den nächsten 40 Jahren wird verändern müssen – ein Zeitraum, den wir alle noch erleben werden, nicht nur unsere Kinder und Enkelkinder. Eine Übersicht über die Ergebnisse dieser Klimakonferenzen findet sich auf der BMU-Seite: Was haben die folgenden globalen Herausforderungen mit der Energiewende zu tun? 1. Klimawandel Der Energiesektor ist der größte Emittent an Treibhausgasen. 2-Grad-Ziel heißt, dass wir % davon reduzieren müssen bis 2050 (Verweis auf Online-Kurs „Bereit zur Wende“). Ohne Energiewende, im „Business as usual“ Szenario, ist mit 4-7 Grad Zuwachs zu rechnen. Problematisch sind dabei die Kippelemente im Klimasystem, da diese irreversible Klimaveränderungen zur Folge haben und vom Menschen nicht mehr rückgängig gemacht bzw. auch nicht mehr bewältigt werden können (vgl. Umweltbundesamt 2008: Kipp-Punkte im Klimasystem: Dies wird später auch nochmals genauer ausgeführt (Folie 44). Um das 2-Grad-Ziel einhalten zu können, bedeutet dies auf den Konsum bezogen, dass wir von einem jährlichen Ausstoß von 10 Tonnen CO2 pro Person in Deutschland zu einem Ausstoß von 1-2 Tonnen gelangen müssen. Selbst viele Schwellenländer liegen schon über dieser Grenze, nur Indien liegt noch darunter (vgl. Modell Deutschland. Klimaschutz bis 2050, WWF: 2. Ressourcenverbrauch Biotischen Ressourcen wie Holz, Biokraftstoff, Öl, Kohle etc. können zur Energieproduktion eingesetzt werden. Beim Einsatz von Biomasse kann es jedoch Konkurrenz zu anderen Ressourcennutzungen, z.B. stoffliche Nutzung (Möbel, Papier, Bioplastik etc.), Nahrung und Futtermittel, geben. Aber auch abiotische Ressourcen wie Boden und Wasser werden eingesetzt. 3. Biologische Vielfalt Verbreitung von Wissen und Informationen über die Wichtigkeit der biologischen Vielfalt: „Nur 48 Prozent der 2013 vom Biodiversitäts-Barometer befragten Deutschen wissen mit dem Begriff etwas anzufangen. Damit ist Deutschland im Vergleich zu Frankreich, dem Vereinigten Königreich, den USA, Brasilien und China Schlusslicht. (…) Obgleich die Deutschen sich wesentlich mehr mit Themen wie Nachhaltigkeit und Corporate Social Responsibility befassen, wissen sie vergleichsweise wenig über Biodiversität, also die biologische Vielfalt und die Folgen ihres Verlusts.“ (Meldung des Bundesamt für Naturschutz 2013: 4. Gerechtigkeit Noch immer haben ca. 1,4 Milliarden Menschen in Entwicklungsländern keinen Zugang zu Elektrizität. 85 % dieser Menschen leben in den ländlichen Regionen dieser Länder. Ungefähr 2,7 Milliarden Menschen sind auf die traditionelle und häufig ineffiziente Nutzung von Biomasse angewiesen (IEA/UNDP/UNIDO 2010: Energy Poverty. How do make modern energy access universal? Special early excerpt of the World Energy Outlook 2010 for the UN General Assembly on the Millennium Development Goals, Paris, S. 7). Milliarden Menschen sind somit weltweit von der Versorgung mit grundlegenden Energiedienstleistungen ausgeschlossen. Daraus resultieren verschiedene Probleme (Auswahl): Die ineffiziente Nutzung von Biomasse/Holz zum Kochen (auf sog. Drei-Steine-Feuern) verursacht Gesundheitsprobleme durch Rauch Energie ist eine Voraussetzung für vieles Weitere: Medizin braucht Kühlschränke, um Impfungen und Arzneimittel aufzubewahren; Bildung braucht Informationstechnologien (Strom für IT) und/oder zumindest eine gute „Beleuchtung“ (um auch nach Sonnenuntergang Schularbeiten machen zu können etc.) Deutsche Umwelthilfe,

Energieverbrauch legt leicht zu
Der Wechsel zu erneuerbaren Energien und die Reduktion des Energieverbrauchs sind keine „Selbstläufer“. Aktueller Trend beim Energieverbrauch in Deutschland Die Statistik der AG Energiebilanzen zeigt, dass der Primärenergieverbrauch in Deutschland im Jahr 2012 leicht gestiegen ist. Dies entspricht ungefähr einem Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Größten Einfluss auf diese Entwicklung hatte nach Aussage der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen die kühle Witterung. Die Steigerungen bei den fossilen Energieträgern Steinkohle mit 3,1 % und Braunkohle mit 5,3 % im Jahr 2012 liegen sogar leicht über dem gestiegenen Anteil der erneuerbaren Energien, was mit den Zielen der Energiewende nicht vereinbar ist. Weitere Informationen der AG Energiebilanzen: Trends beim CO2-Ausstoß in der EU In 2012 ist der CO2-Ausstoß in der EU um 2,1 % gesunken, 2011 konnte der Ausstoß noch um 4,1 % reduziert werden. Deutschland liegt mit 728 Mio. t CO2-Emissionen mit weitem Abstand an der Spitze der 27 EU-Länder hatte Deutschland einen Anstieg von 0,9 % zu verzeichnen. Die größten Emittenten nach Deutschland sind Großbritannien (472 Mio. t), Italien (366 Mio. t), Frankreich (332 Mio. t), Polen (297 Mio. t) und Spanien (258 Mio. t). Gemeinsam mit Deutschland sind diese Länder für 70 % der gesamten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Starke regionale Unterschiede: Rückgänge: Belgien und Finnland (-11,8 %), Schweden (-10,1 %), Dänemark (-9,4 %), Zypern (-8,5 %), Bulgarien (-6,9 %), Slowakei (-6,5 %). Zuwächse: Malta (+6,3 %), Großbritannien (+3,9 %), Litauen (+1,7 %), Deutschland (+0,9 %) Quelle: Eurostat (2013) AG Energie-bilanzen e.V., Stand März 2013

Energiewende aktuell Übergang in eine nachhaltigere Energieversorgung
Erneuerbare Energien Energieeffizienz Energiesparen Energiewende in Deutschland Deutscher Atomausstieg nach Fukushima: „Ausstieg aus dem Ausstieg“ Energiewende rückt auch international immer höher auf die politische Agenda Endlichkeit fossiler Energierohstoffe Klimawandel © N-Media-Images / Fotolia.com Energiewende aktuell Grundsätzlich geht es bei der Energiewende um den Übergang in eine nachhaltigere Energieversorgung. Ihr wesentliches Ziel es ist, Alternativen für das aktuell noch auf dem Einsatz fossiler und damit endlicher Energien basierenden Energiesystems zu finden. Der Ausbau erneuerbarer Energien, aber auch eine höhere Energieeffizienz und verstärkte Aktivitäten zum Energiesparen spielen dabei eine wesentliche Rolle. Einen großen politischen Impuls für die deutsche Energiewende hatte die Nuklearkatastrophe im japanischen Fukushima im März In Folge eines Erdbebens kam es hier zu Kernschmelzen in mehreren Reaktorblöcken. Große Mengen an radioaktivem Material wurden freigesetzt und kontaminierten Böden, Wasser und Nahrungsmittel in der land- und meerseitigen Umgebung. Ungefähr bis Einwohner mussten das Gebiet vorübergehend oder dauerhaft verlassen. Wenige Tage später beschloss Bundeskanzlerin Merkel die kurz zuvor beschlossene Laufzeitverlängerung wieder rückgängig zu machen und acht deutsche Atomkraftwerke dauerhaft abzuschalten. Diese atompolitische Kehrtwende wurde später auch vom Bundestag und Bundesrat mitgetragen. Die Gründe, warum die Energiewende national wie international immer höher auf die politische Agenda rückt, sind vielgestaltig und werden später, wenn es um die „Treiber der Energiewende“ geht, näher behandelt. Hier seien nur kurz die Endlichkeit fossiler Energierohstoffe sowie der Klimawandel erwähnt, die dafür sorgen, dass der Ruf nach erneuerbaren Energien lauter wird. Die Zukunft unserer Energienutzung ist auch von enormer Bedeutung für die Zukunft der heutigen Schüler und Schülerinnen. Besonders für die Berufswahl werden die erneuerbaren Energien immer interessanter (siehe auch Fachseminar „Grüne Berufe“). Ggf zeigen: Filmtrailer „Die 4. Revolution – Energy Autonomy“: (mit Bild verlinkt).

Was ändert die Energiewende?
Eine radikale Wende in der Energieversorgung wird zu neuen Formen der Mobilität, des Wohnens, des Konsums und des Umgangs mit Energie führen. Wohnen Umgang mit Energie Mobilität Konsum Arbeits-welt und Berufs-bilder Schule Inwiefern wird sich unser Umgang mit Energie wandeln? Welche Lebensbereiche werden sich am stärksten verändern? Was heißt das konkret? Welche Hürden sind zu nehmen, welche Hindernisse zu erwarten? Mit den TN wird ein Schreibgespräch veranstaltet. Schreibgespräch Im Raum verteilt liegen Plakate mit den Diskussionsthemen aus (grüne Sechsecke). Die TN schreiben ihre Ideen und Ansichten zu den Fragen auf die Plakate. Sie können dabei frei von Plakat zu Plakat wechseln. Nach Bedarf werden die Plakate kurz vorgestellt und offene Fragen im Plenum erörtert.

Übersicht: Energieversorgung
Energieträger Energienutzungsformen Struktur des Energieverbrauchs Energiemarkt in Deutschland Erneuerbare Energien Gesetz Kosten des EEG Kraft-Wärme-Kopplung Energieversorgung Um viele der aktuellen Debatten zur Energiewende zu verstehen, aber auch für das Vordenken unseres Umgangs mit Energie in der Zukunft, ist es wichtig, einige wesentliche Fakten zu kennen. Nachfolgend sollen daher die verschiedenen Energieträger und Energienutzungsformen, die Struktur unseres Energieverbrauchs sowie wichtige Merkmale und Gesetze des Energiesystems in Deutschland vorgestellt werden.

Energieträger Fossile Energieträger Kohle Erdgas Erdöl
Atomare bzw. nukleare Energieträger Ausgangsrohstoff vor allem Uran auch Plutonium Benötigte Rohstoffe für fossile und atomare Energieerzeugung sind endlich Zusätzliche Problematik: Klimawirkung (fossil), Unfallgefahr und ungelöste Endlagerfrage (atomar) Matthias Haas / Fotolia.com, ArtmannWitte / Fotolia.com, Carsten Reisinger / Fotolia.com, Photlook / Fotolia.com Energieträger Im Weiteren werden wir zwischen erneuerbaren und nicht erneuerbaren Energien unterscheiden. Letztere werden auch fossile Energien genannt, da sie aus fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdgas und Erdöl gewonnen werden, die in geologischer Vorzeit aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden sind. Ebenfalls nicht erneuerbar, da auch die Vorräte des Ausgangsrohstoffes Uran begrenzt sind, ist die Nutzung der Atomenergie zur Stromerzeugung. Hauptproblem der Atomenergie ist jedoch das hohe Unfallrisiko und die ungeklärte Frage der sicheren Endlagerung des über Jahrhunderte radioaktiven Atommülls.

Energieträger Erneuerbare bzw. regenerative Energieträger
Solarenergie (Photovoltaik und Solarthermie) Windenergie Wasserkraft Bioenergie (Biomasse bzw. nachwachsende Rohstoffe) Geothermie (Erdwärme) Praktisch unerschöpflich EE-Anteil wächst stetig Stromsektor: bereits 23 % Nigel Monckton / Fotolia.com Erneuerbare Energien Als erneuerbare, regenerative oder alternative Energien werden Energieträger bezeichnet, die im Rahmen der Zeithorizonte und des Einflusses der Menschen praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell „erneuern“. Damit grenzen sie sich von fossilen Energien ab, die sich zwar ebenfalls aus der Sonnenenergie regenerieren, dies jedoch verhältnismäßig langsam über den Zeitraum von Millionen von Jahren. Weltweit decken die Erneuerbaren fast ein Fünftel des Endenergiebedarfs. In wurden besonders viele EE-Anlagen zur Stromerzeugung gebaut (115 Gigawatt neu hinzugebaut). Damit stieg der Anteil der erneuerbaren Energien am globalen Endenergieverbrauch auf rund 19 % (Global Status Report 2013: Erneuerbare Energien stellen mit 12,6 % noch den kleineren Teil unserer Energieversorgung in Deutschland dar (siehe Abbildung, Stand 2012) – aber der EE-Anteil wächst stetig. Biomasse ist dabei der dominierende Energieträger aufgrund seiner vielseitigen Verwendung insbesondere zur Wärmeerzeugung – z. B. in Form von Pellets für Holzheizungen oder Holzscheiten für Kamine. Der Anteil der Solarenergie am Endenergieverbrauch (Wärme, Strom und Transport) ist mit 1,1 % sehr gering. Schaut man sich jedoch den Stromsektor gesondert an, liegt die Photovoltaik bereits bei knapp 5 %. Hier haben die Erneuerbaren im Jahr 2012 bereits die 20 Prozent-Marke überschritten: 7,7 % Windenergie, 6,9 % Bioenergie, 4,7 % Photovoltaik, 3,6 % Wasserkraft. Informationen und Daten Aktuelle Stromdaten: Interaktive Grafiken mit stündlich aktualisierten Daten zu Stromerzeugung und -verbrauch sowie Stromimport und -export, Agora Energiewende: Weitere Infos, Daten und Schaubilder vom BMU (2013a): Erneuerbare Energien 2012: energien.de/fileadmin/Daten_EE/Bilder_Startseite/Bilder_Datenservice/PDFs__XLS/hinter grundpapier_ee_2012.pdf Schaubild: BMU (2013b): energien.de/fileadmin/Daten_EE/Dokumente__PDFs_/hgp_d_ppt_2012_fin_bf.pdf, S. 2 BMU (2013b) Interaktive Grafik mit stündlich aktualisierten Stromdaten 12 12

