EKW3_Einfuehrung_2008.0417.ppt
Energie und Klimawandel
Dr. Gerhard Luther
Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie
c/o Technische Physik – Bau E26
D-66041 Saarbrücken
EU - Germany
Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676
e-mail: [email protected]
[email protected] (für größere Dateien)
Homepage: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/
Originalstudie:
http://www.dpg-physik.de/info/broschueren/index.html
Etwas bunter und lebendig verlinkt:
Über: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/
Klima und 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, - und anderswo
2.2 Geplante CO2 Einsparung in BRD bis 2020, IEKP („Meseberger Beschlüsse“)
.2a) Gesamte CO2 Einsparung;
.2b) nur Elektrizitätsbereich
2.2c Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s
3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung
3.1 Sonnenenergie (Offshore Wind, Biomasse, direkte Umwandlung in Strom/ Wärme)
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“)
1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln
1.1 Ein Entwicklungsproblem
Weltbevölkerung 2000, Einwohner je km2
Update 2006:
SüdAmerika: 28 statt 25 [E/km2]
Afrika: 31 statt 27
Asien:124 statt 116
Zum Vergleich:
Maßstab
der EU-Karte
Welt: 48 statt 45
32 E/km2
15 E/km2
116 E/km2
27 E/km2
25 E/km2
45 E/km2
Quelle: /StatistischesJahrbuch 2001 für das Ausland, p.199/
4 E/km2
Update 2006: /StatistischesJahrbuch 2006 für das Ausland, p.217/
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
Die Konsumenten Explosion
=
{ Bevölkerung + Wohlstand }
Maßgebend ist nicht so sehr
die Zahl der Menschen auf der Erde,
sondern
die Zahl der Konsumenten.
Die Konsumenten Explosion
Agrosprit
etwas drastisch, im Detail auch nicht so ganz richtig aber insgesamt gar nicht so falsch,
Quelle: Saarbrücker Zeitungvon heute. 17.4.2008
1.12
Wohlstand für alle
(zumindest für sehr viele)
Indikatoren: Energiehunger
in aufstrebenden neuen Industriestaaten wie China, Indien, Brasilien
und vielen anderen Ländern.
Stahlerzeugung
Gute Ernährung
Bem.: aus „Unterentwickelten Länder“
sind „Entwicklunsländer“ geworden .
Und nun
entwickeln sich einige auch recht stürmisch.
Treibhausgasemissionen pro Kopf und Bevölkerungszahl
KP=Kyoto Protocol
2000 AD
********* Wachstum auf breiter Font ***********
hier: CO2 als Maß
für Energieverbrauch
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
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
1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln
1.2 Ein Energieproblem
(Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise)
1.1
Evolution from 1971 to 2004 of
World Total Primary Energy Supply by Fuel (Mtoe)
__500 [EJ/a]
Ungebrochenes Wachstum
__400 [EJ/a]
*Excludes electricity trade.
**Other includes geothermal, solar, wind, heat, etc.
Quelle: IEA 2006, http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2006/key2006.pdf
IEA2006_Key-World-EnergyStatistics_82p.pdf
( BAU)
__750 [EJ/a]
__500 [EJ/a]
Quelle: IEA 2006
http://www.iea.org/Textbase/speech/2006/mandil/Monterrey.pdf
Vortrag Mandil, Folie 2
World Primary Energy Demand in the
Reference Scenario (IEA 2007)
__750 [EJ/a]
wo bleibt die Wende
__500 [EJ/a]
Gas
Oil
Coal
Quelle: IEA World Energy Outlook 2007, Grafiken p.1,
DirektQuelle: http://www.oecd.org/dataoecd/20/28/39572525.pdf
www.worldenergyoutlook.org
Increase in World Primary Energy Demand
in the Reference Scenario,
2005-2030
WachstumsMotoren: China, Indien
Quelle: IEA World Energy Outlook 2007, Grafiken p.2,
DirektQuelle: http://www.oecd.org/dataoecd/20/28/39572525.pdf
www.worldenergyoutlook.org
IEA: Top Five Countries for Energy-Related
CO2 Emissions in the Reference
Scenario
Summe:
14,7 [Gt]
19.9 [Gt]
Quelle: IEA World Energy Outlook 2007, Grafiken p.5,
DirektQuelle: http://www.oecd.org/dataoecd/20/28/39572525.pdf
24.8 [Gt]
www.worldenergyoutlook.org
Knappheitssignale
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
Seit 1980
wird weltweit
mehr Erdöl verbraucht als neues hinzu gefunden
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
1.22 Preise
Entwicklung der Rohölpreise 1960 -2006
__66
US-$ / Barrel
mittlerer Weltmarktpreis
für Rohöl in 2006 AD.
