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Klima und Energie

V_EKW3_0aEinfuehrung-Motivierung_Uebersicht_2006-04.ppt. Klima und Energie. Tel.: (49)  0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: Luther.Gerhard@vdi.de luther.gerhard@mx.uni-saarland.de (für größere Dateien) Homepage : http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/.

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Klima und Energie

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Presentation Transcript

  1. V_EKW3_0aEinfuehrung-Motivierung_Uebersicht_2006-04.ppt Klima und Energie Tel.: (49)  0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: Luther.Gerhard@vdi.deluther.gerhard@mx.uni-saarland.de(für größere Dateien) Homepage: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/ Dr. Gerhard LutherUniversität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D-66041 SaarbrückenEU - Germany

  2. Klima und Energie 0. Klima <> Energie 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. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005 2.2 Trend und Trend-brechende Aktivitäten:2.2aZum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s 3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung 3.1 Sonnenenergie (Offshore Wind, Biomasse, direkte Umwandlung) 3.2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3.3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz Strategische Reserve: demnächst: 3.4 Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden vermutlich bald: 3.6 Kernkraftwerke der „Generation IV“(inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert) vielleicht: 3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> „Standard FuKw“)

  3. 0. 1. Klima als Quelle:KlimaEnergieKlima beschreibt Energiequellen: Sonne, Wind, Strömung setzt Energiesenken: Heizen, Kühlen, Licht. 2. Klima als Senke: Klima Energie Energieeinsatz verändertKlima: Strahlungsantrieb (vor allem wg. CO2)

  4. Es gibt also eine sehr weitgehende Wechselwirkung zwischen Klima und Energie.Weil der gegenwärtige Energieverbrauch das Klima verändert, müssen wir den Energieverbrauch ändern. Dabei hilft und beschränkt uns das Klima als natürliche Energiequelle.

  5. Originalstudie: http://www.dpg-physik.de/info/broschueren/index.html Etwas bunter und lebendig verlinkt: Über: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/

  6. Klimaschutz und Energieversorgung in Deutschland1990 – 2020 Eine Studie der Deutschen Physikalischen Gesellschaft(2005) Die Gesamtstudie als pdf-file. Anhang von Christoph Bals, GermanWatch, zur Realisierung solarthermischer Kraftwerke: "Zusammenarbeit mit Entwicklungsländern bei der Errichtung solarthermischer Kraftwerke im Sonnengürtel der Erde„ PRESSEMITTEILUNG:Fortschritte im Klimaschutz zu langsam Physiker legen Studie zu Klimaschutz und Energieversorgung vor aktuell:  3.  Kleiner Vortrag, 31.03. 2006, Uni Frankfurt,  Abschiedskolloquium für Prof. Dr. Christian-D. Schönwiese, AG Klimaforschung :      Dr. Gerhard Luther:  Klima und Energie (ppt) ( Schwerpunkte: Energiesituation, CO2-Einsparung,Strategische Optionen ) 2.  Kleiner Vortrag, 20.02. 2006, Uni Oldenburg, für FA  Hochschule der Deutschen Gesellschaf für Sonnenenergie (DGS) :      Dr. Gerhard Luther:  Zur Klimaschutzstudie der DPG (pdf) ( Schwerpunkte: Energiesituation, Atomausstieg) 1. Vortrag im Physikalischen Kolloquium am 15.12. 2005, Uni Saarbrücken:  Dr. Gerhard Luther:  Klimaschutz und Energieversorgung in Deutschland (Gesamt, *.pdf)                                                 Teil 1:  Der Problemdruck- Warum müssen wir handeln (*.ppt)                                                  Teil 2:  Wo stehen wir-  und was ist zu erwarten (*.ppt)                                                  Teil 3:  Welche Mittel haben wir - einige Hoffnungsträger (*.ppt)Hier steht die Bruttoversion. Also einschließlich der vielen Folien mit einem grünen Punkt, die ich im Vortrag aus Zeitgründen ausblenden mu

  7. Einzelne Kapitel der Studie                     mit "lebendigen links" und den (farbigen) Bildern der Manuskripte: 1 Entwicklung 1990 - 2020 2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz 4 Photovoltaik 5 Windenergie 6 Biomasse 7 Energie für den Verkehr – alternative Treibstoffe 8 Kernenergie 9 Fossile Kraftwerke mit CO2-Sequestrierung 10 Solarthermische Kraftwerke im Süden 11 Gesamtbewertung und Plädoyers 12 Schlussbemerkung Autoren und Impressum Etwas bunter und lebendig verlinkt: Über: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/ und ganz oben 1 mal richtig klicken