Energienutzungsformen
Frage an die TN: Welche Energienutzungsformen gibt es? Energienutzungsformen Wenn von Energie gesprochen wird, ist oft vor allem von Strom die Rede. Daneben „verbrauchen“ wir aber auch Energie zur Produktion von Wärme bzw. zum Kühlen sowie im Transportsektor. Bei dem Begriff „Energieverbrauch“ handelt es sich allerdings um einen umgangssprachlichen Begriff, denn physikalisch gesehen kann Energie in einem geschlossenen System nicht verbraucht, sondern nur umgewandelt werden (siehe Energieerhaltungssatz: Betrachtet man den Anteil erneuerbarer Energien innerhalb der jeweiligen Nutzungsbereiche, kamen 2012 bereits 22,9 % Strom, 10,4 % Wärme und 5,5 % Kraftstoff aus erneuerbaren Energien (siehe Abbildung). Hinweis: Im Fachseminar „Alternative Mobilität“ werden der Transportsektor, seine Besonderheiten, neue Kraftstoffe sowie alternative Mobilitätskonzepte vertiefend behandelt. Manfred Steinbach / Fotolia.com, by-studio / Fotolia.com, Fotolia.com, Agentur für Erneuerbare Energien, Zahlen für 2012

Energiebereitstellung aus EE
Die erneuerbaren Energien können in allen drei Bereichen (Strom, Wärme, Transport) Beiträge leisten. Dabei wurden in Deutschland in 2010 rund 36 % der produzierten erneuerbaren Energie im Strombereich genutzt, 12 % im Kraftstoffbereich, der Großteil (51 %) jedoch im Wärmebereich. V.a. für den Strom- und Wärmebereich bedeutet dies enorme Steigerungen der Anteile erneuerbarer Energien. Und der Anstieg setzt sich fort. Im Stromsektor beispielsweise stieg er innerhalb eines Jahres um 3 % ( ). Schaubild: BMU (2013b): energien.de/fileadmin/Daten_EE/Dokumente__PDFs_/hgp_d_ppt_2012_fin _bf.pdf, S. 9 Agentur für Erneuerbare Energien

Struktur des Energieverbrauchs
Begriffe Energieaufkommen Primärenergieverbrauch Endenergieverbrauch Schätzen Sie, welche Energien wie viel zum Primärenergieverbrauch beitragen (2012)! Erdöl Erdgas Kohle Atomenergie Erneuerbare Energien Energieflussbild für Deutschland 2010 (in PJ): Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen …..……………… 33 % ……………… % …………………… 24 % …..…….. 8 % … 12 % Wo kommt die Energie her, wo wird sie verbraucht? Wichtig ist es zu wissen, dass Energieverbrauch nicht gleich Energieverbrauch ist, da es zwischen der Energiequelle und der Nutzung der Energie zu zahlreichen Verlusten kommt. Am Anfang steht dabei die Primärenergie. Als Primärenergie bezeichnet man die Energie, die mit den natürlich vorkommenden Energieformen oder Energiequellen zur Verfügung steht, etwa als Kohle, Gas oder Wind. Der EE-Anteil am Primärenergieverbrauch betrug ,7 % (BMU 2013a). Der Endenergieverbrauch bezeichnet die Energiemenge, die von den Endverbrauchern nach der Umwandlung der Primärenergieträger in den verschiedenen Energieformen Strom, Wärme, Brennstoffe, Kraftstoffe genutzt wird. Der Endenergieverbrauch wird aufgeschlüsselt nach den Sektoren „Industrie“, „Haushalte“, „Gewerbe, Handel, Dienstleistungen“ (GHD) und „Verkehr“. Vom gesamten Primärenergieverbrauch in Deutschland gelangen rund zwei Drittel in die Endenergiesektoren. Der Endenergieverbrauch dient unmittelbar der Erzeugung von Nutzenergie. Nutzenergie ist diejenige Form von Energie, die für den Energieanwender unmittelbar die Erfüllung einer Energiedienstleistung bewirkt, so zum Beispiel Prozesswärme, Raumwärme, mechanische Energie, Beleuchtung und Informations- und Kommunikationstechnologie. Bei der Umwandlung der Endenergie in Nutzenergie für Energiedienstleistungen geht etwa die Hälfte der Endenergie verloren. Insgesamt wird nur ein Drittel der Primärenergie in Nutzenergie umgewandelt. Zahlen zum Primärenergieverbrauch in Deutschland 2012 vom BMWI: energiegewinnung- energieverbrauch,property=pdf,bereich=bmwi2012,sprache=de,rwb=true.p df, S. 1. Frage an die TN: Schätzen Sie, welche Energien wie viel zum Primärenergieverbrauchs Deutschlands beitragen (2012).

Energiemarkt in Deutschland
1998: Liberalisierung des Energiemarktes Heute: rund Anbieter Jedoch de facto immer noch dominante Stellung der „großen Vier“ auf dem deutschen Energiemarkt Vorwurf: Wettbewerbs-verzerrungen Energiemarkt in Deutschland In Deutschland bieten zwar rund Versorger Energie an, die Energiekonzerne E.ON, RWE, EnBW und Vattenfall erzeugen zusammen jedoch über 80 % des deutschen Stroms und bestimmen so den geografisch aufgeteilten Markt (siehe Abbildung). Trotz der Liberalisierung des Energiemarkts 1998 haben sie damit de facto noch immer eine dominante Stellung auf dem Energiemarkt, der es neuen Anbietern mitunter erschwert, sich im Strommarkt zu positionieren. Die EU-Wettbewerbskommission, die deutsche Monopolkommission, die Bundesnetzagentur und das Bundeskartellamt haben daher schon vielfach Wettbewerbsverzerrungen festgestellt. Robert Steffens / Wikipedia

Erneuerbare Energien Gesetz (EEG)
Das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) Das am 1. April 2000 erlassene Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) ist ein wichtiger Bestandteil der deutschen Energiewende. Vorgänger des EEG war das Stromeinspeisegesetz (StrEG) Kern des EEG ist die Förderung der erneuerbaren Energien durch garantierte Vergütungen. Das bedeutet, dass jede/r, die/der erneuerbare Energien produziert, diese in das Stromnetz einspeisen darf und dafür über einen Zeitraum von 20 Jahren einen festgelegten Preis erhält. Dies setzt einen Anreiz, die erneuerbaren Energien auszubauen. Die Vergütungssätze beinhalten allerdings eine jährliche Absenkung um einen bestimmten Prozentsatz, d. h., dass die auf 20 Jahre garantierte Einspeisevergütung niedriger wird, je später eine Anlage an das Netz angeschlossen wird. Die Degression der Vergütungssätze gehört zu den Grundprinzipien der EEG Förderung und soll Anreize zu Kostenreduzierung und Innovation in der EE Technologieentwicklung geben sowie die Erneuerbaren Energien hinsichtlich der Kosten schneller an den Markt heranführen. Innerhalb weniger Jahre konnten so Technologien zur Stromerzeugung aus Wind- und Wasserkraft, Sonnen- und Bioenergie sowie Erdwärme entwickelt und erfolgreich auf den Markt gebracht werden. Die Grafik zeigt die Entwicklung der Stromversorgung aus erneuerbaren Energien von bis 2012. Weitere Infos zum EEG: service/mediathek/downloads/detailansicht/artikel/erneuerbare-energien-gesetz-eeg- 2012/ Agentur für Erneuerbare Energien

Erfolge des EEG EE-Anteil an Stromerzeugung auf 23 Prozent in 2012 angestiegen Wachstum der EE-Branche ( Beschäftigte in 2013) Weniger deutsche Öl-, Erdgas- und Kohle-Importe Vermeidung von Treibhausgasen Vermeidung von Umweltschäden Das deutsche EEG als Vorlage für andere Länder Wirkungen des EEG Der Anteil der erneuerbaren Energien allein an der Stromerzeugung ist bis heute auf 23 % angestiegen (Stand 2012) – von 4,7 % im Jahr 1998. 27 Milliarden Euro sind allein 2010 in den Sektor geflossen – davon gehen 90 % auf das Gesetz zurück. Im Jahr 2012 waren es knapp 20 Milliarden Euro. Die Branche beschäftigt inzwischen Menschen (Stand 2013) – zwei Drittel davon sind auf den Einfluss des EEG zurückzuführen. Aufgrund der Krise der Solarbranche sind Beschäftigungszahlen seit 2012 ( ) kurzfristig jedoch leichter zurück gegangen. Deutschland importiert weniger Öl, Erdgas und Kohle – insgesamt in einem Volumen von jährlich 5,8 Milliarden Euro. Etwa 81 Millionen Tonnen Treibhausgase hat der Strom aus erneuerbaren Energien im Jahr 2012 vermieden. Kommen Wärme und Kraftstoffe hinzu, ergibt sich ein Wert von 146 Millionen Tonnen. Untersuchungen zufolge haben die erneuerbaren Energien beispielsweise im Jahr 2010 Umweltschäden im Wert von 4,8 Milliarden Euro (Strom) und 2,4 Milliarden Euro (Wärme) verhindert. Der Fördermechanismus des deutschen EEG diente bis zum Jahr 2011 für mindestens 61 Staaten sowie 26 Bundesstaaten bzw. Provinzen als Vorlage für ähnliche Gesetze. Daten: BMU (2013a/b), REN21 (2011)

Kosten des EEG Das EEG ist keine Subvention, Kosten tragen die Stromverbraucher! Umlage kostet 4-Personen-Haushalt etwa 20 Euro pro Monat Langfristig sinken die Preise für Strom aus erneuerbaren Energien Kostenentwicklung für fossile Energieträger ist ungewiss, vermutlich steigend (weniger Angebot bei steigender Nachfrage) Nutzen des EEG für die deutsche Volkswirtschaft übersteigt dessen Kosten Kosten des EEG Die Kosten des EEG tragen die Stromverbraucher durch die EEG Umlage. Sie ist damit – anders etwa als die Subventionen für Kohle und Atomenergie – keine Subvention, die der Staat zahlt. Die Vergütungssätze für die verschiedenen erneuerbaren Energien sind dabei unterschiedlich bemessen und orientieren sich an dem „Ausgleich“ für deren Entstehungskosten, Wind- und Wasserkraft sind dabei am „preiswertesten“, Solarenergie am „teuersten“. Die Kosten für die EEG-Umlage belaufen sich für einen Vier-Personen-Haushalt auf etwa 20 Euro im Monat im Jahr 2013. Energieintensive Unternehmen wurden jedoch in vielen Fällen von der EEG-Umlage befreit. Diese Ausnahmeregelungen wurden nun in einem Evaluierungsbericht der Bundesnetzagentur vom Mai 2012 kritisiert. So betrachte die Netzagentur die „Reduktion des EEG-umlagepflichtigen Letztverbrauchs aufgrund der Ausweitung der Privilegierungsregelungen mit Sorge“, da mit den derzeit geltenden Regelungen die privilegierten Unternehmen zwar ca. 18 % des Stroms verbrauchten, allerdings nur 0,3 % der EEG-Umlage trügen. Durch die Privilegierung der stromintensiven Industrie würde diese um ca. 2,5 Mrd. Euro jährlich entlastet, die Kosten würden auf nichtprivilegierte Unternehmen sowie Privathaushalte abgewälzt. Hier sieht der Bericht Handlungsbedarf. Wie zahlreiche Studien gezeigt haben, übersteigt der Nutzen des EEG für die deutsche Volkswirtschaft dessen Kosten jedoch deutlich. Positiv schlagen hier unter anderem sinkende Strombeschaffungskosten, vermiedene Umweltschäden und Arbeitsplatzeffekte zu Buche. Langfristig sinken zudem die Preise der EE, während die Kostenentwicklung der fossilen Energien ungewiss ist und vermutlich steigen wird. Literatur- und Filmtipps Kurzanalyse des Anstiegs der EEG-Umlage 2013, Öko-Institut: Was kostet die Energiewende? Entwicklung zentraler Einflussfaktoren auf den Strompreis in der zeitlichen Entwicklung, 2003 bis 2015, Öko-Institut: Der volle Durchblick in Sachen Erneuerbare Energien, Agentur für Erneuerbare Energien: Was Strom wirklich kostet, Bundesverband Windenergie, Greenpeace Energy 2012: Film: Leben mit der Energiewende (1:31 Std.), Frank Farenski (auch zum Download): Film: Strompreis-EEG-Umlage-2013 – Warum Steigt der Strompreis? (25:41 min), photovoltaikbüro Rüsselsheim: Infokampagne zur Strompreislüge: Agentur für Erneuerbare Energien

