EKW 3_Einfuehrung_2008 0417 ppt Energie und Klimawandel Dr

EKW 3_Einfuehrung_2008. 0417. ppt Energie und Klimawandel Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E 26 D-66041 Saarbrücken EU - Germany 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/fak 7/fze/

Originalstudie: http: //www. dpg-physik. de/info/broschueren/index. html Etwas bunter und lebendig verlinkt: Über: http: //www. uni-saarland. de/fak 7/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 CO 2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005, - und anderswo 2. 2 Geplante CO 2 Einsparung in BRD bis 2020, IEKP („Meseberger Beschlüsse“) . 2 a) Gesamte CO 2 Einsparung; . 2 b) nur Elektrizitätsbereich 2. 2 c Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s 3. Einige Trendbrecher zur CO 2 -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 CO 2 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 Fu. Kw“)

1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1. 1 Ein Entwicklungsproblem

Weltbevölkerung 2000, Einwohner je km 2 Update 2006: Süd. Amerika: 28 statt 25 [E/km 2] Afrika: 31 statt 27 Asien: 124 statt 116 Zum Vergleich: Maßstab der EU-Karte Welt: 48 statt 45 32 E/km 2 15 E/km 2 116 E/km 2 27 E/km 2 25 E/km 2 4 E/km 2 Quelle: /Statistisches. Jahrbuch 2001 für das Ausland, p. 199/ Update 2006: /Statistisches. Jahrbuch 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 (Bi. B) : 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: CO 2 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“, limate Cange Heft 06/2005 (ISSN 1611 -8855), Abb. 10, p. 40 C

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/key 2006. pdf IEA 2006_Key-World-Energy. Statistics_82 p. 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 ass Biom __500 [EJ/a] Gas Oil Coal Quelle: IEA World Energy Outlook 2007, Grafiken p. 1, www. worldenergyoutlook. org Direkt. Quelle: http: //www. oecd. org/dataoecd/20/28/39572525. pdf

Increase in World Primary Energy Demand in the Reference Scenario, 2005 -2030 Wachstums. Motoren: China, Indien Quelle: IEA World Energy Outlook 2007, Grafiken p. 2, www. worldenergyoutlook. org Direkt. Quelle: http: //www. oecd. org/dataoecd/20/28/39572525. pdf

IEA: Top Five Countries for Energy-Related CO 2 Emissions in the Reference Scenario Summe: 14, 7 [Gt] 19. 9 [Gt] 24. 8 [Gt] Quelle: IEA World Energy Outlook 2007, Grafiken p. 5, www. worldenergyoutlook. org Direkt. Quelle: http: //www. oecd. org/dataoecd/20/28/39572525. pdf

Knappheitssignale

Ressourcen Quelle: Gerling, J. P. und Wellmer, FW. : „Reserven, Ressourcen und Reichweiten - Wielange gibt es noch erdöl und Erdgas“ ; Chiu. Z 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“ ; Chiu. Z 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 80 er Jahren ist die Rohölsorte Brent die Leit- und Bezugssorte für die Rohölpreise auf dem Weltmarkt BQuelle: Fa. Tecson Apparate Gmb. H, http: //www. tecson. de/poelhist. htm

2006 Bis 2008. 04 ___66 $/barrel BQuelle: Fa. Tecson Apparate Gmb. H, Steinberg, Meck. Vorpopmmern http: //www. tecson. de/prohoel. htm

Lange trauten sich die Experten nicht, kräftige Preiserhöhungen beim Erdöl schon kurzfistig anzusetzen:

Zitat: Die Preise fossiler Energien werden stetig steigen (Beispiel Rohölpreis) 15. 7. 07 Quelle: J. Nitsch (2007): “Es geht auch ohne fossile Energien“, Vortrag „Küsten. Power“, 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, Vortrag 01 -Jacubeit, Folie 1

Globaler Kohlenstoffkreislauf und seine anthropogenen Komponenten Quelle: Seminar der Humboldt-Universität Berlin, Vortrag 01 -Jacubeit, Folie 11

Berichtsstand: 2007 update vom 2007_1030 Quelle: http: //www. esrl. noaa. gov/gmd/ccgg/trends/co 2_data_mlo. html

Erdgeschichtliche CO 2 -Konzentrationen CO 2 -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 Dome Concordia ice core data: Siegenthaler U et al. (2005) Science 310: 1313 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 Vostoc ice core data: Petit JR et al. (1999) Nature 399: 429 100'000 BQuelle: C. Körner : “Wälder als Kohlenstoffspeicher. . “ http: //www. uni-saarland. de/fak 7/fze/AKE_Archiv/AKE 2006 F/Links_AKE 2006 F. htm#AKE 2006 F_05 0