•Die markierten Stützpunkte sind der Jahres- Durchschnittspreis für Rohöl auf dem Weltmarkt.
•Als Datenbasis 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 besonderer 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
2006 Bis 2008.04
___66 $/barrel
BQuelle: Fa. Tecson Apparate GmbH,
Steinberg, MeckVorpopmmern
http://www.tecson.de/prohoel.htm
Lange trauten sich die Experten nicht,
kräftige Preiserhöhungen beim Erdöl schon kurzfistig anzusetzen:
Zitat:
Ölpreis (Jahresmittelwerte) , $ 2000/bbl
Die Preise fossiler Energien werden stetig steigen (Beispiel Rohölpreis)
Historische
Entwickl.
100
NIEDRIG
(REF 2005)
MÄSSIG
DEUTLICH
80
15.7.07
60
40
20
0
1970
1980
1990
2000
2010
2020
Quellen: Massarat 2002; BMWi 2005; Tecson 2006; EWI/Prognos 2005/2006; BMU 2004
eigene Berechnungen.
2030
2040
2050
oeko/epreise/oelpr-1; 17.09.06
Quelle: J. Nitsch (2007):“Es geht auch ohne fossile Energien“, Vortrag „KüstenPower“, Kiel, 2007.0908, Folie 15
zum Original: www.kuestenpower.org/materialien/Nitsch.ppt
1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln
1.3 Ein Klimaproblem
Wilfried Endlicher und Friedrich-Wilhelm Gerstengarbe (Hrsg.)
Der Klimawandel - Einblicke, Rückblicke und Ausblicke
ISBN 978-3-9811871-0-6
Herausgeber:
Potsdam Institut für Klimafolgenforschung e.V.
PF 601203
14412 Potsdam
www.pik-potsdam.de
Gesamtredaktion und Gestaltung:
Humboldt-Universität zu Berlin
Geographisches Institut
Rudower Chaussee 16
12489 Berlin
www.geographie.hu-berlin.de
.
Sehr empfehlenswerte Literatur,
Texte und Vortragsbilder,
frei zugängliches Seminar der Humboldt-Universität Berlin
Link:
http://edoc.hu-berlin.de/miscellanies/klimawandel/
Das Klimasystem: Zusammenhänge und Wechselwirkungen
Quelle: Klimawandel - Seminar der Humboldt-Universität Berlin 2007, Vortrag01-Jacubeit, Folie 1
Globaler Kohlenstoffkreislauf
und seine anthropogenen Komponenten
Quelle: Seminar der Humboldt-Universität Berlin, Vortrag01-Jacubeit, Folie 11
Berichtsstand:2007
update vom 2007_1030
Quelle: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/co2_data_mlo.html
Erdgeschichtliche
CO2-Konzentrationen
CO2-Konzentration (ppm)
380
Heute
380 ppm
2006
360
320
1750
280
240
200
160
600'000
500'000
400'000
300'000
Jahre vor heute
200'000
100'000
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
0
Global-average radiative forcing estimates
and ranges
IPCC-AR4; nach Vortrag Pachauri
beobachtete Klimafolgen
und
Zuordnung der Ursache
Zusammenfassung der wichtigsten Erfahrungen (2007)
Global average Air temperature
•
•
Updated 100-year linear trend of
0.74 [0.56 to 0.92] oC for 1906-2005
Larger than corresponding trend of 0.6 [0.4 to 0.8] oC for 1901-2000 ( TAR)
Average Ocean temperature
•
increased to depths of at least 3000 m – ocean has absorbed 80% of heat added
> seawater expansion and SLR
At continental, regional, and ocean basin scales,
•
numerous long-term changes in climate have been observed:
– Changes in Arctic temperatures and ice,
– Widespread changes in precipitation amounts, ocean salinity, wind patterns
– and aspects of extreme weather including
droughts,