Kosten des EEG Was kostet die Energiewende? Entwicklung zentraler Einflussfaktoren auf den Strompreis in der zeitlichen Entwicklung, 2003 bis 2015, Öko-Institut 2013. „Die Entwicklung der Strompreise ist zentrales Thema vieler Diskussionen zur Entwicklung des Energiemarktes im Allgemeinen wie auch zu den Kosten der Energiewende im Speziellen. Viele Analysen konzentrieren sich dabei vor allem auf die Kosten, die durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), also durch die Förderung der erneuerbarer Energien, entstehen. Diese Fokussierung greift jedoch zu kurz. Denn erstens bildet die EEG-Umlage nicht den einzigen Stromkostenbestandteil mit steigender Tendenz, zweitens wirken die geförderten Strommengen im Großhandelsmarkt für Strom preisdämpfend und drittens beinhaltet die EEG-Umlage auch eine ganze Reihe von industriepolitisch motivierten Umverteilungsmechanismen. Die Grafik zeigt den Energiewende-Kosten-Index des Öko-Instituts, der verschiedene Einflussfaktoren auf den Strompreis in der zeitlichen Entwicklung von 2003 bis 2015 abbildet. Wichtig ist es, zwischen der allgemeinen Stromkostenentwicklung und der auf die Energiewende zurückzuführenden Kosten zu differenzieren. Die allgemeine Stromkostenentwicklung wird durch die massiv gestiegenen Kosten für Brennstoffpreise auf den globalen Märkten sowie die Umverteilungseffekte getrieben, die entstehen, weil energieintensive Industrie und große Stromverbraucher keine bzw. deutlich geringere Abgaben für EEG- und Kraft-Wärme-Kopplungs-(KWK-)Umlage zahlen müssen. Zu den Kosten, die der Energiewende zuzurechnen sind, gehören neben der Förderumlage für die Erneuerbaren (deutsche Politik), die Kosten für CO2-Zertifikate aus dem Emissionshandel (EU-Politik). Der Energiewende-Kosten-Index zeigt in der Gesamtbewertung der Energie- und Klimaschutzpolitik, dass die Strompreise aufgrund der Energiewende bis 2013 um 3,9 Cent pro Kilowattstunde gestiegen sein werden. Davon entfällt ein Anteil von 0,7 Cent auf die Kosteneffekte des CO2-Emissionshandels. Insgesamt entfällt auf die mit der Energiewende verbundenen Netto-Kosten aktuell ein Anteil von etwa 55 Prozent der seit 2003 zu bilanzierenden Kostensteigerungen, die im Rahmen des Energiewende-Kosten-Index berücksichtigt werden. Die andere Hälfte der Kostensteigerungen ist auf Preissteigerungen bei fossilen Brennstoffen und industriepolitisch motivierte Ausnahmen zurückzuführen. Die Darstellung macht im Einzelnen deutlich, dass: seit dem Jahr 2003 die Brennstoffpreise massiv gestiegen sind. Für den Durchschnitt einer typischen Beschaffungsstruktur für Endkundenlieferungen ergibt sich ein Preisanstieg von etwa 2,1 Cent pro Kilowattstunde Strom (ct/kWh). die energiepolitisch motivierten Ausnahmen für die Industrie 1,2 ct/kWh ausmachen. bedingt durch die zurzeit niedrigen CO2-Preise die CO2-Kosten für den Durchschnitt der hier unterstellten Beschaffungsstruktur derzeit nur 0,7 ct/kWh betragen. korrigiert um die Umverteilungseffekte durch die Privilegierung signifikanter Kundengruppen die Summe aus EEG-Umlage und KWK-Umlage im Zeitraum 2003 bis 2012 um 3,5 ct/kWh gestiegen ist. die Kosten dämpfenden Effekte der erneuerbaren Energien und der KWK auf den Großhandelsmärkten für Strom aktuell mit einer Größenordnung von 0,3 ct/kWh veranschlagt werden können.“ Text und Grafik zitiert aus: Überleitung zur nächsten Folie: Nachfolgend werden nun einzelne Technologien aus dem Bereich der Energiewandlung vorgestellt. Begonnen wird dabei mit der Technologie der Kraft-Wärme-Koppelung, die sowohl mit fossilen als auch erneuerbaren Energien betrieben werden kann – und die im Bereich der Energiewandlung hohe Wirkungsgrade erzielt. Danach werden dann verschiedene Technologien aus dem Bereich der erneuerbaren Energien erläutert. Öko-Institut 2012, lizensiert unter Flickr creative commons:

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
KWK ist die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie – die in der Regel unmittelbar in elektrischen Strom umgewandelt wird – und nutzbarer Wärme. In den meisten Fällen stellen KWK-Kraftwerke Wärme für die Heizung öffentlicher und privater Gebäude bereit oder sie versorgen als Industriekraftwerk Betriebe mit Prozesswärme (z.B. in der chemischen Industrie). Die Abgabe von ungenutzter Abwärme an die Umgebung wird dabei weitestgehend vermieden. Zunehmend an Bedeutung gewinnen kleinere KWK-Anlagen für die Versorgung einzelner Wohngebiete bzw. einzelner Mehr- und sogar Einfamilienhäuser, sogenannte Blockheizkraftwerke (BHKW). KWK-Gesetz Mit dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) werden in der Bundesrepublik durch Einspeisevergütungen für Strom der Erhalt, die Modernisierung und der Ausbau von KWK-Anlagen gefördert. Dabei ist es egal, ob der Strom selbst verbraucht oder eingespeist wird. Durch eine verstärkte Nutzung von KWK-Anlagen und deren höherer Energieeffizienz soll eine weitere Minderung der CO2-Emission erreicht werden. Das KWK-Gesetz trat am 1. April 2002 in Kraft. Am 1. Juni 2008 wurde in einer Novellierung des KWK-Gesetzes eine deutliche Ausweitung der Förderung beschlossen. Das Gesetz sieht vor, dass bis zum Jahr 2020 ein Viertel der Stromversorgung durch Kraft-Wärme-Kopplung bewältigt wird. Richtlinien und Gesetzestext: Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung KWK = gleichzeitige Gewinnung von Strom und Wärme

Übersicht: Erneuerbare Energien
Potenziale Windenergie Solarenergie Bioenergie Wasserkraft Geothermie Energiemix Erneuerbare Energien Die erneuerbaren Energien spielen eine besondere Rolle in der Energiewende, daher werden sie nachfolgend gesondert vorgestellt. Unter anderem finden sich hier kurze Steckbriefe zu den erneuerbaren Energieträgern: Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft, Bioenergie und Geothermie. Innerhalb der Steckbriefe erfahren Sie mehr über die Haupteinsatz- und Nutzungsgebiete der jeweiligen Technologien, ihre Chancen und Herausforderungen, Umweltauswirkungen und aktuelle Diskussionen. Es gibt natürlich noch viel mehr spannende Informationen rund um die einzelnen Erneuerbaren, die Sie vielleicht auch im Unterricht aufgreifen möchten. Wir möchten daher schon hier auf weitere Online-Kurse auf der Internetplattform des Unabhängigen Instituts für Umweltfragen (UfU) hinweisen, darunter Kurse sowohl für den Grundschulunterricht als auch für die Sekundarstufe. Die Vielfalt der Energiethemen, die verschiedenen erneuerbaren Energieträger, der Treibhauseffekt sowie Klimawandel und Klimaschutz werden hier in medienorientierter Weise anschaulich vermittelt ( > Online-Kurse). Die E-Learning-Lektionen umfassen bebilderte Texte, interaktive Aufgaben, Links zu Filmen und Spielen, ein umfangreiches Glossar und Lernwerkzeuge, mit denen die Schülerinnen und Schüler sich selbständig Wissen aneignen können. Mit Ausnahme der Geothermie gibt es zu jedem Energieträger auch Experimentieraufgaben. Wie wär es beispielsweise, den Unterricht einmal mit dem Experiment zu einer »Fingerheizung« oder einer »Teebeutelrakete« zu beginnen? Oder die Reihen- und Parallelschaltung mithilfe von Solarzellen zu erklären, um daraus Schlussfolgerungen hinsichtlich des solaren Ertrags zu ziehen?

Potenziale der EE Erneuerbares Energieangebot – physikalisch und technisch nutzbar Große Würfel: Physikalisches Angebot natürlicher Energieströme Kleine Würfel: Technisch nutzbare Energieträger (Strom, Nutzwärme, Brenn- und Kraftstoffe) Würfel oben rechts: Derzeitiger Weltenergie- verbrauch Potenziale der EE Auf unserer Erde sorgt ein außerordentlich großes Angebot an unerschöpflichen Energieströmen dafür, dass ein Vielfaches unseres Energiebedarfs ohne Rückgriff auf endliche Energieressourcen prinzipiell gedeckt werden kann (Zahlenangaben siehe Folie 40). Zur Verfügung stehen die auf die Kontinente eingestrahlte Solarenergie, die Energie des Windes, der Meereswellen und der Meeresströmungen, die jährlich nachwachsende Biomasse, die potenzielle (Strömungs-)Energie des Wassers, die geothermische Energie und die Wärmeenergie der Meere. Diese Energieströme entsprechen etwa dem fachen des derzeitigen jährlichen Weltenergieverbrauchs. Aus diesem physikalischen Potenzial erneuerbarer Energien (große Würfel im Hintergrund) lassen sich die technischen Nutzungspotenziale (kleine Würfel) ableiten, welche die möglichen Energieerträge in einer für den Endverbraucher nutzbaren Form – also Nutzwärme verschiedener Temperatur, Elektrizität und Brenn- oder Treibstoffe – bereitstellen. Die Frage ist, ob wir es schaffen, dieses enorme Potenzial zu nutzen. Vielfältige und ungewöhnliche Beispiele auf der regionalen Ebene gibt es sehr wohl, wie die nachfolgend eingebetteten Geschichten zeigen… Schaffen wir es, dieses enorme Potenzial zu nutzen? Nitsch 2004, bearb. Behringer / Solare Zukunft

Windige Heldengeschichte
Der Junge, der den Wind einfing Der 14-jährige William Kamkwamba aus Malawi bastelte aus Fahrrad- schrott, einem alten Stoßdämpfer, einem Traktormotorteil, dem Kugellager einer Erd- nussmühle und ge- schmolzenen PVC- Rohren ein Windrad. Dieses Windrad aus Müll brachte tatsächlich eine Glühbirne zum Leuchten und war gerade erst der Anfang. Mittlerweile hat das ganze Dorf Strom. Und William, der damals aus Geldmangel die Schule abbrach, studiert… Der Junge, der den Wind einfing, Focus online, J.-U. Brand : Focus online

Windenergie Einsatzgebiete Probleme/Konflikte Onshore: an Land
Vestas Europe / Bundesverband Windenergie, Agentur für Erneuerbare Energien Einsatzgebiete Probleme/Konflikte Onshore: an Land Diskussion über Auswirkungen auf die Vogelwelt Offshore: auf dem Meer, in Deutschland vor allem Nordsee Schallemissionen und Schattenwurf Repowering: Upgrade einer alten Anlage, so kann auf Bau neuer Anlagen verzichtet werden Lokale Akzeptanz: Landschaftsbild, „NIMBY-Effekt“ (not in my backyard) Windenergie Viele kleine Anlagen werden derzeit auch durch das sogenannte „Repowering“ durch größere, leistungsstärkere Anlagen ersetzt. So kann mehr Strom durch weniger Anlagen produziert werden. Windkraftanlagen werden entweder an Land (Onshore) oder inzwischen verstärkt auch auf dem Meer (Offshore) eingesetzt. Der Einsatz in Küstengebieten hat dabei den Vorteil, dass hier der Wind stetiger weht. Viel diskutiert sind die Auswirkungen von Windkraftanlagen auf die Vogelwelt. Ob Vögel z.B. bei der Brut und Nahrungssuche gestört werden, hängt dabei vor allem von der Standortwahl, weniger von der Anlagengröße ab. Dieser Aspekt wird bei der Ausweisung von Windeignungsgebieten berücksichtigt. Kollisionen mit den Anlagen sind dabei wesentlich seltener. In Deutschland sterben die meisten Vögel, weil sie gegen Gebäude oder Autos fliegen oder von Katzen gefressen werden. Ebenfalls bei der Standortplanung zu berücksichtigen sind die Auswirkungen auf das Landschaftsbild, ein Aspekt, der die Akzeptanz der Windkraftanlagen in vielen Orten Deutschlands negativ beeinflusst hat – zum einen wegen schlechter Planungen, zum anderen wegen des bekannten „NIMBY-Effekts“ (not in my backyard). Dieser besagt, dass die Menschen zwar grundsätzlich aufgeschlossen für erneuerbare Energien sind, sie aber nicht im eigenen Garten haben wollen. Für das Energiesystem problematisch ist das schwankende Aufkommen der Windenergie und ihre regional unterschiedliche Einspeisung in das Stromnetz, da vor allem in Norddeutschland sehr viel Windstrom produziert wird. Es werden daher Systeme erforscht, um die mit Windkraftanlagen gewonnene elektrische Energie in andere Energiequellen umzuwandeln oder diese mit Speichern für eine kontinuierliche Energiebereitstellung zu nutzen. Als Speicher wird etwa Windgas erforscht, ein Konzept, bei dem überschüssiger Strom dazu verwendet wird, per Elektrolyseverfahren Wasserstoff zu produzieren und bei Bedarf in einem zweiten Schritt, unter Verwendung von CO2, in synthetisches Methan umzuwandeln. Als Speicher für dieses Methan und bis zu einem gewissen Volumenanteil auch des elementaren Wasserstoffs könnte die bestehende Erdgasinfrastruktur, also das Gasnetz mit den angeschlossenen Untertagespeichern, verwendet werden. Ein Beispiel hierfür ist das Hybridkraftwerk in Prenzlau: Ein anderes Beispiel ist das Projekt „Windgas“ von Greenpeace-Energy: (mit Animationsfilm) Weitere Informationen zur Windenergie erhalten Sie über das Informationsportal der Agentur für Erneuerbaren Energien:

Leistung einer Windkraftanlage
Leistung von Windkraftanlagen Windenergie wird durch Windkraftanlagen zur Stromerzeugung genutzt. Deutschland gehört hier zu den weltweiten Vorreitern. Die technische Entwicklung dieser Anlagen hat dabei zu immer größeren und leistungsstärkeren Anlagen geführt. Waren diese vor 15 Jahren oft noch 30 Meter hoch, gibt es nun schon Anlagen, die mehr als 120 Meter hoch sind (Nabenhöhe) und eine Leistung von bis zu 5 MW haben – genug um ca Haushalte mit Strom zu versorgen. Um sich die Größe dieser Anlagen vorzustellen, überlegen Sie doch einmal, welche Bauwerke in dieser Größe Sie kennen und wie viel höher diese Anlagen im Vergleich dazu sind. Bundesverband Windenergie

