Klimaschutz und Energieversorgung

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1 Klimaschutz und Energieversorgung
1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise) 1.3 Ein Klimaproblem 2. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger Energieeinsparung : Wärmedämmung (Vakuumdämmung), Passivhaus, Pumpen Herkömmliche Energie: Moderne Kraftwerke (GUD) CO2 Sequester : „gar nicht so teuer“, aber: 1/3 mehr Stromerzeugung , LieferEngpässe? Kernenergie : Leichtwasser mit Sicherheits-, Entsorgungs und Proliferationsproblem Generation 3 (EPR), Generation 4 Kernfusion : Iter Regenerative Energieträger: Sonne (Wärme, Biomasse, PV, Solartherm. Kraftwerke,Wind) Politische und ökonomische Werkzeuge:(Kyoto Protokoll , EnEV, EEG) 3. Wo stehen wir und was sollten wir tun (die 10 Punkte des DPG –Papieres) CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005 und Trendverlängerung Trendbrechende Aktivitäten: AKW-Abschaltung (-), Solarkraftwerke (+), Offshore(+)

2 1.1 Ein Entwicklungsproblem
1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem Bevölkerungswachstum Wohlstand für alle (zumindest für viele) 1.2 Ein Energieproblem 1.3 Ein Klimaproblem 2. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger 3. Wo stehen wir und was sollten wir tun (die 10 Punkte des DPG –Papieres)

3 Entwicklung der Weltbevölkerung
1.31 Einflussfaktor Bevölkerung Entwicklung der Weltbevölkerung

4 1.311 Quelle:/Heinloth 97, p21/

5 Wachstum der Bevölkerung , 1950 - 2050
Industrie und Enrwicklingsländer Prognostiziertes und gegenwärtiges Wachstum der Bevölkerung Quelle: /StatistischesJahrbuch 2001 für das Ausland, p.199/

6 Internationaler Vergleich der Geburtenrate 1960 -2002
BQuelle: Sinn, H.W.: „Ist Deutschland noch zu retten?“, Ullstein-Verlag, Berlin 2005; Kap.7: „Land der Greise“; Abb.7.3

7 Dichte der Bevölkerung
1.313 Dichte der Bevölkerung

8 Einwohner je km2 nach Regionen in Zentraleuropa
Quelle: /StatistischesJahrbuch 2001 für das Ausland, p.36/

9 Einwohner je km2 nach Regionen in EU-Europa
Quelle: /StatistischesJahrbuch 2001 für das Ausland, p.36/

10 Weltbevölkerung 2000, Einwohner je km2
Zum Vergleich: Maßstab der EU-Karte 32 E/km2 15 E/km2 116 E/km2 27 E/km2 25 E/km2 45 E/km2 4 E/km2 Quelle: /StatistischesJahrbuch 2001 für das Ausland, p.199/

11 UN 2002: Weltbevölkerung wächst noch auf ca. 11 G Menschen 2050: 9 Milliarden 2000: 6 Milliarden BQuelle: Bundesinstitut für Bevölkerungsforschung (BiB) : Bevölkerung -FAKTEN – TRENDS – URSACHEN – ERWARTUNGEN (2004), Abb.33, p.74

12 (zumindest für sehr viele)
Wohlstand für alle (zumindest für sehr viele) Indikatoren: Energiehunger in aufstrebenden neuen Industriestaaten wie China, Indien, Brasilien und vielen anderen Ländern. Stahlerzeugung

13 Entwicklung des Weltenergieverbrauchs (in EJ )
1.22 Entwicklung des Weltenergieverbrauchs (in EJ ) Nicht erfasst sind: Brennholz, Dung und andere Biomasse (Entwicklungsländer) Quelle:e.g. /BINE_BE_1: Klima und Energie,1998, Abb3, p.3

14 PEV Wachstum mit optimistischer Deckung
Primärenergieverbrauch im globalen Idealszenario „SEE“. Verstärkte Energieeffizienz und eine ausgewogene Mobilisierung aller erneuerbarer Energiequellen führt zu einer Halbierung des Beitrags fossiler Primärenergien bis zum Jahr 2050. Quelle:Nitsch e.a. 2005: Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland.Abb. 1.7,p BMU-Studie FKZ

15 Oil Consumption, China --- 14.2 [EJ] --- 11.4 [EJ] --- 5.7 [EJ]
Source: BP BQuelle:Vahrenholt,Fritz, DPG2005_SyKE2.2 Physikertagung Berlin 2005, Folie 1; Urquelle: BP

16 ********* Wachstum auf breiter Font ***********
Treibhausgasemissionen pro Kopf und Bevölkerungszahl KP=Kyoto Protocol 2000 AD ********* Wachstum auf breiter Font *********** Quelle: Daten nach CAIT, World Resources Institute, BQuelle: UBA: „21 Thesen zur Klimaschutzpolitik des 21.Jhahrhunderts und ihre Begründungen“, Climate Cange Heft 06/2005 (ISSN ), Abb.10, p.40