heavy precipitation,
heat waves
and the intensity of tropical cyclones
SLR= sea level rise
Quelle: IPCC- AR4-wg1, Vortrag Pachauri in Nairobi, 2007-0206
.311
Global mean temperatures are rising faster with time
Warmest 12 years:
1998,2005,2003,2002,2004,2006,
2001,1997,1995,1999,1990,2000
Quelle: IPCC-AR4-wg1 , Vortrag Pachauri in Nairobi, 2007-0206
Period
Rate
50 0.1280.026
100 0.0740.018
Years /decade
Klimaänderungen: Langfristperspektive
(rel. zu 1961-1990)
Unsicherheit
Jahr
BQuelle: C.D.Schönwiese (2207):“Der neue wissenschaftliche Sachstandsbereicht des IPCC“;
AKE2007F-Vortrag , Folie 15
Ein Blick in die Stratosphäre
Global gemittelte Temperatur der Stratosphäre (16 - 24 km)
Globaltemperatur Stratosphäre (16 - 24 km),
Anomalien 1960-2002 (relativ zu 1958-1977)
Anomalien 1960 - 2002 (relativ zu 1958 - 1977)
und
einige
Vulkanausbrüche
und
einigeexplosive
explosive Vulkanausbrüche
1
K
Agung(1963+1)
Fernandia (1968+2)
0,5
Temperaturanomalien in °C
Trend:-- 1,9
1.89 °C
°C
Trend:
St. Augustine (1976)
El Chichón (1982)
0
Pinatubo (1991+1)
-0,5
-1
-1,5
-2
1960
1965
1970
1975
1980
1985
Zeit in Jahren
BQuelle:
DPG2005_SyKE1.4Schoenwiese_CC-imIndustriezeitalter.ppt
Datenquelle: Angell, 2004
1990
1995
2000
Observations
Attribution
• are observed
changes
consistent with
expected
responses to
forcings
inconsistent
with alternative
explanations
Quelle: IPCC-AR4; nach Vortrag Pachauri
All forcing
Solar+volcanic
1.35
Besonders beeindruckend:
Rückgang der Gletscher
und der
arktischen Eisbedeckung
Gletscher-Schwund in den Alpen 1900 und 2000
1900 und 2000.
Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m)
Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, http://www.gletscherarchiv.de
Aufnahme der Pasterzenzunge mit Großglockner (3798 m)
Gesellschaft für ökologische Forschung, Wolfgang Zängl, http://www.gletscherarchiv.de
BQuelle:DLR_Schumann2000_Klimawandel.ppt
BQuelle: PIK :
http://www.fv-sonnenenergie.de/fileadmin/publikationen/tmp_vortraege_jt2007/th2007_13_levermann.pdf
UrQuelle:
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/
UrQuelle:
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/
NW-Passage: eisfrei
Arctic Sea-Ice in September: 1979 - 2007
2007AD:
NO- Passage fast frei
2007AD:
NW- Passage:
frei
Quelle: National Geographic 2008.04, p. 29 ;
Urquelle: National Snow and Ice Data Centre
Status:2008.0423
UrQuelle:
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/
Dieses Bild , aktuell:
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/IMAGES/current.365.jpg
Status:2008.0423
UrQuelle:
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/
Dieses Bild , aktuell:
http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/IMAGES/current.area.jpg
Vom Abschmelzen erfasstes Gebiet in Grönland,
Vergleich 1992 (rosa) und 2005 (rot)
Steffen und
Huff, 2005
Der Grönland-Eisschild könnte statt in Jahrtausenden bereits in Jahrhunderten abschmelzen. Die Folge wäre ein Meeresspiegelanstieg um 4 - 7 m.
Bemerkungen zu den Eisverlusten in Grönland
•
•
The collapse of the Greenland ice sheet is in the front rank of potential climat catastrophes.