Solare Heldengeschichte
DSDS-Paradiesvogel Daniel Küblböck nun Ökostrom-Millionär Er habe die erste Millionen aus dem Verkauf seiner Platten nicht für Frauen und Autos ausgeben wollen, sagte DSDS-Kandidat Daniel Küblböck. Also hat er bereits in Solarenergie investiert – mit Erfolg… Von DSDS zum Solar-Investor, interpendence.wirsol.de : interpendence.wirsol.de

Solarenergie Solarthermie
Erzeugung von Wärme und ggf. Strom mit Solarkollektoren Photovoltaik Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom mit Solarzellen Photovoltaik in Deutschland stark gewachsen aufgrund der EEG-Förderung (4,7 % 2012) Aufgrund der Finanzierungs- umlage auf alle Strom- verbraucher kontrovers diskutiert Solarenergie Mit der Nutzung der Solarenergie hatten Sie bestimmt schon einmal direkten Kontakt – sei es durch die Nutzung eines solarbetriebenen Taschenrechners oder auch nur, indem das Wasser im Swimmingpool oder See nach einem langen sonnigen Tag immer wärmer wurde. Das Beispiel zeigt (wenn auch vereinfacht) die beiden grundsätzlich unterschiedlichen Nutzungen der Sonnenenergie: Der Erzeugung von Strom durch Photovoltaik und Erzeugung von Wärme und ggf. Strom durch Solarthermie. Entsprechend unterschiedlich sind die genutzten Techniken und ihre Einsatzgebiete. Solarthermie wird in Deutschland vor allem im privaten Bereich im Rahmen der Gebäudeheizung und -klimatisierung genutzt. Solarthermiekraftwerke zur Erzeugung von Strom und Wärme durch konzentrierende Kollektoren werden aus ökonomischen Gründen vor allem in sonnenreichen Ländern errichtet. Über Solarzellen kann Sonnenlicht auch in Strom umgewandelt werden (Photovoltaik). Hier sind die Einsatzorte vor allem Gebäudedächer zur Eigenversorgung, aber auch zur Einspeisung in das Netz. Auch wenn der Anteil der Stromproduktion durch Solarenergie in Deutschland noch immer gering ist (derzeit knapp 5 %) so ist er in den vergangenen Jahren rasant gewachsen (im Jahr 2000 etwa betrug der Anteil noch 0,01 %). Temporär kann der Anteil des Solarstroms jedoch auch sehr hoch sein. So wurde am Pfingstwochenende 2012 in Deutschland ein Rekord erzielt, als Solarstrom etwa die Hälfte des deutschen Strombedarfs lieferte. Zeitweise lieferten die installierten Photovoltaikanlagen insgesamt mehr als Megawatt, so die Zahlen der Strombörse EEX in Leipzig, was der Leistung von etwa 20 Atomkraftwerken entspricht, so die Nachrichtenagentur dpa (Sueddeutsche.de: solarzellen-liefern-so-viel-strom-wie-atomkraftwerke ). Der Anstieg des ins Netz gespeisten Solarstroms hat jedoch auch dazu geführt, dass die durch das EEG geförderte Vergütung des Solarstroms sehr kontrovers diskutiert wurde. Da die Produktion der Solarzellen immer preiswerter wird, wurden Teile der Vergütung in der regulären Anpassung der Vergütungssätze im Rahmen des EEG bereits abgesenkt. Jedoch wurden auch außerhalb der planmäßigen Anpassung die Vergütungen kontrovers debattiert, denn die weitere Absenkung gefährdet auch zahlreiche der in den letzten Jahren geschaffenen Arbeitsplätze in der deutschen Solarbranche. Der leichte Rückgang der Beschäftigungszahlen in der EE-Branche ist vor allem auf die Krise der Solarbranche aufgrund der drastischen Senkung der Einspeisevergütung zurückzuführen. Weitere Informationen zur Solarenergie erhalten Sie über das Informationsportal der Agentur für Erneuerbaren Energien: viel-energie.de/de/solarenergie.html Agentur für Erneuerbare Energien, Bernd Wenzel (IFNE) / BMU, Torresol Energy, Wikimedia Commons / Hadhuey

Organische Heldengeschichte
Biogas auf dem Balkon Alles begann damit, dass Walter Schmid in einem Malerkessel Schnittgras, Küchenabfälle und Hühnermist mischte, den Kessel verschloss und auf seiner Terrasse in die Sonne stellte. Als sich der Kessel nach einigen Tagen blähte, hielt er ein brennendes Streichholz hinein, worauf das Gemisch explodierte, eine riesige Schweinerei anrichtete – und seine Frau sagte: „Mit dem Seich hörsch jetzt aber uf.“ Er erwiderte: „Damit fange ich jetzt an.“ Wenige Jahre später gründete der Schweizer die erste Kompostgasfirma… Zwei Öko-Pioniere geben Gas, H. Arnet, Tages-Anzeiger : Tages-Anzeiger

Bioenergie Bioenergie ist ein Multitalent
© H. Lang / PIXELIO, © L.M. / PIXELIO, © qay / PIXELIO, Marc Andeson / © typecosmic / PIXELIO, Agentur für Erneuerbare Energien: Faltblatt der Bioenergie Bioenergie ist ein Multitalent In allen drei Nutzungs- bereichen in unterschiedlicher Form einsetzbar: fest, flüssig und gasförmig Vorteil ist ihre Speicherbarkeit Einsatz biologischer Reststoffe ist besonders sinnvoll Flächenkonkurrenz: Futter- und Nahrungsmittel sowie stoffliche Nutzung für Möbel und Papier Bioenergie Die Bioenergie ist die einzige der Erneuerbaren, die schon heute umfangreich in allen drei Nutzungsbereichen (Strom, Wärme, Transport) eingesetzt wird – d.h. auch im Transportbereich (durch Biokraftstoffe), da Elektromobilität bisher weniger verbreitet bzw. mit der gängigen Infrastruktur (Tankstellen bzw. Ladestationen) nicht direkt kompatibel ist. Im Wärmebereich macht die Bioenergie gut 91 % der erneuerbaren Energieversorgung aus – neben Erdwärme und Solarthermie. Ein weiterer großer Vorteil der Bioenergie ist ihre Speicherbarkeit. Anders als etwa Sonne und Wind ist ihre Bereitstellung nicht schwankend, sondern speicherbar und kann flexibel eingesetzt werden. Sie kann damit die Nutzung der anderen erneuerbaren Energien sinnvoll ergänzen. Die zur Energieerzeugung verwendete Biomasse ist ein Multitalent. Sie kann in ganz unterschiedlicher Form zum Einsatz kommen: fest: Hackschnitzel, Holzscheite flüssig: Pflanzenöl, Biodiesel, Bioethanol gasförmig: Biogas Weltweit sind etwa 2,5 Milliarden Menschen, also 40 % der Weltbevölkerung, zum Kochen und Heizen ausschließlich auf traditionelle Biomasse in Form von Brennholz, Dung oder Holzkohle angewiesen. In Deutschland werden für die Energieproduktion vor allem Holz – insbesondere zur Wärmegewinnung – und für die energetische Nutzung angebaute Energiepflanzen verwendet (siehe Abbildung zu den Nutzungspfaden der Bioenergie). Aber auch biologische Reststoffe, darunter Pflanzenabfälle und Tierexkremente, kommen zum Einsatz. Ihr Anteil nimmt immer weiter zu. Biologische Reststoffe haben in der Regel eine bessere Umweltbilanz, da für ihre Herstellung normalerweise keine extra Flächen in Anspruch genommen werden und die Reststoffe auch noch einer weiteren Nutzung zugeführt werden können. Dies gilt jedoch nur, wenn die Nutzung dieser Reste nicht in Konkurrenz zu anderen Nutzungen steht. Angesichts der komplexen Produktions- und Nutzungsketten sind die Wechselwirkungen der Bioenergienutzung mit anderen Wirtschaftszweigen besonders vielfältig: Pflanzen, die auf landwirtschaftlichen Flächen für Bioenergie angebaut werden, werden auch für Futter- und Nahrungsmittel nachgefragt oder kommen für die stoffliche Nutzung in der chemischen Industrie oder in der Möbel- und Papierindustrie in Frage. Weitere Informationen zur Bioenergie erhalten Sie über das Informationsportal der Agentur für Erneuerbaren Energien: energie.de/de/bioenergie.html

Bioenergie und Nachhaltigkeit
Aktuelle Diskussion um Nahrungsmittelkonkurrenz und Klimaschädlichkeit Umweltbilanz ist je nach energetischer Verwendung sehr unterschiedlich Nachteile für Biodiversität und Klima („Maiswüsten“ in bestimmten Regionen und hoher Pestizideeinsatz) Auch negative soziale Auswirkungen („Landgrabbing“) Nur biologische Reststoffe garantieren eine positive Umweltwirkung Treibstoff: „Frittenfett“, Pflanzenreste, Kaffeesatz, Algenzüchtungen etc. Einhaltung von Nachhaltigkeitsstandards ist wichtig Zertifizierung erfasst nur einen Teil © Claudio Lione / PIXELIO, © sigrid rossmann / PIXELIO Mit den TN wird der Film „Teller, Trog und Tank“ angeschaut und diskutiert (verlinkt mit Tellerfoto). Bioenergie und Nachhaltigkeit Die Nachhaltigkeit der erneuerbaren Energien ist bei allen Technologien ein wichtiges Thema, bei der Biomassenutzung aber ein besonders kontrovers diskutiertes (siehe Film). Je nachdem, woher die Biomasse zur energetischen Verwendung stammt und mit welchen anderen Nutzungen sie konkurriert, können die Umwelteffekte stark variieren. Werden Energiepflanzen z.B. mit hohem Dünger- und Pflanzenschutzmitteleinsatz angebaut, energieintensiv weiterverarbeitet und transportiert, kann sich die Klimabilanz verschlechtern. Werden Moore trockengelegt oder Regenwälder brandgerodet, um auf diesen Flächen Biomasse für Bioenergie zu gewinnen, überwiegen die negativen Effekte deutlich. Indirekte negative Folgen ergeben sich auch, wenn Flächen, die bislang für die Futter- und Nahrungsmittelproduktion genutzt wurden, der Bioenergieproduktion weichen und dann ihrerseits wiederum neue Flächen in Anspruch nehmen, durch Rodungen, Entwässerungen etc. Man spricht in diesem Fall von indirekten Landnutzungsänderungen. Auch die sozialen Auswirkungen von Landvertreibungen in Entwicklungs- und Schwellenländern sowie die Konkurrenz von Biomasse für „Tank, Trog oder Teller“ stehen durch Biomasseimporte in direkter Verbindung zu unserem Energieverbrauch. Diese Fehlentwicklungen, die im Nahrungs- und Futtermittelbereich zwar schon länger und in größerem Umfang bestehen (2 % der Agrarflächen weltweit dienen der Bioenergieproduktion), kamen nun mit der speziellen Förderung von Biokraftstoffen seit ca in Deutschland und der EU noch einmal besonders in die Diskussion. Unter anderem wurden in der Folge Nachhaltigkeitszertifizierungssysteme entwickelt, so auch in Deutschland. Diese können allerdings nicht die indirekten negativen Effekte (siehe oben) erfassen und decken in der Regel auch nur einige der relevanten Nachhaltigkeitsaspekte ab, nicht aber die sozialen Aspekte. Weiterer Kritikpunkt an der EU und deutschen Bioenergiepolitik ist zudem, dass sich die Förderungen ausgerechnet auf den am wenigsten energieeffizienten Transportbereich konzentrieren, also auf die Förderung von Biodiesel und Bioethanol. Bei der Nutzung von Biomasse zur Erzeugung von Strom und Wärme hingegen kommt es zu weniger Umwandlungsverlusten als bei der Nutzung von Biomasse im Transportbereich. Damit ist die Nutzung von Biomasse für Strom und Wärme in der Regel energieeffizienter. Entscheidend für eine nachhaltige Bioenergienutzung ist daher vor allem, auf organische Reststoffe zu setzen, da hier die wenigsten Nutzungskonkurrenzen und geringsten Umweltauswirkungen auftreten. Zudem gilt es für den Bereich Transport und Verkehr, alternative Konzepte zu entwickeln, die weniger Energie benötigen und weniger abhängig sind von flüssigen Kraftstoffen, seien es Diesel, Benzin, Bioethanol oder Biodiesel. Im Fachseminar „Alternative Mobilität“ werden die Vor- und Nachteile des Einsatzes von Bioenergie im Transportsektor vertieft dargestellt und alternative Mobilitätskonzepte vorgestellt. Film „Bioenergie: Teller, Trog und Tank“

Fließende Heldengeschichte
Wasser marsch – Wasserkraft für alle? Karl Reinhard Kolmsee hat ein Mini-Wasser- kraftwerk für abgelegene Regionen ohne Strom- anschluss entwickelt. Das Gerät mit dem Namen „Smart Hydro Power“ wiegt keine kg und soll nicht viel kosten. Es ähnelt einem Propeller und kann in fast jedem Fluss eingesetzt werden. Im Sommer 2011 startet der erste Langzeittest am Amazonas. Eine Chance zur flächendeckenden Stromversorgung in Entwicklungsländern? Wasser marsch – Die Story von Smart Hydro Power, ftd.de : ftd.de