Global-average radiative forcing estimates and ranges IPCC-AR 4; 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] o. C for 1906 -2005 Larger than corresponding trend of 0. 6 [0. 4 to 0. 8] o. C 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- AR 4 -wg 1, 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-AR 4 -wg 1 , 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“; AKE 2007 F-Vortrag , Folie 15

Ein Blick in die Stratosphäre Global gemittelte Temperatur der Stratosphäre (16 - 24 km) Anomalien 1960 -2002 (relativ zu 1958 -1977) und einige explosive Vulkanausbrüche Trend: - 1, 9 °C BQuelle: Datenquelle: Angell, 2004 DPG 2005_Sy. KE 1. 4 Schoenwiese_CC-im. Industriezeitalter. ppt

Attribution • are observed changes consistent with þexpected responses to forcings Qinconsistent with alternative explanations Quelle: IPCC-AR 4; nach Vortrag Pachauri Observations All forcing Solar+volcanic

1. 35 Besonders beeindruckend: Rückgang der Gletscher und der arktischen Eisbedeckung

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_Schumann 2000_Klimawandel. ppt

BQuelle: PIK : http: //www. fv-sonnenenergie. de/fileadmin/publikationen/tmp_vortraege_jt 2007/th 2007_13_levermann. pdf Ur. Quelle: http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/

Ur. Quelle: http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/

NW-Passage: eisfrei Arctic Sea-Ice in September: 1979 - 2007 AD: NO- Passage fast frei 2007 AD: NW- Passage: frei Quelle: National Geographic 2008. 04, p. 29 ; Urquelle: National Snow and Ice Data Centre

Status: 2008. 0423 Ur. Quelle: http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/ Dieses Bild , aktuell: http: //arctic. atmos. uiuc. edu/cryosphere/IMAGES/current. 365. jpg

Status: 2008. 0423 Ur. Quelle: 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) S teffen 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” • • 2007 AD: The melt season lasted 25– 30 days longer than average, and 19, 000 square kilometres turned from ice to water, Ur. Quelle: http: //www. nature. com/news/2008/080416/pdf/452798 a. pdf Speicher: Witze 2008_Greenland_in-irreversible. Meltdown_Nature 452798 a_5 p. pdf

Eisverluste in Grönland Ur. Quelle: http: //www. nature. com/news/2008/080416/pdf/452798 a. pdf Speicher. Witze 2008_Greenland_in-irreversible. Meltdown_Nature 452798 a_5 p. 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 B 1 Scenario A 1 B Scenario A 2 Quelle: IPCC-AR 4 -wg 1_TS, p. 72, Fig. TS 28 °C

Aus dem „Stern Report“ der UK-Regierung: Quelle: „Stern Report“, UK-Government: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/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 Ur. Quelle der Original-Vortragsfolien + Speaking. Notes: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/Slides_for_Launch. pdf http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/99 D/3 D/sternreview_speakingnotes. pdf Lokal: Stern. Review_on-the. Economics-of. Climate. Change-CC_2006 ppt. pdf Stern. Review_on-the. Economics-of. Climate. Change-CC_2006_ppt_Speaking. Notes. pdf

Quelle: „Stern Report“, Folie 3: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/Slides_for_Launch. pdf

Schlussfolgerung: Given where we are (stock 430 ppm and adding 2. 5 ppm/a); given the obvious dangers of going over 550 ppm, this strongly suggests that we should aim somewhere between 450 and 550 ppm CO 2_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 CO 2 equ nicht mehr erreichen Quelle: „Stern Report“, Folie 4: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/Slides_for_Launch. pdf costs

Costs of reducing emissions to stabilize between 450 and 550 ppm CO 2 equiv • 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: The costs of getting to 550 or below, are around 1% 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“, Folie 5: http: //www. hm-treasury. gov. uk/media/987/6 B/Slides_for_Launch. pdf

Es sieht nicht so aus, dass die Verringerung des CO 2 – Ausstoßes leicht zu erreichen sei. Es gibt noch eine enorme Dynamik im Anwachsen der CO 2 eq Emissionen:

Regional per capita CO 2 eq and Population 2004 AD Figure TS. 4 a: 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. 4 a]. Quelle: IPCC-AR 4 - Mitigation, Bild TS. 4 a= 1. 4 a JANZ =Japan, Australia, New. Zealand; 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, Dominican Republic, Ecuador, El Salvador, Grenada, Guatemala, Guyana, Haiti, Honduras, Jamaica, Mexico, Nicaragua, Panama, Paraguay, Peru, Saint Lucia, St. Kitts-Nevis-Anguilla, St. Vincent. Grenadines, 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-Bissau, Kenya, Lesotho, Liberia, Libya, Madagascar, Malawi, Mali, Mauritania, Mauritius, Morocco, Mozambique, Namibia, 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