Greenland Ice is a holdover
of the most recent ice age,
a creature of conditions that no longer apply.
No ice sheet would grow in Greenland if the current one were to vanish — even without
human induced warming, the climate would not allow it.
•
Lakes on ice: More novel is the increasing amount of water which, in summer,
sits on top of Greenland:
more than 1,000 shallow melt lakes up to 5 kilometres across form on the
ice.
A crucial question — does the water that reaches the bottom of the ice sheet
lubricate it in a way that encourages movement and collapse
•
During the Eemian Temperatures in Greenland were roughly 5 °C higher .
Yet sea level was only one or two metres higher:
“A major part of the Greenland ice sheet survived”
•
2007AD: The melt season lasted 25–30 days longer than average,
and 19,000 square kilometres turned from ice to water,
UrQuelle:
http://www.nature.com/news/2008/080416/pdf/452798a.pdf
Speicher:
Witze2008_Greenland_in-irreversibleMeltdown_Nature452798a_5p.pdf
Eisverluste in Grönland
UrQuelle:
http://www.nature.com/news/2008/080416/pdf/452798a.pdf
Speicher. Witze2008_Greenland_in-irreversibleMeltdown_Nature452798a_5p.pdf
Szenarien für die Zukunft
Kipp-Punkte des Klimasystems
BQuelle: Grafik: Erstellt von Germanwatch auf der Grundlage der "World Map of Tipping Points in Climate Change" von Prof. Hans Joachim Schellnhuber
Fig. 1. Map of potential policy-relevant tipping elements in the climate system, updated from ref
Lenton, Timothy M. et al. (2008) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 1786-1793
Copyright ©2008 by the National Academy of Sciences
Projections of Surface Temperature
Scenario B1
Scenario A1B
Scenario A2
°C
Quelle:IPCC-AR4-wg1_TS, p.72, Fig. TS28
Aus dem „Stern Report“ der UK-Regierung:
Quelle: „Stern Report“, UK-Government: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf
Präsentation des „Stern Report“ der UK-Regierung am 30.10.2006 in HM Treasury:
Quelle: „Stern Report“, UK-Government, neue Adresse (2007.11 AD):
http://www.hm-treasury.gov.uk./independent_reviews/stern_review_economics_climate_change/stern_review_report.cfm
UrQuelle der Original-Vortragsfolien + SpeakingNotes:
http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf
http://www.hm-treasury.gov.uk/media/99D/3D/sternreview_speakingnotes.pdf
Lokal: SternReview_on-theEconomics-ofClimateChange-CC_2006ppt.pdf
SternReview_on-theEconomics-ofClimateChange-CC_2006_ppt_SpeakingNotes.pdf
Quelle: „Stern Report“, Folie3: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf
Schlussfolgerung:
Given where we are (stock 430ppm and adding 2.5ppm/a);
given the obvious dangers of going over 550ppm,
this strongly suggests that we should aim somewhere
between 450
and 550 ppm CO2_equ.
Quelle: „Stern Report“, Speaking Notes zu Folie 3 der Präsentation
Falling -1 bis -3%/a
Im Klartext:
Wir dürfen jetzt keine Zeit mehr verlieren,
sonst lässt sich auch das Ziel 550 ppm CO2equ
nicht mehr erreichen
Quelle: „Stern Report“, Folie 4: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf
costs
Costs of reducing emissions to stabilize
between 450 and 550 ppm CO2equiv
• Costs of doing nothing (BAU):
Stern calculates, damages from BAU would be equivalent
to at least 5 and up to 20% of consumption a year,
depending on the types of risks and effects included.
• Costs
and benefits of taking action:
around 1%
The costs of getting to 550 or below, are
of GDP per year.
It is like a one-off increase by 1% in the price level. That is manageable;
We can grow and be green.
• New
Opportunities, new Markets:
There will be new markets worth 100‘s of G$/a .
Economically speaking:
Mitigation is a very good deal.
BAU, on the other hand, will eventually derail growth.
Quelle: „Stern Report“, Speaking Notes zu Folie 4 der Präsentaioon
Action is necessary across all sectors, if
the required reductions are to be achieved.