Wasserkraft Lange Tradition, ausgereifte Technik
Potenziale in Deutschland sind nahezu ausgeschöpft Kraftwerkstypen Flusskraftwerke bzw. Laufwasserkraftwerke Speicherkraftwerke mit Stauseen Gezeitenkraftwerke, Wellenkraftwerke und Meeres- strömungskraftwerke Vorteil: Energie steht unmittelbar zur Verfügung und ist speicherbar Nachteil: Negative Umweltauswirkungen Wasserkraft Wasserkraft wurde schon in vorindustrieller Zeit zum Antrieb von Mühlen, Säge- und Hammerwerken genutzt. Die Bewegungsenergie der Wasserströmung wird über ein Turbinenrad in mechanische Rotationsenergie umgewandelt, die zum Antrieb von Maschinen oder Generatoren genutzt werden kann (siehe Abbildung unten). Heute wird mit Wasserkraft in Deutschland fast ausschließlich elektrischer Strom erzeugt. Wasserkraft ist eine ausgereifte Technologie, mit der weltweit, nach der traditionellen Nutzung von Biomasse, der größte Anteil an erneuerbarer Energie erzeugt wird. 16 % des global erzeugten Stroms stammen aus Wasserkraftwerken. In Deutschland gibt es eine große Zahl an Kleinkraftwerken. Der Großteil der Wasserenergie, rund 90 %, wird aber von wenigen großen Anlagen bereitgestellt. Vor allem in den südlichen Bundesländern herrschen gute Bedingungen für die Wasserkraftnutzung, da hier der Voralpenraum für ein günstiges Gefälle sorgt. Die wesentlichen Ausbaupotenziale der Wasserkraft liegen im Ersatz, in der Modernisierung und in der Reaktivierung vorhandener Anlagen sowie im Neubau an bestehenden Querbauwerken. Da hier in Gewässer eingegriffen wird, müssen dabei vor allem Umweltanliegen ausgewogen berücksichtigt werden. Die technische Umsetzung ist dabei vielfältig, denn elektrische Energie kann aus Flusskraftwerken bzw. Laufwasserkraftwerken (Aufstauen des Flusswassers um mit dem abfließendem Wasser elektrischen Strom zu produzieren), Stauseen (Speicherung des Wassers über längere Zeit in einem Becken, Umwandlung in Strom bei Bedarf) und Gezeitenkraftwerken, Wellenkraftwerken und Meeresströmungskraftwerke gewonnen werden. Die letztgenannten befinden sich jedoch noch im Forschungsstadium und leisten noch keinen wesentlichen Beitrag zur Stromversorgung. Die Umweltauswirkungen der Wasserkraftnutzung sind je nach Technik, Größe und Einsatzort unterschiedlich. Durch den Bau und die fortlaufende Nutzung der Wasserkraft kommt es jedoch zu negativen Beeinträchtigungen der Lebensräume im Wasser, insbesondere durch Veränderungen in der Bodenstruktur und im Wasserlauf und die Verbauung bestimmter Gewässerabschnitte. Viele im Wasser lebende Kleintiere und Fische wandern zur Nahrungssuche oder zum Laichen flussauf- bzw. flussabwärts. Wasserkraftwerke stellen häufig beim Aufstieg eine unüberwindbare Barriere und ihre Turbinen beim Abstieg eine tödliche Gefahr für diese Lebewesen dar. Staudämme haben zudem noch zahlreiche weitere Auswirkungen, da sie in der Regel zusätzlich große Flächen beanspruchen und über längere Zeit Wasser den normalen Strömungen »entziehen«. So gehört zum Beispiel das Ilisu-Projekt in der Südosttürkei (neben dem Drei Schluchten Damm in China) wegen der Umsiedlung von tausenden Menschen, der Überflutung von Städten, Dörfern, Kulturstätten und Ackerland und der entsprechenden Umweltauswirkungen zu den umstrittensten Staudammprojekten weltweit. Weitere Informationen zur Wasserkraft erhalten Sie über das Informationsportal der Agentur für Erneuerbaren Energien: viel-energie.de/de/wasserkraft.html © moorhenne / PIXELIO, © Bernd Wengenroth / PIXELIO, © schemmi / PIXELIO, Agentur für Erneuerbare Energien, bearb. Draeger / UfU

Geothermie Nutzung der Erdwärme zur Gewinnung von Energie
Durch einen Wasserkreislauf in tiefere, i.d.R. wärmere Erdschichten Oberflächennahe Geothermie Direkte Nutzung der Erdwärme mittels Wärmepumpen, z.B. zum Heizen Hierfür genügen bereits einige Grad Celsius Temperaturunterschied Tiefengeothermie Umwandlung in elektrische Energie durch Dampfturbinen Nutzungspotenziale v.a. in Süddeutschland Tiefenbohrungen bergen teils geologische Risiken Geothermie Vielleicht waren Sie schon einmal im Urlaub in Island, den USA oder Neuseeland und haben dort die heißen Quellen der Länder kennengelernt? Nicht nur diese Länder, auch viele weitere erzeugen schon lange Strom aus Geothermie. Unter Geothermie versteht man dabei die Nutzung der Erdwärme zur Gewinnung von Energie. Die im Erdinneren herrschenden Temperaturen von bis zu °C erwärmen die oberen Gesteins- und Erdschichten sowie unterirdische Wasserreservoirs. In solchen Gegenden, wo die Wärme dicht an die Erdoberfläche steigt, wird sie bereits in großem Umfang genutzt, sowohl direkt, etwa zum Heizen und Kühlen im Wärmemarkt (Wärmepumpenheizung), als auch indirekt zur Erzeugung von elektrischem Strom, etwa in Kraftwerken mit wasserdampfbetriebene Turbinen (siehe Abbildung). In Deutschland trägt die geothermische Energienutzung mit 0,5 % (2012) bislang nur einen kleinen Teil zur Energieversorgung aus erneuerbaren Energien bei. Die Nutzungspotenziale liegen vor allem in Süddeutschland. Bei den zum Teil notwendigen tiefen Bohrungen zur Nutzung der Erdwärme bestehen auch Risiken, die es im Planungs- und Genehmigungsvorfeld zu beachten gilt. Beim Durchstoßen der Erdschichten muss beispielsweise darauf geachtet werden, bei Nutzung eines tieferen Grundwasserleiters den trennenden Grundwassernichtleiter nicht derart zu durchstoßen, dass eine Verbindung entsteht, mit der Folge, dass Druckausgleiche und Vermischungen stattfinden oder Grundwasser austritt. Auch zu seismischen Verwerfungen und Schäden an Gebäuden ist es in einigen deutschen Städten schon gekommen. Es besteht dementsprechend noch Untersuchungsbedarf zur weiteren Optimierung bei der Genehmigung und Erforschung von geothermischen Energieanlagen. Neben der Tiefengeothermie kann Erdwärme auch oberflächennah genutzt werden. Die oberflächennahe Geothermie verwendet die Energie, die in den obersten Erdschichten oder dem Grundwasser gespeichert ist. Die hier herrschenden Temperaturen von 8 bis 12 °C lassen sich auf verschiedene Arten gebrauchen und dienen sowohl zur Bereitstellung von Raumheizung und Warmwasser als zur Kühlung. Um die vorhandene Energie im flachen Untergrund zu nutzen, werden Wärmepumpen in Kombination mit Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden, Energiepfählen, also erdberührten Betonbauteilen, und Grundwasserbrunnen eingesetzt. Weitere Informationen zur Geothermie erhalten Sie über das Informationsportal der Agentur für Erneuerbaren Energien: Jkrieger / Wikipedia

Energiemix Zentrale Steuerung dezentraler EE-Anlagen durch ein „virtuelles Kraftwerk“ Verbund von relativ kleinen Stromerzeugungseinheiten (PV-Anlagen, Windkraftanlagen, BHKW etc.), der nachgeführt elektrische Leistung bereitstellt Um angebotsunabhängige Leistung von Großkraftwerken zu ersetzen Diversifizierung der Energie- versorgungs-Eigentums- Struktur Energiemix Nun haben Sie alle erneuerbaren Energien einmal kurz kennengelernt. Sie wissen jetzt, dass die verschiedenen Erneuerbaren jeweils ihre Stärken und Schwächen haben, etwa hinsichtlich der Speicherbarkeit, des Vorkommens oder der Umweltauswirkungen. Deshalb ist es so wichtig, diese Energien so miteinander zu kombinieren, dass ein sinnvoller Energiemix entsteht. Während in der heutigen Praxis die erneuerbaren Energien noch parallel zur fossilen Energieerzeugung eingesetzt werden und z.B. Kohle- und Gaskraftwerke einspringen, wenn Energiespitzen nachgefragt werden, wird es in Zukunft vor allem darum gehen, die erneuerbaren Energien untereinander optimal zu verknüpfen. Hierfür werden sogenannten „Kombikraftwerke“ oder „virtuelle Kraftwerke“ benötigt. Je mehr erneuerbare Energien zum Einsatz kommen, desto mehr wird sich unsere Energieversorgungsstruktur von einer eher zentralen mit wenigen Kraftwerken hin zu einer eher dezentralen Versorgung mit vielen kleineren EE-Anlagen und kleineren Kraftwerken, Speichern etc. wandeln. Dies wird auch eine Diversifizierung der Energieversorgungs-Eigentums-Struktur mit sich bringen. Online-Computerspiel „powerado“ zum Zusammenwirken der verschiedenen Energien, das im Unterricht eingesetzt werden kann (ab 10 Jahren). Beim Spiel geht es darum, ein Dorf mit Energie zu versorgen und gleichzeitig Umwelt und Klima im Blick zu behalten: Virtuelles Kraftwerk Ein virtuelles Kraftwerk ist eine Zusammenschaltung von dezentralen – im allgemeinen relativ kleinen – Stromerzeugungseinheiten, wie beispielsweise Photovoltaikanlagen, Kleinwasserkraftwerken, Windkraftanlagen und Blockheizkraftwerken zu einem Verbund, der nachfragegeführt elektrische Leistung bereitstellen und damit angebotsunabhängige Leistung aus Großkraftwerken ersetzen kann. Virtuell heißt das Kraftwerk nicht, weil es keinen Strom erzeugt, sondern weil es mehr als einen Standort besitzt. Derzeit werden diese Konzepte noch erforscht und sind zunächst erst in Feldversuchen im Einsatz (siehe Abbildung). Filme und Infos zum Forschungsprojekt „Kombikraftwerk 1 und 2“: Agentur für Erneuerbare Energien

Film: Kombikraftwerk 2 Der 14-minütige Film „Kombikraftwerk 2 – Stabiler Strom aus Erneuerbaren Energien“ wird gemeinsam mit den TN angeschaut und anschließend kurz diskutiert. Diskussionsfragen Können Sie den Film in Ihrem Unterricht einsetzen? Was sind positive und eher negative Aspekte des Films? Welche Aspekte fehlen Ihnen bzw. sollten in der anschließenden Diskussion mit Schülerinnen und Schülern ergänzt werden? Filme zum Thema Energiemix und Energiewende Kombikraftwerk 1 – Hintergrundinformationen (7:16 min): Energiewende, Wissenswerte.e-politik.de (8:59 min), Leben mit der Energiewende (1:48 h), Frank Farenski (open source): Energiewende.TV:

Übersicht: Treiber der Energiewende
Endlichkeit fossiler Ressourcen Klimawandel und Treibhauseffekt Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum Weltspiel Energie Energiesicherheit Treiber der Energiewende Die treibenden Kräfte zur Überwindung der bisherigen Strukturen - hin zu einer auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgung - sind stark. Einige der Treiber wurden zu Beginn schon einmal kurz thematisiert, andere nicht. Im Folgenden sollen sie daher genauer erläutert werden.

Endlichkeit fossiler Energien
Warum basiert unser Energiesystem immer noch stark auf fossilen Energien? Fossile Energien sind schnell verfügbar und preiswert. Sie haben eine hohe Energiedichte (können gut gelagert und bedarfsgerecht entnommen werden). Fossile Energien und Atomenergie haben über viele Jahre massive Subventionen erhalten. Wenige „big player“ beherrschen den Energiemarkt, die zunächst wenig Interesse an einer Veränderung der Energieversorgungsstruktur haben. Zentrale Energieerzeugung bedeutet eine geringe Sichtbarkeit, auch Gefahren der Atomenergie sind größtenteils unsichtbar. Gemeinsam mit den TN sammeln, warum das Energiesystem immer noch sehr stark auf fossilen Energien basiert (mögliche Antworten per Klick einblenden). Warum basiert unser Energiesystem immer noch stark auf fossilen Energien? Fossile Energien standen bislang schnell und preiswert zur Verfügung. Dies hängt zum einen mit Lagerstätten (z.B. Kohle, Öl) zusammen, die leicht und preiswert zu erschließen waren. Inzwischen wird der Abbau jedoch immer kosten- und auch energieintensiver. Außerdem spiegeln sich die sogenannten „externen Kosten“ (z.B. Umweltschäden) nicht im Energiepreis wider. Fossile Energien haben eine hohe Energiedichte, sie lassen sich gut lagern und dann bedarfsgerecht entnehmen. Das gleiche Volumen einer Motorfüllung Biodiesel liefert eine geringere Reichweite im Vergleich zu einer Diesel-Tankfüllung. Fossile Energien und Atomenergie haben über viele Jahre massive Subventionen erhalten, so dass zahlreiche Kraftwerke mittlerweile abgeschrieben sind und „Reingewinne“ erzielen. Der Energiemarkt begrenzt sich auf wenige „big player“ und eine zentrale Energieversorgungsstruktur. Das Interesse an einem Übergang zur dezentralen Energieversorgung, die auf erneuerbaren Energien und Energieeffizienz aufbaut, ist hier nicht ausgeprägt. Die zentrale Energieerzeugung führt auch zu einer geringeren Sichtbarkeit dieser Energieerzeugung, auch wenn Kohletagebauwerke massive Einschnitte in ganze Regionen bedeuten. Die Gefahren der Atomenergie sind größtenteils unsichtbar. Im Gegensatz dazu prägt die dezentrale Nutzung von erneuerbaren Energien viele Landschaften. Durch die Änderung des Landschaftsbildes resultierenden zuweilen Akzeptanzprobleme.