17 Die Welt - Industrialisierung hat gerade erst begonnen
Stahlerzeugung: Die Welt - Industrialisierung hat gerade erst begonnen BQuelle:M. Rothenberg:“Traditionsbranche glänzend im Geschäft“, VDI-N Nr.42 /2005: , p.21

18 Access to Electricity

19 Electrification rates by Region
IEA: World Energy Outlook 2002, Chap. 13 Energy & Power; Fig. 13.4; p.14

20 Numbers of People without Electricity, 1970-2000
IEA: World Energy Outlook 2002, Chap. 13 Energy & Power, Fig. 13.8, p.18

21 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln
1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem Endlichkeit der Ressourcen Lieferengpässe : Preise 1.3 Ein Klimaproblem 2. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger 3. Wo stehen wir und was sollten wir tun (die 10 Punkte des DPG –Papieres)

22 Quelle: Gerling,J. P. und Wellmer,FW
Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; p.235

23 Abgrenzung von Reserven und Ressourcen
Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch Erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; Abb.3

24 Reserven und Ressourcen nicht erneuerbarer Energieträger
100% 100% Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch Erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; Tab 1

25 Zeitliche Entwicklung (1945 - 2000)
der Statischen Lebensdauer einiger Rohstoffe Entwicklung der Lebensdauerkennziffern einiger Rohstoffe zwischen 1945 und 2000. Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; Abb.5

26 Rohstoff - Förderung Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; Abb. 6

27 Prognosen für Erdöl Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; Abb. 8

28 Das Wachstum der Reserven
Problem: Regelmäßig liest man, dass die Erdölvorräte erneut gestiegen seien. Dennoch gibt es kaum Neufunde. Bei Neufunden wird zunächst eine eher konservative Schätzung gemacht. Mit zunehmender Ausbeutung und Erkundung der Lagestätte weiß man besser Bescheid und kann die Angabe der Reserven nach oben korrigieren. Frage: Rückdatierung ja oder nein Entsprechend der zeitlichen Einordnung von Reservenzuwächsen verändern sich die Aussagen zur Explorationseftizienz Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch Erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; p.243

29 mehr Erdöl verbraucht als neues hinzu gefunden
Seit 1980 wird weltweit mehr Erdöl verbraucht als neues hinzu gefunden

30 Erdöl: Förderung und (echte) Neufunde
Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; Abb. 15

31 Realität und Illusion: Der OPEC - Quotenkrieg
Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch Erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p ; Abb. 14

32 Unser gegenwärtiges Problem ist noch nicht die Endlichkeit der Vorräte sondern die jetzige Verfügbarkeit am Markt. Lieferengpass durch Nachfrageschub und beschränkte Förderung: Ein Verkäufermarkt Daher: immer wieder Preisschübe

33 1.3 Ein Klimaproblem 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln
1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem 1.3 Ein Klimaproblem Treibhausgase ; IPCC-Berichte 2. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger 3. Wo stehen wir und was sollten wir tun (die 10 Punkte des DPG –Papieres)

34 2.33 Treibhausgase in der Atmosphäre
.331 CO2 und andere GHG seit der industriellen Revolution .332 Atmospheric CO2 on different time-scales .333 Strahlungsantrieb und Global Warming Potential (GWP) GHG= Grennhouse Gas

35 CO2 in der Atmosphäre seit der industriellen Revolution
2.331 CO2 in der Atmosphäre seit der industriellen Revolution

36 Human activities are increasing
the atmospheric concentrations of: greenhouse gases that warm the atmosphere and, in some regions, of sulfate aerosols that cool the atmosphere; Most of the observed warming of the last 50 years is attributable to human activities

37 Berichtsstand:Ende 2000 update vom 2001_0813

38 Carbon emissions and uptakes since 1800 (Gt C)
Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_3_Watson 6

39 Atmospheric CO2 on different time-scales
2.332 Atmospheric CO2 on different time-scales (a) Direct measurements of atmospheric CO2. (b) CO2 concentration in Antarctic ice cores for the past millenium. Recent atmospheric masurements (Mauna Loa) are shown forcomparison.. ..Variations in atmospheric CO2 concentration on different time-scales.. (e) Geochemically inferred CO2 concentrations. (d) CO2 concentration in the Vostok Antarctic ice core. (c) CO2 concentration in the Taylor Dome Antarctic ice core. Different colours represent results from different studies. Quelle: IPCC_2001_TAR_TSFig.10a-d, p.40

40 The last 0.5 [Ga] : Geochemically inferred atmospheric CO2
(Coloured bars represent different published studies) Quelle: IPCC_2001_TAR_TSFig.10 f, p.40

41 GHG, Radiative Forcing and GWP
2.343 GHG, Radiative Forcing and GWP Treibhausgase (GHG) als Indikatoren von menschliche Aktivitäten Beschreibung ihrer direkten Wirkung : Strahlungsantrieb (Radiative Forcing) „Normierung“ ihrer Wirkung über die Zeit durch Vergleich mit CO Global Warmimg Potential (GWP)