Quelle: „Stern Report“, Folie5: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf
Es sieht nicht so aus,
dass die Verringerung des CO2 – Ausstoßes leicht zu erreichen sei.
Es gibt noch eine enorme Dynamik
im Anwachsen der CO2eq Emissionen:
Regional per capita CO2eq and Population
2004 AD
Figure TS.4a: Distribution of regional per capita GHG emissions (all Kyotogases including those from landuse) over the population of different country groupings in 2004.
The percentages in the bars indicate a region’s share in global GHG emissions [Figure 1.4a].
Quelle: IPCC-AR4 - Mitigation, Bild TS.4a= 1.4a
JANZ =Japan, Australia, NewZealand;
EIT = Europ in transit, Russia
sonstige Abkürzungen siehe next slide
>>
Note: Countries are grouped according to the classification of the UNFCCC and its Kyoto Protocol;
his means that countries that have joined the European Union since then are still listed under EIT Annex I.
A full set of data for all countries for 2004 was not available.
The countries in each of the regional groupings include:
• EIT Annex I: Belarus, Bulgaria, Croatia, Czech Republic, Estonia, Hungary, Latvia, Lithuania, Poland, Romania, Russian
Federation, Slovakia, Slovenia, Ukraine
• Europe Annex II & M&T: Austria, Belgium, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy,
Liechtenstein, Luxembourg, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland, United Kingdom; Monaco and Turkey
• JANZ: Japan, Australia, New Zealand.
• Middle East: Bahrain, Islamic Republic of Iran, Israel, Jordan, Kuwait, Lebanon, Oman, Qatar, Saudi Arabia, Syria, United
Arab Emirates, Yemen
• Latin America & the Caribbean: Antigua & Barbuda, Argentina, Bahamas, Barbados, Belize, Bolivia, Brazil, Chile,
Colombia, Costa Rica, Cuba, Dominica, Dominican Republic, Ecuador, El Salvador, Grenada, Guatemala, Guyana, Haiti,
Honduras, Jamaica, Mexico, Nicaragua, Panama, Paraguay, Peru, Saint Lucia, St. Kitts-Nevis-Anguilla, St. VincentGrenadines, Suriname, Trinidad and Tobago, Uruguay, Venezuela
• Non-Annex I East Asia: Cambodia, China, Korea (DPR), Laos (PDR), Mongolia, Republic of Korea, Viet Nam.
• South Asia: Afghanistan, Bangladesh, Bhutan, Comoros, Cook Islands, Fiji, India, Indonesia, Kiribati, Malaysia, Maldives,
Marshall Islands, Micronesia, (Federated States of), Myanmar, Nauru, Niue, Nepal, Pakistan, Palau, Papua New Guinea,
Philippine, Samoa, Singapore, Solomon Islands, Sri Lanka, Thailand, Timor-Leste, Tonga, Tuvalu, Vanuatu
• North America: Canada, United States of America.
• Other non-Annex I: Albania, Armenia, Azerbaijan, Bosnia Herzegovina, Cyprus, Georgia, Kazakhstan, Kyrgyzstan, Malta,
Moldova, San Marino, Serbia, Tajikistan,Turkmenistan, Uzbekistan, Republic of Macedonia
• Africa: Algeria, Angola, Benin, Botswana, Burkina Faso, Burundi, Cameroon, Cape Verde, Central African Republic, Chad,
Congo, Democratic Republic of Congo, Côte d’Ivoire, Djibouti, Egypt, Equatorial Guinea, Eritrea, Ethiopia, Gabon, Gambia,
Ghana, Guinea, Guinea-Bissau, Kenya, Lesotho, Liberia, Libya, Madagascar, Malawi, Mali, Mauritania, Mauritius, Morocco,
Mozambique, Namibia, Niger, Nigeria, Rwanda, Sao Tome and Principe, Senegal, Seychelles, Sierra Leone, South Africa,
Sudan, Swaziland, Togo, Tunisia, Uganda, United Republic of Tanzania, Zambia, Zimbabwe.
Was tun
was tun wir und
was haben wir bereits getan

V_EKW3_0a* - Universität des Saarlandes