Endlichkeit fossiler Energien
Reserven sind sicher nachgewiesen und mit bekannter Technologie wirtschaftlich gewinnbar. Ressourcen sind Vorkommen, die noch nicht wirtschaftlich zu fördern sind oder die noch nicht sicher ausgewiesen sind, aber aufgrund geologischer Indikatoren erwartet werden. Was schätzen Sie, welche zeitliche Reichweite diese fossilen Rohstoff- reserven noch haben? Die TN sollen schätzen, welche zeitliche Reichweite die fossilen Energiereserven noch haben. Reichweite fossiler Rohstoffreserven Bei der Reichweite der fossilen Energien ist es wichtig, zwischen Reserven und Ressourcen zu unterscheiden: Reserven sind sicher nachgewiesen und mit bekannter Technologie wirtschaftlich gewinnbare Vorkommen. Ressourcen sind Vorkommen, die noch nicht wirtschaftlich zu fördern sind oder die noch nicht sicher ausgewiesen sind, aber aufgrund geologischer Indikatoren erwartet werden. Die Graphik zeigt exemplarisch (die Prognosen variieren je nach Studie und Annahmen), wie gering die Zeiträume sind, in denen weltweit noch auf leicht erschließbare Ressourcen (also die Reserven) zurückgegriffen werden kann. Zwar wird es auch in Zukunft Verfahren geben, die schwer erschließbare fossile Energien zu Tage fördern, allerdings wird dies vermutlich zu deutlichen Preiserhöhungen führen und schon für die Energiegewinnung immer mehr Energie eingesetzt werden müssen. Steigende Gewinnungskosten machen den Einsatz von Erdöl als Energieträger zunehmend unwirtschaftlich. Die Gewinnung von Erdöl aus Ölsand oder Ölschiefer (Fracking) ist eine solche kostenintensive Methode. Dabei wird schon in Jahren erwartet, dass das jährliche Fördervolumen an Erdöl nicht mehr zu steigern sein wird und trotz stetig weiter steigenden Energiebedarfs zurückgeht. Die Darstellungen „mit Wachstum“ hängen damit zusammen, dass frühere Prognosen vielfach das schnelle Wachstum von z. B. Indien und China nicht vorhersehen konnten. Die Endlichkeit der Ressourcen zeigt: Auch unabhängig von der Problematik des Klimawandels ist eine Änderung unseres auf Wachstum basierenden Wirtschaftssystems durch den daran gekoppelten steigenden Energieverbrauch notwendig. Literaturempfehlungen BGR (2009): Energierohstoffe 2009 – Reserven, Ressourcen, Verfügbarkeit: Wann gehen die fossilen Öl- und Gasvorräte der Erde zu Ende?, Manfred Popp (2011): Wie lange reichen die weltweiten Energievorräte?, BUND Regionalverband Südlicher Oberrhein: Behringer / Solare Zukunft

Energiereserven Sonne: 23.000 TWJ In 100 bis 150 Jahren aufgebraucht
Erdgas Sonne: TWJ 240 TWJ Erdöl Windenergie: TWJ 90-300 TWJ Weltenergiebedarf 2012: 16,5 TWJ Bioenergie: 2-6 TWJ Uran Wasserkraft: 3-4 TWJ 900 TWJ Erneuerbare und endliche Energiereserven in Tera Watt Jahren (TWJ) D.h. eine Billion Watt (12 Nullen) für die Dauer von einem Jahr. 1 Tera Watt = Watt oder kW oder MW oder GW In ca. 15 Sekunden schickt die Sonne soviel Energie auf die Erde, wie die gesamte Erdbevölkerung benötigt. Allerdings bei einem Wirkungsgrad von 100 %. Aber auch bei 10 % Wirkungsgrad und Verlusten durch Wolken haben wir ein Überangebot. Die erneuerbaren Energien stehen uns jedes Jahr erneut zur Verfügung, während die fossilen immer weniger werden. In 100 bis 150 Jahren werden sie aufgebraucht sein, die Auswirkung der Verknappung zeigt sich bereits heute schon. Datenquelle zu Grafik: Perez et al. (2009): A Fundamental Look At Energy Reserves For The Planet: Geothermie: 03-2 TWJ Gezeiten 0,3: TWJ In 100 bis Jahren aufgebraucht Kohle

Klimawandel www.klimafakten.de www.pik-potsdam.de/services/infothek
Zunahme der wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre Nach übereinstimmender Forschermeinung (IPCC) ist die derzeitige Klimaerwärmung auf den Menschen zurückzuführen. Folgen des Klimawandels Verlust an biologischer Vielfalt Gesundheitsgefahren Gefährdung der Nahrungsmittelproduktion Unbewohnbarkeit ganzer Regionen Klimawandel Die Ursachen des Klimawandels und der hierbei ablaufenden Prozesse kennen Sie sicherlich. Kurz kann gesagt werden, dass der vermehrte CO2-Ausstoß in die Atmosphäre einen Anstieg der Temperatur auf der Erde verursacht, da die Atmosphäre undurchlässiger wird für die Wärmerückstrahlung. Die Abbildung zeigt die Konzentration von Kohlendioxid (rot) sowie der Treibhausgase Methan (blau) und Lachgas (schwarz) innerhalb der letzten Jahre. Auffällig ist der rasante Anstieg von CO2 seit der Industrialisierung bzw. dem massiven Anstieg der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse sind dabei so eindeutig in ihrer Aussage, dass der Weltklimarat (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) an dessen Berichten mehr als 800 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus über 130 Ländern mitwirken und der 2007 den Friedensnobelpreis erhielt, von einer „sehr hohen Wahrscheinlichkeit“ spricht, dass die rasante Erwärmung dem Menschen anzulasten ist. Umfragen aus den Jahren 2007 (Brown et al 2007) und 2008 (Doran et al 2009) bestätigen diesen Konsens innerhalb der Wissenschaft: Demnach stimmen 97 % der befragten Klimaforscher, die auch aktiv in ihrem Fachgebiet publizieren, der Aussage zu: „Menschliche Aktivität ist ein signifikant beitragender Faktor bei der Veränderung der mittleren globalen Temperatur.“ Die Verbrennung fossiler Energien gehört zu den Hauptverursachern dieser Emissionen und damit zum Hauptfaktor und -beschleuniger des Klimawandels. So hat etwa derzeit die Stromerzeugung einen Anteil von rund 40 % an den deutschen CO2-Emissionen (Bundesregierung 2012). Die Folgen des Klimawandels sind unter anderem der Verlust an Biodiversität, Gesundheitsgefahren, Gefährdung der Nahrungsmittelproduktion, die Unbewohnbarkeit ganzer Regionen etc. Der Klimawandel verstärkt die Armut und bedroht die Menschen in seiner Existenz – zunächst die armen Menschen v.a. in den Entwicklungsländern, die über keine finanziellen Mittel verfügen, um sich anzupassen. Klimagerechtigkeit ist daher auch eine Frage der Menschenrechte. Die Wissenschaft ist sich dabei weitgehend einig, dass die globale Temperatur nicht stärker als 2 Grad Celsius steigen darf, um die Folgen des Klimawandels annähernd beherrschbar zu halten. Steigt die Temperatur höher, steigt auch das Risiko. Wird jedoch weiter wie bisher gewirtschaftet, beträgt der Temperaturanstieg bis bis 7 °C. IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007, Working Group I: The Physical Science Basis; FAQ 2.1, Figure 1

CO2- und Temperaturanstieg
Zeit (vor 2005) Allison et al (links), IPCC 2007 (rechts) Temperaturanstieg folgt Anstieg der CO2-Konzentration Erste Grafik: Vergleich verschiedener Rekonstruktionen der Mitteltemperatur in der nördlichen Hemisphäre seit dem Jahr 0. Die Temperaturveränderung ist als Abweichung von der Mitteltemperatur in den Jahren 0 bis 2000 dargestellt. Die rote Linie zeigt die Temperaturaufzeichnung seit ca Die Daten für die Zeit davor werden auf Grundlage sogenannten „proxis“ (Eisbohrkerne, Baumringe) rekonstruiert. Hierbei gibt es Unsicherheiten, wie die unterschiedlichen Rekonstruktionen und die farbigen Unsicherheitsbereiche um die Linien zeigen. Trotz aller Unsicherheit bei der Rekonstruktion der Temperatur in der Vergangenheit zeigt sich, dass der Anstieg der Temperatur seit ca in den letzten beiden Jahrtausenden ohne Beispiel ist. Zweite Graphik: Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atomsphäre in den letzten Jahren (Achtung! Andere Zeitskala als in der ersten Grafik). Der Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre von ca. 270 ppm im Jahr 1000 auf über ppm heute ist deutlich erkennbar. Der kleine Ausschnitt zeigt den Anstieg seit Beginn der Industrialisierung. Die rosafarbene Linie zeigt Messungen, die um 1950 begonnen haben. Die Daten für die Zeit davor werden aufgrund von sogenannten „proxis“ (Eisbohrkerne, Baumringe) rekonstruiert. Die Korrelation des Anstiegs der CO2-Konzentration und des Temperaturanstiegs an sich ist natürlich kein Beweis für den kausalen Zusammenhang zwischen CO2-Ausstoß und Temperaturanstieg. Aber: Da man die physikalische Eigenschaft der Treibhausgase bereits seit 1824 kennt (entdeckt von Jean-Baptiste Fourier) und zum ersten Mal per Experiment nachgewiesen hat (John Tyndall), belegt die Beobachtung nur das, was man aufgrund des physikalischen Zusammenhangs vermutet hat. Klimaskeptiker-Argumente Häufig werden verschiedene Argumente hervorgebracht, die die oben dargestellten Erkenntnisse eines von Menschen verursachten Temperaturanstiegs widerlegen sollen. Dazu gehören: Einwand: Die Temperaturmessung ist durch wärmere Städte um die Wetterstationen verfälscht („urban heat island effect”). Antwort: Solche Effekte gibt es in der Tat. Sie werden aber herauskorrigiert. Messungen der Meerestemperaturen zeigen außerdem, dass auch das Meer sich erwärmt. Einwand: Im Mittelalter war es ebenfalls wärmer. Antwort: In der Tat gab es im Mittelalter auf der Nordhalbkugel eine verhältnismäßig warme Phase und im 17. und Jh. eine sogenannte „kleine Eiszeit”. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts liegen die Temperaturen auf der Nordhalbkugel aber deutlich höher als im Mittelalter (und die weiterhin zu erwartende Erwärmung durch weitere Treibhausgasemissionen liegt noch wesentlich höher). Einwand: Die Erwärmung wird von natürlichen Schwankungen (z.B. durch Schwankungen der Sonnenaktivität) hervorgerufen, wie dies auch in der Vergangenheit der Erdgeschichte der Fall war. Antwort: In der Tat tragen auf natürliche Faktoren im begrenzten Maße zur Erwärmung bei, allerdings können sie den beobachteten Anstieg der globalen Mitteltemperatur nicht in vollem Umfang erklären. Dieser Anstieg kann nur dann vollständig erklärt werden, wenn man den Anstieg der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre und die dadurch veränderte Strahlungsbilanz berücksichtigt. Einwand: Die Ergebnisse der Klimawissenschaft sind hochgradig unsicher und in der Wissenschaft umstritten. Antwort: Die Thesen von Wissenschaftler/innen, die an den Ergebnissen der Klimawissenschaft zweifeln, sind diskutiert, aber aufgrund methodischer Schwächen und fortschreitender Erkenntnis verworfen worden. Im zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimawandel (IPCC) haben Hunderte von Wissenschaftlern seit 1990 vier große Sachstandsberichte erarbeitet. Im 4. Bericht von wurde festgestellt, dass die Klimaveränderung mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit menschenverursacht ist. Einzelne Bereiche des Klimasystems sind noch nicht vollständig verstanden und die Abschätzung der Folgen ist zum Teil mit großen Unsicherheiten verbunden, aber dass die Klimaveränderung stattfindet, von Menschen verursacht ist und für die Menschheit bedrohlich ist, ist in der Wissenschaft unbestritten. Einzelne Skeptiker (die oft aus dubiosen Quellen, etwa von der Erdölfirma Exxon Mobile, finanziert werden) bestreiten weiterhin den Klimawandel. Sie veröffentlichen aber nicht in den Standardmagazinen der Wissenschaft (wie z.B. Nature und Science) und unterliegen damit keiner wissenschaftlichen Kontrolle durch andere Wissenschaftler/innen („Peer review”). Literatur: Rahmstorf, S.; Schellnhuber, H.J. (2006): Klimawandel. C.H. Beck Wissen, München. Eine ausführliche Auseinandersetzung mit den Argumenten der Klimaskeptiker findet sich in der aktuellen Publikation des Umweltbundesamtes: Und sie erwärmt sich doch: Was steckt hinter der Debatte um den Klimawandel? Dessau 2013: Der Temperaturanstieg seit 1850 ist beispiellos im Vergleich zum Trend der letzten 2000 Jahre. In der gleichen Zeit stieg die CO2-Konzentration um über ein Drittel.