42 Indicators of the Human Influence on the Atmosphere during the Industrial Era
These figures show that the atmospheric concentrations of the key anthropogenic greenhouse gases, carbon dioxide, methane and nitrous oxide were constant over hundreds of years until the industrial era. The observed increases in the atmospheric concentrations carbon dioxide, methane and nitrous oxide of 33%, more than a factor of two, and about 15% are attributable to human activities. Similarly, the atmospheric concentration of sulfate aerosols started to increase in the late 1800s due to the combustion of coal. Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_3_Watson

43 Der Strahlungsantrieb : „radiative forcing“
A process that alters the energy balance of the Earth - atmosphere system is known as a radiative forcing mechanism (1. IPCC-Report (1990), p ). Radiative forcing [ W/m2 ] is the change in the balance between radiation coming into the atmosphere and radiation going out. A positive radiative forcing tends on average to warm the surface of the Earth, and negative forcing tends on average to cool the surface.

44 out: 107 in: 342 out: 235 Balance: radiation coming in : solar input = [W/m^2 radiation going out. : 107 (reflected solar) + 235(i.r.) = 342 [W/m^2] IPCC2001_TAR1_Fig1.2

45 SPM 3 Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

46 The Earth's climate system has changed,
2.31 The Earth's climate system has changed, globally and regionally , with some these changes being attributable to human activities.

47 2.310 Zusammenfassung der wichtigsten Erfahrungen
The Earth has warmed 0.6± 0.2 [K] since 1860 with the last two decades being the warmest of the last century; The increase in surface temperatures over the 20th Century for the Northern hemisphere is likely to be greater than that for any other century in the last 1000 years; Precipitation patterns have changed with an increase in heavy precipitation events in some regions; Sea level has risen cm since 1900; most non-polar glaciers are retreating; and the extent and thickness of Arctic sea ice is decreasing in summer; Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 1-Summary

48 Global Mean Temperatures 1860-2001
Quelle: erhalten 2002_0128; wmo_climate2001_fig1....jpeg /

49 ‘98 ‘01 ,4 K ‘95 ‘90+1 ‘44 ‘83 -- 0 ‘50 ‘56 ‘76 ‘64 ‘29 ‘17

50 Millennial Northern Hemisphere (NH) Temperature from AD 1000-1999
Source: Mann et al The 1990s were warmer than at anytime during the last 1000 years Quelle: IPCC_2000_WatsonSpeech: Fig 1

51 Besonders beeindruckend:
Rückgang der Gletscher und der arktischen Eisbedeckung

52 Gletscher A collection of 20 glacier length records from different parts of the world. Curves have been translated along the vertical axis to make them fit in one frame. Data are from the World Glacier Monitoring Service ( with some additions from various unpublished sources Length (unit: 1km ) a a The geographical distribution of the data (a single triangle may represent more than one glacier. Quelle: nach IPCC_2001_TAR1; fig 2.18, p.128

53 Gletscher-Schwund in den Alpen
Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m) Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, BQuelle:DLR_Schumann200_Klimawandel.ppt

54 Gletscher-Schwund in den Alpen
Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m) Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, BQuelle:DLR_Schumann200_Klimawandel.ppt

55 Gletscher-Schwund in den Alpen
Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m) Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, BQuelle:DLR_Schumann200_Klimawandel.ppt

56 Arctic Sea Ice Melting since 1979
Arktisches Eis Arctic Sea Ice Melting since 1979 Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

57 Arctic Sea Ice in 2003 Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

58 when the ice extended over the Arctic Ocean from edge to edge.
1973: An image based on satellite data shows perennial ice cover in 1979, when the ice extended over the Arctic Ocean from edge to edge. Since then the area of coverage has decreased by 9% per decade 2003: A similiar image from 2003 shows dramatically reduced perennial ice cover. Large areas of open ocean have appeared near Russia, Alaska and Canada. Some climate models project, that the ice will be gone in summer by the end of the century. Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

59 Abschmelzen des arktischen Meereises zwischen 1979 und 2005
©National Snow and Ice Data Center Eindeutiger Trend: Seit Beginn der Satellitenbeobachtung hat die Ausdehnung des Meereises drastisch abgenommen. BQuelle: SpectrumDirekt SD vom , Bild 2 ; UrQuelle: National Snow and Ice Data Center

60 und in 2100 AD Eisbedeckung der Arktis Heute Meereis und LandSchnee
Simulation: Eisbedeckung der Arktis Meereis und LandSchnee im Frühjahr und im Herbst: Heute und in 2100 AD Arktis im September eisfrei Schnee und Eis nur noch im Winter UrQuelle: MPI-Meteorologie Hamburg 2005, M.Böttinger, Presseerklärung DKRZ (Deutsches Klimarechenzentrum), Hamburg;erscheint im IPCC-Bericht AR4; BQuelle: