Umweltpolitik

6.5.2008 | Von:
Felix Christian Matthes

Klimawandel und Klimaschutz

Verursachende Bereiche

Der weltweite Ausstoß von Treibhausgasen ist seit Ende der 1990er Jahre deutlich angestiegen, nachdem er wegen des wirtschaftlichen Zusammenbruchs des sozialistischen Staatenblocks und wegen der Asienkrise kurzzeitig stagniert hatte. Aktuell liegen die gesamten Treibhausgasemissionen - gemessen in Kohlendioxid-Äquivalenten - bei etwa 50 Milliarden Tonnen jährlich. Etwa 77 Prozent des gesamten Emissionsvolumens entfallen dabei auf Kohlendioxid und davon fast drei Viertel auf die CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Energieträger. Die verbleibenden CO2-Emissionen stammen vor allem aus Änderungen der Landnutzung (Entwaldung in einigen Regionen der Erde) sowie bestimmten Industrieprozessen wie der Herstellung von Zement und Kalk. Der Methan-Ausstoß repräsentiert etwa 14 Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen und wird vor allem durch die Landwirtschaft (Tierhaltung und Reisanbau) verursacht. Größere Methan-Emissionen kommen auch aus der Abfall- und Energiewirtschaft. Etwa acht Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen bestehen aus Lachgas, das ganz überwiegend ebenfalls durch die Landwirtschaft (Bodenbewirtschaftung) verursacht wird. Die synthetischen Treibhausgase (HFKW, FKW, FCKW, SF6) spielen mit einem Anteil von etwa einem Prozent im Vergleich zu den anderen Treibhausgasen noch keine wesentliche Rolle, doch auch sie werden durch das starke Emissionswachstum in der jüngsten Vergangenheit zum Problem - insbesondere wegen ihrer teilweise extrem langen Lebenszeit.

Diese kurze Analyse zeigt bereits, dass Maßnahmen zur Verminderung des Treibhauseffekts besonders zwei sensible Wirtschaftsbereiche berühren: die Energiewirtschaft und die Landwirtschaft, damit also auch die Sicherheit der Energieversorgung und der Ernährung. Bereits diese Tatsache lässt auf die massiven Herausforderungen und die besondere Brisanz von Klimaschutzpolitik schließen.

Anteilsstrukturen

Eine vertiefte Analyse der Verursacherstrukturen unterstreicht diese These. Etwa 41 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Energieträger waren im Jahr 2005 der Kohlenutzung zuzurechnen, knapp 39 Prozent dem Verbrauch von Erdöl und etwa 20 Prozent dem Erdgaseinsatz. Eine besondere Rolle spielt dieStromerzeugung, die weltweit etwa 41 Prozent der energiebedingten CO2-Emissionen verursacht. Den zweitgrößten Verursacherbereich bildet weltweit der Verkehrssektor mit einem Beitrag von etwa 20 Prozent. Der Emissionsbeitrag der anderen Industriezweige liegt mit fast 20 Prozent in einer ähnlichen Größenordnung. Die privaten Haushalte und der Dienstleistungssektor zeichnen weltweit für etwa 12 Prozent der energiebedingten CO2-Emissionen verantwortlich.

Auch wenn die Treibhausgasemissionen in allen Sektoren zurückgeführt werden müssen, verdeutlichen die Zahlen, dass ohne eine Umgestaltung des Stromversorgungs- und des Verkehrssystems die Treibhausgasemissionen nicht in ausreichendem Maß vermindert werden können. Dies heißt nicht, dass Maßnahmen in den anderen Verursacherbereichen vernachlässigt werden dürfen. Ohne eine Änderung der Technologie- und Brennstoffbasis für die Stromerzeugung und den Verkehrssektor bleiben aber selbst massive Emissionsminderungen in den anderen Bereichen (wie zum Beispiel in Industrie und Haushalten oder in der Land- und Abfallwirtschaft) unzureichend für die Lösung des Klimaproblems.

Woher die Treibhausgase kommenWoher die Treibhausgase kommen
Bemerkenswert ist auch, wie unterschiedlich sich die Emissionswerte auf der Welt entwickeln. Die Industriestaaten verursachen etwa 46 Prozent der globalen Treibhausemissionen, wobei der Anteil bei den energiebedingten Kohlendioxid-Emissionen bei knapp 60 Prozent liegt. Bei den zu wesentlichen Teilen von der Landwirtschaft verursachten Methan-Emissionen entfallen dagegen auf die Entwicklungsländer knapp zwei Drittel, die Industriestaaten tragen hier nur mit etwa einem Drittel bei.

Noch immer bilden also die europäischen, nord-amerikanischen und pazifischen OECD-Staaten sowie Russland den weltweit größten Verursacherblock. Die stark wachsenden Volkwirtschaften der Entwicklungs- und Schwellenländer vor allem in Asien und Südamerika und die dort schnell zunehmenden Treibhausgasemissionen sind jedoch inzwischen für den Klimaschutz von wachsender Bedeutung. Auch wenn die jüngsten Entwicklungen nichts an der Tatsache ändern, dass die OECD-Staaten in der historischen Perspektive den weitaus größten Teil der Verantwortung für den Klimawandel tragen - zur notwendigen Trendumkehr bei den Treibhausgasemissionen werden spätestens mittelfristig auch die Entwicklungs- und Schwellenländer deutlich beitragen müssen.

Handlungsstrategien

Für die notwendige Trendwende bei den Treibhausgasemissionen gibt es verschiedene Strategien, die am Beispiel der fossilen Energieträger vorgestellt werden.
  • Es existiert ein großes Potenzial zur Energieeinsparung, die in vielen Fällen zumindest langfristig auch wirtschaftlich attraktiv ist. Eine signifikante Erhöhung der Energieeffizienz bildet eine der zentralen Säulen jeder Klimaschutzstrategie. Dabei wird zwischen Möglichkeiten zur Energieeinsparung in den Endverbrauchssektoren (Industrie, Dienstleistungen, Haushalte, Verkehr) und in den Energieindustrien (wie verbesserte Wirkungsgrade von Kraftwerken, kombinierte Erzeugung von Strom und Wärme in Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung, Verbesserung der Umwandlungseffizienz von Raffinerien) unterschieden.
  • Energieträger mit hohen Emissionen wie Kohle können durch emissionsärmere Energieträger wie beispielsweise Erdgas ersetzt werden. (Die CO2-Emissionen bei der Verbrennung von Erdgas liegen bei etwa der Hälfte der Emissionen, die bei der Kohleverbrennung anfallen.) Auch können fossile Energieträger wie Kohle und Erdgas in einigen Bereichen durch Energietechnologien ohne CO2-Emissionen wie erneuerbare Energien oder auch die Kernenergie abgelöst werden. Da die Nutzung der Kernenergie andere Umwelt- und Sicherheitsrisiken mit sich bringt, wie die Gefahr großer Unfälle und Endlagerung des hochradioaktiven Atommülls, ist ihre Nutzung heftig umstritten und wird nicht oder nur in sehr begrenztem Maße zur Lösung des Klimaproblems beitragen können.
  • Mittelfristig werden wahrscheinlich Technologien zur Verfügung stehen, mit denen Kohlendioxid aufgefangen und in geologischen Formationen (zum Beispiel erschöpfte Gas- und Ölfelder, tiefe Kohleflöze und saline Aquifere = Grundwasserleiter) gespeichert werden kann. Auch wenn diese Technologien erst in ein bis zwei Dekaden technisch ausgereift und kommerziell zur Verfügung stehen werden, könnten sie zumindest für einige Jahrzehnte einen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen erbringen. Langfristig, das heißt bis zum Ende dieses Jahrhunderts, entbindet dies aber nicht von der Notwendigkeit, die Energieversorgung dauerhaft auf erneuerbare Energien umzustellen, denn auch die Kapazitäten für die Speicherung von Kohlendioxid sind nur begrenzt verfügbar. Für eine Übergangszeit - aber erst sehr langfristig - könnte dieser Technologieansatz die Möglichkeit eröffnen, die CO2-Konzentration der Atmosphäre beschleunigt abzubauen. Das CO2 würde aus der Verbrennung klimaneutraler Biomasse oder aber direkt aus der Atmosphäre aufgefangen und in den entsprechenden Lagerstätten deponiert werden.
  • Die Treibhausgase müssen innerhalb eines engen Zeitrahmens und in einem beträchtlichen Ausmaß gesenkt werden. Dies wird nur gelingen, wenn das Innovationstempo für technologische, wirtschaftliche und soziale Ansätze und Lösungen erheblich gesteigert werden kann.

Quellentext

Ursprünge der Solartechnik

[...] Vor der ersten Solarzelle 1954 standen [...] erst mal mehr als 100 Jahre Physik. Im Jahre 1839 entdeckte der Franzose Alexandre-Edmond Becquerel den Photoeffekt. In einen mit Säure gefüllten Topf hatte er zwei Elektroden getaucht, und immer, wenn er den Deckel des Topfes abhob, sodass Licht eindringen konnte, floss Strom.

Heinrich Hertz beobachtete 50 Jahre später, dass der elektrische Funken leichter übersprang, wenn eine Elektrode mit ultraviolettem Licht bestrahlt wurde. Sein Schüler Wilhelm Hallwachs, ein Meister der Experimentalphysik, stellte fest, dass eine mit ultraviolettem Licht bestrahlte Zinkplatte Strom erzeugt. Doch der "Hallwachs-Effekt" war mit der Wellentheorie des Lichts nicht vereinbar.
Ende des 19. Jahrhunderts war klar, dass der Photoeffekt auch bei anderen Materialien auftritt, aber nur bei ausreichend kurzwelligem Licht. Rätselhaft erschien, dass langwelliges Licht auch bei größter Intensität keinen Stromeffekt bewirkte.
Das Rätsel löste 1905 Albert Einstein, indem er die Quantentheorie ins Spiel brachte. Seine Erklärung, für die er 1921 den Physik-Nobelpreis erhielt: Licht besteht aus Teilchen (Photonen), wobei die Energie eines Photons proportional zur Frequenz des Lichtes ist. Für ein Elektron an der Oberfläche eines Festkörpers ist eine bestimmte Energie erforderlich, um es abzutrennen. Ist nun die Energie eines Photons größer als dieser Wert, so kann das Elektron herausgelöst werden und das Material verliert seine elektrische Neutralität; es wird elektrisch leitend oder geladen.
Damit wurde spätestens Anfang des 20. Jahrhunderts deutlich: Die Sonne spendet der Erde nicht nur Wärme, sondern auch Elektrizität. 1954 beobachteten schließlich Wissenschaftler von Bell Telephone eher zufällig, dass an elektronischen Bauteilen aus dem Halbleiter-Werkstoff Silizium eine elektrische Spannung auftrat, sobald Licht darauf fiel. Wenig später war die erste Solarzelle geboren.

dpa/ww, "Die Solarzelle feiert 50. Geburtstag", in: Generalanzeiger Bonn vom 29./30. Mai 2004.



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