  8. Aber es ist nicht alleine das Klima auf das wir achten müssen:

  9. 1. 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise) 1.3 Ein Klimaproblem Hier: Nur ganz kurz zur Erinnerung

  10. 1.1 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. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 3. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger

  11. 1.11 Zum Vergleich:Maßstab der EU-Karte Weltbevölkerung 2000, Einwohner je km2 32 E/km2 15 E/km2 116 E/km2 27 E/km2 25 E/km2 45E/km2 4 E/km2 Quelle: /StatistischesJahrbuch 2001 für das Ausland, p.199/

  12. 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

  13. 1.12 Wohlstand für alle (zumindest für sehr viele) Indikatoren: Energiehungerin aufstrebenden neuen Industriestaaten wie China, Indien, Brasilien und vielen anderen Ländern. Stahlerzeugung Bem.: aus „Unterentwickelten Länder“ sind „Entwicklunsländer“ geworden . Und nun entwickeln sich einige auch recht stürmisch.

  14. --- 14.2[EJ] ---11.4[EJ] ---5.7[EJ] Oil Consumption, China Source: BP BQuelle:Vahrenholt,Fritz, DPG2005_SyKE2.2 Physikertagung Berlin 2005, Folie 1; Urquelle: BP

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

  16. Stahlerzeugung: Die Welt - Industrialisierung hat gerade erst begonnen BQuelle:M. Rothenberg:“Traditionsbranche glänzend im Geschäft“, VDI-N Nr.42 /2005: 21.10.2005, p.21

  17. 1.2 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. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 3. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger

  18. 1.21 Ressourcen Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p.236-245; p.235

  19. Rohstoff - Förderung Quelle: Gerling,J.P. und Wellmer,FW.: „Reserven,Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; ChiuZ 39 (2005), p.236-245; Abb. 6

  20. 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.236-245; Abb. 8

  21. 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.236-245; p.243

  22. Seit 1980 wird weltweit mehr Erdöl verbraucht als neues hinzu gefunden

  23. 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.236-245; Abb. 15

  24. 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.236-245; Abb. 14

  25. 1.22 Verbrauch Weltweiter jährlicher Energieverbrauch Quelle:e.g. /BMWi: Energiedaten2003, Abschnitt F, p. 39 F, Energifluss.xls

  26. 566 [EJ] 360 [EJ] World Primary Energy Supply by Region 1997 vs 2020 Reference Scenario Quelle: IEA:World Energy Outlook 2001 Insights; www.iea.org/weo/index.htm; WEO2001_light.pdf; Fig.1.2, p.27

  27. Folge: Treibhausgas Emissionen Treibhausgasemissionen pro Kopf und Bevölkerungszahl KP=Kyoto Protocol 2000 AD ********* Wachstum auf breiter Font *********** Quelle: Daten nach CAIT, World Resources Institute,http://cait.wri.org BQuelle: UBA: „21 Thesen zur Klimaschutzpolitik des 21.Jhahrhunderts und ihre Begründungen“, Climate Cange Heft 06/2005 (ISSN 1611-8855), Abb.10, p.40

  28. 1.22 Preise Entwicklung der Rohölpreise 1960 -2005 • Die markierten Stützpunkte sind derJahres- Durchschnittspreis für Rohöl auf dem Weltmarkt. • AlsDatenbasis wurde das von der IEA (International Energy Agency) und von der OPEC veröffentlichte Zahlenmaterial herangezogen. • Ab dem Jahr 1975 sind die Rotterdamer Spotmarkt-Preise für Nordseeöl (North Sea Brent Crude) mit beson-derer Gewichtung eingerechnet. Seit den 80er Jahren ist die Rohölsorte Brent die Leit- und Bezugssorte für die Rohölpreise auf dem Weltmarkt BQuelle: Fa. Tecson Apparate GmbH, http://www.tecson.de/poelhist.htm

  29. 2004 Bis 2006 BQuelle: Fa. Tecson Apparate GmbH, Steinberg, MeckVorpopmmern http://www.tecson.de/prohoel.htm

  30. 1.3 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem 1.3 Ein Klimaproblem Treibhausgase ; IPCC-Berichte 2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 3. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger Hier: Nur ganz kurz zur Erinnerung

  31. 1.31 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. 41-68). 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.

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

  33. SPM 3 Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

  34. (b) CO2 concentration in Antarctic ice cores for the past millenium. (a) Direct measurements of atmospheric CO2. (d) CO2 concentration in the Vostok Antarctic ice core. (e) Geochemically inferred CO2 concentrations. 1.32 Atmospheric CO2 on different time-scales Recent atmospheric masurements (Mauna Loa) are shown forcomparison.. ..Variations in atmospheric CO2 concentration on different time-scales.. (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

  35. CO2- Sättigung 380 360 0 400 800 CO2-Konzentration (ppm) 320 280 240 200 160 600'000 500'000 400'000 300'000 200'000 100'000 0 Heute 380 ppm Photosyntheserate 2006 CO2-Konzentration (ppm) 1750 Jahre vor heute Dome Concordia ice core data: Siegenthaler U et al. (2005) Science 310:1313 Vostoc ice core data: Petit JR et al. (1999) Nature 399:429 BQuelle: C.Körner :“Wälder als Kohlenstoffspeicher..“ http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/AKE_Archiv/AKE2006F/Links_AKE2006F.htm#AKE2006F_05

  36. 1.33 Feststellung „The Earth's climate system has changed, globally and regionally , with some these changes being attributable to human activities.“ Ein berühmtes Zitat aus dem 3.IPCC Bericht, 2001

  37. Zusammenfassung der wichtigsten Erfahrungen: • The Earth has warmed 0.6± 0.2 [K] since 1860 with thelast 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 thanthat forany 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 10-20 cm since 1900; most non-polar glaciers are retreating; and • the extent and thickness of Arctic sea ice is decreasingin summer; Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 1-Summary

  38. 1.34 Aktueller Stand: Oberflächennahe Erdtemperatur _____2005_1-11 Erhalten 2005_1221

  39. Langfristperspektive (0 - 1998) Jahr BQuelle: C.D.Schönwiese:“Globaler und regionaler Klimawandel“, Vortrag 2006-01, Frankfurt/M; Folie 6

  40. 1.35 Besonders beeindruckend: Rückgang der Gletscher und der arktischen Eisbedeckung

  41. 1.351 Gletscher A collection of 20glacier length recordsfrom 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 (http://www.geo.unizh.ch/wgms/) 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

  42. Gletscher-Schwund in den Alpen 1900 und 2000. Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m) Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, http://www.gletscherarchiv.de BQuelle:DLR_Schumann200_Klimawandel.ppt

  43. Gletscher-Schwund in den Alpen 1900 und 2000. Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m) Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, http://www.gletscherarchiv.de BQuelle:DLR_Schumann200_Klimawandel.ppt

  44. Schmelzwasserspenden der Hochgebirge: Verluste bis 2100 AD heute ___________ 2100 AD ©Pacific Northwest National Laboratory Beispiele: Alpenschnee:61% bleiben übrig in 2100 AD Neuseeland Alpen:16% ~ ~ Anden:45% ~ ~ UrQuelle:Ghan,SJ und Shippert,T.:“Physically Based Global Downscaling:CC Projections für a full Century, Jornal of Climate 19,No.9.pp1589-1604BQuelle: SD842122_Bis-2100schmilzt-dieHäfte-desHochgebirge-Schnees

  45. Schneedecken der Hochgebirge bis 2100 AD: • Die heutigen Abflussmengen (oben)sind den Prognosen für 2100 gegenüber gestellt. • Die Schmelzwasserspenden in den Hochgebirge der Erde werden in den kommenden Jahrendrastisch schrumpfen. • Südamerika, Europa, der Westen der USA und Neuseelandsind am stärksten betroffen. UrQuelle:Ghan,SJ und Shippert,T.:“Physically Based Global Downscaling:CC Projections für a full Century, Jornal of Climate 19,No.9.pp1589-1604BQuelle: SD842122_Bis-2100schmilzt-dieHäfte-desHochgebirge-Schnees

  46. 1.352 Arktisches Eis Arctic Sea Ice Melting since 1979 Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

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

  48. 1979: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 summerby the end of the century. Quelle: The Big Thaw“, National Geographic (2004), Heft 9, p.21;

  49. 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 SD790789 vom 1.10.2005, Bild 2 ; UrQuelle: National Snow and Ice Data Center

  50. 2. 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005 und Trendverlängerung .10 Übersicht der Minderungsziele , .11 Das nationale Ziel minus 25% CO2 bis 2005Angestrebtes Ziel 2020:Deutschland minus 40% sofern EU minus 30% (Treibhausgase) .12 Kyoto-Protokoll: -21% Treubhausgase (EU: - 8%) 2.2 Trendbrechende Aktivitäten: beschlossene AKW-Abschaltung ( + CO2 ) Wesentlich mehr einsparen (-) Solarkraftwerke im Süden (-) Offshore Wind (-) 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s 3. Welche Mittel haben wir – einige Hoffnungsträger

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