CO2- und Temperaturanstieg
Grafik links Um die zukünftige globalen Klimaveränderung zu strukturieren, hat der IPCC im Jahr verschiedene sozio-ökonomische Szenarien entwickelt, die sogenannten SRES- Szenarien. Es handelt sich um die möglichst konsistente Darstellung von potentiellen Pfaden, die die Welt bis 2100 beschreiten könnte. Die Szenarien enthalten Annahmen zur Entwicklung der Weltbevölkerung, zum Wirtschaftswachstum und zum technologischen Fortschritt. Daraus resultieren unterschiedliche Emissionen an Treibhausgasen. Das optimistischste Szenario ist B1 (schwarze Linie), das pessimistischste – also das Szenario mit den höchsten CO2-Emissionen – ist A1F1 (rote Linie). Die gepunktete Linie zeigt die gemessenen CO2-Emissionen seit Die tatsächlichen Emissionen liegen derzeit knapp über dem pessimistischsten Szenario des IPCC. Dies liegt vor allem an dem beschleunigten Anstieg der Emissionen seit Während der Ausstoß in den 1990er Jahren um 1 % pro Jahr zunahm, stiegen die Emissionen zwischen 2000 und 2008 um 3,4 % pro Jahr. Grund ist vor allem das starke Wirtschaftswachstum in China, Indien und anderen Schwellenländern. Im Jahr 2009 sind die globalen Treibhausgasemissionen zum ersten Mal seit Jahrzehnten zurückgegangen – aufgrund der globalen Wirtschaftskrise. Ohne effektive Klimaschutzmaßnahmen werden jedoch die Emissionen zusammen mit dem wirtschaftlichen Aufschwung wieder zu steigen beginnen. Grafik rechts Die Graphik zeigt die erwartete Erwärmung für die IPCC-Szenarien B1 (optimistisch), A2 (mittel) und A1F1 (jetzige Rate). Für A1F1 (rote Linie) wird bis 2100 ein Temperaturanstieg um 4-7 °C erwartet (gegenüber Mittel zw und 1900). Selbst im optimistischen Fall, dass die Emissionen massiv gesenkt werden können (B1 – grüne Linie), wird noch eine Erwärmung von 2-3 °C erwartet. Die letzte vergleichbare Erwärmung gab es, als vor Jahren die letzte Eiszeit zu Ende ging und sich das Klima um 5 °C erwärmte. Allerdings erfolgte diese Erwärmung in einem Zeitraum von Jahren statt in 150 Jahren. Dadurch hatten die auf der Erde lebenden Arten viel mehr Zeit zur Verfügung, um sich anzupassen. Fazit Die Emissionen wachsen schneller als erwartet. Weitermachen wie bisher bringt eine Erwärmung zwischen 4 °C und 7 °C bis 2100 mit sich. Anstieg der CO2-Emissionen im Vergleich zu IPCC-Szenarien Zukünftigen Temperaturanstiegs für IPCC-Szenarien (im Vergleich zu Mittel zwischen 1800 bis 1900) Allison et al. 2009

Treibhauseffekt Erderwärmung
Die Treibhausgaskonzentration verursacht einen Temperaturanstieg auf der Erde, da die Atmosphäre undurchlässiger wird für Wärmerückstrahlung. Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur um 0,8 °C Treibhausgase: Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (N2O), Wasserdampf (H2O) u.a. Natürlicher Treibhauseffekt Anthropogener Treibhauseffekt Natürlicher Treibhauseffekt (Abb. 1) Die Atmosphäre um die Erdkugel enthält Treibhausgaspartikel. Die Sonnenstrahlen durchdringen die Atmosphäre und werden auf der Erdoberfläche in Wärmestrahlen umgewandelt oder reflektiert. Ein Teil wird in der Atmosphäre festgehalten. Die Treibhausgase verhindern eine Rückstrahlung. Durch die Zusammensetzung der Treibhausgase (THG) in der Atmosphäre haben wir eine durchschnittliche Temperatur von +15 Grad auf der Erde. Ohne Atmosphäre wäre es -18 Grad kalt, da die Sonnenstrahlen auf die Erde treffen und vollständig ins Weltall zurück reflektiert würden. Anthropogener Treibhauseffekt (Abb. 2) Der durch menschliche Eingriffe entstandene Anteil am atmosphärischen Treibhauseffekt wird anthropogener Treibhauseffekt genannt. Mehr Gaspartikel entsprechen mehr Treibhausgasen in der Atmosphäre. Neben CO2, sind THG auch: Methan, Lachgas (Distickstoffmonoxid), Fluorkohlenwasserstoffe, Ozon und Wasserdampf. Mit der Erhöhung der Konzentration von THG in der Atmosphäre wird diese undurchlässiger für die Wärmerückstrahlung, wodurch sich die globale Durchschnittstemperatur erhöht. Tipps für den Unterricht Tafelbild zum Treibhauseffekt: Für die Sekundarstufe 5-8 eignen sich die Erläuterungen und Vorschläge für ein Tafelbild aus dem Schulpaket Klimaschutz und Wohnen, DMB/UfU, S : > Bildungsmaterialien > Sekundarstufe Experiment zum Treibhauseffekt: Auf S. 21 des o.g. Schulpakets gibt es außerdem ein Arbeitsblatt mit einem Experiment zum Treibhauseffekt. Film zum Treibhauseffekt: Darüber hinaus gibt es einen 7-minütigen Animationsfilm „(E)Mission CO2“, der in einfachen Worten und Bildern den Treibhauseffekt und die Folgen der Erderwärmung für das Klima erklärt: Experiment, Film und Tafelbild Schulpaket Klimaschutz und Wohnen, DMB/UfU

Kipp-Punkte im Klimasystem
Ein entscheidendes Risiko des Klimawandels resultiert daraus, dass das Klimasystem nicht linear ist. D.h., eine bestimmte Erwärmung um beispielsweise 1 °C hat nicht immer eine Veränderung im Ökosystem um eine proportionale Größe zu Folge (z.B. 10 % mehr Niederschlag). Besondere Sorge bereiten den Klimawissenschaftlern sogenannte Kipp-Punkte und selbstverstärkende Effekte, die abrupte klimatische Veränderungen zur Folge haben können (siehe Grafik). Ein Kipp-Punkt oder Kippelement ist eine Schwelle im Klimasystem, nach deren Überschreiten das System in einen qualitativ neuen Zustand eintritt. Auch durch eine kleine Veränderung in der CO2-Konzentration oder in der Temperatur kann es zu dieser Änderung kommen. Sinnbildlich steht hierfür der berühmte Schmetterling, der zum Ausschlag der Wippe in die andere Richtung führt. Die Veränderung des Zustands kann unumkehrbar sein (oder zumindest in menschlichen Zeithorizonten unumkehrbar). In diesem Fall würde auch eine Absenkung der Emissionen und der globalen Mitteltemperatur nicht zu einer Rückkehr des Systems in den Ausgangszustand führen. Solche Kipp-Punkte fordern die Anpassungsmöglichkeiten der Menschen stark heraus oder übersteigen sie möglicherweise auch. Beispiele für Kippelemente Instabilität des Grönlandeises, das ins Rutschen kommen kann und dadurch schon vor dem eigentlich erwärmungsbedingten Abschmelzen zu einem massiven Anstieg des Meeresspiegels beitragen kann. Veränderung in Häufigkeit und Stärke des Monsuns in Indien. Austrocknen des Amazonas mit weitreichenden Folgen für die lokale Regenbildung, aber auch für das Klima in Europa etc. Unterrichtsmaterial zu Kipp-Punkten Wann kippt das Klima? Unterrichtsmaterial vom WWF/UfU, Klasse 9-12, S : > Bildungsmaterial > Sekundarstufe Film: Wake Up, Freak Out – then Get a Grip (11:30 min), von Leo Murray: (auch in anderen Sprachen und auf DVD erhältlich) Klimascout – Website zur Anpassung an den Klimawandel, Klima-Bündnis: Minderung der Folgen des Klimawandels Anpassung an den Klimawandel Lenton et al. (2008). Tipping elements in the Earth's climate system. PNAS vol. 105 no. 6: 1787

Wirtschaftswachstum Weltweit zunehmender „Energiehunger“, wobei zur Verfügung stehende Ressourcen in jetziger Nutzung nicht ausreichen werden. Herausforderungen für die Energiesysteme: Wachsende Weltbevölkerung (ca. 9 Milliarden in 2050) Wirtschaftswachstum und gestiegene Ansprüche an Lebensqualität v.a. in den Schwellenländern 2 Milliarden Menschen weltweit haben noch immer keinen Zugang zu modernen Energieformen, sondern nutzen „traditionelle“ Bioenergie Erneuerbare Energien ermöglichen gerade auch abgelegenen Regionen eine Energieversorgung vor Ort. Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum Letztlich entsteht auch durch das Wirtschaftswachstum und die gestiegenen Ansprüche an die Lebensqualität in den Schwellenländern ein Energiebedarf, dessen Deckung das Energiesystem vor große Herausforderungen stellt. Eine Energiewende ist auch darum unabdingbar, da der weltweite Energiehunger weiter zunimmt und die zur Verfügung stehenden Ressourcen in ihrer jetzigen Nutzung nicht ausreichen werden, um diesen Hunger zu stillen. Wie sich der Energiebedarf verschiedener Länder zwischen 1990 und 2007 verändert hat, wird aus der Abbildung ersichtlich. Treiber sind hier zum einen die wachsende Weltbevölkerung, die laut UN-Berechnungen von derzeit 7 Milliarden auf 9 Milliarden in 2050 anwachsen wird. Zum anderen entsteht auch durch das Wirtschaftswachstum und die gestiegenen Ansprüche an die Lebensqualität in den Schwellenländern ein Energiebedarf, dessen Deckung das Energiesystem vor große Herausforderungen stellt. Von den heute 7 Milliarden Menschen weltweit haben über 2 Milliarden noch immer keinen Zugang zu modernen Energieformen. Ungefähr 2,5 Milliarden Menschen sind auf die traditionelle und häufig ineffiziente Nutzung von Biomasse angewiesen (IEA/UNDP/UNIDO, 2010: Energy Poverty. How do make modern energy access universal? Special early excerpt of the World Energy Outlook 2010 for the UN General Assembly on the Millennium Development Goals, Paris, S. 7). mit den entsprechenden Problemen, z.B. für die Gesundheit (Kochen auf offenen Feuerstellen und in geschlossenen Räumen). Gerade in abgelegenen Regionen bieten hier die erneuerbaren Energien durch ihre Dezentralität die Möglichkeit der Energieversorgung vor Ort, ohne die aufwändige und teure Anbindung an große Übertragungsnetze. econsense – Forum Nachhaltige Entwicklung der Deutschen Wirtschaft e. V. und Öko-Institut

Weltspiel Energie Das Weltspiel „Energie und Klimagerechtigkeit“ aus dem Unterrichtsmaterial „Wann kippt das Klima“ wird mit den TN gespielt. Hinweise zum Spiel Das Spiel regt dazu an, Fragen der globalen Gerechtigkeit zu diskutieren. Die Jugendlichen erfahren, dass Verursacher und Betroffene des Klimawandels nicht identisch sind. Die Klasse verkörpert zu 100 % die Weltbevölkerung. Sie gibt Einschätzungen ab zur prozentualen Verteilung von: Bevölkerung BIP Energieverbrauch CO2-Emissionen pro Kopf Symbolisiert wird das BIP mit Stühlen, der Energieverbrauch mit Äpfeln oder Walnüssen und die CO2-Emissionen mit Luftballons (entweder pro TN 1 Luftballon wie in der Spielanleitung oder 6 Luftballons unterschiedlich stark aufgeblasen, entsprechend der durchschnittlichen Pro-Kopf-Emissionen der jeweiligen Kontinente). Anhand von Ereigniskarten in Form von Zeitungsmeldungen werden die Auswirkungen des Klimawandels thematisiert. Vorbereitung: 6 Kontinente-Karten werden im Raum verteilt aufgehängt. Download der Spielanleitung und der Ereigniskarten: Unterrichtsmaterial „Wann kippt das Klima?“, WWF/UfU 2011, S. 6-15: > Bildungsmaterialien > Sekundarstufe Wann kippt das Klima?, S. 6-15 WWF / UfU Fachseminar Klimawandel und Klimaschutz 47

Energiesicherheit Die Energiesicherheit ist vielfach beeinflusst:
Importabhängigkeiten Preisschwankungen Zentralität des Energiesystems (Lieferengpässe beim Ausfall großer Kraftwerke) Terrorangriffe auf Atomkraftwerke Energiesicherheit Da die Vorkommen der fossilen Energien weltweit unterschiedlich verteilt sind, können Importabhängigkeiten Krisen und Spannungen zwischen Energie liefernden und beziehenden Staaten auslösen, insbesondere bei Preisschwankungen. Beispiel ist etwa die Ölkrise von 1973. Auch die Zentralität des Energiesystems ist problematisch, wenn etwa der Ausfall großer Kraftwerke zu Lieferengpässen führt (Frankreich 2003, wo Kernkraftwerke mangels Kühlwasser abgeschaltet werden mussten) oder es um die Abwehr von möglichen Terrorangriffen auf Atomkraftwerke geht. Die Erzeugung erneuerbarer Energien minimiert viele dieser Energiesicherheitsrisiken, da sie überall und dezentral genutzt werden können und der Ausfall einzelner Anlagen und Lieferanten in der Regel keine erheblichen Auswirkungen auf die Energiesicherheit hat. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe: Verteilung der Erdölvorkommen weltweit

Übersicht: Zukunftswege und Herausforderungen
Die Rechnung Ein Kurzfilm von Peter Wedel mit Benno Fürmann (4:22 min) Mit den TN wird der Film angeschaut (verlinkt mit Foto). Zukunftswege und Herausforderungen Die Energiewende wird zahlreiche Handlungsnotwendigkeiten mit sich bringen: technische, politische aber auch auf der individuellen Ebene, der Ebene von Verbraucherinnen und Verbrauchern sind Veränderungen notwendig. Für die Erarbeitung von Lösungsansätzen im Unterricht eignen sich beispielsweise die Methoden Zukunftswerkstatt, Szenarienarbeit und World Café. Infos zur Methode Zukunftswerkstatt: und zum World Café: Auch empfehlen möchten wir den auf mehreren Filmfestivals prämierten Kurzfilm „Die Rechnung“, der auf humorvolle Weise die Handlungsnotwendigkeiten im privaten Leben und in der Klimapolitik herausstellt. Vertiefend mit den Zukunftsvisionen und -szenarien sowie möglichen Wegen dahin beschäftigt sich das Fachseminar „Zukunftsvisionen 2050“. Im Skript werden auch die oben genannten Methoden näher erläutert. Im Fachseminar „Energie sparen“ werden zudem individuelle Handlungsoptionen aufgezeigt. Germanwatch: Einsparung, Effizienz, Suffizienz Netzausbau Energiespeicher Smart Grid

Einsparung, Effizienz, Suffizienz
Nachhaltige Energieversorgung Erneuerbare Energien Energieeinsparung Energieeffizienz Energiesuffizienz Nur wenn der Energieverbrauch insgesamt zurückgeht, ist es auch möglich, das Energiesystem in Richtung 100 % Erneuerbare Energien umzubauen. Einsparung, Effizienz, Suffizienz Um zu einer nachhaltigen Energieversorgung zu kommen, muss der Anteil erneuerbarer Energien an der Energieerzeugung weltweit signifikant steigen. Während politisch und wissenschaftlich weitestgehend Konsens herrscht, dass die erneuerbaren Energien ausgebaut werden müssen, wird traditionell weniger Augenmerk auf den entscheidenden Einfluss von Energiesparen, Energieeffizienz und Energiesuffizienz gelegt. Die Begriffe Einsparung, Effizienz und Suffizienz auf ein Beispiel angewandt hieße, nicht nur dafür zu sorgen, dass die Beleuchtung des städtischen Weihnachtsmarkts aus EE-Strom gespeist wird, sondern auch, diese tagsüber abzuschalten (Einsparung), Energiesparlampen oder LED-Lampen zu nutzen (Effizienz) und auch zu überlegen, wie wichtig diese Form der Beleuchtung generell ist, wie viele Wochen sie angeschaltet bleibt und welche Alternativen bestehen (Suffizienz). Denn nur wenn der Gesamtenergieverbrauch zurückgeht, ist es auch möglich, jenseits des Aus- und Zubaus von energieerzeugenden Anlagen das Energiesystem in Richtung 100 % EE umzubauen. Vertiefende Erläuterungen und Beispiele für Regionen, die ihre Energieversorgung komplett auf erneuerbare Energien umgestellt haben, finden sich im Fachseminar „Zukunftsvisionen 2050“. EU-Energielabel gibt über die Energieeffizienz von Haushaltsgeräten Auskunft Chris828 / Wikipedia

Netzausbau Anforderungen an das Übertragungsnetz
Energie von den neuen Erzeugungsstandorten (v.a. Windparks) im Norden zu den Großverbrauchern im Süden und Westen transportieren Anforderungen an das Verteilungsnetz Energie im Süden verteilen (viele dezentrale Photovoltaikanlagen) Windenergie Windenergie in Planung Photovoltaik- und Bioenergieanlagen Engpass Übertragungsnetz Verteilungsnetz Ballungszentrum Netzausbau Wenn in Deutschland von den Herausforderungen der Energiewende die Rede ist, geht es oft um technische Aspekte, allen voran den Netzausbau, der oft als der „Flaschenhals“ der Energiewende bezeichnet wird. Denn auf Dauer reichen die bestehenden Netzkapazitäten nicht aus, um die wachsenden Mengen Windstrom von Nord- nach Süd- und Westdeutschland zu transportieren und den Solarstrom innerhalb des Südens zu verteilen (siehe Abbildung). Auch der Atomausstieg bringt neue Anforderungen an die Netze mit sich. Die vier großen Übertragungsnetzbetreiber Amprion, Transnet BW, TenneT TSO und 50Hertz haben daher im Juni 2012 einen Netzentwicklungsplan für die weitere Entwicklung des Stromnetzes vorgelegt. Laut diesem Plan sollen in zehn Jahren insgesamt Kilometer neue Stromtrassen gebaut werden. Auf weiteren Kilometern sollen bestehende Netze ausgebaut werden. Die Gesamtkosten für die Betreiber belaufen sich nach ihrer Einschätzung über zehn Jahre verteilt auf rund 20 Milliarden Euro. Nach einem Konsultationsprozess mit der Öffentlichkeit wurde ein modifizierter 2. Netzentwicklungsplan aufgestellt und an die Bundesnetzagentur übergeben. Die Bundesnetzagentur überprüfte diesen Entwurf und konnte von den Übertragungsnetzbetreibern auch Änderungen verlangen. Zeitgleich erstellte die Bundesnetzagentur eine strategische Umweltprüfung für die im Netzentwicklungsplan-Entwurf dokumentierten Übertragungsbedarfe. Der finale Entwurf sowie der Umweltbericht wurden dann erneut einem Konsultationsprozess mit der Öffentlichkeit unterzogen, der diesmal von der Bundesnetzagentur durchgeführt wurde. Unter Berücksichtigung der öffentlichen Stellungnahmen bestätigte die Bundesnetzagentur dann den ersten Netzentwicklungsplan Nähere Informationen zu diesem Prozess finden sich auf der Website der Bundesnetzagentur: Hier gibt es auch weitere Informationen über den Stand und Ablauf des Netzentwicklungsplans 2013. Der Ausbau des Netzes ist eine wichtige Voraussetzung für die Integration der erneuerbaren Energien in unsere Energieversorgung. Mit dem gewachsenen Druck, die Netze schnell und umfangreich auszubauen, ist es auch von zunehmender Bedeutung, die Akzeptanz in der Bevölkerung sicherzustellen. Ein in vielerlei erfolgversprechender Weg – der derzeit u.a. in Schleswig-Holstein geprüft wird – ist dabei, nicht nur die Bürger und Bürgerinnen in betroffener Regionen bei der Planung zu beteiligen, sondern ihnen durch „Bürgernetze“ auch die finanzielle Investition in Höchstspannungsleitungen zu ermöglichen. Im Gegenzug profitieren diese von den Netzentgelten, die jeder Stromkunde über seinen Strompreis zahlt. Peter Ahmels / Deutsche Umwelthilfe 2007

Energiespeicher Der Energiespeicherung kommt in der Energiewende eine entscheidende Rolle zu. Sie muss zeitliche Differenzen zwischen der regenerativen Energieerzeugung und dem Energieverbrauch überbrücken. Speichermöglichkeiten Batterien Pumpspeicher Druckluftspeicher Elektrolyse, um (speicherbaren) Wasserstoff zu erzeugen Jochen Schneider / Wikipedia: Pumpspeicherkraftwerk Koepchenwerk in Herdecke Energiespeicher Bislang werden Energiespeicher vor allem in mobilen Geräten wie Handys oder Notebooks genutzt. Das wird sich in Zukunft ändern, sagen Energiefachleute, denn um das schwankende Angebot aus erneuerbaren Energien auszugleichen und, da der Bedarf der Verbraucher und Verbraucherinnen nicht immer mit dem Energieangebot der Erneuerbaren deckungsgleich ist, braucht es Energiespeicher. Bisher gibt es dieses Problem nur in geringem Umfang, weil über die Regelung fossiler Kraftwerke in Spitzenzeiten auch kurzfristig große Mengen Energie zur Verfügung gestellt werden können. Wenn jedoch bald mehr als 30 % Strom aus erneuerbaren Energien ins Stromnetz eingespeist werden, kann das so nicht mehr funktionieren. Dann müssen die Lücken bei der Erzeugung bzw. die Spitzen beim Stromverbrauch mit Energiespeichern ausglichen werden. Energiespeicher können beispielsweise Pumpspeicherkraftwerke oder Batterien sein. Weiterhin kann durch Elektrolyse mit dem überschüssigen erneuerbaren Strom Wasserstoff erzeugt und bei Bedarf daraus wieder Strom gewonnen werden (siehe Notizen Folie 25). © Marco Barnebeck / PIXELIO: Pumpspeicherkraftwerk Hohenwarthe

Smart Grid Zusätzlich zur Stromnetz- infrastruktur kommt beim Smart Grid hinzu: Steuerung des Energieverbrauchs Zeitlich angepasst an die Energiebereitstellung Solarthermische Kraftwerke Photovoltaik Wind Wasser Biomasse Geothermie Beispiel für ein „Intelligentes Stromnetz“ Plan eines möglichen Netzes Europa-Nordafrika Smart Grid Ein intelligentes Stromnetz (Smart Grid) integriert sämtliche Akteure auf dem Strommarkt durch Kommunikation und das Zusammenspiel von Erzeugung, Speicherung, Netzmanagement und Verbrauch in ein Gesamtsystem. Kraft- und Speicherkraftwerke werden bereits heute so gesteuert, dass stets nur so viel Strom produziert wird, wie benötigt. Intelligente Stromnetze beziehen in diese Steuerung die Verbraucher sowie dezentrale kleine Energielieferanten und -speicherorte mit ein, sodass einerseits ein zeitlich und räumlich homogenerer Verbrauch entsteht und andererseits prinzipiell schwankende Erzeuger (z.B. Windkraftanlagen) und Verbraucher (z.B. Beleuchtung) besser integriert werden können. Smart Grids sind noch keine gängige Praxis und vielfach noch Gegenstand von Forschungsprojekten. Für die Verbraucherinnen und Verbraucher ist eine wesentliche Änderung der Einbau von intelligenten Zählern (smart meter). Ihre Kernaufgaben sind Fernauslesung und die Möglichkeit, kurzfristig innerhalb eines Tages schwankende Preise realisieren zu können. Alte Stromzähler müssen also gegen solche mit Datenfernübertragung ausgetauscht werden. Der Verbraucher kann jedoch nur dann ohne Komforteinbußen Preisvorteile realisieren, wenn er auch über Geräte verfügt, die automatisch vorzugsweise während Zeiten geringer Stromtarife arbeiten, wie etwa Tiefkühltruhen, Elektroboiler, Waschmaschinen oder Geschirrspüler. Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, dt. Text Draeger / UfU

Prognostizierte Kosten
Prognostizierte Kosten der verschiedenen Optionen zur Einbindung erneuerbarer Energien Kosten Abgesehen von der Akzeptanzfrage ist der Netzausbau in den meisten Fällen preiswerter als etwa der Ausbau von Speicherkapazitäten. Erläuterung zur Abbildung: hellblau = mögliche Preisspanne Deutsche Umwelthilfe, Berechnung Einbindungs-optionen: Peter Ahmels, Deutsche Umwelthilfe 2012

Fazit Energiewende wird gravierende Änderungen bewirken Energiesystem
Wirtschaftssystem Privater Lebensstil Transformations- prozess: Umbau unserer Gesell- schaft zu mehr Nachhaltigkeit und Ressourcen- effizienz ©Jacoby & Stuart Fazit Die Energiewende ist notwendig und wird gravierende Änderungen unseres Energiesystems, Wirtschaftens und privaten Lebensstils mit sich bringen. Die Energiewende ist damit ein wichtiger Bestandteil einer größeren Transformation, das heißt eines Umbaus unserer Gesellschaft zu mehr Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz. Der Schlüssel hierzu ist, fossile und nukleare Energien Schritt für Schritt durch erneuerbare Energien zu ersetzen und die damit verbundenen Zukunftsaufgaben in Hinblick auf den Ausbau der Netze und Speicherkapazitäten, die Berücksichtigung von Naturschutzbelangen etc. zu bewältigen. Aber auch erneuerbare Energien können Umwelt- und andere negative Auswirkungen haben, auch wenn diese in der Regel im Vergleich zu fossilen und atomaren Energien geringer sind. Daher ist es mindestens ebenso wichtig, mit der vorhandenen Energie effizienter und sparsamer umzugehen und – Stichwort Suffizienz – zu hinterfragen, welcher Energiekonsum wirklich notwendig ist. Denn: Nur nicht verbrauchte Energie ist wirklich umweltfreundlich! Tipp für den Unterricht Comic: Die Große Transformation. Klima – Kriegen wir die Kurve?, Alexandra Hamann, Claudia Zea-Schmidt, Reinhold Leinfelder. Jacoby & Stuart 2013: (15 Euro, mit Lehrmaterialien auf der Webseite) Peter Ahmels, Deutsche Umwelthilfe 2007,

Eigener Unterricht Was wollen Sie zeitnah im Unterricht umsetzen?
Schreiben Sie Themen und mögliche Aktivitäten sowie Ihren Namen auf die Postkarte. Gestalten Sie außerdem die Rückseite. Wir schicken Ihnen die Karte via Mail in ein paar Wochen zurück. Veröffentlichen Sie eigene Unterrichtsentwürfe zur Energiewende! > Unterrichtsmaterial austauschen Dokument ins Forum hochladen Die Postkarten werden an die TN verteilt, ausgefüllt und am Ende der Veranstaltung eingesammelt.

Infos und Tipps Lehrerbildung EE Materialpool, Beratung, Vernetzung UfU-Bildungsmaterialien Broschüren, Filme, Online-Kurse Experimentiermaterial Solarsets, Stirlingmotoren, Zubehör Materialkompass Unterrichtmaterial Verbraucherbildung Umwelt im Unterricht 2-wöchig neue Unterrichtsmaterialien zu aktuellen Umweltthemen © Christoph Rossmeissl / PIXELIO Klimaschutzschulenatlas Vernetzung der Schulen, Ö-Arbeit Junge Reporter für die Umwelt Wettbewerb und Material Aktion Klima! Mobil Klimaschutzprojekte im Kiez initiieren soko klima Beteiligung von Schulen an kommu- nalen Planungen zum Klimaschutz

Diskussion und Feedback
5-Finger-Methode Daumen: Was war gut? Was hat mir gut gefallen? Zeigefinger: Welchen Hinweis möchte ich noch geben? Mittelfinger: Was war blöd? Was hat mir nicht gefallen? Ringfinger: Was nehme ich mit? Kleiner Finger: Was ist zu kurz gekommen? Vielen Dank! © Stephanie Hofschlaeger / PIXELIO

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